胎面聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線裁斷定長(zhǎng)裝置的設(shè)計(jì)及改進(jìn)

王 貴

（天津賽象科技股份有限公司，天津 300384）

目前，在胎面聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線中，常見(jiàn)裁斷裝置的定長(zhǎng)多采用伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)傳送帶帶動(dòng)胎面輸送所要求的規(guī)格長(zhǎng)度，伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)定位精度滿足目前定長(zhǎng)的要求[1]。然而，整個(gè)定長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)過(guò)程從啟動(dòng)到停止，是一個(gè)快速加速和減速的過(guò)程，輸送帶相對(duì)于驅(qū)動(dòng)輥和胎面相對(duì)于輸送帶之間都無(wú)法避免相對(duì)的滑動(dòng)，從而導(dǎo)致胎面實(shí)際輸送長(zhǎng)度并不等于理論計(jì)算長(zhǎng)度。而且，胎面長(zhǎng)度越大，偏差會(huì)越大。因此部分輪胎廠對(duì)裁斷定長(zhǎng)提出了較高要求。為此，本工作設(shè)計(jì)出一種新型裁斷定長(zhǎng)檢測(cè)裝置，現(xiàn)介紹如下。

1 新型裁斷定長(zhǎng)裝置布局

目前，胎面聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線裁斷定長(zhǎng)裝置主要包括裁斷機(jī)構(gòu)、裁斷輸送機(jī)構(gòu)、吹干輥道和快速分離裝置，其布局如圖1所示。

圖1 新型裁斷定長(zhǎng)裝置布局示意

裁斷輸送機(jī)構(gòu)不宜過(guò)長(zhǎng)，因此將定長(zhǎng)的對(duì)射光電組放置于吹干輥道范圍內(nèi)檢測(cè)，這樣不僅能節(jié)約制造成本，而且由于吹干輥道之間存在間隙，定長(zhǎng)的光電組對(duì)射檢測(cè)機(jī)構(gòu)就可以采用上下對(duì)射式的方式。相對(duì)于水平對(duì)射式檢測(cè)，上下對(duì)射式對(duì)胎面輸送過(guò)程中的傾斜和跳動(dòng)所造成的檢測(cè)變差影響較小。

2 胎面半成品裁斷及其定長(zhǎng)的工作過(guò)程

根據(jù)不同的輪胎規(guī)格，每個(gè)輪胎廠對(duì)胎面半成品規(guī)格（包含胎面長(zhǎng)度、厚度、寬度和裁切后的斷面角度等信息）要求也不相同。本工作選用胎面半成品長(zhǎng)度為2 500～3 800 mm，寬度為193～349 mm，厚度為11.3～31.7 mm，裁切后的斷面角度為20°～45°。

選取兩種胎面進(jìn)行說(shuō)明，其長(zhǎng)度分別為最短長(zhǎng)度（2 500 mm）和最長(zhǎng)長(zhǎng)度（3 800 mm），寬度均為200 mm，厚度均為30 mm，裁切后的斷面角度均為30°。長(zhǎng)度為2 500 mm的胎面半成品裁斷及其定長(zhǎng)的工作過(guò)程如下。

（1）裁斷輸送機(jī)構(gòu)和定長(zhǎng)吹干輥道將胎面半成品進(jìn)行輸送，當(dāng)胎面半成品最前端輪廓被對(duì)射光電組1檢測(cè)到時(shí)，觸發(fā)信號(hào)反饋給裁斷輸送機(jī)構(gòu)的伺服驅(qū)動(dòng)器，此時(shí)胎面半成品長(zhǎng)度相當(dāng)于2 323 mm。

（2）裁斷伺服驅(qū)動(dòng)器接收到信號(hào)，根據(jù)提前設(shè)置好的長(zhǎng)度規(guī)格程序，繼續(xù)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)進(jìn)行一個(gè)減速過(guò)程的胎面輸送，輸送長(zhǎng)度為177（2 500-2 323） mm，至此完成輸送。

（3）輸送完成后，裁刀機(jī)構(gòu)收到裁斷信號(hào)指令，裁刀動(dòng)作將胎面半成品裁斷，然后裁刀縮回，裁斷輸送機(jī)構(gòu)和吹干定長(zhǎng)輥道將胎面半成品輸送到下一個(gè)工序。

至此，長(zhǎng)度為2 500 mm的胎面半成品完成第1條裁切，第2條裁切重復(fù)上述步驟即可。

長(zhǎng)度為3 500 mm的胎面半成品定長(zhǎng)裁切原理與長(zhǎng)度為2 500 mm的相同，不同之處在于使用對(duì)射光電組2進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)對(duì)射光電組2檢測(cè)到胎面半成品時(shí)，胎面半成品仍需被輸送的長(zhǎng)度為810（3 800-2 990） mm。

可以看出，相對(duì)于傳統(tǒng)只靠伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)傳送帶帶動(dòng)胎面輸送所要求的規(guī)格長(zhǎng)度，此方法可以縮小誤差。以長(zhǎng)度為2 500 mm的胎面半成品裁斷為例，傳統(tǒng)裁斷裝置將胎面半成品通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸送2 500 mm后進(jìn)行裁斷，因?yàn)閭鹘y(tǒng)過(guò)程中的輸送帶相對(duì)于傳動(dòng)輥和胎面半成品質(zhì)檢的打滑，所累積的長(zhǎng)度誤差就是整個(gè)2 500 mm輸送過(guò)程打滑的誤差。

如果有了定長(zhǎng)檢測(cè)裝置，當(dāng)胎面半成品在前行2 323 mm時(shí)雖然存在打滑，但是檢測(cè)點(diǎn)到裁斷點(diǎn)的距離2 323 mm（實(shí)際工作時(shí)此數(shù)值通過(guò)安裝調(diào)試需進(jìn)行修正）是固定不變的，胎面半成品的定長(zhǎng)誤差只產(chǎn)生于最后前行的177 mm過(guò)程中打滑所造成的誤差，因此，誤差要小于前行2 500 mm所產(chǎn)生的誤差。

理論上只需縮短檢測(cè)對(duì)射光電開(kāi)關(guān)之后檢測(cè)到胎面半成品后所輸送的長(zhǎng)度，誤差就可以縮小，但是胎面半成品的長(zhǎng)度規(guī)格往往比較多；并且過(guò)多的光電組不僅會(huì)造成成本的浪費(fèi)，而且會(huì)給編程人員帶來(lái)很大的工作量。因此，我們只需要根據(jù)客戶(hù)所要求的定長(zhǎng)誤差并結(jié)合胎面半成品的規(guī)格，合理布置一定數(shù)量的對(duì)射光電組，滿足客戶(hù)需求即可，而不需布置過(guò)多的光電組。

3 新型裁斷定長(zhǎng)裝置的設(shè)計(jì)

從定長(zhǎng)的工作過(guò)程可以看出，要使定長(zhǎng)后的實(shí)際長(zhǎng)度和胎面半成品規(guī)格所要求的長(zhǎng)度盡可能一致，對(duì)新型裁斷定長(zhǎng)裝置的設(shè)計(jì)十分重要。

3.1 定長(zhǎng)光電組的布局

本工作吹干定長(zhǎng)輥道設(shè)計(jì)2組對(duì)射光電組（見(jiàn)圖2），對(duì)射光電開(kāi)關(guān)放置于上方，反光板放置于下方，光電安裝架采用整體焊接和獨(dú)立安裝，與吹干定長(zhǎng)輥道不接觸，以避免由于輥道傳動(dòng)的機(jī)械振動(dòng)對(duì)對(duì)射光電組檢測(cè)工作的影響。

圖2 吹干定長(zhǎng)輥道對(duì)射光電組示意

本工作將客戶(hù)所要求不同規(guī)格長(zhǎng)度的胎面半成品分為兩部分進(jìn)行定長(zhǎng)檢測(cè)，一部分采用對(duì)射光電組1，另一部分采用對(duì)射光電組2。

將對(duì)射光電組1置于離胎面上裁切點(diǎn)2 323 mm（適用于厚度為30 mm，裁切角度為30°的胎面半成品）的位置，對(duì)射光電組2置于離胎面上裁切點(diǎn)2 990 mm處，即2 500 mm≤L（胎面半成品長(zhǎng)度）＜2 990 mm時(shí)采用對(duì)射光電組1檢測(cè)，2 990 mm≤L＜3 800 mm時(shí)采用對(duì)射光電組2檢測(cè)。這樣理論上采用對(duì)射光電組1定長(zhǎng)的胎面半成品的最大誤差段即為半成品規(guī)格最大長(zhǎng)度與2 990 mm的差。現(xiàn)以2 990 mm計(jì)算，則定長(zhǎng)后半成品所需繼續(xù)輸送的長(zhǎng)度為2 990-2 323＝667（mm），667 mm就為采用光電組1定長(zhǎng)所產(chǎn)生的最大誤差段。同理可以計(jì)算出采用對(duì)射光電組2所產(chǎn)生的最大誤差段為3 800-2 990＝810（mm）。

需要注意的是，在對(duì)射光電組布置設(shè)計(jì)的過(guò)程中，裁切點(diǎn)應(yīng)盡量避開(kāi)與胎面長(zhǎng)度規(guī)格相等的位置，因?yàn)楫?dāng)對(duì)射光電在胎面規(guī)格長(zhǎng)度處檢測(cè)到胎面半成品時(shí)，理論上應(yīng)該立即停止輸送，然而輸送系統(tǒng)的停止是需要一定響應(yīng)時(shí)間的，所以此時(shí)胎面半成品仍然會(huì)輸送一段距離，從而造成誤差。

3.2 吹干定長(zhǎng)輥道的設(shè)計(jì)

吹干定長(zhǎng)輥道的輸送采用輥筒形式，動(dòng)力由裁斷裝置輸送機(jī)構(gòu)提供（見(jiàn)圖3）。裁斷輸送機(jī)構(gòu)從動(dòng)輥上配有鏈輪，通過(guò)鏈條連接到吹干定長(zhǎng)輥道的過(guò)渡輥上，過(guò)渡輥的另一端配有雙聯(lián)鏈輪，與吹干輥道上的其他輥筒通過(guò)鏈條串聯(lián)起來(lái)，這樣動(dòng)力就可以順利得到傳遞。

圖3 吹干定長(zhǎng)輥道示意

吹干定長(zhǎng)輥道的輥筒設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到后續(xù)快速分離裝置的運(yùn)行速度大于吹干定長(zhǎng)輥道，故選用單向輥筒的設(shè)計(jì)，這樣吹干定長(zhǎng)輥道上的胎面半成品輸送到快速分離裝置上時(shí)，由于快速分離輥道的運(yùn)行速度大于觸感定長(zhǎng)輥道，胎面半成品會(huì)以大于吹干定長(zhǎng)輥道的速度運(yùn)行，由于單向輥里裝有超越離合器（選用CYO系列）[2]，使單向輥在順時(shí)針?lè)较蚩梢宰杂尚D(zhuǎn)，從而胎面半成品可以順利加速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)與前一條胎面半成品之間分開(kāi)一定的距離。

單向輥機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示，考慮到定長(zhǎng)輸送輥道的正常輸送功能，單向輥軸上配有鍵連接的雙聯(lián)鏈輪，以保證動(dòng)力的傳遞。同時(shí)軸兩端固定在帶座軸承上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)到鏈輪上時(shí)，可以帶動(dòng)輥筒整體旋轉(zhuǎn)。輥筒內(nèi)部配置有1組滾動(dòng)軸承，可使輥筒實(shí)現(xiàn)自由旋轉(zhuǎn)。超越離合器的裝配可以保證輥筒只能實(shí)現(xiàn)順時(shí)針的單向自由旋轉(zhuǎn)，而另一端被限制轉(zhuǎn)動(dòng)，因此裝配超越離合器時(shí)需要特別注意其方向，避免造成自由旋轉(zhuǎn)方向和設(shè)計(jì)方向不一致的情況。

圖4 單向輥機(jī)構(gòu)示意

吹干定長(zhǎng)輥道上的吹干裝置結(jié)構(gòu)如圖5所示，可對(duì)胎面半成品裁斷后的水進(jìn)行上下吹干。

圖5 吹干裝置示意

吹干裝置分為上吹風(fēng)裝置和下吹風(fēng)裝置，分別固定于輥道大梁的上表面和下表面，并分別配有2組吹干風(fēng)刀，風(fēng)刀里有風(fēng)道結(jié)構(gòu)，風(fēng)刀中間的連接管通過(guò)風(fēng)管和配套的風(fēng)機(jī)相連[3]。上風(fēng)刀上還設(shè)計(jì)了一個(gè)懸臂可旋轉(zhuǎn)的自由輥結(jié)構(gòu)，當(dāng)胎面半成品通過(guò)時(shí)可以抬起，避免風(fēng)刀和輥道間卡料造成設(shè)備的損壞。當(dāng)胎面半成品堆料通過(guò)懸臂自由輥時(shí)，自由輥會(huì)因?yàn)槎蚜咸幾兏叨穑瑥亩L(fēng)刀也相應(yīng)地抬起，保證了堆料能夠順利通過(guò)，可給現(xiàn)場(chǎng)人員留有充足的時(shí)間解決堆料問(wèn)題。

此外對(duì)射光電組兩側(cè)的單向輥使用特氟龍單向輥，2處對(duì)射光電組共設(shè)計(jì)了4組特氟龍單向輥，特氟龍單向輥的結(jié)構(gòu)和之前所描述的單向輥相同，區(qū)別在于特氟龍單向輥表面為黑色特氟龍，不反光，能夠解決對(duì)射光電的部分光照射到輥筒上因反光而造成的誤檢測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，輪胎行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)激烈導(dǎo)致各輪胎廠對(duì)輪胎質(zhì)量要求不斷提高，裁斷裝置作為胎面聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線的重要組成部分，精確定長(zhǎng)裁斷是其發(fā)展的必然趨勢(shì)。由于胎面聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線中裁斷定長(zhǎng)裝置的應(yīng)用非常多，各種各樣的定長(zhǎng)和測(cè)長(zhǎng)方案層出不窮，本工作定長(zhǎng)裝置的設(shè)計(jì)可以起到重要的參考作用。