楊曉，顏建龍，陸永高，趙尊梅，滕召軍，丁善偉

(青島?，樚胤N裝備科技有限公司，山東 青島 266400)

隨著工業(yè)4.0 及中國(guó)智能制造2025 的相繼提出，全球掀起了智能制造的熱潮。在傳統(tǒng)的煉膠工藝上，推行自動(dòng)化煉膠輸送線。自動(dòng)化煉膠輸送線，由開(kāi)煉機(jī)、開(kāi)煉機(jī)自動(dòng)冷卻裝置、輸送導(dǎo)膠系統(tǒng)組成，它可以優(yōu)化終煉密煉車間膠料混煉，比如兩臺(tái)開(kāi)煉機(jī)中間配一臺(tái)輸送帶混煉或者三臺(tái)開(kāi)煉機(jī)配兩條輸送帶的傳統(tǒng)膠料混煉方式，通過(guò)采用此設(shè)備，提高膠料混煉的自動(dòng)化程度，降低人工成本，降低安全隱患。

1 老式終煉膠輸送線與新式自動(dòng)化煉膠輸送系統(tǒng)對(duì)比

老式終煉膠輸送線：

密煉機(jī)混煉排膠后膠料通過(guò)排膠通道進(jìn)入開(kāi)煉機(jī)，當(dāng)膠料在開(kāi)煉機(jī)上包輥后由人工將膠片割開(kāi)，再將膠料搭接到開(kāi)煉機(jī)翻膠裝置上來(lái)實(shí)現(xiàn)膠料的導(dǎo)膠和壓片。這種工藝生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度高同時(shí)也不利于膠料品質(zhì)的提升。

自動(dòng)化煉膠輸送線：

將密煉機(jī)生產(chǎn)出的終煉膠經(jīng)開(kāi)煉機(jī)壓片后自動(dòng)接取，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)膠與出料自動(dòng)切換，整個(gè)過(guò)程自動(dòng)完成，減少人工干預(yù)。整套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)省人化，品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)化，提高操作安全系數(shù)，由人為干預(yù)煉膠過(guò)程轉(zhuǎn)化為，對(duì)提高膠料品質(zhì)的關(guān)注。

系統(tǒng)由接料斗、自動(dòng)接取、自動(dòng)導(dǎo)膠、自動(dòng)翻膠/ 輸送切換、自動(dòng)刮膠等裝置組成。

2 系統(tǒng)流程和設(shè)備技術(shù)說(shuō)明

2.1 系統(tǒng)流程

如圖所示（見(jiàn)圖1）在密煉機(jī)下方投料口增加儲(chǔ)料裝置，由氣缸控制料斗開(kāi)關(guān)。膠料排出后固定式微波檢測(cè)裝置檢測(cè)到料斗內(nèi)有料后自動(dòng)打開(kāi)，把膠料排入開(kāi)煉機(jī)中，并將膠料溫度傳給PLC。如需暫緩排料，即可暫時(shí)存儲(chǔ)在料斗中。

圖1 設(shè)備布局圖

膠料排入1#開(kāi)煉機(jī)，開(kāi)煉機(jī)安裝前后擋膠板，防止膠料灑落。前后增加自動(dòng)刮膠刀，防止膠料包輥。將輸送帶返回的膠料送入開(kāi)煉機(jī)，將膠料壓片形成環(huán)狀。由自動(dòng)導(dǎo)膠裝置自動(dòng)進(jìn)行左右往復(fù)搗煉，平移式自動(dòng)導(dǎo)膠裝置在導(dǎo)煉過(guò)程中左右勻速擺動(dòng)，將膠料均勻分布在輥筒上，以提高混煉效果。

1#開(kāi)煉機(jī)接取輸送帶，輸送方向自動(dòng)切換裝置。該輸送帶可將開(kāi)煉上的膠料接取后返回開(kāi)煉機(jī)，形成膠環(huán)，滿足膠料過(guò)輥。該運(yùn)輸帶分為3 段。1 段為接取裝置/ 回膠切換裝置，主要作用將開(kāi)煉機(jī)壓出的膠料通過(guò)氣缸自動(dòng)切換輸送方向進(jìn)行輸送，可將膠料輸送至2 段輸送帶返回1#開(kāi)煉機(jī)搗煉，搗煉結(jié)束后自動(dòng)切換輸送3 段輸送帶將膠料輸送至2#開(kāi)煉機(jī)再一次進(jìn)行搗煉循環(huán)。2 段輸送帶架設(shè)在1 段輸送帶上，用于膠料返回開(kāi)煉機(jī)。3 段輸送帶主要用于將膠料輸送至下一臺(tái)開(kāi)煉機(jī)上。

膠料送入2 號(hào)開(kāi)煉機(jī)后，繼續(xù)進(jìn)行搗煉，整個(gè)流程與1 號(hào)開(kāi)煉機(jī)相同。搗煉循環(huán)完成后，膠料送入3號(hào)壓片機(jī)進(jìn)行壓片處理。

3#壓片機(jī)經(jīng)割膠刀出片（寬900 mm）至膠冷線，余膠經(jīng)開(kāi)煉機(jī)自帶翻膠裝置返回開(kāi)煉機(jī)翻膠出片。

2.2 設(shè)備技術(shù)說(shuō)明

密煉機(jī)接料斗

在密煉機(jī)下方投料口增加儲(chǔ)料裝置，由氣缸控制料斗開(kāi)關(guān)。密煉機(jī)排膠后，系統(tǒng)檢測(cè)料斗內(nèi)有膠料后，自動(dòng)打開(kāi)，將膠料排入開(kāi)煉機(jī)中。如需要暫緩排膠，即可暫時(shí)存儲(chǔ)在料斗中。

開(kāi)煉機(jī)擋膠板、自動(dòng)刮膠刀、自動(dòng)輸送裝置、自動(dòng)擺膠裝置

膠料排入1#開(kāi)煉機(jī)后，開(kāi)煉機(jī)安裝前后擋膠板，防止膠料灑落。前后增加自動(dòng)刮膠刀，防止膠料包輥。由輸送帶將返回的膠料送回1#開(kāi)煉機(jī)，并將膠料壓片形成環(huán)狀。由自動(dòng)擺膠裝置自動(dòng)進(jìn)行左右往復(fù)搗煉，每車膠料可搗煉≤3 次（根據(jù)不同配方工藝定）。

開(kāi)煉機(jī)上方增加平移式自動(dòng)擺膠裝置，在導(dǎo)煉過(guò)程中左右勻速擺動(dòng)，將膠料均勻分布在輥筒上，以提高混煉效果。2 條輸送帶寬度均為1 000 mm，擺膠幅度1 000～1 200 mm。速度最高40 m/min。左右移動(dòng)采用變頻電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，輸送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)也采用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從而保證了使用的穩(wěn)定性。2 套裝置可以根據(jù)使用需要進(jìn)行整體往返運(yùn)行,也可分開(kāi)運(yùn)行。

開(kāi)煉機(jī)接取輸送帶，輸送方向自動(dòng)切換裝置。

該運(yùn)輸帶分為3 段。1 段為接取裝置/ 回膠切換裝置，主要作用將開(kāi)煉機(jī)壓出的膠料通過(guò)氣缸自動(dòng)切換輸送方向進(jìn)行輸送，可將膠料輸送至2 段輸送帶返回1#開(kāi)煉機(jī)搗煉，搗煉結(jié)束后自動(dòng)切換輸送3 段輸送帶將膠料輸送至2#開(kāi)煉機(jī)。

膠料送入2#開(kāi)煉機(jī)后，繼續(xù)進(jìn)行搗煉，整個(gè)流程與1#開(kāi)煉機(jī)相同。搗煉循環(huán)完成后，膠料送入3# 壓片機(jī)進(jìn)行壓片處理。

3#壓片機(jī)經(jīng)割膠刀出片（寬900 mm）至膠冷線，余膠經(jīng)開(kāi)煉機(jī)自帶翻膠裝置返回

開(kāi)煉機(jī)翻膠出片。

該輸送裝置可翻膠/ 送料自動(dòng)切換。開(kāi)煉機(jī)壓片后，輸送帶自動(dòng)翻起，將膠料回送至開(kāi)煉機(jī)上，由導(dǎo)膠裝置完成自動(dòng)導(dǎo)膠，導(dǎo)膠完成后，翻膠裝置落下，與接取輸送帶連接，將導(dǎo)煉完成的膠料輸送至下一臺(tái)開(kāi)煉機(jī)上。翻膠/ 送料輸送帶由氣動(dòng)翻板、自動(dòng)糾偏組成。均為變頻調(diào)速，與開(kāi)煉機(jī)速度同步，速度最高40 m/min，運(yùn)輸帶寬度1 800 mm，采用耐高溫鍍硅膠層或毛氈層運(yùn)輸帶，不粘膠且最高耐溫160 ℃。由檢測(cè)信號(hào)輥檢測(cè)到皮帶的跑偏位置，跑偏信號(hào)傳給PLC 后，PLC 控制氣動(dòng)糾偏裝置自動(dòng)糾偏。

2.2.1 密煉機(jī)接料斗

在密煉機(jī)下方投料口處增加儲(chǔ)料裝置（如圖2所示），由氣缸來(lái)控制接料門的開(kāi)合。密煉機(jī)混煉完成后將膠料排出，通過(guò)排膠通道進(jìn)入接料斗，當(dāng)固定式紅外測(cè)溫儀檢測(cè)到料斗內(nèi)有膠料后，料門自動(dòng)打開(kāi)，將膠料排放到開(kāi)煉機(jī)中，并且將膠料的溫度傳給PLC，便于對(duì)密煉機(jī)混煉時(shí)間及工藝進(jìn)行調(diào)整。如需要暫緩排膠，即可暫時(shí)存儲(chǔ)在料斗中。

圖2 接料

2.2.2 開(kāi)煉機(jī)擋膠板、自動(dòng)刮膠刀、自動(dòng)接取輸送裝置、自動(dòng)導(dǎo)膠裝置

膠料排入1#開(kāi)煉機(jī)后（見(jiàn)圖3所示），開(kāi)煉機(jī)安裝前后擋膠板，防止膠料灑落。前后增加自動(dòng)刮膠裝置，防止膠料包輥，該裝置采用氣動(dòng)控制加機(jī)械調(diào)整裝置組成，刀具采用高速工具鋼以保障設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。自動(dòng)接取輸送裝置將開(kāi)煉機(jī)壓片后的膠料輸送到自動(dòng)翻膠/ 輸送切換裝置上。返回的膠料送入開(kāi)煉機(jī)后，將膠料壓片形成環(huán)狀。由自動(dòng)導(dǎo)膠裝置自動(dòng)進(jìn)行左右往復(fù)搗煉，每車料根據(jù)不同配方工藝可搗煉約3次或以上。

圖3 自動(dòng)刮膠刀、自動(dòng)接取輸送裝置、自動(dòng)導(dǎo)膠裝置

開(kāi)煉機(jī)上方增加平移式自動(dòng)導(dǎo)膠裝置，在導(dǎo)煉過(guò)程中左右勻速擺動(dòng)，將膠料均勻分布在輥筒上，以提高混煉效果。2 條運(yùn)輸帶寬度均為1 000 mm，擺膠幅度1 000～1 200 mm。速度最大40 m/min。2 套自動(dòng)導(dǎo)膠裝置根據(jù)需要可以整體運(yùn)行,也可分開(kāi)運(yùn)行。自動(dòng)導(dǎo)膠裝置的 初始位置位于最外側(cè)的等待位。當(dāng)密煉機(jī)排膠后，2 套自動(dòng)導(dǎo)膠裝置同時(shí)運(yùn)行到開(kāi)煉機(jī)的中上方，輸送帶電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，等待壓片后膠料返回開(kāi)煉機(jī)。膠片經(jīng)翻膠裝置返回開(kāi)煉機(jī)后，2 套自動(dòng)導(dǎo)膠裝置開(kāi)始左右往返運(yùn)動(dòng)，將膠片均布在軋輥上。

2.2.3 自動(dòng)翻膠/ 輸送切換裝置

該運(yùn)輸帶分為3 段（如圖4所示）。1 段為接取裝置/ 回膠切換裝置，主要作用將開(kāi)煉機(jī)壓出的膠料通過(guò)氣缸自動(dòng)切換輸送方向進(jìn)行輸送，可將膠料輸送至2 段輸送帶返回1#開(kāi)煉機(jī)搗煉，搗煉結(jié)束后自動(dòng)切換輸送3 段輸送帶將膠料輸送至2#開(kāi)煉機(jī)。

圖4 自動(dòng)翻膠/ 輸送切換裝置

膠料送入2 號(hào)開(kāi)煉機(jī)后，繼續(xù)進(jìn)行搗煉，整個(gè)流程與1 號(hào)開(kāi)煉機(jī)相同。搗煉循環(huán)完成后，膠料送入3號(hào)壓片機(jī)進(jìn)行壓片處理。

3#壓片機(jī)經(jīng)割膠刀出片至膠冷線，余膠經(jīng)開(kāi)煉機(jī)自帶翻膠裝置返回開(kāi)煉機(jī)翻膠出片。

該輸送裝置可翻膠/ 送料自動(dòng)切換。開(kāi)煉機(jī)壓片后，輸送帶自動(dòng)翻起，將膠料回送至開(kāi)煉機(jī)上，由導(dǎo)膠裝置完成自動(dòng)導(dǎo)膠，導(dǎo)膠完成后，翻膠裝置落下，與接取輸送帶連接，將導(dǎo)煉完成的膠料輸送至下一臺(tái)開(kāi)煉機(jī)上。翻膠/ 送料輸送帶由氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)裝置、自動(dòng)糾偏裝置、電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置等組成電機(jī)均為變頻調(diào)速，并與開(kāi)煉機(jī)速度同步，速度最大40 m/Min，運(yùn)輸帶寬度1 800 mm，采用耐高溫硅膠運(yùn)輸帶，不粘膠且最高耐溫160 ℃。由信號(hào)檢測(cè)裝置對(duì)皮帶的跑偏位置進(jìn)行檢測(cè)，并將偏信號(hào)傳給PLC，由PLC 控制氣動(dòng)糾偏裝置自動(dòng)糾偏。

2.2.4 安全防護(hù)系統(tǒng)

設(shè)備周圍安裝有1.6 m 高的安全防護(hù)圍欄，并配有安全門，防止無(wú)關(guān)人員的進(jìn)入。各傳動(dòng)部位都加裝安全護(hù)罩，并且貼有安全標(biāo)示，防止擠傷。輸送架兩側(cè)設(shè)有安全拉繩急停控制開(kāi)關(guān)，跟整條線的安全防護(hù)系統(tǒng)連接，確保人身安全。

2.2.5 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)是由變頻驅(qū)動(dòng)柜、電源柜、氣控系統(tǒng)控制柜和設(shè)備電氣接線盒等部分組成。

主CPU 采用德國(guó)SIEMENS 公司的S7-1500 系列PLC 和ET200SP 分布式IO,采用PROFINET 遠(yuǎn)程通訊方式，將整套控制系統(tǒng)很方便地聯(lián)系起來(lái)，減少了大量的柜與柜之間的連線，易于信號(hào)對(duì)接，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性，高水平的系統(tǒng)性能和快速信號(hào)處理能夠極大地縮短響應(yīng)時(shí)間，加強(qiáng)控制能力。

運(yùn)輸帶調(diào)速控制，采用SIEMENS 公司的G120變頻器，使用V/F 控制，實(shí)現(xiàn)皮帶0～50 HZ 調(diào)速需求，可以統(tǒng)過(guò)電機(jī)靜態(tài)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)變頻器控制狀態(tài)，可以進(jìn)一步通過(guò)設(shè)置參數(shù)使v/f 控制曲線適合負(fù)載特性。變頻器具有TRACE 功能，可以提取運(yùn)行狀態(tài)的問(wèn)題數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析，找出故障原因加以完善。

人機(jī)界面采用SIEMENS 公司的精致版觸摸屏，采用分級(jí)用戶管理，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)多個(gè)密級(jí)人員操作，加強(qiáng)工藝參數(shù)保密性及不可更改型；采用手動(dòng)自動(dòng)兩種操作模式，實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)和設(shè)備維護(hù)的安全分工；采用多種配方存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)膠種更換的便捷轉(zhuǎn)換；采用實(shí)時(shí)報(bào)警顯示窗口，及時(shí)顯示設(shè)備故障點(diǎn)，減少排除故障時(shí)間；采用定時(shí)強(qiáng)制安全點(diǎn)檢設(shè)定，確保各安全裝置處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

整機(jī)控制系統(tǒng)采用安全PLC 控制，隔離采集安全拉繩、安全光幕、安全急停按鈕、安全門開(kāi)關(guān)等信號(hào)，分級(jí)實(shí)現(xiàn)警告、報(bào)警和停機(jī)三種警示輸出控制，滿足整機(jī)運(yùn)行種的安全等級(jí)需求。

3 主要技術(shù)參數(shù)

接取輸送帶線速度： max ：40 m/min；

接取輸送帶寬度： 1 800 mm；

擺膠幅度： 1 000～1 200 mm；

擺膠速度： max ：40 m/min；

擺膠輸送帶寬度： 1 800 mm；

密煉機(jī)排膠時(shí)間： Min ：90 s；

密煉機(jī)排膠重量： Max ：250 kg。

4 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）原來(lái)的終煉膠輸送線每個(gè)工位都是由人工去操作完成的。這樣就增加了人為干預(yù)膠料的因素，同時(shí)也增加了安全隱患。而使用自動(dòng)化煉膠輸送線，減少了人工的干預(yù)因素，同時(shí)也降低了勞動(dòng)成本也消除了安全隱患。

（2）自動(dòng)化煉膠輸送線可實(shí)現(xiàn)膠料的連續(xù)自動(dòng)翻煉，提高了膠片的質(zhì)量，降低了人工成本提高了勞動(dòng)效率也方便車間的管理。

（3）紅外線自動(dòng)測(cè)溫儀可實(shí)現(xiàn)對(duì)每車膠料溫度的把控，避免了產(chǎn)品質(zhì)量隱患。

（4）氣動(dòng)自動(dòng)漲緊裝置可實(shí)現(xiàn)輸送帶的左右糾偏，保障輸送線高效、可靠的運(yùn)行，氣動(dòng)自動(dòng)糾偏裝置的使用降低了生產(chǎn)成本及維護(hù)成本。

5 總結(jié)

該設(shè)備在青島雙星輪胎工業(yè)有限公司商用車胎工業(yè)4.0 智能化工廠使用一年來(lái)，運(yùn)行良好。勞動(dòng)強(qiáng)度降低90% 以上，產(chǎn)品不良率降低90% 以上。

完全符合輪胎生產(chǎn)工藝要求。整套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)省人化，品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)化，提高安全操作系數(shù)，由人為干預(yù)導(dǎo)膠過(guò)程轉(zhuǎn)化為提高對(duì)品質(zhì)的關(guān)注度。