全鋼子午胎成型機PE膜卷取輥革新

陶磊，申家盛，賀平均，孫文斌

(風神股份有限公司，河南 焦作 454003)

全鋼輪胎生產制造中雜物缺陷主要有兩大來源，一個是膠料原材料中固有雜物，一個是生產過程中帶入的雜物。成型工序作為胎坯硫化前的最后一道工序，成為減少雜物產生的主要屏障。我公司該工段現使用的兩鼓、三鼓成型機PE膜與半成品物料分離，使用普通卷軸進行PE膜卷取，主要由減速機帶動卷取方杠及卷軸旋轉進行導開。其不可控的質量風險點為半成品部件在組合成型前均黏性較好，經常存在員工在設備上割除卷軸取不掉的PE膜，造成碎屑黏、掉落黏在物料上且不易發(fā)現。因此如何減少成型過程中半成品部件帶入PE膜碎屑的風險，成為急需解決的問題。

根據本公司及其他輪胎制造企業(yè)X光合格率數據的分析，泡類缺陷、雜物類缺陷占廢次品總數的20%～25%，大部分原因是由于PE膜碎屑黏在半成品物料上造成，以下將對作業(yè)過程中的風險現狀進行分析。

1 普通PE膜卷軸影響輪胎質量的情況分析

1.1 成型機普通PE膜卷軸使用情況分析

輪胎制造企業(yè)成型機設備卷取PE膜的卷取卷軸種類較多材質不同，多為玻璃鋼、鐵質、呢絨、橡膠等，其弊端：更換投用量大、造價高、使用壽命短、屬易損工裝器具（如圖1所示），大幅度增加了生產性消耗。

圖1 現輪胎制造企業(yè)成型機普通PE膜卷軸

1.2 PE膜割除質量風險

我們通過BBS(基于安全的作業(yè)觀察)工具的運用，現場實踐作業(yè)觀察及分析發(fā)現，成型機PE膜卷取由減速機帶動卷取方杠及卷軸旋轉，PE膜在卷取過程中由于張力過大，實測約為200 N，卷軸受力卡死在卷取方杠軸上無法取下，致使作業(yè)人員需處于設備卷取位上使用刀具手動割去PE膜（如圖2所示），造成碎屑掉落黏貼至物料上或掉落至設備縫隙之間，且生產中難以防止及發(fā)現，是造成泡類缺陷及雜物類缺陷的主要原因。同時作業(yè)人員在進行日清日潔時，需使用毛刷對間隙處碎屑進行清理，給作業(yè)人員帶來困擾。

圖2 原PE膜卷取割輥方式

1.3 安全風險分析

以兩鼓成型機為例，我們觀察發(fā)現員工使用壁紙刀，每班次需割取塑料布輥6～8次，每割除一個塑料布輥需要反復劃割20～25次，每班需要重復動作約為200次。同時成型機副機供料架PE膜卷軸卷滿后，卷軸上、下部位距離分別約為14 cm，左右部位距離分別約為15 cm，由于空間受限不易觀察，員工在割除PE膜時刀刃向身體方向劃刀（如圖3所示），存在割傷的風險。

我們通過作業(yè)條件危險性評價LEC法判定，對觀察出的作業(yè)風險進行評價：L（6）×E（6）×C（1）=D（36），為二級不可承受風險。

圖3 兩鼓成型機副機供料架PE膜卷取部位

2 PE膜卷取的改進技術方案

我們通過BBS現場觀察建立公關團隊進行商討，將傳統(tǒng)的卷軸替代改進為一種脹縮式PE膜卷取輥（如圖4所示），主要解決的技術問題是將傳統(tǒng)的PE薄膜在卷取輥上卷成卷之后，難以從卷取輥上快速單獨取下。將原普通卷軸進行替代及取消后，不但能夠提高員工的工作效率，減少安全作業(yè)的風險，更重要的是解決現場因PE膜碎屑污染而造成工藝過程中的產品質量缺陷。

2.1 脹縮式PE膜卷取輥主要結構

脹縮式PE膜卷取輥通過脹縮機構的徑向移動實現卷取輥直徑的增大或縮?。ㄈ鐖D4所示）。實現其功能的部件包括兩支撐側板，兩支撐側板通過脹縮絲杠連接，脹縮絲杠的一端穿過一支撐側板的中心與脹縮手輪連接，脹縮絲杠的另一端與另一支撐側板的中心連接，另一支撐側板的外側與旋轉法蘭固定連接，旋轉法蘭外接動力源，脹縮絲杠的中部設置有一對旋向對稱的脹縮絲母，脹縮絲母上設置有可徑向伸縮的脹縮機構，脹縮機構的一端固定在脹縮絲母上，脹縮機構的另一端與一塊圓弧面板固定連接。

脹縮機構包括兩個十字錐形塊和4個等腰梯形塊，兩個十字錐形塊分別固定在一對旋向對稱的脹縮絲母上，等腰梯形塊固定在與其相對應的圓弧面板上，兩個十字錐形塊和4個等腰梯形塊之間通過第一滑動結構滑動連接。

圖4 脹縮式PE膜卷取輥剖面圖

第一滑動結構（如圖5所示）包括設置在兩個十字錐形塊與等腰梯形塊的腰相對應的邊上的第一滑塊，和設置在等腰梯形塊的腰上的與第一滑塊相配合的第一滑道，第一滑塊可沿第一滑道滑動。相對設置的兩塊圓弧面板的一端分別固定設置有一個導向梯形塊，導向梯形塊與相對應的支撐側板之間通過第二滑動結構滑動連接，導向梯形塊對圓弧面板主要起到支撐作用，防止圓弧面板的兩端發(fā)生彎曲或凹陷。

圖5 第一滑動結構的橫截面的結構圖

第二滑動結構（如圖6所示）包括設置在支撐側板內側的第二滑塊，和設置在導向梯形塊7與支撐側板相對的邊上與第二滑塊相配合的第二滑道，第二滑道可沿第二滑塊滑動，兩支撐側板之間設置有支撐連接軸，支撐軸的主要作用是支撐整個脹縮式PE膜卷取輥裝置，使其更牢固。

圖6 第二滑動結構的橫截面的結構圖

2.2 脹縮式PE膜卷取輥主要工作過程

當需要增大PE膜卷取輥的直徑時，順時針轉動脹縮手輪，驅動脹縮絲杠轉動，脹縮絲杠驅動旋向對稱的脹縮絲母進行同步向中心點的軸向移動，和脹縮絲母固定連接的兩個十字錐形塊跟隨脹縮絲母向脹縮絲杠的中心移動，兩個十字錐形塊擠壓中間的脹縮梯形塊，使得十字錐形塊上的第一滑塊沿脹縮錐形塊上的第一滑道滑動，第一滑道帶動脹縮梯形塊做徑向移動，圓弧面板在脹縮梯形塊的帶動下實現膨脹，圓弧面板又帶動導向梯形塊沿徑向移動，進而實現整個裝置的外徑的增加。此時，可以將PE膜頭端手動纏繞到卷取輥的圓弧面板上2圈后，將設備打到自動運行狀態(tài)，實現機構和生產線聯動的自動卷取。導向梯形塊實質上是通過支撐側板支撐圓弧面板的，圓弧面板帶動導向梯形塊沿徑向移動時，導向梯形塊上的第二滑道沿支撐側板內側的第二滑塊滑動，當需要卸下卷好的PE膜時，只需將卷取輥停下，并將脹縮手輪逆時針轉動并旋轉到極限位置，此時卷取的整卷PE膜就和卷取輥脫離，操作人員可以輕松將整卷PE膜取下。

3 結束語

脹縮式PE膜卷取輥制作費用約為2 500元/每個，每臺成型機共計6個PE膜卷取工位合計投入約為1.5萬元，它替代了傳統(tǒng)成型機上PE膜卷取方杠轉動配套卷軸卷取的方式，從而消除了普通卷軸的大規(guī)模投用及每年的損壞消耗投用，消除了刀具的投入及使用的風險，從安全、質量、生產性消耗、效率、員工士氣多方面得到長久收益。

3.1 成品胎質量收益

以單臺兩鼓成型機為例，原胎里泡每月5～7條，安裝漲縮式PE膜卷取輥后平均每月降低至0～1條，按每月減少6條計算，全年預計減少成品胎損失 12（月）×6條×400（每條成品胎降級損失）=2.88萬元。

3.2 安全收益

原成型機作業(yè)人員必須要使用壁紙刀進行割輥，屬于刀具割傷風險的高發(fā)崗位，改進后成型崗位可取消使用刀具割輥作業(yè)所帶來的潛在風險（割傷、站在設備上割輥摔傷），改善運行后我們進行二次作業(yè)條件危險性評價及BBS觀察，從原二級風險降低至L（1）×E（6）×C（1）=D（6）（一級可控風險）。

3.3 效率收益

以單臺兩鼓成型機為例，每臺成型機6處PE膜卷取工位，每班次可減少員工割輥作業(yè)時間6×70 s（每個輥減少的時間）=7 min，每臺成型機全天可節(jié)約21 min，全年共計節(jié)約時間12（月）×30（天）×21 min=126 h，單機臺全年可節(jié)約工時費126×20=2 520元。

3.4 員工士氣提升

漲縮式PE膜卷取輥改造運行后解決員工用手和小刷子在空間狹小處夠、掏塑料布碎屑的情況，消除員工打掃衛(wèi)生的困擾，提高打掃衛(wèi)生的效率，降低員工勞動強度。