翻板式半自動輪胎修毛機的改進

呂春蕾，丁 燦，丁春雨

（北京橡膠工業研究設計院有限公司，北京 100143）

目前輪胎生產工藝一般為膠料密煉、半部件準備（壓延、裁斷、膠料復合等）、輪胎成型、輪胎硫化、檢驗和測試。輪胎硫化[1]后要經過修毛膠、外觀檢查、X光檢查、動平衡檢查及均勻性檢查等工序，所有檢查合格后方可入庫出廠。輪胎毛膠包括膠須和膠邊，膠須[2]是由硫化模具[3]的設計特點和膠料的流動性[4]造成的，硫化模具需要設置很多排氣孔排氣，高溫下膠料流動至排氣孔，多余膠料形成膠須，主要集中在輪胎胎面。硫化模具[5]由很多部件組裝而成，高溫下膠料流動到部件間隙形成了膠邊，主要集中在輪胎胎側。機械式硫化機和液壓式硫化機[6-7]產生的膠須和膠邊不盡相同，雖然人們針對如何減少、避免膠須和膠邊的形成開展了大量的研究工作[8-10]，但目前輪胎企業仍然需要配置輪胎修毛機進行毛膠修剪工作。目前市場上有全自動輪胎修毛機[11-12]、輪胎修毛膠與外觀檢驗一體機[13-16]、半自動輪胎修毛機等多種形式修毛膠設備，以半自動輪胎修毛機為主，其特點為體積小，易于安裝，操作簡單，自動進出輪胎[17]，采購成本及維修成本低；缺點是人工修毛膠，操作人員的工作量較大。

半自動輪胎修毛機的修毛能力、使用效率、穩定性及檢修周期等直接影響操作和維修人員的數量和勞動強度、輪胎的外觀質量及生產效率，進而影響生產成本。為此，我公司對翻板式半自動輪胎修毛機進行了改造。

1 翻板式半自動輪胎修毛機的工作流程

翻板式半自動輪胎修毛機是一種通過控制自由輥筒式翻板升起、落下，使輪胎分別進入1號和2號修毛工位，實現雙工位輪胎修毛的設備，如圖1所示。動力電源為AC3相380 V，控制電源為AC220 V及DC24 V，三相異步電動機功率為2.2 kW，轉速為1 400 r·min—1，修毛能力每日7 200條。適用于半鋼子午線輪胎，規格為304.8～508 mm（12～20英寸），輪胎外直徑為500～800 mm、輪胎總寬度為120～500 mm，輪胎質量最大為50 kg。

圖1 翻板式半自動輪胎修毛機

翻板式半自動輪胎修毛機工作流程為：單胎輸送裝置將輪胎送進有一定角度的輪胎進出通道，輪胎由于重力的作用進入修毛機進行修毛工作，操作人員完成修毛后，通過控制打胎氣缸將輪胎送出輪胎進出通道。雙工位修毛機設置有輪胎檢測開關，當開機檢測到1或2號修毛工位無輪胎時，單胎輸送裝置開始輸送輪胎。當1號工位檢測到無輪胎時，自由輥筒式翻板升起，輪胎經翻板下方滑落至1號工位，輸送裝置在檢測到輪胎通過后停止輸送。當2號工位檢測到無輪胎后，自由輥筒式翻板落下，單胎輸送裝置啟動輸送輪胎，滑過翻板上方，滑落至2號工位，輸送裝置依舊在檢測到輪胎通過后停止輸送。當兩個工位同時檢測到無輪胎時，從1號工位開始補充輪胎。操作工人選擇其中1個工位開始修毛工作，修毛完成后操作腳踏開關控制打胎氣缸將輪胎打出該修毛工位，通過上述控制，完成該工位輪胎補充，此時工人移步另一工位，開始修毛工作。該翻板式半自動輪胎修毛機實現了一名操作工人連續修毛，節省了人工。但因翻板上的輥筒無動力，輪胎需要靠重力滑落，滑動時間過長會耽誤下一條輪胎進入2號修毛工位。輪胎進出通道為同一通道，在操作人員相同的凈修毛時間下要求輪胎能平穩、快速地進出修毛機工位，以提高整體生產效率。

2 問題及分析

2.1 毛膠纏繞輪胎進出通道的輔助輥筒

輪胎進出通道兩側設置無動力的輔助輥筒，垂直于輪胎滾動平面，起導向作用，使輪胎順暢地進入修毛工位。使用過程中發現輔助輥筒下端與輪胎滾動平面的垂直距離過小，修毛過程中產生的大量毛膠堆積后被纏繞進輔助輥筒（見圖2），導致其不能正常轉動，失去導向功能，出現輪胎停滯在進出通道的情況，需要停機人工處理，使得修毛機不能連續工作，降低修毛工作整體效率。此外，被毛膠纏繞后的輔助輥筒難以及時清潔和潤滑保養，容易損壞，增加維修成本。

圖2 毛膠纏繞輪胎進出通道輔助輥筒

2.2 毛膠纏繞修毛工位輥筒的旋轉軸承

修毛工位中主動輥筒、從動輥筒的兩端即軸承安裝處均設有保護罩，但存在較大空隙，毛膠會通過此空隙進入并纏繞輥筒的旋轉軸承（見圖3）。

圖3 毛膠纏繞滾筒旋轉軸承

在電動機驅動下，輥筒仍可轉動，但軸承在長時間的摩擦擠壓下會損壞，嚴重影響軸承的使用壽命以及動平衡精度，致使輪胎轉動不平穩，容易造成輪胎刮傷，影響輪胎外觀質量（見圖4）。此外，頻繁更換輥筒及軸承，增加了維修成本。

圖4 輪胎刮傷

2.3 輪胎進入2號工位時間長

輪胎在離開輸送裝置后，依靠自身重力滑落至進出通道，滾動至修毛工位過程無額外動力。由于2號工位相較1號工位距離單胎輸送裝置更遠，且需經過自由輥筒式翻板，輪胎進入工位需要更長的時間，導致出現操作人員完成1號工位輪胎修毛工作后，2號工位輪胎尚未就位的情況，打亂生產節奏，影響整體生產效率。

2.4 輪胎在修毛工位上穩定時間長

輪胎滾動到修毛工位，驅動裝置的主動輥筒帶動其旋轉，穩定后操作人員下刀修毛。工作過程中發現，輪胎在修毛工位被帶動旋轉過程中前后跳動，所需穩定時間較長。分析發現驅動電動機工頻工作，主動輥筒旋轉速度過快，與輪胎接觸瞬間帶動輪胎竄動，輪胎不能及時穩定旋轉，導致操作人員需要等待輪胎穩定旋轉后才能修毛。

3 改進措施及效果

3.1 改進輪胎進出通道輔助輥筒

改進輪胎進出通道兩側輔助輥筒，在原有基礎上將輔助輥筒上端固定，縮短輔助輥筒的長度，以增大輔助輥筒下端與輪胎滾動平面的垂直距離（見圖5）。

圖5 改造后的輥筒

采取此措施后，即使毛膠纏繞輥筒軸，輥面轉動部分不受影響，輪胎可經輥筒導向后順利進入修毛工位，輪胎無停滯情況出現，操作人員可以連續作業，避免中途停機，提高了修毛整體效率，并且延長輥筒的使用壽命，減少了輥筒更換的頻率，減輕維修人員的勞動強度。

3.2 修毛工位設置防靜電軟毛刷裝置

在修毛工位主動輥筒、被動輥筒的軸承上方設置防靜電軟毛刷裝置（見圖6），兩側的距離設置合適，避免阻礙輪胎從進出通道進入修毛工位，同時密度較高且設置多層，防止毛膠落進輥筒，從而定期清理毛刷上掉落的毛膠即可。

圖6 防靜電軟毛刷裝置

采取此措施后，修剪的毛膠被毛刷攔截，大大降低毛膠纏繞軸承的概率，對軸承起到了保護作用，極大地改善了軸承易損壞問題，避免了短周期內更換軸承及輥筒，減輕了維修強度，提高了修毛效率及質量。

3.3 改進翻板機構

在不增加翻板質量的情況下，將翻板上的自由輥筒更換為電動輥筒，可對輪胎施加外部驅動力，提高其滑動速度，大大縮短了其進入2號工位的時間。

采取此措施后，操作人員在1號工位完成修毛工作，移步到2號工位時，輪胎已經穩定旋轉，操作人員可立即下刀修毛，避免了操作人員等候的情況，可連續修毛，大幅提高了整體的生產效率。

3.4 對主動輥筒驅動電機實施變頻控制

程序設置輪胎進入主動輥筒前電機低頻率運行及高低頻率切換時間，電機低頻率運行下主動輥筒轉速降低，此時主動輥筒與輪胎接觸時相切力變小，降低了輪胎跳動的概率，輪胎短時間內實現穩定旋轉，操作人員可及時下刀修毛。變頻器自動切換為高頻率后，主動輥筒轉速提高，輪胎旋轉速度即提高，縮短了操作人員凈修毛時間。當修毛工作完成將輪胎打出修毛工位后，驅動電動機自動切換為低頻率運行，等待下一條輪胎的進入，往復進行，完成整個動作的自動化運行。

采取此措施后，通過變頻控制高低速的切換，縮短了輪胎穩定旋轉的時間，從而縮短了操作人員等待輪胎穩定的時間，提高了生產效率。

4 結語

翻板式半自動輪胎修毛機單胎的平均修毛時間可分為輪胎從輸送裝置進入輪胎進出通道的時間、輪胎在進出通道滾動的時間、輪胎穩定旋轉的時間、操作人員雙工位切換的時間、操作人員凈修毛的時間以及完成修毛后輪胎打出的時間。改進翻板式半自動修毛機后，在相同的操作人員及生產條件下，以72 h為統計時間，完成修毛輪胎總量由21 600條增至32 400條，單胎的平均修毛時間由12 s縮短為8 s，修毛效率大幅提高。同時延長了設備的使用壽命，降低了維修頻率，減輕了維修人員的勞動強度，減少了維修成本的投入。