全鋼三角膠胎圈熱貼生產(chǎn)線貼合盤系統(tǒng)改造

張松

(雙錢輪胎集團(tuán)有限公司，上海 201100)

1 原貼合盤系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 原貼合盤系統(tǒng)總體概況

原貼合盤系統(tǒng)及工作原理如下：

貼合盤系統(tǒng)（圖1）是全鋼三角膠胎圈熱貼生產(chǎn)線的重要部件，主要用于鋼圈的固定并移動(dòng)到設(shè)定的成型位置進(jìn)行三角膠胎圈的翻立成型。貼合盤系統(tǒng)的貼合盤表面精度以及貼合盤的進(jìn)給位置的準(zhǔn)確設(shè)定對(duì)三角膠胎圈的貼合質(zhì)量有著重要的影響。

圖1 原貼合盤系統(tǒng)

原貼合盤系統(tǒng)工作原理：成品鋼絲圈由六軸工業(yè)機(jī)器人通過專用夾具夾持并輸送到貼合盤上，貼合盤的鋼圈鎖緊氣缸推動(dòng)鋼圈鎖塊漲開，從而將成品鋼絲圈固定在鋼圈鎖塊上；等待另一工位完成胎圈貼合動(dòng)作后，貼合盤旋轉(zhuǎn)裝置開始工作，旋轉(zhuǎn)180°將左右工位互換，同時(shí)橫向移動(dòng)裝置啟動(dòng)，無桿氣缸將貼合盤由預(yù)備位置輸送到胎圈成型位置，然后前置裝置的成型鼓會(huì)將膠條精準(zhǔn)翻立到鋼圈上與鋼圈緊密貼合得到三角膠胎圈成品；成型工序完成后，橫向移動(dòng)裝置工作，無桿氣缸將貼合盤回到原始位置，主旋轉(zhuǎn)電機(jī)再次旋轉(zhuǎn)180°實(shí)現(xiàn)左右工位切換，機(jī)器人通過專用夾具將成品胎圈從鋼圈鎖塊上取出并傳送到胎圈成品堆疊位進(jìn)行碼垛。重復(fù)上述動(dòng)作，進(jìn)行下一次生產(chǎn)。

1.2 原貼合盤各主要部件

1.2.1 原底座旋轉(zhuǎn)組件

原底座旋轉(zhuǎn)組件（圖2）采用氣缸驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，閥島由PLC程序設(shè)定控制，若程序正常運(yùn)行，則氣缸正常工作，帶動(dòng)主軸組件沿直線導(dǎo)軌方向移動(dòng)至指定位置；兩側(cè)設(shè)有液壓緩沖器，液壓緩沖器主要有以下兩個(gè)作用：一是緩沖作用，可以讓貼合盤相對(duì)平緩的停止下來；二是貼合位置調(diào)整作用，通過調(diào)整液壓緩沖器的位置可實(shí)現(xiàn)貼合位置的調(diào)整。

圖2 原底座旋轉(zhuǎn)組件

該組件主要存在以下問題：因?yàn)椴捎脷飧昨?qū)動(dòng)，存在移動(dòng)速率不均勻，運(yùn)行速度慢，停止位時(shí)停止不平穩(wěn)，成型位置不方便調(diào)整等問題。生產(chǎn)不同規(guī)格三角膠胎圈時(shí)，成型位置需要人工調(diào)整限位塊來調(diào)整，不但不方便，而且會(huì)增加切換規(guī)格的調(diào)節(jié)時(shí)間。因?yàn)樾枰斯ふ{(diào)節(jié)，位置精度也難以保證，影響三角膠胎圈的翻立精度。

1.2.2 原主軸組件

原主軸組件（圖3），箱體中內(nèi)置帶輪皮帶機(jī)構(gòu)，減速電機(jī)配合控制貼合盤旋轉(zhuǎn)；當(dāng)主軸組件位于工作位時(shí)，六軸工業(yè)機(jī)器人通過專用夾具夾持成品鋼絲圈并輸送到貼合盤上，氣缸受力伸長(zhǎng)將成品鋼絲圈固定在鋼圈鎖塊上；漫反射元件檢測(cè)鋼圈是否被夾持在設(shè)計(jì)位置；若沒有被正確鎖緊則發(fā)出警報(bào)；若正確鎖緊則進(jìn)行下一道工序。

圖3 原主軸系統(tǒng)

該組件主要存在以下問題：貼合盤原有設(shè)計(jì)較為單薄，貼合盤機(jī)械強(qiáng)度不足。在貼合成型時(shí)，貼合鼓翻立的鼓指板會(huì)給貼合盤施加軸向沖擊力，會(huì)導(dǎo)致貼合盤晃動(dòng)，膠條與鋼絲圈貼合位置可能會(huì)發(fā)生錯(cuò)位，貼合質(zhì)量降低；并且由于晃動(dòng)的產(chǎn)生，經(jīng)多年的運(yùn)行后，機(jī)械結(jié)構(gòu)各部件磨損加快，設(shè)備精度也持續(xù)降低，三角膠胎圈的貼合質(zhì)量也越來越差，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)翻立失敗導(dǎo)致生產(chǎn)的胎圈出現(xiàn)碗狀的現(xiàn)象，降低了產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)的連貫性。

2 新貼合盤系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2.1 新貼合盤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下

新貼合盤系統(tǒng)（圖4）對(duì)貼合盤的進(jìn)給方式以及貼合盤組件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了針對(duì)性的優(yōu)化改進(jìn)。

圖4 新貼合盤系統(tǒng)

新貼合盤系統(tǒng)工作原理：成品鋼絲圈由六軸工業(yè)機(jī)器人通過專用夾具夾持并輸送到貼合盤上，貼合盤的鋼圈鎖緊氣缸推動(dòng)鋼圈鎖塊漲開，從而將成品鋼絲圈固定在鋼圈鎖塊上；等待另一工位完成胎圈貼合動(dòng)作后，貼合盤旋轉(zhuǎn)裝置開始工作，旋轉(zhuǎn)180°將左右工位互換，同時(shí)橫向移動(dòng)裝置啟動(dòng)，伺服電機(jī)通過絲桿傳遞將貼合盤由預(yù)備位置輸送到胎圈成型位置，然后前置裝置的成型鼓會(huì)將膠條精準(zhǔn)翻立到鋼圈上與鋼圈緊密貼合得到三角膠胎圈成品；成型工序完成后，橫向移動(dòng)裝置工作，伺服電機(jī)通過絲桿傳遞將貼合盤回到原始位置，主旋轉(zhuǎn)電機(jī)再次旋轉(zhuǎn)180°實(shí)現(xiàn)左右工位切換，機(jī)器人通過專用夾具將成品胎圈從鋼圈鎖塊上取出并傳送到胎圈成品堆疊位進(jìn)行碼垛。重復(fù)上述動(dòng)作，進(jìn)行下一次生產(chǎn)。

2.2 貼合盤系統(tǒng)主要新結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

2.2.1 底座旋轉(zhuǎn)組件

新底座旋轉(zhuǎn)組件（圖5），將原設(shè)計(jì)中的氣缸導(dǎo)軌組合優(yōu)化為了伺服電機(jī)絲桿組合；利用伺服電機(jī)的精準(zhǔn)定位特性，實(shí)現(xiàn)了橫向移動(dòng)裝置的精準(zhǔn)設(shè)定，提升了設(shè)備穩(wěn)定性及效率，減少了裝置由于撞擊帶來的顫動(dòng)，避免磨損，延長(zhǎng)使用壽命。貼合位置等位置參數(shù)均可在觸摸屏上設(shè)定，替代了原有結(jié)構(gòu)時(shí)人工調(diào)整液壓緩沖器來調(diào)整貼合位置的工序，既方便又精確可靠，設(shè)備的自動(dòng)化程度得到了提升。

圖5 底座旋轉(zhuǎn)組件

3 主軸系統(tǒng)

新主軸系統(tǒng)（圖6），貼合盤組件優(yōu)化設(shè)計(jì)，多處使用筋板結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度強(qiáng)化，提升了貼合盤的穩(wěn)定性及抗撞擊性能；新增X方向緩沖組件，利用氣缸的推力作為緩沖力，減少了由于機(jī)器人卡盤及貼合鼓撞擊帶來的顫動(dòng)，避免顫動(dòng)導(dǎo)致貼合效果差從而提升了良品率，增強(qiáng)了設(shè)備的穩(wěn)定性。

圖6 主軸系統(tǒng)

3.1 新貼合盤系統(tǒng)的控制原理

在每次更改生產(chǎn)規(guī)格或者輪班時(shí)，胎圈滾壓裝置的伺服電機(jī)尋參歸零，根據(jù)控制面板設(shè)定的預(yù)備位置，經(jīng)控制程序計(jì)算后，貼合盤自動(dòng)運(yùn)行至預(yù)備位；不僅減少設(shè)備開始工作時(shí)的空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，還預(yù)留出旋轉(zhuǎn)位置空間，避免由于程序錯(cuò)誤導(dǎo)致主旋轉(zhuǎn)電機(jī)工作，導(dǎo)致機(jī)械碰撞。

鋼圈被機(jī)器人通過專用夾具平穩(wěn)放置在貼合盤后，接近開關(guān)檢測(cè)到鋼圈放置在正確位置后，閥島控制氣缸進(jìn)氣口開啟，撐塊撐開，將鋼圈平穩(wěn)固定；旋轉(zhuǎn)主電機(jī)由PLC程序設(shè)定旋轉(zhuǎn)180°至指定位置，交換左右工位位置；交換位置完成后，伺服電機(jī)根據(jù)程序設(shè)定，將主軸組件前移至貼合位置；后續(xù)貼合鼓翻立，將膠條翻立到貼合盤的鋼圈上；待翻立動(dòng)作完成后，貼合鼓指板縮回，伺服電機(jī)控制貼合盤由貼合位置至預(yù)備位置，預(yù)留出旋轉(zhuǎn)空間；貼合盤達(dá)到預(yù)備位置后，旋轉(zhuǎn)主電機(jī)再次旋轉(zhuǎn)180°，交換左右工位位置；機(jī)器人通過專用夾具將成品胎圈輸送至胎圈成品堆疊位。至此，一個(gè)成品胎圈被生產(chǎn)出來并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)碼垛功能。

4 改造效果

初次改用新貼合盤系統(tǒng)，在完成相關(guān)改造件的更換后，重新上載了根據(jù)新結(jié)構(gòu)修改的PLC程序，經(jīng)過一番嚴(yán)謹(jǐn)仔細(xì)的測(cè)試，以及對(duì)伺服電機(jī)的運(yùn)行速度及相關(guān)的控制參數(shù)分別進(jìn)行的優(yōu)化，在反復(fù)驗(yàn)證及修改后，新設(shè)備也以正式投入使用并取得了很好的效果。

新設(shè)計(jì)的貼合盤結(jié)構(gòu)得到大幅加強(qiáng)，膠條與鋼圈的偏差基本能控制在±0.5 mm以內(nèi)，翻立時(shí)的穩(wěn)定性得到明顯提高，胎圈的翻立均勻性也得到了極大改善。

因?yàn)橘N合盤的移動(dòng)使用伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，不同規(guī)格對(duì)應(yīng)的貼合盤進(jìn)給位置已經(jīng)可以通過配方進(jìn)行設(shè)定，切換規(guī)格時(shí)無需人工調(diào)節(jié)，每次切換規(guī)格時(shí)間可減少約8 min，一天可增加設(shè)備使用時(shí)間約64 min（每天更換規(guī)格約8次），日產(chǎn)能提升約300個(gè)胎圈。得益于伺服電機(jī)對(duì)貼合位置的準(zhǔn)確控制，胎圈翻立“碗狀”現(xiàn)象已不再發(fā)生，產(chǎn)品良品率得到了顯著提升。

新貼合盤系統(tǒng)最終交付生產(chǎn)使用后，不但使得胎圈的接頭質(zhì)量、良品率進(jìn)一步提高，同時(shí)還提高了設(shè)備的可靠運(yùn)行時(shí)間，降低了此處的故障率，提高了設(shè)備效率，各項(xiàng)功能指標(biāo)均達(dá)到了預(yù)期的改造效果。