胎面線連續(xù)稱重影響因素及自動反饋控制功能的實(shí)現(xiàn)

唐國慶，陳 超，朱杭靈，金夏龍

（中策橡膠集團(tuán)公司，浙江 杭州 310018）

胎面線連續(xù)稱重影響因素及自動反饋控制功能的實(shí)現(xiàn)

Infl uence factors of continuous weighing of tread line and realization of the function of automatic feedback control for tread line

唐國慶，陳 超，朱杭靈，金夏龍

（中策橡膠集團(tuán)公司，浙江 杭州 310018）

通過介紹影響輪胎制造胎面線連續(xù)稱重精確性各方面的影響因素、采取的針對措施，及利用胎面稱重系統(tǒng)的反饋信息，對擠出機(jī)螺桿速度進(jìn)行自動閉環(huán)調(diào)節(jié)控制功能的實(shí)現(xiàn)途徑。

連續(xù)秤；反饋；閉環(huán)控制

隨著汽車工業(yè)的向前發(fā)展，對輪胎的質(zhì)量及運(yùn)行舒適性提出了更高的要求。這使得輪胎制造企業(yè)必須不斷的在硬件設(shè)備和生產(chǎn)管理上更加精益求精，才能制造出更加適應(yīng)市場需求的好產(chǎn)品。

用于制造輪胎胎面的擠出生產(chǎn)線，主機(jī)部分將不同規(guī)格的膠片通過螺桿擠出機(jī)的塑化、復(fù)合成型，然后通過冷卻輔線，最后通過小車卷取，送至下一工序。由于膠料參數(shù)波動、擠出機(jī)吃膠穩(wěn)定性等各種因素變化，導(dǎo)致了在同等的長度范圍內(nèi)，制品重量波動，直接影響到輪胎成品的動平衡和均勻性測試合格率。

所以，在胎面生產(chǎn)線輔線上設(shè)置有定長連續(xù)稱重裝置，動態(tài)測量1 m的單位范圍內(nèi)制品重量，并通過數(shù)顯儀表顯示當(dāng)前重量值。本文就影響胎面線連續(xù)稱重精確性各方面的因素，及采取的針對措施方面進(jìn)行介紹，并對我們設(shè)計的通過重量反饋系統(tǒng)對擠出機(jī)螺桿速度進(jìn)行自動閉環(huán)調(diào)節(jié)控制功能的實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行闡述。

1 連續(xù)稱重影響因素及針對措施

經(jīng)過對定長連續(xù)稱重裝置的測試及數(shù)據(jù)采集積累，我們將影響稱重系統(tǒng)的原因分類為稱重裝置自身穩(wěn)定性和現(xiàn)場生產(chǎn)過程參數(shù)變動兩大類。

當(dāng)膠條運(yùn)行過程中要受到以下幾個作用力，如圖1所示。

這里還有一個垂直向下分力的概念，當(dāng)垂直向下分力完全等于重力G時，才是我們最想要的結(jié)果。

理論上稱重設(shè)備可以精確測得垂直向下分力，并轉(zhuǎn)換為電信號，反映到儀表上。從而獲得1 m長膠條的重量。但實(shí)際過程中會有很多因素影響該分力的獲取。如：前后輥道與秤的水平，稱重輥道本身的水平、膠條下平面的平面度，運(yùn)行的速度（變化）以及稱前速整超聲波儲膠位置等，都會造成垂直向下分力的變化。

圖1 膠條運(yùn)行過程受力示意圖

圖2 稱重反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖

理論上膠條線處于水平狀態(tài)是最為理想狀態(tài)，但實(shí)際應(yīng)用中膠條線不可能完全水平從而無法獲得準(zhǔn)確的垂直向下分力。為了減少膠條運(yùn)動對秤沖擊，我們將米秤做了獨(dú)立基礎(chǔ)，在調(diào)整米秤自身輥道水平時，將高度誤差控制在±1.0 mm；米秤制造廠家推薦在秤裝置與輸送線產(chǎn)生一點(diǎn)落差，將秤前輸送輥水平高度調(diào)整到秤體輸送輥筒秤略高1~2 mm，秤后輸送輥水平高度調(diào)整到比秤體輸送輥筒略低1~2 mm，可以減少運(yùn)行速度變化對秤沖擊，可以更為準(zhǔn)確的獲得單位長度重量。

在秤前輸送輥道與接取冷卻輥道間，設(shè)置了儲膠緩沖位置以便于兩段速度匹配。最初設(shè)計時采用浮動輥裝置，將測量輥道壓在膠條上表面，通過檢測膠條位置變化自動調(diào)節(jié)連續(xù)秤的速度。但是我們經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，儲膠位置膠條自重和浮動輥在膠條表面施加的壓力，都會造成垂直向下分力的變化，造成米秤測量值偏小。所以現(xiàn)在該位置革新為采用超聲波傳感器非接觸測量膠條位置變化，且將膠條儲膠量盡可能調(diào)節(jié)到最少，以避免測量誤差。

生產(chǎn)過程中的參數(shù)變化包含原料膠料在生產(chǎn)過程中批次不一樣所導(dǎo)致的膠料密度、門尼系數(shù)波動，供膠膠盤更換時造成的短時間進(jìn)膠量減少，異常停機(jī)造成的膠料在擠出機(jī)機(jī)筒內(nèi)滯留等因素。所以在生產(chǎn)管理上需要嚴(yán)格執(zhí)行多片供膠規(guī)范，盡可能均化膠料差異，提高供膠操作人員熟練程度，縮短換膠盤操作時間，提高設(shè)備穩(wěn)定性，避免不必要的故障停機(jī)。

2 自動反饋調(diào)節(jié)功能的實(shí)現(xiàn)

為了提高胎面制品重量的穩(wěn)定性，我們在PLC里設(shè)計了稱重反饋調(diào)節(jié)的自動閉環(huán)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)框圖如圖2。

主機(jī)螺桿基準(zhǔn)速度由配方給定，通過米秤裝置測量當(dāng)前重量。在程序設(shè)計上，在秤前安裝一個計長被動輥，采用堆棧計數(shù)法記錄當(dāng)前10 m內(nèi)的平均重量值，與配方標(biāo)準(zhǔn)重量進(jìn)行比較后，倘若超出了標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍，程序計數(shù)反饋修正速度與配方速度進(jìn)行疊加后，自動調(diào)節(jié)擠出機(jī)主螺桿速度以控制出膠量，從而達(dá)到穩(wěn)定胎面制品重量的目的。

3 結(jié)束語

我們對不同規(guī)格的胎面，每隔5 s進(jìn)行一次重量的數(shù)據(jù)采集（如表1），對重量進(jìn)行過程能力指數(shù)分析，以±4%的重量公差來計算， CP值從1.41提高到2.49，CPK從-0.46提高到1.63，兩者都得到了顯著提高。

表1 重量采集數(shù)據(jù)對比

實(shí)現(xiàn)重量反饋控制前的CPK數(shù)據(jù)，全部在1.33以下的原因是，我們一般以胎面型膠尺寸的標(biāo)準(zhǔn)來控制胎面的壓出，然而胎面擠出后必然會存在氣孔，從而降低了胎面整體的密度。所以胎面單位長度的重量由于密度的降低而產(chǎn)生較大的偏差，更進(jìn)一步體現(xiàn)對胎面進(jìn)行重量控制的重要性。

[1] METTLER TOLEDO托利多連續(xù)稱使用說明. 托利多（常州）稱重設(shè)備系統(tǒng)有限公司，2009.

(XS-02)

TQ330.493

1009-797X(2015)13-0062-02

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.13.019

唐國慶（1978-），男，中策橡膠集團(tuán)裝備中心副主任工程師，機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)。

2014-08-27