橡塑密煉機(jī)的技術(shù)進(jìn)展

周英志，周毅

（1.山東臨朐沂山路盛世家園，山東　濰坊　262600；

2.山東橫濱橡膠工業(yè)制品有限公司，山東　濰坊　262610）

橡塑密煉機(jī)的技術(shù)進(jìn)展

周英志1，周毅2*

（1.山東臨朐沂山路盛世家園，山東濰坊262600；

2.山東橫濱橡膠工業(yè)制品有限公司，山東濰坊262610）

介紹了橡膠密煉機(jī)的加工原理、結(jié)構(gòu)、種類和最新技術(shù)進(jìn)展。目前主要有三種類型的密煉機(jī)在國外和國內(nèi)發(fā)展迅速。國內(nèi)密煉機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)子的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)，配有原材料紅外線掃碼、自動稱量的上輔機(jī)和聯(lián)動冷卻膠片的下輔機(jī)等技術(shù)，接近國際先進(jìn)水平。轉(zhuǎn)子的壽命、上頂栓壓力的穩(wěn)定性、整機(jī)密封性能、自動稱量識別確認(rèn)、集成電路模塊化、擠出膠片厚度均勻性等，有待提高。

密煉機(jī)；轉(zhuǎn)子；上輔機(jī)；下輔機(jī)

密閉式煉膠機(jī)簡稱密煉機(jī)，又稱捏煉機(jī)，主要用于橡膠或塑料的混煉和塑煉。密煉機(jī)是在開煉機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高強(qiáng)度間隙性的混煉設(shè)備。1820年發(fā)明開放式煉膠機(jī)（簡稱開煉機(jī)）以后，使橡膠工業(yè)發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變，但由于開煉機(jī)存在許多缺點(diǎn)，比如勞動強(qiáng)度大，效率低，粉塵大等，嚴(yán)重影響人的身體健康，于是人們開始考慮能否把這一加工設(shè)備用一個(gè)罩子把它罩起來，就逐步發(fā)展成密煉機(jī)。自1916年出現(xiàn)真正意義上的Banbury（本伯里）型密煉機(jī)后，密煉機(jī)的威力逐漸被人們所認(rèn)識，它在橡膠混煉過程中顯示出來比開煉機(jī)優(yōu)異的一系列特征，如：混煉容量大、時(shí)間短、生產(chǎn)效率高；較好地克服粉塵飛揚(yáng)，減少配合劑的損失，改善產(chǎn)品質(zhì)量與工作環(huán)境；操作安全便利，減輕勞動強(qiáng)度；有益于實(shí)現(xiàn)機(jī)械與自動化操作等。

1　結(jié)構(gòu)和工作原理

密煉機(jī)的結(jié)構(gòu)：一般由密煉室、兩個(gè)相對回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、上頂栓、下頂栓、測溫系統(tǒng)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、安全裝置、排料裝置和記錄裝置組成。轉(zhuǎn)子的表面有螺旋狀突棱，突棱的數(shù)目有二棱、四棱、六棱等，轉(zhuǎn)子的斷面幾何形狀有三角形、圓筒形或橢圓形三種，有切向式和嚙合式兩類。測溫系統(tǒng)是由熱電偶組成，主要用來測定混煉過程中密煉室內(nèi)溫度的變化；加熱和冷卻系統(tǒng)主要是為了控制轉(zhuǎn)子和混煉室內(nèi)腔壁表面的溫度。參見圖1～4。

圖1　密煉室的結(jié)構(gòu)

圖2　橢圓型轉(zhuǎn)子

圖3　三角型轉(zhuǎn)子

圖4　圓筒帶齒型轉(zhuǎn)子

密煉機(jī)的工作原理：兩轉(zhuǎn)子相對回轉(zhuǎn)，將來自加料口的物料夾住帶入輥縫受到轉(zhuǎn)子的擠壓和剪切，穿過輥縫后碰到下頂拴尖棱被分成兩部分，分別沿前后室壁與轉(zhuǎn)子之間縫隙再回到輥隙上方。在繞轉(zhuǎn)子流動的一周中，物料處處受到剪切和摩擦作用，使膠料的溫度急劇上升，黏度降低，增加了橡膠在配合劑表面的濕潤性，使橡膠與配合劑表面充分接觸。配合劑團(tuán)塊隨膠料一起通過轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子間隙、轉(zhuǎn)子與上、下頂拴、密煉室內(nèi)壁的間隙，受到剪切而破碎，被拉伸變形的橡膠包圍，穩(wěn)定在破碎狀態(tài)。同時(shí)，轉(zhuǎn)子上的凸棱使膠料沿轉(zhuǎn)子的軸向運(yùn)動，起到攪拌混合作用，使配合劑在膠料中混合均勻。配合劑如此反復(fù)剪切破碎，膠料反復(fù)產(chǎn)生變形和恢復(fù)變形，轉(zhuǎn)子凸棱的不斷攪拌，使配合劑在膠料中分散均勻，并達(dá)到一定的分散度。由于密煉機(jī)混煉時(shí)膠料受到的剪切作用比開煉機(jī)大得多，煉膠溫度高，使得密煉機(jī)煉膠的效率大大高于開煉機(jī)。

2　主機(jī)的技術(shù)進(jìn)展

2.1主機(jī)的類型

目前國際上主要有三種類型的間歇式密煉機(jī)，即美國的Banbury（本伯里）型，德國的GK型，英國的K型。

2.1.1Banbury（本伯里）型密煉機(jī)

1915年美國法雷爾（Farre1）公司開始生產(chǎn)的以發(fā)明人命名的密煉機(jī)，幾經(jīng)發(fā)展改進(jìn)過去編號為D型，現(xiàn)在編號為F型（二棱、四棱）［1］。它的原理是把開煉機(jī)的剪切擠壓式圓形輥筒改為棱形曲軸式輥筒。所不同的是F型為線形相切的橢圓形輥筒。由于輥筒轉(zhuǎn)子形狀的不同，密煉機(jī)與開煉機(jī)的混煉效果也不盡相同。它適用于大批量的膠料混煉，數(shù)量大約占到密煉機(jī)總數(shù)的1/3。樺林集團(tuán)股份有限公司1987年引進(jìn)了2套意大利PROMI-NI公司生產(chǎn)的F270密煉機(jī)［2］。

大連橡膠塑料股份有限公司是最早生產(chǎn)密煉機(jī)的國內(nèi)廠家，20世紀(jì)50年代引進(jìn)的是蘇聯(lián)圖紙。后來在1986年仿制出了F270 L密煉機(jī)。經(jīng)過30年的發(fā)展，目前主機(jī)關(guān)鍵技術(shù)接近國際先進(jìn)水平。

2.1.2德國的GK型密煉機(jī)

1913年，德國W&P（Werner and Pfleiderer）公司最早取得了GK型密煉機(jī)（Gummi Kneter）的技術(shù)專利并隨后投入生產(chǎn)，以后逐步發(fā)展為現(xiàn)今的GK型密煉機(jī)。因系在機(jī)內(nèi)混煉，故又稱為印泰美型（Intermix），簡稱G型。它的原理同F(xiàn)型，把開煉機(jī)的剪切擠壓式圓形輥筒改為棱形曲軸式輥筒。包括：GKN型非嚙合切線型橢圓轉(zhuǎn)子密煉機(jī)；GKE型嚙合型圓筒（二棱、四棱）轉(zhuǎn)子密煉機(jī)。它適用于大批量的膠料混煉，數(shù)量大約占到密煉機(jī)總數(shù)的1/3［3］。東風(fēng)金獅輪胎有限公司1986年從西德引進(jìn)GK300密煉機(jī)，產(chǎn)量高、性能穩(wěn)定。

湖南益陽橡塑機(jī)械有限公司是20世紀(jì)60年代建立的密煉機(jī)廠家，生產(chǎn)了很多密煉機(jī)。20世紀(jì)引進(jìn)了德國GK密煉機(jī)技術(shù)。在1986年仿制出了GK270密煉機(jī)。經(jīng)過30年的發(fā)展，目前主機(jī)關(guān)鍵技術(shù)接近國際先進(jìn)水平。2005年被評為湖南省名牌產(chǎn)品［4］。

2.1.3英國的K型密煉機(jī)

1934年，英國人R.Cook取得與開煉機(jī)輥筒形狀相同的轉(zhuǎn)子呈圓筒形帶齒的咬合式密煉機(jī)專利，并在英國弗蘭西斯一蕭（Francis-show）公司投入生產(chǎn)，稱為K型密煉機(jī)。1937年意大利波米尼（Pomini）公司對咬合式密煉機(jī)又作改進(jìn)，研發(fā)出同開煉機(jī)一樣可調(diào)整轉(zhuǎn)子間隙的可變輥距密煉機(jī)，接著又出現(xiàn)了轉(zhuǎn)子速度相同的同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)。它常常適用于低溫高質(zhì)量的膠料混煉，數(shù)量大約占到密煉機(jī)總數(shù)的1/10。

西北橡膠工業(yè)制品研究所、棗莊安泰橡膠有限公司在20世紀(jì)90年代引進(jìn)了英國K2A4型密煉機(jī)。它具有混煉迅速，分散均勻等優(yōu)點(diǎn)，能夠混煉出邵爾A硬度達(dá)90度的膠料［5］。

2.2主機(jī)的改進(jìn)

2.2.1轉(zhuǎn)子

由于受到摩擦、擠壓、腐蝕、高溫以及巨大的扭矩，因此轉(zhuǎn)子要求一定的強(qiáng)度、剛度，表面耐磨、耐化學(xué)腐蝕和良好的傳熱性。通常選用鑄鋼（ZG45）。突棱頂堆焊一層5～8 mm厚耐磨硬質(zhì)合金，其余工作面也要堆焊一層2～3 mm厚的耐磨硬質(zhì)合金。過去由于材質(zhì)和焊接工藝不能達(dá)到要求，密煉機(jī)使用一段時(shí)間經(jīng)常發(fā)生裂紋、甭口掉塊、斷裂等情況。經(jīng)過30年改進(jìn)，使用壽命接近進(jìn)口產(chǎn)品。

為了提高轉(zhuǎn)子的性能，近年來改進(jìn)了突棱的長度、角度數(shù)量、間距、轉(zhuǎn)速等。有很多廠家利用先進(jìn)的電腦技術(shù)進(jìn)行三維模擬設(shè)計(jì)，不斷提升轉(zhuǎn)子的效能。但是這些設(shè)計(jì)同時(shí)受到避免死角、混煉均勻要求的制約，通常二棱、四棱比較常用。

國外近年來研制出了斷面三角形的轉(zhuǎn)子，已經(jīng)運(yùn)用于生產(chǎn)中。我國也研制出銷釘轉(zhuǎn)子，正在推廣中。

為了保證膠料在一定的臨界溫度混煉，必須合理控制轉(zhuǎn)子的溫度。轉(zhuǎn)子的冷卻方式：螺旋夾套式、內(nèi)部表面開螺旋溝槽（GK型）、一般強(qiáng)制冷卻式。國內(nèi)轉(zhuǎn)子兩端設(shè)有反螺紋與端面接觸式自動密封。密封裝置的摩擦面用油泵強(qiáng)制注入干油進(jìn)行潤滑，這一點(diǎn)比國外較差、需要改進(jìn)。

2.2.2密煉室

密煉機(jī)工作過程中一個(gè)很大的問題是密煉機(jī)部件和膠料接觸部位引起的磨損。在使用一段時(shí)間后，磨損會導(dǎo)致混煉室凈容積增大、轉(zhuǎn)子凸棱的邊緣磨圓，并迫使修改配方。這方面需要進(jìn)一步改進(jìn)。一般密煉室材料不低于Q235A鋼，內(nèi)壁堆焊2～4 mm厚的耐磨硬質(zhì)合金。

為了保證膠料混煉均勻，密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子、密煉室正面壁、卸料門頂部的溫度必須處在臨界狀態(tài)?，F(xiàn)代研究表明，混煉的物料與轉(zhuǎn)子、壓砣和卸料門不應(yīng)發(fā)生粘附，而為了最佳分散混煉和分布混煉，與混煉室壁則略有粘附。這一作用與擠出機(jī)將膠料順筒移動所要求的作用類似。密煉室的加熱和冷卻方式：噴淋式、水浸式、夾套式、鉆孔式。

密煉機(jī)長期運(yùn)行過程中，因受振動、磨損、壓力、溫度以及反復(fù)拆裝等影響，各結(jié)合面的靜密封部位容易出現(xiàn)滲漏。既造成油料浪費(fèi)，又污染環(huán)境。解決辦法是：拆卸、打開密煉機(jī)，更換密封墊、高分子復(fù)合材料密封。國產(chǎn)密煉機(jī)跑、冒、滴、漏比較嚴(yán)重，有待改進(jìn)。

2.2.3壓料部分（上頂栓）

上頂栓外觀圖見圖5。上頂栓安裝在密煉室頂部。主要由：汽缸、鑄鐵件、緩沖裝置組成。密煉機(jī)混煉時(shí)，膠料都必須受到上頂栓的一定壓力作用。一般認(rèn)為上頂栓壓力在0.6～0.8 MPa為宜。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，進(jìn)一步提高壓力效果也不大。當(dāng)混煉容量不足時(shí)，上頂栓壓力也不能充分發(fā)揮作用。提高上頂栓壓力可以減少密閉室內(nèi)的非填充空間，使其填充程度提高約10%。隨著容量和轉(zhuǎn)速的提高，上頂栓的壓力必須增大。

上頂栓壓力提高會加速混煉過程膠料生熱，并增加混煉時(shí)的功率消耗。國產(chǎn)密煉機(jī)多采用氣壓上頂栓（俗稱壓砣），國外采用液壓壓砣。應(yīng)用液壓壓砣的主要優(yōu)點(diǎn)是可以穩(wěn)定壓砣壓力對每車膠料質(zhì)量的影響。同時(shí)國產(chǎn)密煉機(jī)密封不好，上頂栓加壓時(shí)炭黑、粉料溢出量大，污染環(huán)境，需要改進(jìn)。

圖5　上頂栓外部（氣壓管）

2.2.4卸料門

卸料門安裝在密煉室下部。主要由：液壓缸、鑄鐵件、緩沖裝置組成。由于使用頻繁、密封效果不良，因此國產(chǎn)密煉機(jī)經(jīng)常漏油，需要進(jìn)一步完善。

2.2.5主機(jī)控制系統(tǒng)

德國、美國、英國密煉機(jī)主機(jī)控制系統(tǒng)通常設(shè)在與現(xiàn)場隔離的密閉空間內(nèi)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是密煉機(jī)的控制核心。它包括PLC控制系統(tǒng)和一系列軟件組成，采用電腦控制，線路集成、模塊化程度高。控制系統(tǒng)不容易被粉塵污染。電子元件在空調(diào)環(huán)境下使用，延長了使用壽命。操作人員、控制人員分工合作，加強(qiáng)了二者的協(xié)調(diào)性。與其不同的是，國產(chǎn)密煉機(jī)的主機(jī)、控制系統(tǒng)均設(shè)在操作現(xiàn)場。另外，近年來許多密煉機(jī)配備了紅外線掃碼器，便于對原料的編碼進(jìn)行識別、防止用錯原料。

3　上輔機(jī)的改進(jìn)

3.1炭黑、軟化油自動稱量裝置

炭黑、軟化油自動稱量裝置見圖6。近年來，許多廠家參照國外經(jīng)驗(yàn)制作了多組炭黑、碳酸鈣、其他粉料和軟化油儲存罐。炭黑采用螺旋輸送器和氣動蝶閥，進(jìn)行自動稱量。全過程密閉式操作、消除了物料的散落、更加環(huán)保，實(shí)現(xiàn)了各種粉料、液體油料的自動注入密煉機(jī)和自動稱量。這樣既減輕了粉塵污染，也減少了油料浪費(fèi)。需要注意的是，冬季氣溫低容易結(jié)冰，有時(shí)油類在管道內(nèi)不能流動，影響自動稱量。有條件的廠家能夠做好保溫措施，不會影響油類的自動稱量。

圖6　炭黑、軟化油自動稱量裝置

3.2小料自動稱量裝置

小型粉料自動稱量裝置見圖7。小型粉狀原料種類多、用量少，操作人員經(jīng)常配錯料。國外采用組合儲存罐，依次自動配料、稱量。只有原料編號、重量完全符合配方要求才能進(jìn)入下一個(gè)稱量，否則系統(tǒng)自動鎖緊、不能前進(jìn)。我國近年來多數(shù)廠家仿制了小料自動稱量裝置，使用效果良好。

3.3機(jī)械手抓取裝置

機(jī)械手抓取裝置見圖8。國外用工費(fèi)用高，用人少。利用機(jī)械手減輕了工人的勞動強(qiáng)度，提高了工作效率。目前國內(nèi)許多廠家研制了機(jī)械手抓取裝置，使用方便、快捷。天然膠、合成膠、袋裝料、初級混煉膠料（一段混煉膠料）等，均可使用機(jī)械手抓取、移動。

圖7　小型粉料自動稱量裝置

圖8　機(jī)械手抓取裝置

3.4自動切刀裝置

圖9　自動切刀裝置

自動切刀裝置見圖9。為了方便稱量、計(jì)量時(shí)不足配秤，需要對天然膠、合成膠、初級混煉膠（一段混煉膠料）進(jìn)行切割。國外廠家設(shè)計(jì)了向下切刀（見圖9）和滾動切刀。向下切刀主要用于天然膠、合成膠以及其他厚度大的塊狀材料的切割。滾動切刀安裝在上方物料輸送裝置的頭部。一邊輸送一段混煉膠料，一邊滾動切割。切割后的膠片，一片一片落到下面的輸送帶計(jì)量秤上，達(dá)到要求的重量時(shí)停止?jié)L動切刀?，F(xiàn)場操作輕松、方便。2010年以來，國內(nèi)許多廠家追加了自動切刀裝置，得到了用戶的一致好評。

3.5進(jìn)入密煉室前重量稱量、輸送裝置

生膠、小料，二段混煉前的一段膠料，在進(jìn)入密煉室前進(jìn)行重量確認(rèn)，合格后啟動按鈕送入密煉室進(jìn)行混煉。一方面減少失誤，另一方面減輕了工人的勞動強(qiáng)度。

4　下輔機(jī)的改進(jìn)

4.1開煉機(jī)串聯(lián)下輔機(jī)

過去的密煉機(jī)下輔機(jī)只是1臺開煉機(jī)。人工翻煉后把膠片放入隔離液槽，然后撈出、晾干。目前密煉機(jī)下輔機(jī)最常用的是2臺開煉機(jī)串聯(lián)。膠料在密煉室混煉后被投到下面的開練機(jī)上，進(jìn)行翻煉操作?，F(xiàn)在許多開煉機(jī)安裝了自動搗膠裝置，左右來回移動，保證膠料翻煉均勻。

在常溫下膠料從密煉室投下后溫度快速下降，溫度低膠料不容易焦燒。同時(shí)開煉機(jī)作為下輔機(jī)，可以對膠料進(jìn)行補(bǔ)充混煉?，F(xiàn)在國內(nèi)許多廠家在2臺開煉機(jī)后面，追加了膠片隔離劑槽、聯(lián)動膠片冷卻、自動稱量等裝置。這樣膠片經(jīng)過開煉機(jī)定型后，穿過隔離液槽，然后曲折掛起、吹風(fēng)晾干，最后計(jì)量稱重、標(biāo)明編號。長距離的聯(lián)動膠片冷卻裝置，既保證了膠片充分冷卻，又實(shí)現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)的高效率要求。

4.2擠出/壓片機(jī)下輔機(jī)

20世紀(jì)90年代遼寧輪胎集團(tuán)有限責(zé)任公司從英國FARREL公司引進(jìn)了F270密煉機(jī)。其下輔機(jī)為輥筒機(jī)頭單螺桿擠出機(jī)。

使用輥筒機(jī)頭單（雙）螺桿擠出機(jī)（以下簡稱擠出/壓片機(jī)）壓片的混煉膠比使用開煉機(jī)下片的混煉膠，在同一配方不同批次之間均一性較好?；鞜捘z從密煉室投下到上膠片冷卻架之前的過程中，使用擠出/壓片機(jī)下片的膠料，通過擠出機(jī)的距離固定，不需人為搗膠，各處流量一定，無人為因素影響。因此，不同批次之間膠料的粘度、可塑度均勻穩(wěn)定［6］。因?yàn)槁輻U旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生向前的擠出推力和腔內(nèi)壓力，所以膠片擠出后斷面細(xì)密、無氣孔，全寬度方向厚度分布均勻，滿足技術(shù)要求。德國Berstorff公司的擠出/壓片機(jī)，采用紅外線檢測全寬度厚度，確保全寬度厚度偏差在可控的范圍內(nèi)［7］。

采用擠出/壓片機(jī)代替開煉機(jī)作為下輔機(jī)，將膠料壓片和降溫由分批式生產(chǎn)變成連續(xù)和自動化生產(chǎn)。因而省力、安全，改善了勞動條件，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強(qiáng)度。同等條件下，節(jié)約了能源和人工。另外，擠出/壓片機(jī)生產(chǎn)是密閉式的，對環(huán)境和膠料均無污染，有利于保護(hù)環(huán)境和人的健康，同時(shí)避免了雜質(zhì)混入膠料。

國內(nèi)橡膠塑料機(jī)械廠家近年來研制出多款輥筒機(jī)頭單（雙）螺桿擠出/壓片裝置。有的配備了長距離膠片水冷裝置，運(yùn)用PLC控制、聯(lián)動，自動化程度有了較大提高。螺桿、鋁合金板口模的材質(zhì)、使用壽命有待進(jìn)一步提高。國內(nèi)還沒有在線隨時(shí)檢測厚度的自動裝置。厚度大于15 mm、寬度大于1 600 mm的膠片，其全寬度方向厚度的偏差波動大，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

5　結(jié)論

目前在橡膠、塑料行業(yè)主要有三種類型的密煉機(jī)在國外和國內(nèi)發(fā)展迅速。國內(nèi)密煉機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)子的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)，配有原材料紅外線掃碼、自動稱量的上輔機(jī)和聯(lián)動冷卻膠片的下輔機(jī)等技術(shù)，接近國際先進(jìn)水平。轉(zhuǎn)子的壽命、上頂栓壓力的穩(wěn)定性、整機(jī)密封性能、自動稱量識別確認(rèn)、集成電路模塊化、擠出膠片厚度均勻性等，有待提高。

［1］ 程遠(yuǎn)佳.中國塑料機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀與展望，塑料工業(yè)［J］. 2007，35（2）:1～5.

［2］ 樸云燮，李明春.意大利F270密煉機(jī)國產(chǎn)化改造及修復(fù)。橡塑技術(shù)與裝備 ［J］. 1998，（5）:31～35.

［3］ 蒲朝偉，高材.密煉機(jī)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.百度文庫［J］.2013-6-5：1～4.

［4］ 李四海.益陽GK密煉機(jī)或省名牌稱號.中國橡膠［J］.2005，21，（1）:31～31.

［5］ 王萬臣，翟恒芬.英國K2A4型密煉機(jī)的性能介紹.特種橡膠制品［J］. 1994，（1）:36～39.

［6］ 張延?xùn)|，許廣森，李輝.密煉機(jī)下輔機(jī)的分類和使用［J］.遼寧化學(xué)工業(yè)，2000，29（3）:168～170.

［7］ 周毅.先進(jìn)的銷釘式冷喂料膠片擠出機(jī).世界橡膠工業(yè)［J］. 2009， 36（6）:38～41.

（R-01）

普利司通利實(shí)現(xiàn)輪胎成型自動化

來自日經(jīng)BP社報(bào)道，普利司通2016年5月25日宣布，利用人工智能（AI）等提高輪胎成型工序效率、并可抑制品質(zhì)不均的新系統(tǒng)“EXAMATION”已被用于彥根工廠。該系統(tǒng)用于13～17 in輪胎的成型，通過調(diào)整工序流程、獲取大量測量數(shù)據(jù)并利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行控制、利用AI等實(shí)現(xiàn)成型工序自動化等手段，提高了輪胎的真圓度，并將輪胎成型工序的生產(chǎn)效率提高到了原來的2倍。

EXAMATION以“Bridgestone Intelligent Office（BIO）”和“Bridgestone Intelligent Device（BID）”兩項(xiàng)技術(shù)為基礎(chǔ)。BIO利用該公司的核心技術(shù)——高分子材料的材料和結(jié)構(gòu)，并結(jié)合加工經(jīng)驗(yàn)，對設(shè)計(jì)信息及來自市場的信息等大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。并通過仿真生成新的控制算法。BID利用該算法，根據(jù)工廠的傳感數(shù)據(jù)，通過AI自動控制生產(chǎn)設(shè)備。也就是說，由傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測，開發(fā)出算法，再檢測根據(jù)該算法加工的結(jié)果以提升算法，從而提高成型工序的生產(chǎn)效率和品質(zhì)。

舉例來說，BIO通過分析成型時(shí)的胎面層 及帶束層等構(gòu)成材料的收縮、變形，以及搬運(yùn)時(shí)的拖行等對產(chǎn)品品質(zhì)的影響度，開發(fā)出了新的控制算法。而BID則通過感測纏繞在滾軸上時(shí)構(gòu)成材料的位置和張力，一邊修正一邊生產(chǎn)，從而提高了工序能力。具體而言，對每個(gè)輪胎都測量了2 000多項(xiàng)品質(zhì)數(shù)據(jù)及設(shè)備和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，用AI控制加以優(yōu)化，使真圓度（均勻度）比原來提高了15%。而原來是由工人憑經(jīng)驗(yàn)和直覺來修正的，BIO和BID是實(shí)現(xiàn)自動化不可缺少的。

（1）相當(dāng)于自動駕駛3級

“如果比作汽車自動駕駛的話，相當(dāng)于3級”，該公司輪胎生產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)本部的三枝幸夫?qū)XAMATION如此評論道。他介紹說，“基本上是全自動工作，只在出現(xiàn)故障等系統(tǒng)無法應(yīng)對時(shí)，人才會介入”。

大體來說，輪胎的制造工序包括利用橡膠材料制造中間材料的材料工序、組裝中間材料并利用成型機(jī)成型的成型工序、及利用加硫機(jī)加熱成型后胎坯的加硫工序構(gòu)成。三枝幸夫表示說，EXAMATION的目標(biāo)是通過改善“集中了所有的物質(zhì)和信息來把握品質(zhì)和生產(chǎn)效率關(guān)鍵”的成型工序，提高輪胎制造的競爭力。

不僅是成型工序的數(shù)據(jù)，材料工序中的材料數(shù)據(jù)、最終產(chǎn)品的均勻度數(shù)據(jù)等也要進(jìn)行反饋，用于提升算法。不過，三枝幸夫指出，“雖然使用AI控制，但并非通過機(jī)械學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)自動提升算法。充分利用了以前積累的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)是該系統(tǒng)的特點(diǎn)”。

（2）同時(shí)處理多個(gè)滾軸，生產(chǎn)效率提高到原來2倍

制造方法也作了調(diào)整。原來是在單一滾軸上依次纏繞材料，而EXAMATION是在多個(gè)滾軸上纏繞不同材料并組裝的“多滾軸系統(tǒng)”。由此，成型工序的生產(chǎn)效率提高到了原來2倍。獲取品質(zhì)保證方面數(shù)據(jù)得過程也實(shí)現(xiàn)了自動化。通過采用這些高效率工序，并使過去依靠工人技能的工作實(shí)現(xiàn)自動化，減少了人為誤差，同時(shí)可將必要的工人數(shù)量減至1/3左右。具體目標(biāo)是，“通過引進(jìn)EXAMATION，使彥根工廠的生產(chǎn)效率到2020年提高到現(xiàn)在的1.4倍”（三枝）。普利司通還計(jì)劃今后在國內(nèi)外的工廠推廣該系統(tǒng)。

摘編自“日經(jīng)技術(shù)在線”

（R-01）

Technical progress of the rubber/platics internal mixer

Technical progress of the rubber/platics internal mixer

Zhou Yingzhi1， Zhou Yi2*
（1.Shengshi Jiayuan Yishan Road， Weifang 262600， Shandong， Province， China；
2.Shandong Yokohama Rubber Industry Products Co.， LTD.， Weifang 262610， Shandong， Province， China）

This article describes the working principle， structure， types and the latest technological advances in the rubber mixer. At present， there are three types of mixer in the rapid development of foreign and domestic. The material of the domestic rotor， structure， up-steam auxiliary with infrared scan code and automatic weighing ， under-steam auxiliary with linkage cooling press， close to the international advanced level. Rotor life， stability pressure of the ram， sealing of the whole machine， confirm and identification of automatic weighing， IC module， uniformity of extruded rubber sheet thickness， etc.， needs to be improved.

mixer； rotor； up-steam equipment； down-steam equipment

TQ330.43

1009-797X（2016）17-0020-06

ADOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.17.004

周英志（2000-），男，高中在讀，業(yè)余從事橡膠輸送帶、膠管、橡膠制品的技術(shù)工作。

通訊郵箱：zhouyi-70@163.com

2016-04-21