輪胎擠出生產(chǎn)線用自動遞頭裝置設(shè)計

古 川，向源芳

（天津賽象科技股份有限公司，天津 300384）

隨著市場需求變化及人工成本提升，生產(chǎn)線制造商對設(shè)備不斷升級、推陳出新，生產(chǎn)線自動化水平和成本控制要求越來越高。很多輪胎企業(yè)對廠房布局有了更高的標準，對輪胎生產(chǎn)線的整體結(jié)構(gòu)及布局也提出更高要求，如結(jié)構(gòu)簡單、實用，成本降低，這迫使生產(chǎn)線制造商提高部套功能的自動化程度。

1 設(shè)計目標

國內(nèi)輪胎擠出生產(chǎn)線均采用人工手動遞頭的方式將水平輸送帶上的原料及輪胎部件輸送到上坡輸送帶上，自動化程度、生產(chǎn)效率及安全性低。改變各部套擺放位置對廠房空間要求很高，因此根據(jù)市場需求，本設(shè)計方案采用自動遞頭裝置，無需人工干涉，實現(xiàn)將輪胎部件由下至上傳送。

2 裝置設(shè)計

2.1 控制組成

自動遞頭裝置由檢測部分、運輸部分和氣動執(zhí)行部分構(gòu)成。其原理是由檢測部分發(fā)出檢測信號，信號進入可編程邏輯控制器（PLC）。在PLC中經(jīng)過距離計算，發(fā)出信號驅(qū)使氣動執(zhí)行部分做出動作。本設(shè)計方案整線控制采用AB 1756-L62 CPU，分站1734-AENTR采用Ethernet通訊，接近開關(guān)BI5-M18-AP6X-H1141/L70通過24V DC 8點數(shù)字量入模塊1734-IB8控制，電磁閥通過24V DC 8點數(shù)字量出模塊1734-OB8控制。

具體過程如下：物料運行至自動遞頭前方固定距離處，觸碰檢測開關(guān)。檢測開關(guān)將信號經(jīng)由Ethernet發(fā)送至PLC。PLC采集此時的生產(chǎn)線速度，根據(jù)物料與自動遞頭的固定距離計算出物料行進至自動遞頭裝置所需的時間。用PLC內(nèi)部時間繼電器在計時結(jié)束后發(fā)出信號，通過電磁閥控制氣動執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行相應(yīng)的氣動動作。將物料推至相應(yīng)位置，完成遞頭動作。

距離計算采用變頻器速度反饋實時積分累加長度計算方法，短距離計算誤差較小，適合本設(shè)計方案。累計程序掃描周期時間為100 ms。

2.2 機械結(jié)構(gòu)

自動遞頭裝置的機械結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 自動遞頭裝置的結(jié)構(gòu)示意

自動遞頭裝置主要包括外弧形輥道（10）、內(nèi)弧形輥道（2）以及檢測輪胎部件到達預(yù)定位置的來料檢測裝置（1）。外弧形輥道和內(nèi)弧形輥道之間形成可供輪胎部件通過的通道。

外弧形輥道結(jié)構(gòu)示意如圖2所示，內(nèi)弧形輥道結(jié)構(gòu)示意如圖3所示，來料檢測裝置結(jié)構(gòu)示意如圖4所示。

圖2 外弧形輥道的結(jié)構(gòu)示意

圖3 內(nèi)弧形輥道的結(jié)構(gòu)示意

圖4 來料檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意

2.2.1 外弧形輥道

外弧形輥道包括對稱設(shè)置的兩個外側(cè)弧形板（9）以及安裝在兩個外側(cè)弧形板之間的多個動力輥（8）。兩個外側(cè)弧形板一端鉸接在機架（6）上且該端靠近水平輸送帶（3）的末端，兩個外側(cè)弧形板的外側(cè)連接有第一氣動裝置以實現(xiàn)外弧形輥道相對于機架的轉(zhuǎn)動，多組動力輥通過鏈輪在電動機的帶動下實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。

每個動力輥的同一側(cè)端部分別設(shè)有兩個鏈輪，相鄰的兩個動力輥之間通過鏈條傳動連接，在多個動力輥中靠近水平輸送帶尾端的一個動力輥為主動輥，其余動力輥為從動輥，主動輥與電動機傳動連接，電動機帶動主動輥轉(zhuǎn)動，其通過鏈條帶動從動輥轉(zhuǎn)動，進而能夠帶動輪胎部件。另外，動力輥由片輪交叉組成，以避免輪胎部件行進時鉆入輥縫中造成擠料、堆料等。

多個動力輥的端部還設(shè)有一件用于罩住動力輥端部鏈輪的護罩（5），護罩固接在對應(yīng)的外側(cè)弧形板上。護罩的作用是保護操作人員安全及避免鏈輪和鏈條上落上灰塵或雜物，從而保證動力輥及整個機構(gòu)的正常安全運轉(zhuǎn)。

兩個外側(cè)弧形板之間通過多個連桿（11）固定連接。第一氣動裝置包括兩個第一氣缸（7），每個第一氣缸的缸體尾部鉸接在機架上，每個第一氣缸的氣缸桿鉸接在對應(yīng)的外側(cè)弧形板的外側(cè)中部。通過兩個第一氣缸的伸出、縮回動作可以控制外弧形輥道以其與機架鉸接處為中心的轉(zhuǎn)動，以便于制品能夠順利地由下向上傳送。

2.2.2 內(nèi)弧形輥道

內(nèi)弧形輥道包括對稱設(shè)置的兩個內(nèi)側(cè)弧形板（4）以及安裝在兩個內(nèi)側(cè)弧形板之間能夠轉(zhuǎn)動的多個自由輥（12）。兩個內(nèi)側(cè)弧形板一端鉸接在上坡輸送帶（14）端部，且兩個內(nèi)側(cè)弧形板內(nèi)側(cè)還連接有第二氣動裝置以實現(xiàn)內(nèi)弧形輥道相對于上坡輸送帶的轉(zhuǎn)動。自由輥材質(zhì)為2A12鋁合金。

兩個內(nèi)側(cè)弧形板之間通過連接板固定連接。第二氣動裝置包括一套第二氣缸（13），第二氣缸的缸體尾部鉸接在上坡輸送帶底部，該第二氣缸的氣缸桿鉸接在連接板的中部。通過第二氣缸的伸出、縮回動作可以控制內(nèi)弧形輥道以其與機架鉸接處為中心的轉(zhuǎn)動，以便于內(nèi)弧形輥道配合外弧形輥道一起將制品順利地由下向上傳送。

2.2.3 來料檢測裝置

來料檢測裝置安裝在水平輸送帶上，主要包括固接在水平輸送帶尾端上的安裝支架（15）、安裝在安裝支架上的能夠轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸（20）、對稱固接在轉(zhuǎn)軸上的兩個擺臂（19）、設(shè)置在兩個擺臂端部之間的輥子（18）、固接在轉(zhuǎn)軸端部的感應(yīng)板（17）以及固接在安裝支架上且與感應(yīng)板對應(yīng)設(shè)置的接近開關(guān)（16）。輥子搭接在水平輸送帶上。擺臂上采用長孔與輥子安裝連接，輥子可以適當?shù)厣舷抡{(diào)整其與擺臂的位置，以適應(yīng)不同規(guī)格的制品。

3 使用效果

自動遞頭裝置可以自動將輪胎部件由下至上傳送，無需人工干涉，解決了輪胎擠出生產(chǎn)線需要特定人員對物料跟蹤和傳遞的問題，提高了生產(chǎn)連續(xù)性和生產(chǎn)效率。

4 結(jié)語

近年來，隨著我國輪胎產(chǎn)能日趨飽和及輪胎出口形勢越發(fā)嚴峻，國內(nèi)輪胎制造業(yè)努力擺脫低端化、同質(zhì)化、惡性價格競爭等狀況，逐漸轉(zhuǎn)型走技術(shù)創(chuàng)新、智能制造、高端品牌戰(zhàn)略的路線。輪胎部件的品質(zhì)管控要求越來越高，進而推動輪胎設(shè)備性能提升。生產(chǎn)過程控制和數(shù)據(jù)監(jiān)控管理是企業(yè)智能化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化管理的基礎(chǔ)組成部分。在此背景下，市場對裝備自動化功能及安全環(huán)保的要求越來越高。自動遞頭裝置已應(yīng)用于國外輪胎擠出生產(chǎn)線，實現(xiàn)了輪胎部件由下至上的無人工干涉地傳送，使用效果良好，獲得了用戶的認可。