楊義權(quán)

(薩馳華辰機(jī)械（蘇州）有限公司，江蘇 昆山 215337)

智能化半鋼一次法輪胎成型機(jī)上新技術(shù)、新概念的應(yīng)用

Application of new technology and new concept of intelligent semi-steel one-stage tire building machine

楊義權(quán)

(薩馳華辰機(jī)械（蘇州）有限公司，江蘇 昆山 215337)

從機(jī)械設(shè)計(jì)，電氣控制及現(xiàn)場應(yīng)用的角度介紹了目前智能化半鋼一次法成型機(jī)新技術(shù)，新概念的應(yīng)用，其高效性能和設(shè)備控制解決方案。

西門子控制系統(tǒng)；智能化；高柔性；半鋼一次法成型機(jī)

智能化半鋼一次法成型機(jī)自2014年11月問世以來，以其卓越的性能深受廣大用戶的好評，該款設(shè)備目前運(yùn)行安全，穩(wěn)定，可靠，生產(chǎn)效率高；其體現(xiàn)的新技術(shù)，新概念在業(yè)界更是引領(lǐng)了輪胎設(shè)備未來發(fā)展的新方向。本文作者作為智能化半鋼一次法輪胎成型機(jī)的主要研發(fā)人員和現(xiàn)場電氣控制的調(diào)試人員從現(xiàn)場實(shí)際表現(xiàn)來談?wù)勥@些新技術(shù)，新概念的應(yīng)用：

1 智能化自動(dòng)控制

目前智能化半鋼一次法輪胎成型機(jī)采用西門子控制系統(tǒng)的Simotion系列，D445-2的CPU和5個(gè)CU320可擴(kuò)展的控制單元連接35個(gè)伺服，采用ProfiNet通訊各遠(yuǎn)程站和變頻器，Profibus通訊機(jī)械臂控制器、BST糾偏系統(tǒng)。集成于一體的軟件Scout可實(shí)現(xiàn)硬件組態(tài)，PLC邏輯控制程序編寫，運(yùn)動(dòng)控制的邏輯編輯。這些功能強(qiáng)大的硬件，軟件優(yōu)勢為智能化自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)提供了可靠保證。

1.1 簾布接頭，復(fù)合接頭自動(dòng)處理

隨著工藝要求的提高和生產(chǎn)效率的提高，對于過去的成型機(jī)設(shè)備而言往往是注重了輪胎質(zhì)量，產(chǎn)量相應(yīng)會(huì)降低；而注重了產(chǎn)量的提高必然會(huì)忽視了質(zhì)量的嚴(yán)格把關(guān)；為了解決這一矛盾，在智能化成型機(jī)上的體現(xiàn)之一是增加半成品料接頭自動(dòng)處理功能。當(dāng)操作人員換完胎側(cè)，內(nèi)襯層時(shí)，過去往往要花精力去處理接頭，要離開操作位置停機(jī)去裁刀處手動(dòng)裁掉接頭，或是等裁好有接頭的備料輸送到貼合前模板然后手動(dòng)拿掉，這樣做既耽誤了時(shí)間還容易疏忽做出廢胎。目前增加接頭檢測裝置，在程序中做算法自動(dòng)處理接頭。簾布接頭的自動(dòng)處理非常復(fù)雜，既要增加接頭檢測裝置，料兜儲料裝置，程序中既要做算法處理不符合標(biāo)準(zhǔn)的小塊接頭，還要將符合標(biāo)準(zhǔn)的物料輸送到備料處，記錄當(dāng)前接頭的準(zhǔn)確位置，通過算法自動(dòng)計(jì)算定位角度調(diào)整出的定位角度保證復(fù)合件，兩層胎體之間的貼合接頭，料自身接頭的實(shí)際位置在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。以前的成型機(jī)沒有此項(xiàng)功能，完全需要操作人員在操作位置手動(dòng)處理。

1.2 帶束接頭自動(dòng)檢測功能

智能化的重要體現(xiàn)之一是人員的減少或是無人化，在減少人工干預(yù)方面必須下功夫，但保證質(zhì)量是前提。帶有帶束接頭自動(dòng)檢測功能的裝置采用高清攝像機(jī)采集數(shù)據(jù)，通過算法，檢測出帶束接頭的貼合情況，將不合格的接頭分辨出來并停止貼合，報(bào)警提示操作人員檢查，并進(jìn)行處理。既減少了操作人員又保證了貼合質(zhì)量。

1.3 自主開發(fā)人機(jī)界面

通常選用的電氣控制系統(tǒng)自帶有可視化軟件，可以開發(fā)出供操作人員操作的人機(jī)界面。但是這些通用的功能已經(jīng)不能滿足目前用戶要求，在此情況下，我們利用Delphi,VB.Net,開發(fā)出新的，更有針對性的人機(jī)界面，既豐富了人機(jī)界面的內(nèi)容，又可以根據(jù)新的要求進(jìn)行新的功能開發(fā)，增加了自主性，也提高了適應(yīng)性，極大的方便了用戶，也提高了設(shè)備的整體利用率，大大的提升了生產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)。

1.4 半成品料卷輸送速度，張力動(dòng)態(tài)控制

過去的料卷導(dǎo)開系統(tǒng)整個(gè)料卷循環(huán)過程都是一個(gè)速度，剎車系統(tǒng)的張力沒有變化，對于有些料會(huì)在輸送過程中發(fā)生形變和拉伸，雖然定長出來的半成品料也是滿足要求，但是在輸送過程以及料等待時(shí)間過長時(shí)會(huì)發(fā)生回縮現(xiàn)象，當(dāng)貼合時(shí)就會(huì)出現(xiàn)忽長忽短的效果，不能滿足生產(chǎn)工藝要求，操作人員就必須手動(dòng)干預(yù)直至達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，這樣就大大降低了停機(jī)時(shí)間，產(chǎn)量得不到保證，全自動(dòng)化就無從談起。針對此種情況，我們在智能化半鋼一次法成型機(jī)的導(dǎo)開處增加了料卷直徑檢測開關(guān)，在剎車處增加比例閥，當(dāng)料卷直徑發(fā)生變化時(shí)通過算法實(shí)時(shí)調(diào)整料卷導(dǎo)開速度和剎車嚙合力度即張力動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，通過這一系列的改進(jìn)措施，保證了料卷在整個(gè)輸送過程拉伸和形變量保持在一個(gè)很小差異過程，從而提高了貼合效果，減少了人工干預(yù)，為設(shè)備的全自動(dòng)化提供了可靠的保障。

1.5 鋼圈流水線自動(dòng)控制

解決了自動(dòng)貼合的問題，但是受制于機(jī)械結(jié)構(gòu)的局限，傳統(tǒng)設(shè)備必須手動(dòng)將鋼圈放置在預(yù)置器上，整個(gè)生產(chǎn)過程中操作人員都要參與其中，智能化半鋼一次法輪胎成型機(jī)新設(shè)計(jì)的鋼圈流水線在上道工序的配合下提前將鋼圈放置于流水線小車上進(jìn)行自動(dòng)流轉(zhuǎn)，自動(dòng)上載鋼圈，這樣將操作人員解放出來，從而有更多的時(shí)間進(jìn)行生產(chǎn)管理上的事情，可以及時(shí)關(guān)注物料情況，設(shè)備運(yùn)行情況，既提高了產(chǎn)量又減輕了操作人員的勞動(dòng)工作量，這一新結(jié)構(gòu)新概念的運(yùn)用是智能化半鋼一次法輪胎成型機(jī)區(qū)別于傳統(tǒng)成型機(jī)的顯著標(biāo)志之一。

1.6 機(jī)械臂自動(dòng)卸胎功能

在產(chǎn)量得到極大提升的現(xiàn)階段，如果還用人工去搬運(yùn)輪胎，而每一條輪胎都有一定的重量，一個(gè)班次下來，光是輪胎的搬運(yùn)就消耗了操作人員很多的體力。機(jī)械臂自動(dòng)卸胎將輪胎直接放置于稱重器上，操作人員只需檢查一下外觀并貼上條碼即可。機(jī)械臂技術(shù)的運(yùn)用是輪胎行業(yè)第一次引進(jìn)的卸胎方式，相信在不久的將來這種方式會(huì)被越來越多的同行接納和采用。

2 高柔性化設(shè)計(jì)

柔性指快速、低成本地從提供一種產(chǎn)品或服務(wù)轉(zhuǎn)化為另一種產(chǎn)品或服務(wù)的能力。目前輪胎規(guī)格品種繁多，半鋼子午線輪胎規(guī)格高達(dá)幾百種，另外隨著生活的提高，訂制化、個(gè)性化輪胎需求逐年增加。為滿足市場需求，如果按照成型機(jī)現(xiàn)有技術(shù)，只能通過增加機(jī)臺數(shù)量或增加單臺設(shè)備工裝來實(shí)現(xiàn)。增加機(jī)臺數(shù)量無疑將大大增加企業(yè)成本，而同一機(jī)臺頻繁的工裝切換又會(huì)帶來時(shí)間的浪費(fèi)，另外過多的工裝會(huì)對生產(chǎn)管理帶來麻煩。此種狀況下設(shè)計(jì)的高柔性化對提供生產(chǎn)效率就顯得尤為重要。高柔性成型機(jī)通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)，操作人員只需在軟件中做簡單的修改或設(shè)定，就可以在不同輪胎規(guī)格之間快速切換，此特征對于解決以上面臨的矛盾提供了很好的解決方案。

高柔性化設(shè)計(jì)在智能化半鋼一次法輪胎成型機(jī)中主要體現(xiàn)在物料的自動(dòng)切換：

（1）每當(dāng)需要更換規(guī)格時(shí)，通常的辦法是需要維修人員將傳遞加持塊重新調(diào)整行程，對于有些規(guī)格甚至還需要拆卸下來進(jìn)行更換，即所謂的更換工裝，而且不同的工裝只能對應(yīng)有限的幾種規(guī)格，對于現(xiàn)在市場需求的多樣化，規(guī)格的對應(yīng)也多樣化，更換規(guī)格的頻繁既增加了停機(jī)時(shí)間也增加了設(shè)備成本，也增加了維護(hù)人員的工作量。智能化半鋼一次法成型機(jī)設(shè)計(jì)的組合式滾壓站，將胎坯滾壓站和胎面?zhèn)鬟f環(huán)裝置融為一體，并增加夾持塊行程的自適應(yīng)性，這樣更換規(guī)格時(shí)并不需要更換夾持塊工裝，更不需要調(diào)整夾持塊氣缸行程，既節(jié)省了停機(jī)時(shí)間，還節(jié)省了設(shè)備空間，減少了部套結(jié)構(gòu)。

（2）鋼圈流水線的啟用，既解決了鋼圈自動(dòng)輸送的問題，也避免了更換規(guī)格時(shí)需要調(diào)整的問題。

（3）機(jī)械臂卸胎在更換規(guī)格時(shí)只需要參數(shù)的設(shè)定，機(jī)械臂會(huì)根據(jù)輪胎的規(guī)格的變化自動(dòng)重新規(guī)劃軌跡，避免了過去需要調(diào)整卸胎器氣缸行程需要停機(jī)的時(shí)間。

總之，高智能化一次法輪胎成型機(jī)的這些新技術(shù)，新概念的實(shí)際應(yīng)用對于提高目前輪胎行業(yè)設(shè)備的整體性能和品質(zhì)具有很重要的意義。這些新技術(shù)，新概念的成功實(shí)踐必將為以后的設(shè)備發(fā)展提供很好的思路和借鑒。

(R-03)

TQ330.66

1009-797X(2016)24-0047-02

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.24.011

楊義權(quán)(1981-)，男，本科，電氣工程師，主要從事輪胎成型電氣設(shè)計(jì)及調(diào)理工作。

2016-11-14