趙衍剛，秦銀鋒，姚亮亮，浦志東

(薩馳智能裝備股份有限公司，江蘇 昆山 215300)

1 現(xiàn)有的普通二段成型機結(jié)構(gòu)及缺陷

（1）胎筒傳遞，普通的二次法成型機一段成型機生產(chǎn)的胎筒通過簡易的斜坡輸送輥道（無動力輥筒）傳遞到二段成型機，胎筒在傳遞過程中出現(xiàn)互相粘連等情況。

（2）上胎筒，普通的二次法成型機二段成型機配備專職操作工，進行帶束、胎面接頭檢查和處理，并將一段成型機輸送輥道傳遞過來的胎筒裝到二段成型鼓上進行最終的胎胚成型。輪胎生產(chǎn)工藝上對各半成品料的接頭分布有明確要求，操作規(guī)程上要求操作工在上筒前要檢查對照接頭分布標尺，對好胎筒位置后再進行裝筒。

（3）成型后胎胚通過人工卸胎和稱重。

2 智能二次法二段成型機胎筒輸送線需要解決技術(shù)問題

（1）如何實現(xiàn)一段成型的胎筒傳遞自動二段成型機，二段最終成型的胎胚自動傳遞到一段成型機。

（2）由于自動上胎筒輸送線平行于成型機主軸軸線，在整體布局上需要方便設(shè)備維護及進行工裝更換。

（3）一段成型的胎筒整體較高、較軟，傳統(tǒng)的定中裝置不能滿足胎筒的要求，需要設(shè)計全新的胎筒自動定中裝置。

（4）由于一段胎筒太軟，如何設(shè)計機器人工裝結(jié)構(gòu)（即胎筒夾持器），如何抓取胎筒和自動上胎筒。

（5）一段胎筒在輸送過程中由立放狀態(tài)變成平放狀態(tài)即翻轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計，以及如何對胎筒條碼進行動態(tài)掃描。

（6）如何實現(xiàn)組成胎筒的簾布、內(nèi)襯、胎側(cè)半成品料接頭分布與帶束層胎面復合件接頭圓周分布要求。

（7）胎胚的自動稱重。

3 自動上胎筒輸送線的技術(shù)方案

3.1 設(shè)備組成

設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 設(shè)備布局圖

3.2 各部套結(jié)構(gòu)說明和用途

3.2.1 胎筒輸送裝置

即上層輸送裝置，用于將一段胎筒按照要求傳遞到二段成型機。

（1）輸送裝置框架由鋁型材拼接而成，輸送帶則采用帶橫向?qū)л喌哪K化板鏈，如圖所示，后半段為700 mm寬的板鏈，前半段為3條150 mm寬板鏈組成，減速電機安裝在前半段輸送上，前、后輸送之間通過電磁離合器實現(xiàn)動力傳遞。

（2）后段輸送末端處設(shè)計有胎筒定中裝置，由氣缸驅(qū)動，將胎筒大致推到輸送帶的中間位置。

（3）在上層輸送裝置安裝有4處光電開關(guān)，輸送裝置末端的光電開關(guān)用于檢測到胎筒后的電機啟動運轉(zhuǎn)；前、后段輸送兩側(cè)的2組光電開關(guān)用于邏輯判斷（胎筒距離太小或粘連后需要脫開電磁離合器）；第4組為翻轉(zhuǎn)位的物料檢測開關(guān)。

（4）由于板鏈帶橫向?qū)л?，因此一段胎筒在向二段成型機的動態(tài)傳遞過程中可以實現(xiàn)胎筒的粗略定中。

3.2.2 胎胚輸送裝置

即下層輸送裝置，用于接取卸胎稱重后傳遞過來的胎胚，并輸送到一段成型機。

（1）鋁型材拼接組裝的輸送框架，由變頻電機驅(qū)動模塊化輸送帶實現(xiàn)傳動。

（2）下層輸送裝置與上層輸送裝置錯開約1 m左右，用于操作工方便檢查胎胚和直接裝胎胚車。

（3）下層輸送裝置有2組光電檢測開關(guān)，當右側(cè)光電開關(guān)檢測胎胚后電機斷續(xù)運轉(zhuǎn)，每次輸送約1 m，直到左側(cè)光電開關(guān)檢測到胎胚為止，目的是用于儲存胎胚，方便一段操作工在空閑時集中裝車。

3.2.3 胎筒翻轉(zhuǎn)裝置

用于將上層輸送裝置傳遞過來的胎筒（立放狀態(tài)），進行翻轉(zhuǎn)90°，實現(xiàn)胎筒的自動定中，同時進行條碼掃描，為機器人的抓取做準備。

（1）翻轉(zhuǎn)導輪板，如圖2所示2#件，初始狀態(tài)為水平，兩個翻轉(zhuǎn)導輪板介于三段輸送板鏈之間并略低于板鏈高度，以便于胎筒能夠傳遞到輸送帶的最前端，并能夠全部托住胎筒，為實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)做準備；圖示為垂直狀態(tài)，即胎胚完成翻轉(zhuǎn)。

（2）翻轉(zhuǎn)裝置由兩側(cè)氣缸驅(qū)動實現(xiàn)90°翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)后的胎筒由于自重原理自動定中在翻轉(zhuǎn)裝置上。

（3）電動滾筒，如圖2所示5#件，胎筒翻轉(zhuǎn)后，電動輥筒驅(qū)動胎筒以10～40 m/min速度旋轉(zhuǎn)。

圖2 胎筒翻轉(zhuǎn)裝置示意圖

（4）掃描器，如圖2所示6#件，安裝在電動滾筒端部的二維動態(tài)掃描器對貼在胎筒端面上的條形碼（一段成型機胎側(cè)位自動貼合）進行掃描。

當掃描器掃碼成功后，電動輥筒停止轉(zhuǎn)動，從條碼的位置可以自動判斷出簾布、內(nèi)襯和胎側(cè)的接頭位置，實現(xiàn)機器人自動裝筒功能并實現(xiàn)各半成品料的接頭的自動準確分布。

（5）由于胎筒輸送裝置采用一個電機驅(qū)動，通過電磁離合器實現(xiàn)前后兩段輸送的動力傳遞。當檢測開關(guān)1檢測到翻轉(zhuǎn)區(qū)域有胎筒時離合器脫開，后輸送板鏈停止轉(zhuǎn)動，前輸送板鏈繼續(xù)往前傳遞，當檢測開關(guān)2檢測到信號后開始翻轉(zhuǎn)。

3.2.4 胎胚輸送輥道

胎胚從卸胎稱重輥道到胎胚輸送裝置（下層輸送裝置）之間的過渡輸送，此裝置底部裝有腳輪，可以整體移走作為檢修通道，以方便工裝更換和設(shè)備維護。

胎胚輸送輥道為電動滾筒驅(qū)動的動力滾筒結(jié)構(gòu)。

3.2.5 胎筒夾持裝置（機器人工裝）

安裝在機器人上，用于抓取胎筒并由機器人控制將胎筒自動裝入到二段成型機PU鼓上，完成自動上胎筒，此為二段無人操作的核心。

（1）抱臂，如圖3所示1#件，由于機器人受負載限制，整體采用鋁材料，兩側(cè)抱臂各由兩根鋁型材和4件夾持塊組成，夾持塊上安裝有尖釘。

（2）托板，如圖3所示7#件，根據(jù)規(guī)格大小參照4#件標尺，手動調(diào)節(jié)托板高度，托板前端安裝6#件接近開關(guān)（彈簧結(jié)構(gòu)）。

圖3 胎筒夾持裝置示意圖

（3）氣缸驅(qū)動左右兩側(cè)抱臂通過3#件齒輪齒條結(jié)構(gòu)實現(xiàn)同步動作，用于抓取和釋放胎筒，氣缸通過比例閥控制，確保抱緊胎筒的力的大小，防止胎筒夾持過程中嚴重變形。

（4）動作原理

a.在胎筒完成翻轉(zhuǎn)并自動掃碼結(jié)束后等待機器人的抓取。

b.機器人驅(qū)動夾持裝置（機器人工裝）直接定位到胎筒下方外側(cè)（平行于胎筒軸線、正下方）。

c.機器人驅(qū)動夾持裝置往胎筒方向深入（走定位）到胎筒最里側(cè)。

d.此時工裝緩慢后退，當5#件檢測開關(guān)1檢測到物料時，機器人驅(qū)動工裝整體上移。

e.在上升過程中安裝在托板上的接近開關(guān)觸發(fā)。

f.此時氣缸驅(qū)動抱臂抱緊胎筒，完成自動抓取胎筒動作。

g.8#件檢測開關(guān)2，起安全限位開關(guān)的作用，防止軸線深入胎筒距離過大。

3.2.6 胎胚稱重輥道

如圖4所示，用于接取從傳遞環(huán)卸胎器滾動過來的胎胚，并實現(xiàn)胎胚自動稱重和胎胚翻轉(zhuǎn)輸送。

（1）整體由三部分組成即1#固定支架，2#稱重翻轉(zhuǎn)輥道，3#胎胚檢查平臺，其中2#稱重翻轉(zhuǎn)輥道直接通過4件稱重傳感器（4#件）安裝到1#件上，即2#件整體構(gòu)成一臺獨立的稱重裝置，確保稱量的準確型。

（2）2#件底部的滾筒為電動滾筒驅(qū)動的動力滾筒結(jié)構(gòu)。

（3）胎胚檢查平臺用于抽檢胎胚質(zhì)量和修胎，底部安裝的6#件加熱爐和加熱刀，用于處理帶束接頭問題。

（4）如圖4所示，立著的胎胚滾動到稱重翻轉(zhuǎn)輥道處時，光電開關(guān)檢測到胎胚，則稱重傳感器對胎胚進行稱重并記錄稱重信息，稱重完成后電動滾筒驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，胎胚在動力滾筒的驅(qū)動下實現(xiàn)胎胚的自動翻轉(zhuǎn)，從而將胎胚傳遞到一段成型機方向。

圖4 胎胚輸送輥道

3.3 工藝路線

圖5 工藝路線圖

3.3.1 自動上筒

（1）人工將一段成型的胎筒立放在上層輸送裝置（胎筒輸送）端部，條形碼一側(cè)朝上。

（2）自動定中裝置處光電開關(guān)檢測到胎筒時氣缸驅(qū)動加緊胎筒，在傳遞過程中將胎筒定位在輸送帶中間位置。

（3）胎筒傳遞到前后兩段輸送處如圖6所示，光電開關(guān)檢測到胎筒，停止判斷一下后繼續(xù)往前傳遞。

圖6 開關(guān)位置圖

此處有兩組物流檢測開關(guān)，目的時為了避免兩胎筒距離過小，對翻轉(zhuǎn)裝置造成影響，在兩段輸送帶中間的前后1 m位置布置2處檢測開關(guān)，當兩處檢測開關(guān)均檢測到有物料時則說明兩胎筒距離過小，則電磁離合器脫開，后段輸送失去動力停止，前段輸送繼續(xù)傳動完成翻轉(zhuǎn)動作，兩胎筒間隔≥1 m時，離合器重新吸合，繼續(xù)實現(xiàn)前后兩段輸送的同步傳動。

（4）胎筒繼續(xù)傳遞到胎筒翻轉(zhuǎn)位。

（5）翻轉(zhuǎn)裝置處光電開關(guān)檢測到胎筒后，氣缸驅(qū)動實現(xiàn)胎筒的90°翻轉(zhuǎn)。

（6）翻轉(zhuǎn)裝置氣缸磁性開關(guān)到位檢測，即完成90°旋轉(zhuǎn)后，電動滾筒驅(qū)動胎筒以4.9～49 m/min的速度旋轉(zhuǎn)，進行掃描條碼和定位接頭角度。

（7）當動態(tài)掃描器掃描到條形碼時，胎筒停止轉(zhuǎn)動，并指令機器人進行胎筒夾持準備。

（8）機器人工裝（胎筒夾持裝置）從胎筒正下方外側(cè)，平行于胎筒方向進入，準備接取胎筒（X方向）。

（9）當?shù)谝唤M對射開關(guān)檢測到胎筒邊緣時，機器人工裝開始垂直向上運動（Y方向）托起胎筒。

（10）當垂直向上運動時，胎筒碰觸到機器人工裝托板上的接近開關(guān)，氣缸驅(qū)動抱臂夾緊胎筒，完成自動取胎筒。

（11）機器人繼續(xù)延Y軸上升托起并夾緊胎筒后回到常駐位等待。

（12）機器人自動將胎筒裝入二段PU鼓上，完成整個裝胎筒循環(huán)。

3.3.2 自動卸胎

（1）成型后的胎胚，通過傳遞環(huán)將胎胚從成型鼓取下，并且自動撥轉(zhuǎn)胎胚滾動到胎胚稱重輥道。

（2）胎胚稱重輥道的物料檢測開關(guān)觸發(fā)，對胎胚進行稱重并上傳信息。

（3）稱重完成后，胎胚稱重輥道底部的電動滾筒驅(qū)動，將立著的胎坯翻倒放平，并自動向后傳送。

（4）胎胚過渡輸送物料檢測開關(guān)檢測到胎胚時，電動滾筒啟動，接取胎胚并進行往后傳遞。

（5）胎胚輸送裝置頭部的物料檢測開關(guān)檢測到胎胚，則輸送帶開始運轉(zhuǎn)，自動運行模式下每次輸送帶運轉(zhuǎn)1.2 m，使胎胚均勻的分布在輸送線上，可以儲存6～7條胎胚。

（6）當胎胚輸送裝置末端的物料檢測開關(guān)開關(guān)檢測到胎胚時，輸送帶不再運轉(zhuǎn)，由一段操作工或輔助人員打手動模式，一次性人工搬卸到胎胚車上，完成最終的卸胎。

4 結(jié)束語

智能半鋼二段成型機是基于 PUD2 智能半鋼一次法成型機平臺開發(fā)的，之所 以稱之為“智能”，是因為用機器人替代了二段專職操作工，同時解決了帶束鼓 側(cè)的自動定長、貼合問題和成型鼓側(cè)的自動卸胎稱重問題。 “自動上胎筒輸送線”的研制是二次法成型機智能化的一個全新的突破。是 機器人上胎筒的重要組成部分，輸送線連續(xù)可靠的提供胎筒，是實現(xiàn)機器人替代 人的關(guān)鍵。此輸送線（含機器人）對于成型機整體來說盡管是輔助設(shè)備，但是卻 是智能二次法成型機的核心和紐帶。 本文介紹的輸送線的各組成部套均具有結(jié)構(gòu)簡單、功能穩(wěn)定、使用可靠、成 本較低的特點，例如胎筒翻轉(zhuǎn)定中、電動滾筒驅(qū)動掃描定位、胎胚翻轉(zhuǎn)等有效解 決了胎筒的傳遞、定中、翻轉(zhuǎn)、掃描、抓取、定位等一系列問題，目前設(shè)備在客戶現(xiàn)場運行穩(wěn)定，各組成部套已經(jīng)得到長時間的驗證，并得到用戶的充分肯定。