多胎面自適應控制技術在全鋼載重子午線輪胎上的應用

王芳，閆小記，姜利磊，王軍波，申勇

( 風神輪胎股份有限公司，河南 焦作 454003)

目前國內生產全鋼載重子午線輪胎的成型機主要是三鼓成型機，三鼓成型機的生產效率高是眾所周知，在實際生產時1 臺三鼓成型機往往會安排生產多個胎面，胎面之間的切換很頻繁，并且每個胎面的肩寬、肩厚和長度等標準都不一樣，尺寸差異較大的胎面在生產時卻共用一套滾壓配方、一個胎面定中位置、恒定不變的胎面壓輥壓力等，胎胚的滾壓質量、胎面長度的控制、胎面偏歪、頻繁手動調整胎面壓輥的壓力等問題得不到有效解決。

1 現有問題

（1）同一臺成型機生產胎面花紋數量多，肩寬和肩厚極差大，肩寬極差40 mm，肩厚極差9.5 mm。但是多個胎面共用一套滾壓配方，配方不能兼顧所有胎面，相同壓力和速度下，厚胎面容易造成脫層；1臺成型機生產的胎面尺寸差異大，不能共用機臺，造成排產困難。

（2）胎面供料架上的壓輥是單一氣缸調整壓力的中心壓輥（見圖1），不能適應多個胎面，壓合效果差，易造成成品氣泡缺陷。

圖1 單一氣缸調整的中心壓輥

（3）不同花紋的胎面厚度不同，導致長度不同，纏繞到帶束層鼓上以后，長度不可控（見圖2、圖3），目前依靠手動調節胎面壓輥壓力調整長度，胎面短可加大壓輥壓力，胎面長無計可施，造成胎面局部或不均勻拉伸，影響產品動平衡性能。

圖2 胎面纏繞到帶束層鼓，長度短

圖3 胎面纏繞到帶束層鼓，長度長

（4）一臺成型機生產多個胎面，胎面寬度不同，員工通過調整胎面供料架上手輪來調整胎面定中，手動頻繁操作，工作量大；手動調整精度差，造成胎面偏歪和胎面拉伸不均勻，影響產品性能。

基于以上問題，本工作主要通過在三鼓成型機上開發一種多胎面自適應控制技術以解決上述出現的問題。

2 多胎面自適應控制技術

多胎面自適應控制技術是集多胎面滾壓程序、胎面自定中、獨立壓力區間分布的胎面千層片壓輥、胎面長度自動測量并控制和為一體的多功能技術。

2.1 多胎面滾壓配方

傳統的三鼓成型機生產多個胎面，胎面之間的尺寸、長度差異較大，但卻共用一套滾壓配方，容易造成胎肩泡、脫層等缺陷。為了適應多種胎面的變化，我們首先在胎體鼓的上位機“ 配方編輯” 中增加壓胎冠1、壓胎冠2、壓胎冠3 、壓胎冠4 等多個胎面滾壓配方，我們可根據不同胎面花紋設計不同的胎面滾壓參數。這些編輯好的多胎面滾壓參數上傳到帶束層鼓HMI 中，在帶束層鼓上位機界面“ 胎面花紋選擇”可選擇不同的花紋或滾壓參數自動下傳；其次細化胎側、三角膠滾壓步序，可實現分階段、分位置進行滾壓胎側和三角膠、胎圈部位（見表1）；最后在胎面供料架上安裝測距開關，當檢測到不同胎面的胎肩寬度差異＞10 mm 時，在帶束層鼓上位機上提示需要操作工切換相應胎面花紋的壓胎冠參數。為了更好地提升胎面滾壓質量，將胎面組合壓輥2#輥由手調絲杠左右移動改成伺服電機控制，滾壓壓力由手動控制改成電控，移動位置和滾壓壓力通過上位機參數設置自動進行調節。2#壓輥的滾壓配方嵌入到每一個多胎面滾壓配方中，根據不同的胎面厚度和寬度設計胎面滾壓參數，更好地適應產品設計，提高胎面滾壓質量，防止脫層缺陷。

表1 胎側、三角膠細化滾壓步序

2.2 獨立壓力區間控制的多片壓輥技術

傳統的三鼓成型機胎面壓輥是單一氣缸和壓力控制的中心壓輥，不能適應多種胎面形狀的變化，隨即改成千層片壓輥，但是壓輥內在是單一壓力，胎面中心、肩部和邊部的壓力一樣，容易將中心和肩部的氣泡封存在胎面內部；基于以上問題，最后將胎面壓輥調整成獨立壓力區間分布的千層片壓輥（見圖4），根據胎面厚度不同，分別設置胎面中心、肩部和邊部的壓力，更好的貼合和適應多種胎面的形狀。

圖4 獨立壓力區間分布的千層片壓輥

2.3 胎面自定中技術

傳統的三鼓成型機胎面定中是依靠員工調整手輪來調偏定中的，不同員工之間的力量差異會造成胎面夾取的松緊，容易造成胎面偏歪；傳統的定中裝置是機械定位，原胎面供料架的夾持裝置是絲杠絲母傳動方式，生產多個胎面時需要員工手動頻繁地調整手輪來適配不同的胎面寬度，勞動強度大、生產效率低；因此我們提出胎面自定中（見圖5），將傳統的絲杠絲母傳動改成氣缸驅動的同步帶形式，消除虛偽間隙，提高夾持精度，當檢測開關檢測到胎面供料架上的胎面時，定中裝置自動夾取胎面，不需要人工干涉。

圖5 胎面自定中裝置

2.4 胎面自測長和定長技術：

傳統的三鼓成型機沒有胎面測長和定長功能，多種胎面的長度不一樣，每切換一種胎面時員工需要加大或降低胎面壓輥的壓力來控制胎面長度，長度控制效果差，胎面纏繞到帶束層鼓上以后出現局部或不均勻拉伸，影響產品動平衡性能。因此我們提出在胎面供料架上增加自測長和定長功能，通過胎面供料速度與帶束層鼓速度自動匹配，實現胎面長度的自動調整，胎面在供料架上得到均勻拉伸，胎面長度的設定值增加在胎面滾壓參數配方中（見表2），自測長和定長技術適用多種胎面長度的設置，帶束層鼓的上位機實時顯示自動測量的胎面長度。

表2 胎面測長參數

3 結束語

多胎面“ 四合一” 生產控制技術，能夠有效解決胎面肩厚差異大共用一套滾壓配方造成的脫層問題，胎面自測長和定長技術能有效地控制胎面長度，提升動平衡合格率。該技術為同行業在成型機上的創新技術，有效解決了公司新產品研發時，制造過程同機臺同規格難以兼顧寬度、厚度極差大的各類花紋排產難題，有效提升設備利用率和降低制造過程中的質量風險和質量成本，進一步降低公司運行成本耗損；所開發的多胎面配方識別、切換控制技術，為成型機的自動化性能升級帶來巨大支撐，同時可提升成型機裝備行業影響力和話語權。

應用多胎面“四合一”生產控制技術后，胎肩氣泡、胎側氣泡、胎圈等部位的泡類缺陷下降37%，動平衡合格率得到提升，由原來的85% 提升到92%。