輪胎自動(dòng)輸送與抱中機(jī)的設(shè)計(jì)研究

馬福全，朱 濤

（1.沈陽(yáng)藍(lán)英工業(yè)自動(dòng)化裝備股份有限公司，沈陽(yáng) 110000；2.三一重型裝備有限公司，沈陽(yáng) 110000）

0 引言

近幾年我國(guó)輪胎行業(yè)發(fā)展迅速，民族輪胎企業(yè)必須緊抓有利時(shí)機(jī)加速企業(yè)現(xiàn)代化管理進(jìn)程，加大技術(shù)投 入[1]。在市場(chǎng)需求拉動(dòng)和經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)下，近年來(lái)輪胎行業(yè)投資勢(shì)頭迅猛[2]。我國(guó)的輪胎制造商及世界上著名的輪胎公司都在擴(kuò)大產(chǎn)能[3]。輪胎制造業(yè)向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。國(guó)內(nèi)外的輪胎生產(chǎn)，從煉膠到部件，從成型到終檢，幾乎每道工序都可以看到自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

1 概述

在成品檢驗(yàn)中，輪胎需要做動(dòng)平衡和均勻性檢查。一般情況下，這種檢查為抽檢，抽檢率由生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)客戶要求而定。被抽中的輪胎需要從主線下來(lái)，進(jìn)入檢測(cè)設(shè)備。而進(jìn)入檢測(cè)設(shè)備前，相當(dāng)一部分輪胎需要進(jìn)入暫存庫(kù)等待。而輪胎入庫(kù)前需要解決精確定位的問(wèn)題，以便機(jī)械手、堆垛機(jī)等設(shè)備將輪胎抓取入庫(kù)。自動(dòng)輸送與抱中機(jī)是為解決此問(wèn)題專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化設(shè)備。

2 結(jié)構(gòu)分析與自動(dòng)工作流程

2.1 整體結(jié)構(gòu)分析

自動(dòng)輸送與抱中機(jī)的主要功能有兩個(gè)，一是輸送，二是抱中。此設(shè)計(jì)采用如下方式：輸送部分采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒的結(jié)構(gòu)形式；抱中部分采用氣缸、連桿、抱臂聯(lián)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。如圖1所示。

圖1 整體結(jié)構(gòu)圖

2.2 工作原理

輪胎由上一級(jí)設(shè)備進(jìn)入輸送滾筒，輸送滾筒帶動(dòng)輪胎將其繼續(xù)向前輸送，當(dāng)光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到有輪胎進(jìn)入后，反饋一個(gè)信號(hào)給PLC，然后控制氣缸活塞桿伸出，帶動(dòng)連桿動(dòng)作，進(jìn)而四個(gè)抱臂同時(shí)向中心靠攏，將輪胎精確定位至設(shè)備中心位置。氣缸活塞桿縮回，抱臂分開(kāi)，等待輪胎被機(jī)械手抓取。

由于滾筒表面與輪胎表面的摩擦力較大，輪胎不能在滾筒上被抱中，因此抱臂下方不宜采用滾筒。所以設(shè)計(jì)中將滾筒布置到圖1所示位置即可，而抱臂下方采用萬(wàn)向球，可以保證輪胎在抱中過(guò)程中自由移動(dòng)。

2.3 工作流程

自動(dòng)工作流程如圖2所示。

圖2 工作流程圖

滾筒動(dòng)力的選擇滿足輪胎以正常速度輸送即可。一般輪胎廠輸送線的速度為20～30min/min，如果按照輪胎重量110kg計(jì)算，結(jié)合輸送線的長(zhǎng)度，本設(shè)計(jì)中的電機(jī)功率約為0.18kW。滾筒的間距視輪胎的直徑范圍而定，一般情況下約200mm左右。滾筒的直徑需綜合考慮輪胎的重量合輸送速度的需要而定。

由于滾筒位置所限，輪胎被輸送到滾筒邊緣時(shí)將逐漸失去動(dòng)力，無(wú)法自行到達(dá)理想位置。因此，在輪胎行進(jìn)到光電開(kāi)關(guān)位置時(shí)即觸發(fā)抱中動(dòng)作。

2.4 抱中部分結(jié)構(gòu)分析

抱中機(jī)構(gòu)可以采用氣缸-齒輪-抱臂的結(jié)構(gòu)，也可以采用氣缸-連桿-抱臂的結(jié)構(gòu)。相對(duì)來(lái)說(shuō)，齒輪結(jié)構(gòu)的動(dòng)作精度更高，抱中過(guò)程中不易產(chǎn)生晃動(dòng)。而連桿結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)潔，成本更低。本文采用后者的結(jié)構(gòu)形式。

氣缸的大小根據(jù)輪胎重量范圍選取，在保證連桿、連接附件等強(qiáng)度的前提下，氣缸動(dòng)力需滿足動(dòng)作需要，同時(shí)需考慮輪胎的類(lèi)型，萬(wàn)向球的摩擦力等因素。例如，普通全鋼型子午線輪胎，其重量一般在110kg以下，按以上結(jié)構(gòu)計(jì)算并實(shí)驗(yàn)，可選用缸徑為80mm的 氣缸。

氣缸帶動(dòng)連桿的伸縮動(dòng)作采用直線導(dǎo)軌副做導(dǎo)向。氣缸活塞桿、滑塊和兩根短的連桿之間用一根軸連接，此軸的結(jié)構(gòu)受空間和連接形式限制，設(shè)計(jì)中需要注意 強(qiáng)度。

抱臂的強(qiáng)度需做強(qiáng)度校核，保證其使用過(guò)程中不彎曲。結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 抱中部分結(jié)構(gòu)

四根連桿的設(shè)計(jì)需要考慮安裝調(diào)試的便捷性，因此連桿兩端螺紋宜采用左右旋螺紋的形式，連桿中心需銑扁以便于用扳手安裝調(diào)試。

為改善抱臂、軸、帶座軸承等受力情況，應(yīng)盡量降低重量。導(dǎo)輪宜采用非金屬材料，例如尼龍。而導(dǎo)輪的高度可根據(jù)輪胎厚度范圍而定，不必與最大輪胎厚度相等，能實(shí)現(xiàn)抱中動(dòng)作即可。

整個(gè)抱中部分與輸送部分相互獨(dú)立，采用螺釘把合，可以分開(kāi)拆裝，可維護(hù)性好。

需要注意的是，因?yàn)樗膫€(gè)抱臂的懸臂較長(zhǎng)，因此滾筒會(huì)有一定下沉量，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要在保持剛度的前提下盡量降低重量和懸臂距離。

3 結(jié)束語(yǔ)

該設(shè)備經(jīng)過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人操作，可以充分發(fā)揮以上的設(shè)計(jì)功能。整個(gè)輸送及精確定

【】【】位周期僅為8秒，提高了輪胎的自動(dòng)化生產(chǎn)效率，同時(shí)降低了制造成本和人力成本。

[1]胡工.我國(guó)輪胎行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].中國(guó)石油和化工經(jīng)濟(jì)分析,2007,07:57.

[2]蔡為民.中國(guó)全鋼子午線輪胎生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展[J].汽車(chē)與配件,2003,44:36.

[3]陳維芳.我國(guó)工程子午線輪胎發(fā)展?fàn)顩r及建議[J].橡膠科技市場(chǎng),2007,5(13):9.