自動物流在輪胎終檢方面的應(yīng)用研究及選擇

馬明華

(雙錢輪胎集團有限公司，上海 200080)

1 輪胎終檢工序的主要工作內(nèi)容

終檢工序的主要工作范圍各工廠大同小異，但還是會存在一些個性化的東西，不管人工操作還是自動操作，基本包含下面的工作內(nèi)容：

（1）硫化機冷卻工位上的輪胎按照生產(chǎn)節(jié)拍進入地溝輸送線，每次投放輪胎前上次投放的輪胎已全部清空（自動化物流時統(tǒng)一控制硫化機卸胎時間），確保輪胎滑入時不會發(fā)生疊胎的狀況。

（2）地溝線輸送出來的輪胎在主輸送線上匯流，進入終檢工序并進行稱重，稱重后按需分配給任意一臺修邊機，修邊機前要有足夠的輸送線緩存輪胎，輪胎修邊后輸送到外觀檢驗機。

（3）外檢后輪胎進X光機全檢，X光機前有足夠緩存空間，以預(yù)防一旦設(shè)備故障造成大量輪胎積壓（X光機檢驗速度較快，一個班1 000條左右）。

（4）進行動平衡抽檢，有些公司還會進行靜平衡抽檢。

（5）進行不圓度檢驗，有些公司會全檢。有些公司會有打磨環(huán)節(jié)，打磨合格輪胎回到輸送主線。

（6）進行均勻性抽檢，以前有些公司不開展。

（7）滿足對合格品輪胎進行氣泡機抽查。

（8）對輪胎進行條碼判別，不合格品送到廢品區(qū)。對所有修復(fù)上線的輪胎進行外觀復(fù)檢，復(fù)檢合格后直接進入合格品分揀區(qū)，不合格的送到廢品區(qū)。

（9）檢驗合格的輪胎進行激光刻胎號。

（10）進入成品輪胎分揀系統(tǒng)，自動分揀和裝框，裝框后的輪胎與框自動綁定并配送入庫。

2 如何實現(xiàn)物流的自動與高效

2.1 總體解決方案

2.1.1 逐級分層篩選方式

逐級分層篩選方式主要功能是將每次檢驗后不合格的輪胎和合格輪胎都進行分離，最終主線上的輪胎一定是合格的，不合格輪胎在輔助線上輸送。其流程如圖1所示。

該方式的優(yōu)點：

（1）流程清晰，合格、不合格品在物流過程中清晰可見。

（2）管理人員、檢驗人員無需其他輔助設(shè)備就能進行必要的檢查。

（3）無MES配合也能管理。

該方式的缺點：

（1）除輸送主線外還有多條輔線，占地大。

（2）主線、輔線、通道及動力管線交叉較多。

（3）布局困難，不夠簡潔。

（4）輸送線維修量大，噪音點多。

2.1.2 匯流為主適當(dāng)篩選方式

匯流為主適當(dāng)篩選方式，主線上有合格及不合格輪胎，輸送至最后進庫位前進行分離。見圖2所示。

該方式的優(yōu)點：

（1）流程簡潔美觀，物流線交叉干擾少。

（2）占地小、維修量少。

圖1 逐級分層篩選流程圖

圖2 匯流為主適當(dāng)篩選流程圖

（3）噪音點少。

該方式的缺點：

（1）需MES配合才能管理。

（2）掃描裝置比逐級分層篩選方式多。

（3）管理人員、檢驗人員需配置手持PDA進行檢查。

以上兩種方式只是簡單羅列，具體和檢測設(shè)備配合時還要考慮到設(shè)備的個體特性及技術(shù)規(guī)范要求，下面結(jié)合相關(guān)設(shè)備簡單描述一下。

2.2 輪胎修邊及外觀

2.2.1 自動修邊及外觀

利用進口或國產(chǎn)自動修邊裝置進行修邊，人工進行外觀檢驗。

該方式的優(yōu)點：

（1）修邊不需要用工，節(jié)約人員。但外觀還是需要1名工人。

（2）減少人為因素對修邊質(zhì)量的影響。

（3）修邊時間較為固定。

該方式的缺點：

（1）投資較大，國產(chǎn)投資在60萬元左右，而進口投資則在250萬/臺左右。

（2）修邊時間在50～60 s，只計算修邊環(huán)節(jié)沒有比人工操作省時間。

（3）占地面積大。

2.2.2 手動修邊及外觀

利用國產(chǎn)修邊裝置進行修邊，人工進行外觀檢驗。建議使用修邊外觀檢驗一體機。

該方式的優(yōu)點：

（1）修邊和外觀同一人進行，總用工還是1人。

（2）設(shè)備投資大大低于自動修邊。

（3）占地面積小。

該方式的缺點：

（1）修邊存在人為因素。

（2）由于同一人操作，修邊時間加外觀時間比自動裝置長20 s左右。

2.2.3 與主線的匹配

地溝線的輪胎通過輸送線有序合流進入緩存線，一般最多緩存量約2 h。正常運行時間不會超過1 h。考慮到流轉(zhuǎn)時輸送線不擠胎、不疊胎、不能有停滯的輪胎，主線必須有速差控制以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)輪胎存放密度的功能，幫助修邊設(shè)備異常時不造成輪胎大量堆積，必要時通過應(yīng)急排口放出輪胎并能重新上線。

2.3 X光機的方案

2.3.1 單工位及雙工位

（1）現(xiàn)在單工位X光機檢測輪胎的時間一般都能控制在30 s內(nèi)，因此，單、雙工位對生產(chǎn)節(jié)節(jié)奏的影響可以不考慮。

（2）若考慮到產(chǎn)能匹配不富裕、設(shè)備故障多及維修能力差，可以考慮獨立雙工位，但投資會提高。

2.3.2 圖像識別及輔助功能

（1）圖像自動識別功能可以減少用人，減少人為因素影響。

（2）圖像校準(zhǔn)輔助裝備可以校準(zhǔn)圖像畸變，標(biāo)定缺陷大小。

（3）若使用自動識別一定要先校準(zhǔn)圖像、積累大量圖片資料、回歸修正后方能正確使用。

2.3.3 與主線的匹配

必須有應(yīng)急上胎、卸胎口，以保證試驗輪胎、設(shè)備特殊情況時輪胎進出的需求。若設(shè)備本身帶條碼掃描，可以避免應(yīng)急上胎時輪胎信息出錯；若輪胎本身帶外輪廓尺寸掃描，還可以和條碼信息進行對比綁定，進一步降低出錯概率。

2.4 平衡性能測試方案

2.4.1 靜平衡試驗機

通常使用的是硬支撐懸浮機構(gòu)形式的半自動精密靜平衡試驗機，也可采用非懸浮機構(gòu)充氣旋轉(zhuǎn)的設(shè)備形式，考慮到現(xiàn)在輪胎發(fā)展趨勢是寬斷面、高速的特性，愈來愈多的企業(yè)都采用動平衡試驗機。

2.4.2 動平衡試驗機

輪胎動平衡試驗機在輪胎充氣后旋轉(zhuǎn)時精確地測量不平衡量，根據(jù)靜態(tài)、力偶和上下面不平衡量對輪胎分級而實現(xiàn)。

靜態(tài)不平衡：靜不平衡可能由胎面上的重點（或輕點）引起，會產(chǎn)生如輪胎跳動類的擾動。這種情況將使車輛在輪胎每轉(zhuǎn)一周時受到一次向上和向下的力。在車輛快速行駛時，這些力將被放大。

力偶不平衡：力偶不平衡可能由輪胎不適當(dāng)?shù)陌惭b或胎側(cè)重點（或輕點）所引起。會產(chǎn)生如輪胎擺動類的擾動，這種情況將使車輛在輪胎每轉(zhuǎn)一周時產(chǎn)生側(cè)向振動或車輪的急劇搖蕩。在車輛快速行駛時，這些力將被放大。

上面和下面不平衡：是輪胎綜合上述靜態(tài)和力偶不平衡所需要修正的重量值。

選擇動平衡試驗機除了考慮設(shè)備本身的性能外，還要考慮有些設(shè)備要求有設(shè)備基礎(chǔ)，要有防震溝隔離；有些設(shè)備可直接放置在地面上，布置比較方便。

2.4.3 不圓度

輪胎不圓度測量按檢測形式有2種方式：

（1）接觸式：通常使用線性位移傳感器，由于精度低，基本淘汰。

（2）非接觸式一般又分兩種：

a.采用電容式傳感器，由于受材質(zhì)、測量距離、價格影響，使用越來越少。

b.采用激光傳感器，其又有2種形式：

1）點激光，使用較多，價格低。一般由徑向跳動1個非接觸式跳動傳感器，上/下2個側(cè)向跳動傳感器組成，在輪胎受到負(fù)載作用的同時徑向、側(cè)向跳動數(shù)值便被測到。

2）線激光，現(xiàn)在歐美使用較多，價格高，能真實全面反映輪胎信息。線激光測量方法基本原理：用一束激光以某一角度聚焦在被測物體表面，然后從另一角度對物體表面上的激光光斑進行成像，物體表面激光照射點的位置高度不同，所接受散射或反射光線的角度也不同，用CCD光電探測器測出光斑像的位置時，就可以計算出主光線的角度，從而計算出物體表面激光照射點的位置高度。當(dāng)物體沿激光線方向發(fā)生移動時，測量結(jié)果就將發(fā)生改變，從而實現(xiàn)用激光測量物體的位移。其主要優(yōu)點是：傳感器與輪胎表面有很大的距離；具有傳感器防止撞擊開關(guān)及撞擊脫開的功能；可對整個胎側(cè)或設(shè)定的測試區(qū)域內(nèi)的軌道進行判級；字母和裝飾過濾功能可以精確用“排除區(qū)域”技術(shù)進行胎側(cè)字母和裝飾處的檢測；傳感器在高速數(shù)據(jù)采集的情況下測量范圍±0.025%的分辯率和±0.5%的精確度。

2.4.4 與主線的匹配

以前不圓度會單獨使用，但立式不圓度不太適合在線生產(chǎn)，現(xiàn)在基本將不圓度與動平衡合成在同一臺設(shè)備上。由于在同一個主軸、同一個氣壓、同一個時刻測量動平衡及不圓度，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性較強，利于分析及研究輪胎性能。也有將不圓度和均勻性試驗機一起使用的案例。

考慮到載重輪胎斷面、直徑變化較多，即使利用雙階輪輞也不能及時滿足生產(chǎn)需要，因此流程布置時要考慮到輪胎上線、下線的出口。

輪輞數(shù)據(jù)必須與物流控制聯(lián)鎖，否則，一旦更換輪輞后，物流還是將不能檢驗的輪胎送人，造成生產(chǎn)秩序混亂。

有些公司在動平衡不圓度檢查后需要打磨，輪胎分層輸送至離線打磨機處，人工將輪胎取至打磨機上打磨，打磨后的輪胎可就近上線，并注意數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

出胎方式：

（1）可以用爬坡的方式進行分級輸送，這需要較長的引導(dǎo)傳送帶，以避免角度太大輪胎打滑。

（2）可以用往復(fù)式提升機，該裝置采用標(biāo)準(zhǔn)電梯導(dǎo)軌導(dǎo)向，設(shè)計有斷鏈保護機構(gòu)，上下限位有機械式死擋塊，該方式占地較小，高度適配性好，分級后與其他輔線連接較為簡單。

2.5 均勻性測試方案

2.5.1 串聯(lián)機

在PCR生產(chǎn)過程中，考慮到產(chǎn)量高，均勻性、動平衡性能都是必檢項目，往往需要配置多條生產(chǎn)線，采用均勻性動平衡串聯(lián)起來使用，可以共用稱量掃描工位、潤滑工位、打標(biāo)工位以節(jié)約場地和費用，也可各自獨立使用，組合比較靈活。

在TRB生產(chǎn)過程中，產(chǎn)量沒那么高，均勻性、動平衡設(shè)備不會配置太多，而且輪胎是抽檢而非全檢，為滿足對輪胎的適配性，一般不會用串聯(lián)的方式。

2.5.2 與主線的匹配

考慮到載重輪胎斷面、直徑變化較多，即使利用雙階輪輞也不能及時滿足生產(chǎn)需要，因此流程布置時要考慮到輪胎上線、下線的出口。

由于不同生廠商的操作高度相差較大，必須事先考慮到是設(shè)備主機部分埋入地面，還是抬高操作位置，抑或選擇理想高度的設(shè)備。

輪輞數(shù)據(jù)必須與物流控制聯(lián)鎖，否則，一旦更換輪輞后，物流還是將不能檢驗的輪胎送人，造成生產(chǎn)秩序混亂。

2.5.3 與MES的匹配

均勻性試驗機在每班或每臺使用前都會進行標(biāo)準(zhǔn)胎的重復(fù)性測試，以檢驗設(shè)備性能，這時輪胎會重復(fù)上、下線，因此，數(shù)據(jù)采集時必須規(guī)避輪胎數(shù)量的重復(fù)計算及檢驗數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系。

2.6 全息機方案

（1）單機生產(chǎn)

如果是單機生產(chǎn)，考慮到全息機檢測不到輪胎貼在傳送帶的一面，必須進行翻轉(zhuǎn)后進行，自動翻面裝置是不可或缺的?？紤]到有些生廠商的進胎傳送帶較低，要留出一定的過渡空間。

（2）雙機聯(lián)動生產(chǎn)

如果是雙機聯(lián)動，可以考慮串聯(lián)進行，2臺機之間進行翻面。需要提醒的是數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)，若前一臺檢測的是上胎側(cè)及胎面，后一臺檢測的是翻面后的上胎面，兩者綁定到同一個輪胎條碼上。

（3）與主線的匹配

考慮到全息試驗機沒有對中裝置，少量偏差不影響檢測，偏差多了會影響正常工作，進全息的傳送帶要有定中功能。

2.7 刻碼機方案

（1）輪胎胎號自動激光蝕刻，便于后續(xù)系統(tǒng)追溯，提高生產(chǎn)效率及精簡人力；設(shè)備由上胎輸送機、激光蝕刻主機、條碼讀取器、維修平臺等組成。

（2）考慮到這是最后入庫分揀的設(shè)備，最好有2臺設(shè)備，同時要考慮刻碼時有少量煙氣，要注意和通風(fēng)排煙系統(tǒng)的接口。

（3）廢品輪胎經(jīng)激光蝕刻機讀碼判定后直接通過，廢品不需要蝕刻胎號，起到旁路直通的作用。

2.8 成品分揀方案

（1）龍門分揀系統(tǒng)

龍門庫里的輪胎碼垛數(shù)量依據(jù)該規(guī)格輪胎的裝籠數(shù)量進行碼垛。滿足出庫要求的輪胎整垛由龍門機械手抓取送至出庫輸送線，同時將出庫信息發(fā)給輸送線PLC?？肇浕\由叉車送至空籠輸送線，貨籠經(jīng)讀碼后送至裝籠位等待裝籠。出庫輸送線上的輪胎經(jīng)RGV送至裝籠裝置，在由裝籠裝置將整垛輪胎裝入貨籠。輸送線PLC跟蹤該垛輪胎，裝入籠后輸送線PLC將輪胎信息和空籠信息上傳給MES，由MES將貨籠和輪胎信息完成綁定。

該系統(tǒng)的優(yōu)點：

a.碼垛范圍較大，堆放比較靈活，可以按需變更。

b.不同規(guī)格輪胎可以隨時分揀進庫。

c.當(dāng)一個龍門機械手故障時，可以移入維修區(qū)，另外一個可以變更工作區(qū)域繼續(xù)工作，避免故障處輪胎堆積或不能緊急時出庫。

d.堆放區(qū)域相當(dāng)臨時周轉(zhuǎn)出庫，滿足當(dāng)班生產(chǎn)周轉(zhuǎn)。

該系統(tǒng)的缺點：輪胎只能水平堆放，裝籠時還要進行翻轉(zhuǎn)。

2.9 機械手分揀

使用機械手進行分揀，將分揀的輪胎進行堆垛，然后輸送至倉庫。如圖3所示。

該系統(tǒng)的優(yōu)點：

（1）輪胎可以水平、垂直堆放，可以直接裝籠。該系統(tǒng)的缺點：

（1）不同規(guī)格輪胎較多時分揀進庫困難。

（2）堆垛裝籠區(qū)域有限，要及時轉(zhuǎn)移。

（3）當(dāng)一個機械手故障時，該工位只能停止工作。

圖3 機械分檢輪胎

3 其他需要注意的關(guān)鍵內(nèi)容

3.1 主輸送帶形式

3.1.1 輸送整體采用爬坡皮帶輸送線+下坡無動力輥的輸送線方案

該形式的優(yōu)點：

（1）電機或電動輥使用較少，節(jié)約電能

（2）部分使用無動力自由輥，投資會減少，維修量也會減少。

該形式的缺點：

（1）輸送帶要上下起伏，可能不夠美觀，同時，需要較高空間以滿足落差需要。

（2）匯流時、大小胎較多混放時，有產(chǎn)生疊胎的可能性

（3）因為有高低起伏，維修時可能會帶來不便。

3.1.2 采用傳統(tǒng)的輥筒、皮帶輸送方式

需要注意的是每一節(jié)皮帶長度、輥筒數(shù)量、速度、90°轉(zhuǎn)彎輥筒輸送機之間的匹配，主輸送帶必須具有一定的存胎功能，以調(diào)節(jié)適配生產(chǎn)節(jié)奏的需要。

3.2 合分流輸送線

采用模塊帶輸送線進行合流、分流要注意，采用氣動式擺臂機構(gòu)分流時要注意擺動角度、力度，確保輪胎不跑偏；進行合流時要有對中機構(gòu)，確保通過的輪胎靠中心線輸送。

3.3 存儲方式

每臺設(shè)備周邊要有一定的存儲空間，存儲方式可以平面也可立體，而螺旋滑道具有一定的優(yōu)勢：

（1）占地面積小。

（2）不需要動力，自由滑動。

（3）可以存放不同規(guī)格的輪胎，具有FIFO的特性。

需要注意的是：

（1）螺旋角度要選擇好，否則影響效果。

（2）注意左旋或右旋以便匹配檢測設(shè)備。

（3）和螺旋滑道連接的傳送帶電機要有剎車，避免輪胎較多時滑過頭。

3.4 處理突發(fā)事件的能力

輪胎生產(chǎn)過程中不可避免會出現(xiàn)各類突發(fā)事件，為了降低對正常生產(chǎn)過程的擾動，必須有一些緊急排口供輪胎上下線，下面簡單羅列一下：

（1）地溝線的末端設(shè)計要有緊急出胎口，用于輪胎在非正常情況的緊急排出，而且每條地溝線設(shè)計獨立的控制盒，用于單獨控制該條地溝線的啟動、停止和日常的維護。

（2）進終檢工序第一個掃描后要有排口，便于處理條碼脫落損壞等事件，確保稱量前輪胎信息完整，便于了解進終檢工序所有輪胎的情況正確。

（3）X光機前后設(shè)有緊急上下臺口，便于臨時試驗輪胎檢驗需要。

（4）平衡性能測試前后設(shè)有緊急上下臺口，便于標(biāo)準(zhǔn)胎試驗、輪輞更換、臨時試驗輪胎檢驗需要。

（5）在均勻性機的前后設(shè)有緊急上下臺口，便于標(biāo)準(zhǔn)胎試驗、輪輞更換、臨時試驗輪胎檢驗需要。

（6）在氣泡機的前后設(shè)有緊急上下臺口，便于試驗胎的上下線。

4 結(jié)束語

自動物流是近些年蓬勃發(fā)展起來的，在實際選擇使用過程中自己得到一些經(jīng)驗與體會，和大家分享，不當(dāng)之處請及時指出。