肖乾，劉建，曲學(xué)新，李寶泉，張永剛，張曉明，鞠訓(xùn)寧，董永陽

（1.浦林成山（山東）輪胎有限公司，山東　威海　264300；

2.威海市京威智能化設(shè)備有限公司，山東　威?！?64300）

VAC全鋼成型胎面智能機械手

肖乾1，劉建2，曲學(xué)新1，李寶泉1，張永剛1，張曉明1，鞠訓(xùn)寧1，董永陽1

（1.浦林成山（山東）輪胎有限公司，山東威海264300；

2.威海市京威智能化設(shè)備有限公司，山東威海264300）

針對目前國內(nèi)全鋼子午線輪胎生產(chǎn)線成型工序胎面采用百頁車供給的存放方式，進行創(chuàng)新設(shè)計，為輪胎制造過程研制出VAC胎面智能機械手。通過自動檢測、智能識別的方式，將胎面半成品自動傳送到供料架上，實現(xiàn)了“機器換人”，從而降低了操作工的勞動強度，提高生產(chǎn)效率。

子午線輪胎；VAC；智能；勞動強度；生產(chǎn)效率

1　研制背景

隨著國內(nèi)全鋼子午線輪胎的不斷發(fā)展以及用工成本的不斷增加，傳統(tǒng)輪胎行業(yè)逐步由勞動密集型向智能方向轉(zhuǎn)變。國內(nèi)新建輪胎項目已力求通過信息化與工業(yè)化的深度融合，建成現(xiàn)代化智能工廠。原有的輪胎工廠只有通過不斷升級改造，提升其智能化水平才能適應(yīng)發(fā)展的需要。目前國內(nèi)乃至世界輪胎行業(yè)全鋼子午線輪胎成型設(shè)備主要為兩鼓、三鼓成型機，設(shè)備的自動化程度相對較低，尤其是胎面的供料搬運存在勞動強度大等不利因素。以我公司為例，最大規(guī)格輪胎為13.00R25-T301，重量為45 kg。最小規(guī)格為6.50R16LT-T202，重量為5.57 kg，平均胎面重量按30 kg計，每班成型數(shù)量按80條計，操作工人因胎面拾取至少每班要負重30×80=2 400 kg，對操作工人的體力消耗較大，對身體素質(zhì)要求較高。為提升設(shè)備自動化水平，打造智能化工廠，我公司與威海市京威智能化設(shè)備有限公司聯(lián)合攻關(guān)，研發(fā)出VAC（Vacuum Absorb Convey）胎面智能機械手。

2　適用范圍及功能概述

（1） 適用的輪胎胎面的規(guī)格范圍見表1。

表1　適用輪胎胎面的規(guī)格范圍

（2）胎面輸送采用百頁車，胎面供料架為單層長供料架。

（3）胎面在百頁車上的放置分為二種：

胎面底面向上，胎面底面有塑料墊布；

胎面底面向上，胎面底面無塑料墊布。

（4）功能：將百頁車上的胎面通過搬運裝置拾取到胎面翻轉(zhuǎn)輸送帶上?；緞幼魅缦拢簩夙撥囃品胖僚c胎面供料架長度方向相平行的側(cè)方，百頁車定位，人工對百頁車進行翻頁，搬運裝置將百頁車上的胎面拾取到胎面翻轉(zhuǎn)輸送帶。啟動翻轉(zhuǎn)輥道，胎面翻轉(zhuǎn)至胎面供料架（胎面在百頁車上底面在上，到胎面供料架上后變?yōu)榈酌嬖谙?，胎面在百頁車上遠離成型機輔鼓的一端，到胎面供料架上變?yōu)榭拷尚蜋C輔鼓的一端）。

百頁車本頁清空后，再由人工翻頁進行下一頁胎面拾取。

（5）工作頻率：工作循環(huán)/2 min。

3　主要結(jié)構(gòu)介紹

主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　設(shè)備機構(gòu)圖

（1）百頁車定位裝置

本部分由二套對中裝置、七套導(dǎo)向裝置組成。

百頁車在導(dǎo)向裝置的引導(dǎo)下，進入百頁車停放區(qū)，當百頁車碰到對中裝置后，百頁車停止前進并觸發(fā)定位裝置。百頁車在導(dǎo)向裝置、對中裝置共同作用下保持穩(wěn)定狀態(tài)。

操作者翻開百頁車葉板，使胎面處于可吸附搬運狀態(tài)，并按下OK按鈕，系統(tǒng)開始后繼動作。

（2）X軸行走裝置

X軸行走裝置由電機減速機驅(qū)動絲杠帶動X軸天車左右移動，通過編碼器輸出信號控制天車運動速度及位置。

（3）Z軸升降裝置

Z軸升降裝置由電機減速機，絲杠、直線導(dǎo)軌，鏈條、伸縮臂等四大部分組成。Z軸伸縮采用倍速方式運動，Z軸升降時臂節(jié)同步伸縮。通過安裝在減速機輸出軸端的編碼器控制Z軸伸縮速度及位置。

（4）∧軸伸縮裝置

∧軸伸縮裝置由臂節(jié)、同步齒輪系、臂節(jié)穩(wěn)定氣缸三部分組成。臂節(jié)在同步齒輪系作用下，臂節(jié)端點水平直線運動，保證吸盤架移動準確性。

（5）胎面輸送裝置

胎面輸送裝置由輸送皮帶、皮帶架、皮帶電機三部分組成。胎面從百頁車搬運后，在此暫時放置。當系統(tǒng)檢測到原胎面輸送輥道沒有胎面時，皮帶電機啟動，胎面經(jīng)過翻轉(zhuǎn)輥道運動至原胎面供料架輸送輥道，且胎面由底面朝上翻轉(zhuǎn)至底面朝下。

（6）胎面翻轉(zhuǎn)輥道及撕墊布裝置

胎面翻轉(zhuǎn)輥道由福萊輪安照一定曲線排列組成。撕墊布裝置由撕墊布電機、固定敷膠輥和浮動敷膠輥、力矩控制氣缸、墊布反向氣缸、墊布再反向氣缸組成。撕墊布電機采用步進電機，轉(zhuǎn)速可調(diào)；浮動敷膠輥在拉力控制氣缸作用下，對墊布施加穩(wěn)定拉力，保證既能撕下胎面又不能把胎面拉斷。

（7）真空吸附裝置

吸盤裝置，采用真空吸盤對胎面進行吸附。每個吸盤角度可以自動調(diào)整以確保內(nèi)每個吸盤都能和胎面有效吸附。根據(jù)胎面規(guī)格的尺寸差別，外圍的吸盤采用獨立控制方式，以保證在吸取胎面時各吸盤的真空度和吸附力。吸盤內(nèi)集成單向閥，通過單向閥可以控制吸盤是否有效，以防止使用某些規(guī)格胎面時處于無效范圍內(nèi)的吸盤破壞真空致使吸附動作失敗。

（8）光幕保護裝置

整機在操作空間兩端裝有光幕，以防自動操作時有人意外闖入，如果有人意外闖入，系統(tǒng)自動停止操作，并聲光報警。

（9）電器控制裝置

電氣控制系統(tǒng)由獨立PLC控制，系統(tǒng)采用AB PLC控制，整機電機采用變頻調(diào)速和步進電機。采用觸摸屏作為人機界面，用戶可在觸摸屏上設(shè)定相關(guān)工藝參數(shù)。人機界面的畫面包括：操作屏幕（手動和自動、有塑料墊布和無塑料墊布）、生產(chǎn)狀態(tài)屏幕、報警-配方管理。

4　胎面智能機械手主要優(yōu)點

（1）提高了工作效率。使用胎面真空搬運裝置與以前人工搬運胎面相比，解放了人工。工人只需將百頁車推送至工作位，其余所有動作均可自動實現(xiàn)，效率提高30%～40%。

（2）降低了工人的勞動強度，無須人力搬運胎面，由于勞動強度的降低，在全鋼成型機上采用女操作工變?yōu)榭赡堋?/p>

（3）降低人工成本。采用該裝置后，由于無需人工搬運胎面，成型機輔機操作工可以將省下的時間投入到本機臺的各種料卷的上料工作中，每兩臺設(shè)備可節(jié)省上料工人1個，人工費用按6萬元/年計。該設(shè)備價值30萬元左右，按使用20年計算，則每臺成型機每年實際節(jié)約人工成本為3-30/20=1.5萬元，我公司目前擁有兩鼓、三鼓成型機69臺，年可節(jié)約人工成本103.5萬元，據(jù)粗略統(tǒng)計，全國可采用該裝置的兩鼓、三鼓成型機約為3 500臺左右，若均采用該裝置，則全行業(yè)年可節(jié)約人工成本5 250萬元。

（4）提高產(chǎn)品質(zhì)量增加利潤：因胎面長度穩(wěn)定性而提高動平衡跳動度0.35%，按照每條減少損失700元，年產(chǎn)400萬條，可增加效益980萬元，國內(nèi)同行業(yè)可增加效益2.84億元。

（5）該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理，功能齊全，技術(shù)先進，并與我公司胎面擠出線百頁車自動裝車升級改造一脈相承，具有在國內(nèi)輪胎行業(yè)推廣應(yīng)用的價值。

（6）該產(chǎn)品的成功研制，填補了世界空白，國內(nèi)輪胎行業(yè)全鋼設(shè)備智能化升級改造，充分響應(yīng)了中國制造2025的時代要求，有助于輪胎行業(yè)的升級加速。

Intelligent manipulator of VAC all steel tire building tread

Intelligent manipulator of VAC all steel tire building tread

Xiao Qian1， Liu Jian2， Qu Xuexin1， Li Baoquan1， Zhang Yonggang1， Zhang Xiaoming1， Ju Xunning1，Dong Ningyang1
（
1.Pulin Chengshan （Shandong） Tire Co.， LTD， Weihai 264300， Shandong， China；
2.Weihai City Jingwei Intelligent Equipment Co.， LTD， Weihai 264300， Shandong， China）

VAC tread intelligent manipulator was designed in view of book storage way that domestic all-steel radial tire tread production line building process using. By automatic detection and intelligent identifi cation， the semi-fi nished tread products will be transferred to the feeding rack automatically， realized the " substitute robot for labor"， which reduces the labor intensity of operators， improve production effi ciency.

radial tyre； VAC； Intelligent； intensity of labor； production effi ciency

TQ330.4

1009-797X（2016）17-0033-03

BDOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.17.007

（R-01）

肖乾（1966.7-），男，工程師，青島理工大學(xué)工商管理碩士，現(xiàn)任浦林成山（山東）輪胎有限公司總經(jīng)理，曾獲得“山東省富民興魯勞動獎?wù)隆?、?013-2014山東化工年度精英人物”等多個獎?wù)?，主持研發(fā)項目《全鋼載重子午胎氮氣硫化新工藝》項目獲山東省科技進步三等獎，《非對稱花紋輪胎》項目獲威海市科技進步二等獎。

通訊郵箱：xmizhang@prinxchengshan.com

2016-07-07