三鼓成型機(jī)智能化控制的應(yīng)用

季徐慶，黃笑祥，潘孟良

(杭州朝陽(yáng)橡膠有限公司，浙江 杭州 310018)

目前我們公司使用的全鋼載重子午線一次法三鼓成型機(jī)具有穩(wěn)定性好、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，但由于設(shè)備使用多年，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(dòng)力、節(jié)能減排等出發(fā)對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，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(duì)設(shè)備機(jī)械機(jī)構(gòu)的升級(jí)改造及不合理步驟進(jìn)行優(yōu)化，在不影響輪胎品質(zhì)的前提下，操作更加簡(jiǎn)便，減少每次物料更換時(shí)間，使設(shè)備運(yùn)行更加順暢。例如：導(dǎo)開(kāi)小車改造、墊膠供料架改造、簾布自動(dòng)裁切改造等。改造后每條胎坯完成時(shí)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(kāi)小車改造

原先導(dǎo)開(kāi)小車卷曲物料長(zhǎng)度60 m，更換物料時(shí)，導(dǎo)開(kāi)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(fèi)勁。

升級(jí)后的導(dǎo)開(kāi)小車卷曲物料長(zhǎng)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(kāi)小車進(jìn)出方式改進(jìn)成步進(jìn)電機(jī)控制，更換物料時(shí)更加便捷。見(jiàn)圖1、2所示。

1.2 墊膠供料架自動(dòng)供料系統(tǒng)設(shè)計(jì)

原先墊膠由半制品工序裁切完畢放置百葉車上運(yùn)至成型工序使用，員工再將墊膠手動(dòng)放到墊膠供料架上等待使用，其中浪費(fèi)了很多不必要的時(shí)間。墊膠供料架采用輥筒輸送方式，貼合時(shí)物料容易產(chǎn)生拉伸。改進(jìn)后的墊膠供料架具備了自動(dòng)裁切功能，物料定長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)墊膠貼合，而且物料貼合時(shí)通過(guò)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[1]。見(jiàn)圖3所示。

圖1 改造前導(dǎo)開(kāi)小車

圖2 改造后導(dǎo)開(kāi)小車

1.3 簾布自動(dòng)裁切功能創(chuàng)新

圖3 墊膠供料架自動(dòng)裁切裝置

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(zhǎng)度不一，將對(duì)成品質(zhì)量造成影響。通過(guò)在兩條輸送帶之間設(shè)計(jì)一套自動(dòng)裁刀裝置及裁切控制程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定長(zhǎng)、裁切、輸送功能，每條簾布貼合時(shí)間將近節(jié)省約5 s。改進(jìn)前后的對(duì)比圖如圖4、5所示。

圖4 簾布手動(dòng)裁切

圖5 簾布自動(dòng)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(kuò)張及收縮動(dòng)作由氣缸控制，由于夾持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(dòng)平衡均勻性，對(duì)傳遞環(huán)機(jī)械結(jié)構(gòu)及電氣系統(tǒng)的升級(jí)改造，其原理是均勻分布在環(huán)上的8只伺服電機(jī)夾持胎面復(fù)合件受力一樣的情況下，傳遞環(huán)給出一個(gè)到位信號(hào)，確保復(fù)合件物料保持較好的橢圓度。見(jiàn)圖6、7所示。

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(dòng)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(wú)法精確糾正導(dǎo)致物料輸送偏，員工使用完物料后整個(gè)輪胎的左右重量存在差異，影響輪胎的動(dòng)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(wèn)題，兩邊反射式傳感器采用實(shí)時(shí)糾正，根據(jù)物料寬窄不一兩側(cè)傳感器移動(dòng)相應(yīng)距離，確保物料輸送對(duì)中精度，提升輪胎動(dòng)平衡均勻性。見(jiàn)圖8、9所示。

圖8 BST糾偏裝置

圖9 銀川貝爾利糾偏裝置

2.3 胎體后壓車伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)

改造前胎體后壓車主要是變頻控制，換速的位置靠接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)，速度選擇高速、中速及低速，主要缺點(diǎn)是位置控制精度不高，檢測(cè)開(kāi)關(guān)損害率較高，達(dá)不到多段速度的選擇要求，壓輥控制無(wú)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。

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

3 降低勞動(dòng)力

3.1 胎面自動(dòng)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(qiáng)度。

設(shè)計(jì)了胎面自動(dòng)拾取裝置，整個(gè)過(guò)程由機(jī)械手完成，主要原理是在機(jī)械手處有多個(gè)傳感器，確定百葉車上胎面的位置，依靠伺服電機(jī)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(jiǎn)單快捷，大大降低了員工了勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.2 帶束層四號(hào)料與零度導(dǎo)開(kāi)裝置一體化

輪胎規(guī)格中使用帶束層物料時(shí)選擇貼合四號(hào)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(duì)原先的裝置進(jìn)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(fèi)了很多不必要的時(shí)間，而且大大加重了保養(yǎng)人員的工作強(qiáng)度。

改進(jìn)后在零度導(dǎo)開(kāi)裝置的基礎(chǔ)上，合理利用機(jī)械結(jié)構(gòu)中的空隙，整合出一套能夠?qū)崿F(xiàn)四號(hào)物料導(dǎo)開(kāi)的裝置，通過(guò)外部增加四號(hào)料及零度切換按鈕，同時(shí)相應(yīng)的編程，實(shí)現(xiàn)兩種物料的自由切換，省去了換規(guī)格是人員的拆裝步驟。見(jiàn)圖10所示。

圖10 零度與四號(hào)料公用裝置

4 節(jié)能降耗

4.1 反包膠囊的升級(jí)

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(huì)產(chǎn)生很大的黏性，每完成一條胎坯，膠囊在撐塊的位置都會(huì)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(shí)比較順利，延長(zhǎng)了膠囊使用壽命。

4.2 自動(dòng)潤(rùn)滑裝置設(shè)計(jì)

由于設(shè)備涉及導(dǎo)軌及軸承比較多，對(duì)于保養(yǎng)人員來(lái)說(shuō)工作量比較多，很容易遺漏潤(rùn)滑部位，而且每次加油量不一致，特別是動(dòng)作頻次較高部位，極易造成備件的磨損及損壞。設(shè)計(jì)加油泵后，只需要通過(guò)操作面板設(shè)定給油周期及加油時(shí)間就能完成自動(dòng)潤(rùn)滑作用，起到保護(hù)導(dǎo)軌及軸承的作用，延長(zhǎng)備件使用期限[2]。

5 本質(zhì)安全

5.1 安全裝置巡檢畫(huà)面的發(fā)明

涉及一種安全裝置點(diǎn)檢系統(tǒng)及其方法，是基于畫(huà)面設(shè)計(jì)的輪胎成型機(jī)安全裝置點(diǎn)檢，該系統(tǒng)包括上位機(jī)、PLC系統(tǒng)和輪胎成型機(jī)各個(gè)安全裝置，所述的PLC系統(tǒng)連接各個(gè)安全裝置采集信息，PLC系統(tǒng)將采集的信息連接至上位機(jī)進(jìn)行點(diǎn)檢[3]。該系統(tǒng)通過(guò)軟件設(shè)計(jì)使安全點(diǎn)檢制度化和流程化，確保成型機(jī)安全裝置點(diǎn)檢的強(qiáng)制性，避免了人員主觀性帶來(lái)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(shí)對(duì)安全裝置功能完好性的檢查，無(wú)一遺漏，為公司安全生產(chǎn)提供堅(jiān)強(qiáng)的保障。

5.2 成型機(jī)系統(tǒng)報(bào)警畫(huà)面

通過(guò)RSView Studio觸摸屏軟件編輯上位機(jī)畫(huà)面，畫(huà)面上功能包含了設(shè)備狀態(tài)、當(dāng)前工步、條件、動(dòng)作提示、設(shè)備報(bào)警、技術(shù)參數(shù)等。設(shè)備自動(dòng)、手動(dòng)、安全、報(bào)警將在設(shè)備狀態(tài)欄中顯示；設(shè)備當(dāng)前正在運(yùn)行的步序?qū)⒃诋?dāng)前工步欄中顯示；每步動(dòng)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(dòng)作、輸送帶動(dòng)作、鼓動(dòng)作等在動(dòng)作提示欄中顯示；設(shè)備上變頻器及伺服驅(qū)動(dòng)器具體報(bào)警代碼將在設(shè)備報(bào)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(duì)設(shè)備參數(shù)及工藝參數(shù)進(jìn)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(jī)上顯示當(dāng)前輪胎的花紋規(guī)格，并在程序中每條胎坯結(jié)束節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)數(shù)，顯示當(dāng)班產(chǎn)量[4]。

6 總結(jié)

通過(guò)對(duì)成型機(jī)項(xiàng)目的轉(zhuǎn)型升級(jí)，設(shè)備的各方面性能比原先有很大的提升，在員工勞動(dòng)強(qiáng)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(dòng)平衡均勻性方面開(kāi)展，對(duì)陳舊設(shè)備進(jìn)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(kāi)展成本控制活動(dòng)主要目的是防止資源浪費(fèi)，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。