半鋼子午線輪胎兩段一次法成型機(jī)的研制

李志軍

( 江蘇中進(jìn)機(jī)械有限公司，江蘇 常州 213300)

兩段和一次法對(duì)于半鋼胎而言就是鳥兒的兩個(gè)翅膀，缺一不可。在半鋼輪胎子午化的過程中，這兩大工藝一直并行，各有千秋。從2000～2010 年之間，國內(nèi)以兩次法為主，一次法成型機(jī)在國內(nèi)只是零星出現(xiàn)，從2010～2020 年之間，一次法快速發(fā)展，甚至導(dǎo)致工藝實(shí)施出現(xiàn)了一邊倒的趨勢(shì)，兩次法的關(guān)注度越來越低，設(shè)備發(fā)展后繼無力。輪胎廠無從選擇，甚至兩段擅長的AT、MT 輕卡系列都沒有對(duì)應(yīng)的設(shè)備支撐，作者也在“兩段工藝、一次法成型”上進(jìn)行了五年的嘗試，最后決定回歸本源，升級(jí)兩段成型機(jī)。其主要的宗旨是：用一次法的設(shè)計(jì)手法、自動(dòng)化、智能化要求，以及一次法的核心理念重新設(shè)計(jì)兩段成型機(jī)，突破一次法和兩次法設(shè)備之間的鴻溝。行業(yè)里有人把這個(gè)設(shè)備稱作“ 一體機(jī)”。

1 半鋼子午線輪胎兩段一次法成型機(jī)

目前機(jī)型涵蓋1320、1524 兩個(gè)規(guī)格區(qū)間，后期還要擴(kuò)展專用的輕卡系列，一體化設(shè)計(jì)，主機(jī)長度15 m，與傳統(tǒng)二次法長度相當(dāng)，符合CE 安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，符合成型機(jī)綠色設(shè)計(jì)理念，單循環(huán)時(shí)間：目前實(shí)測(cè)185/55R16 單層胎體38 s，205/55R16 雙層胎體42 秒；一人操作，整個(gè)成型過程中無人干預(yù)，并且各物料均有接頭3D 視覺檢測(cè)保證質(zhì)量；自動(dòng)上圈和手動(dòng)上圈可以切換，如圖1。

圖1 驗(yàn)證機(jī)型TAL1320

1.1 主機(jī)

設(shè)備主機(jī)動(dòng)作順序：

（1）胎體鼓工位：鋼圈預(yù)置進(jìn)，左右側(cè)鋼圈同時(shí)裝載，右側(cè)正反包右移，中鼓起、膠囊同時(shí)漲起，貼合內(nèi)襯層、貼合一層簾布、貼合二層簾布，指形正包、扣圈、膠囊反包，左側(cè)正反包回退并上移，胎體筒夾持環(huán)右移，傳遞胎體筒，鋼圈預(yù)置進(jìn)，下一循環(huán)。

（2）胎側(cè)鼓工位：裝載一次成型胎胚（中鼓膨脹、鼓肩拉開定位），下壓輥滾壓，貼合環(huán)擴(kuò)張、軸向移動(dòng)至貼合位，貼合胎側(cè)，正包滾壓（同時(shí)肩部滾壓），機(jī)械手卸載一段胎體筒，下一循環(huán)。

（3）定型鼓工位：機(jī)械手裝載胎體筒，平寬收縮并充氣，傳遞環(huán)傳遞胎面復(fù)合件，傳遞環(huán)左移，充氣定型、滾壓、卸胎，下一循環(huán)。

（4）帶束鼓工位：帶束鼓下移，貼合1#帶束，帶束鼓左移，貼合2#帶束，帶束鼓上移，貼合冠帶條，帶束鼓右移，貼合胎面，帶束鼓下移并右移，卸載胎面復(fù)合件，帶束鼓左移，下一循環(huán)，如圖2 所示。

圖2 設(shè)備主機(jī)布置圖

1.2 胎體鼓及驅(qū)動(dòng)箱

胎體鼓及驅(qū)動(dòng)箱：①漲鼓平鼓貼合（一次漲縮）；②擴(kuò)展缺氣保用（二次漲縮）；③雙伺服控制；④膠囊與中鼓一體化；⑤Y 型密封后置；首先，本機(jī)型是針對(duì)兩段成型的大徑貼合方式，在普通PCR 輪胎的貼合中，胎體鼓的中鼓及側(cè)鼓僅一次漲縮就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)貼合。預(yù)留的缺氣保用功能可以通過更換不同的中鼓實(shí)現(xiàn)，如圖3 所示，中鼓留有一定的凹槽，在貼合完內(nèi)襯層之后，再膨脹一次會(huì)使得內(nèi)襯層緊貼在鼓板之上而形成凹槽，而此處可以貼合型膠，也就是支撐膠。

圖3 胎體鼓及驅(qū)動(dòng)箱

1.3 胎側(cè)貼合鼓

胎側(cè)貼合鼓：①胎側(cè)平鼓貼合；②胎側(cè)基鼓定長裁斷、自動(dòng)貼合；③鼓旋轉(zhuǎn)及中鼓平寬由伺服控制；④側(cè)鼓可漲縮、分合；⑤接頭檢測(cè)。胎側(cè)自動(dòng)貼合的實(shí)現(xiàn)是兩段一次法成型機(jī)的重要標(biāo)志，也是行業(yè)內(nèi)兩段成型機(jī)發(fā)展的重大成果，具有里程碑意義，其依靠的技術(shù)主要有兩個(gè)：首先兩側(cè)的平鼓支撐；其次基鼓定長以及伺服吸盤對(duì)于頭尾的抓取。另外，接頭3D視覺檢測(cè)的使用也是對(duì)胎側(cè)工位自動(dòng)的強(qiáng)有力保障，如圖4。

圖4 胎側(cè)貼合鼓

1.4 胎側(cè)鼓及定型鼓傳動(dòng)箱

胎側(cè)鼓及定型鼓傳動(dòng)箱：①胎側(cè)鼓與定型鼓共用機(jī)箱；②胎體筒一次傳遞；③一段、二段合成一體。機(jī)箱共用之后，解決了兩個(gè)問題：第一傳遞胎體筒方便，空間比較小，使得利用機(jī)械手傳遞胎體筒成為可能；第二主機(jī)線縮短，尤其是兩根主軸前后交錯(cuò)，使得主機(jī)線大大縮短；而胎體筒通過機(jī)械手一次傳遞，首先代替人工、提高了傳遞精度，其次因?yàn)樘ンw筒直接傳遞，可以明確避開各個(gè)部件的接頭位置，提高輪胎品質(zhì)，傳統(tǒng)的成型機(jī)人工卸下一段胎胚筒，經(jīng)過傳送裝置傳遞，再人工上胎胚筒，是做不到這一點(diǎn)的。兩個(gè)機(jī)箱的共用，也徹底打破了兩段成型機(jī)是由兩臺(tái)設(shè)備組成的固有模式和思維。中進(jìn)公司也希望有更多不一樣的模式出現(xiàn)，而不僅僅是目前出現(xiàn)的這一種。如圖5。

圖5 胎側(cè)鼓及定型鼓傳動(dòng)箱

1.5 帶束鼓及機(jī)箱

帶束鼓伺服漲縮：可以適應(yīng)不同規(guī)格而不必更換瓦塊。

3D 視覺檢測(cè)系統(tǒng)：①能夠?qū)崟r(shí)掃描帶束側(cè)膠料貼合效果，排除不合格輪胎接頭造成的輪胎質(zhì)量事故；②因能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)貼合膠料的目的，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，如圖6。

圖6 帶束鼓及機(jī)箱

1.6 主機(jī)各部件

主機(jī)各部件：①胎胚筒傳遞環(huán)：將胎胚筒從胎體鼓傳遞至胎側(cè)鼓；②正包壓輥：胎側(cè)貼合后，對(duì)胎側(cè)進(jìn)行正包滾壓；③接頭縫合壓輥：內(nèi)襯層、簾布貼合后，對(duì)接頭進(jìn)行縫合，可選擇使用；④下壓輥：對(duì)一段胎胚筒進(jìn)行滾壓，尤其是胎側(cè)貼合部位；⑤二段后壓輥：在胎胚定型過程中進(jìn)行滾壓；⑥帶束傳遞環(huán)：傳遞胎面復(fù)合件、對(duì)胎面進(jìn)行定型滾壓、卸胎，如圖7。

圖7 主機(jī)各部件

1.7 正反包及上圈

機(jī)外上圈，同心對(duì)正，推壓傳遞鋼圈：兩段一次法成型機(jī)首次實(shí)現(xiàn)了機(jī)外上圈，即在安全區(qū)域以外上圈，這打破了整個(gè)兩段成型行業(yè)中必須人工將鋼圈套到貼合鼓上的歷史。機(jī)外上圈，不僅提高了效率，保證了人身安全，也使得自動(dòng)上圈成為可能。為兩段成型機(jī)的全自動(dòng)運(yùn)行，寫下了最后一筆，如圖8。

圖8 正反包及上圈

1.8 胎體供料架

胎體供料架：①多片壓輥方式；②壓板方式自動(dòng)貼合內(nèi)襯層；這兩種方式的應(yīng)用主要因?yàn)樘ンw筒的自動(dòng)卸載，傳統(tǒng)兩段在貼合時(shí)通常有一塊鼓瓦比較光滑，可以將內(nèi)襯層的頭部粘住，但內(nèi)襯粘牢的同時(shí)就給卸胎體筒帶來了一定的困難，人工卸胎可以掩蓋這一問題。采用多片壓輥、壓板以及鼓板的非光滑表面不僅解決了內(nèi)襯層自動(dòng)貼合的問題，也同時(shí)解決了自動(dòng)卸載胎體筒的問題；③板式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：整齊、美觀、大氣；④簾布連續(xù)貼合：通過一定的算法，兩層簾布在供料架上做好接頭預(yù)分布，貼合時(shí)一次貼完兩層簾布，大大提高了貼合效率；⑤小塊簾布去除、接頭避開：通過一定的算法，將距離較小簾布接頭去除，提高輪胎的均動(dòng)指標(biāo)；⑥內(nèi)襯層超聲波裁斷；⑦簾布熱勾刀裁斷，如圖9。

圖9 胎體供料架

1.9 胎側(cè)供料架

胎側(cè)供料架：①平鼓自動(dòng)貼合；②上鼓定長裁斷；③機(jī)械定中；④熱鉤刀裁斷；⑤伺服抓取胎側(cè)首尾。胎側(cè)平鼓貼合與胎側(cè)的首尾伺服抓取，完美的解決了兩段成型中的胎側(cè)自動(dòng)貼合問題，是歷史性的突破。輔以胎側(cè)接頭的3D 視覺檢測(cè)，徹底實(shí)現(xiàn)了胎側(cè)工位的無人化，如圖10。

圖10 胎側(cè)供料架

1.10 帶束層供料架

帶束層供料架：①帶束層下貼合；②E+L 自動(dòng)糾偏；③熱勾刀裁斷；④自動(dòng)定長及二次測(cè)長；⑤全過程磁力吸附；經(jīng)過近十年的驗(yàn)證，結(jié)果表明，下貼合對(duì)比上貼合而言，帶束層沒有經(jīng)過二次傳遞，自動(dòng)接頭率大大提高，如圖11。

圖11 帶束供料架

1.11 胎面供料架

胎面供料架：①超聲波裁斷；②胎面首尾加熱；③二次測(cè)長；④上鼓糾偏自動(dòng)貼合，如圖12。

圖12 胎面供料架

1.12 雙工位布局

設(shè)備均可擴(kuò)展雙工位布局：包括帶束、胎面、冠帶、胎側(cè)，胎面可自動(dòng)切換上料，這樣可以大幅減少物料更換時(shí)間浪費(fèi)，設(shè)備稼動(dòng)率較單工位可提升15% 以上。如圖13 ：

圖13 雙工位布局

1.13 冠帶條供料架

冠帶條供料架：①張力區(qū)域分開，獨(dú)立控制；②張力范圍10～50 N ；③恒張力：±2 N ；④纏繞過程中可分區(qū)域變張力；中進(jìn)所采用的冠帶張力控制方法，其獨(dú)到之處在于控制力和速度分開，力控制力、速度控制速度，如圖14。

圖14 冠帶條供料架

1.14 自動(dòng)上圈系統(tǒng)

自動(dòng)上圈系統(tǒng)：①采用隔離塑料托盤的方式，最大程度保證了鋼圈自身形狀的保持，尤其是三角膠的傾斜角度；②采用機(jī)械手進(jìn)行鋼圈、托盤、小車的抓取，包括自動(dòng)上圈，降低勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，大大減少了人工干預(yù)的不確定性；③鋼圈位置實(shí)時(shí)檢測(cè)，保證了抓取的準(zhǔn)確性，避免了碼垛方式高規(guī)范要求；④通過胎胚周轉(zhuǎn)小車實(shí)現(xiàn)與工廠物流線AGV 小車等的銜接工作，如圖15。

圖15 自動(dòng)上圈系統(tǒng)

圖16 自動(dòng)上圈位置示意圖

1.15 導(dǎo)開裝置

導(dǎo)開裝置：①雙電機(jī)控制，“ 零張力” 導(dǎo)開，最大限度減小物料的拉伸變形；②勻速導(dǎo)開；倒卷功能；③可選臺(tái)車糾偏功能，如圖17。

圖17 導(dǎo)開裝置

2 結(jié)語

綜上所述，江蘇中進(jìn)機(jī)械有限公司通過近兩年時(shí)間，厚積薄發(fā)，以一次法的核心理念及智能化技術(shù)從根本上提升兩段成型機(jī)，打破了一次法和兩段之間的鴻溝，實(shí)現(xiàn)了“ 兩段工藝，一次法效率” 的目的。將兩段成型機(jī)真正做到了全自動(dòng)、無人操作的國際領(lǐng)先水平。