三鼓成型機轉(zhuǎn)型升級項目的改造

季徐慶，黃笑祥，潘孟良

(杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018)

目前我們公司使用全鋼載重子午線一次法三鼓成型機具有穩(wěn)定性好，自動化程度高的特點，但由于設(shè)備使用已經(jīng)多年有些方面已經(jīng)不能滿足需要，所以從提升設(shè)備效率，降低勞動力，節(jié)能減排等出發(fā)對設(shè)備進行轉(zhuǎn)型升級，完善和提升某些功能從而使設(shè)備性能符合公司的可持續(xù)發(fā)展。

1 提高生產(chǎn)效率

生產(chǎn)效率的提高主要是對設(shè)備機械機構(gòu)的升級改造及不合理步驟進行優(yōu)化，在不影響輪胎品質(zhì)的前提下，操作更加簡便，減少每次物料更換時間，使設(shè)備運行更加順暢。例如：導(dǎo)開小車改造、墊膠供料架改造、簾布自動裁切改造等，改造后每條胎胚完成時間節(jié)省約30 s，使設(shè)備產(chǎn)能最大化。

1.1 內(nèi)襯層及簾布導(dǎo)開小車改造

原先導(dǎo)開小車卷曲物料長度60 m，更換物料時，導(dǎo)開小車靠人工推拉完成。由于小車重量較重，操作比較緩慢且員工比較費勁。

升級后的導(dǎo)開小車卷曲物料長度可達(dá)到90 m，生產(chǎn)中減少了員工更換物料的次數(shù)，每次更換物料約5 min，而且導(dǎo)開小車進出方式改進成步進電機控制，更換物料時更加便捷。

1.2 墊膠供料架自動供料系統(tǒng)設(shè)計

原先墊膠由半制品工序裁切完畢放置百葉車上運至成型工序使用，員工再將墊膠手動放到墊膠供料架上等待使用，其中浪費了很多不必要的時間。墊膠供料架采用輥筒輸送方式，貼合時物料容易產(chǎn)生拉伸。改進后的墊膠供料架具備了自動裁切功能，物料定長采用伺服定位方式，精度非常高，員工只需按下上料按鈕就可實現(xiàn)墊膠貼合，而且物料貼合時通過速比調(diào)整，使得墊膠傳送帶與貼合鼓速度保持一致，防止拉伸[2]。

圖1 改造前導(dǎo)開小車

圖2 改造后導(dǎo)開小車

1.3 簾布自動裁切功能創(chuàng)新

由于設(shè)備較老舊，簾布裁斷依靠人工完成，不但在生產(chǎn)效率上造成很大影響而且每條裁斷的簾布長度不一，將對成品質(zhì)量造成影響。通過在兩條輸送帶之間設(shè)計一套自動裁刀裝置及裁切控制程序，實現(xiàn)自動定長、裁切、輸送功能，每條簾布貼合時間將近節(jié)省約5 s。改進前后的對比圖如下。

圖3 墊膠供料架自動裁切裝置

圖4 簾布手動裁切

圖5 簾布自動裁切裝置

2 品質(zhì)提升

2.1 胎面環(huán)力矩控制方式

原先的胎面環(huán)擴張及收縮動作由氣缸控制，由于夾持的壓力的不確定性容易導(dǎo)致夾持胎面復(fù)合件變形或者脫落，降低輪胎橢圓度合格率。為了提升輪胎的動平衡均勻性，對傳遞環(huán)機械結(jié)構(gòu)及電氣系統(tǒng)的升級改造，其原理是均勻分布在環(huán)上的8只伺服電機夾持胎面復(fù)合件受力一樣的情況下，傳遞環(huán)給出一個到位信號，確保復(fù)合件物料保持較好的橢圓度。

圖6 胎面環(huán)氣缸控制

圖7 胎面環(huán)伺服控制

2.2 糾偏裝置

改造前物料的糾偏裝置選用BST，左右兩邊傳感器需要根據(jù)物料的寬窄人工手動調(diào)整，一旦換規(guī)格需要重新調(diào)整傳感器位置，如果同一批物料存在寬窄不一較大的情況，糾偏裝置無法精確糾正導(dǎo)致物料輸送偏，員工使用完物料后整個輪胎的左右重量存在差異，影響輪胎的動平衡均勻性。

使用銀川貝爾利糾偏裝置恰好解決了傳感器調(diào)整問題，兩邊反射式傳感器采用實時糾正，根據(jù)物料寬窄不一兩側(cè)傳感器移動相應(yīng)距離，確保物料輸送對中精度，提升輪胎動平衡均勻性。

2.3 胎體后壓車伺服系統(tǒng)設(shè)計

改造前胎體后壓車主要是變頻控制，換速的位置靠接近開關(guān)檢測，速度選擇高速、中速及低速，主要缺點是位置控制精度不高，檢測開關(guān)損害率較高，達(dá)不到多段速度的選擇要求，輥壓控制無法滿足不同規(guī)格之間的切換，最終直接導(dǎo)致輪胎質(zhì)量上的影響。

圖8 BST糾偏裝置

圖9 銀川貝爾利糾偏裝置

現(xiàn)階段將變頻控制系統(tǒng)替換成伺服控制，通過以太網(wǎng)通訊，將PLC與工控機連接，畫面具備伺服電機滾壓段數(shù)、開始位置、結(jié)束位置、滾壓速度、滾壓停頓時間等，根據(jù)工藝要求調(diào)整不同參數(shù)，實現(xiàn)了輪胎品質(zhì)的提升。

3 降低勞動力

3.1 胎面自動拾取

改造前胎面步序是人工將百葉車上的胎面背至胎面供料架上，再整理胎面的擺放位置。由于胎面的重量大約在20 kg左右，每班平均100次，增加了員工的工作強度。

設(shè)計了胎面自動拾取裝置，整個過程由機械手完成，主要原理是在機械手處有多個傳感器，確定百葉車上胎面的位置，依靠伺服電機的精確定位，將胎面抓取至胎面供料架上方后釋放，使操作更加簡單快捷，大大降低了員工了勞動強度。

圖10 胎體后壓輥變頻控制

圖11 胎體后壓輥伺服控制

3.2 帶束層四號料與零度導(dǎo)開裝置一體化

輪胎規(guī)格中使用帶束層物料時選擇貼合四號料或者零度，由于換規(guī)格頻次繁多，每次換規(guī)格需要設(shè)備保養(yǎng)人員對原先的裝置進行拆除，然后重新安裝上當(dāng)前規(guī)格使用的裝置，之中浪費了很多不必要的時間，而且大大加重了保養(yǎng)人員的工作強度。

改進后在零度導(dǎo)開裝置的基礎(chǔ)上，合理利用機械結(jié)構(gòu)中的空隙，整合出一套能夠?qū)崿F(xiàn)四號物料導(dǎo)開的裝置，通過外部增加四號料及零度切換按鈕，同時相應(yīng)的編程，實現(xiàn)兩種物料的自由切換，省去了換規(guī)格時人員的拆裝步驟。

4 節(jié)能降耗

4.1 反包膠囊的升級

圖12 零度與四號料公用裝置

公司之前在成型鼓撐塊位置使用的膠囊材料是橡膠，與胎坯接觸后會產(chǎn)生很大的黏性，每完成一條胎胚，膠囊在撐塊的位置都會出現(xiàn)磨損，降低了反包膠囊使用壽命，一般情況出現(xiàn)漏氣就需要馬上更換，現(xiàn)階段在膠囊撐塊位置新增了硅膠材質(zhì)，與胎坯之間不產(chǎn)生黏性，卸胎時比較順利，延長了膠囊使用壽命。

4.2 自動潤滑裝置設(shè)計

由于設(shè)備涉及導(dǎo)軌及軸承比較多，對于保養(yǎng)人員來說工作量比較多，很容易遺漏潤滑部位，而且每次加油量不一致，特別是動作頻次較高部位，極易造成備件的磨損及損壞。設(shè)計加油泵后，只需要通過操作面板設(shè)定給油周期及加油時間就能完成自動潤滑作用，起到保護導(dǎo)軌及軸承的作用，延長備件使用期限[3]。

5 本質(zhì)安全

5.1 安全裝置巡檢畫面的發(fā)明

涉及一種安全裝置點檢系統(tǒng)及其方法，是基于畫面設(shè)計的輪胎成型機安全裝置點檢，該系統(tǒng)包括上位機、PLC系統(tǒng)和輪胎成型機各個安全裝置，所述的PLC系統(tǒng)連接各個安全裝置采集信息，PLC系統(tǒng)將采集的信息連接至上位機進行點檢[1]。該系統(tǒng)通過軟件設(shè)計使安全點檢制度化和流程化，確保成型機安全裝置點檢的強制性，避免了人員主觀性帶來的各種弊端，這樣極大的保障設(shè)備安全裝置的安全可靠，真正每日有效落實對安全裝置功能完好性的檢查，無一遺漏，為公司安全生產(chǎn)提供堅強的保障。

圖13 自動潤滑系統(tǒng)

5.2 成型機系統(tǒng)報警畫面

通過RSView Studio觸摸屏軟件編輯上位機畫面，畫面上功能包含了設(shè)備狀態(tài)、當(dāng)前工步、條件、動作提示、設(shè)備報警、技術(shù)參數(shù)等。設(shè)備自動、手動、安全、報警將在設(shè)備狀態(tài)欄中顯示；設(shè)備當(dāng)前正在運行的步序?qū)⒃诋?dāng)前工步欄中顯示；每步動作的起始條件與結(jié)束條件將在條件欄中顯示；每步氣缸動作、輸送帶動作、鼓動作等在動作提示欄中顯示；設(shè)備上變頻器及伺服驅(qū)動器具體報警代碼將在設(shè)備報警欄中顯示，有了這些可視化功能使得操作員工操作更加方便快捷。設(shè)置用戶名及登陸口令，即可對設(shè)備參數(shù)及工藝參數(shù)進行上傳、修改、下載操作。新建配方并調(diào)用該配方，可在上位機上顯示當(dāng)前輪胎的花紋規(guī)格，并在程序中每條胎胚結(jié)束節(jié)點進行計數(shù)，顯示當(dāng)班產(chǎn)量[4]。

6 總結(jié)

通過對成型機項目的轉(zhuǎn)型升級，設(shè)備的各方面性能比原先有很大的提升，在員工勞動強度大大降低的基礎(chǔ)上，設(shè)備每班次產(chǎn)能提升約10條，提高了員工的工作積極性，符合公司的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。品質(zhì)提升方面主要圍繞輪胎動平衡均勻性方面開展，對陳舊設(shè)備進行更新?lián)Q代，產(chǎn)出效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于先期投入。成本控制是企業(yè)發(fā)展的重要的一環(huán)，開展成本控制活動主要目的是防止資源浪費，使成本降到盡可能低的水平。設(shè)備本質(zhì)安全永遠(yuǎn)是放在公司首要位置，安全第一，做到人人講安全，全員查隱患。

[1] 廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，2008.

[2] 鄧?yán)?ControlLogix系統(tǒng)實用手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社，2010.

[3] 魯照權(quán).過程控制系統(tǒng)[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，2014.

[4] 劉祖其.電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社，2010.