淺談物流自動(dòng)化在輪胎行業(yè)的應(yīng)用

黃鵬 沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司

前提：輪胎生產(chǎn)行業(yè)一直以來使用大量基礎(chǔ)勞動(dòng)力，就成型車間、硫化車間和終檢車間來說，許多環(huán)節(jié)諸如規(guī)格分類、胎胚運(yùn)輸、硫化放胎、成品裝籠全部使用人工方式。工作人員四班三倒，按年產(chǎn)量600萬的半鋼輪胎廠來說，全廠這三個(gè)車間的每個(gè)班組人員組成如下：

如果這些工序采用自動(dòng)化物流，只需要很少的維護(hù)人員即可替代這136人的勞動(dòng)力。

方案：當(dāng)胎胚生產(chǎn)出來之后，胎胚表面會(huì)有一個(gè)條形碼。此條形碼即相對應(yīng)輪胎的身份信息，關(guān)聯(lián)了輪胎的規(guī)格、物料號、成型機(jī)號、生產(chǎn)時(shí)間等信息。胎胚兩側(cè)較軟，在水平輥道或者皮帶上運(yùn)輸容易變型，所以之前是由人工拉專門的胎胚車去進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。

可以用V型輥道代替水平輥道，將成型機(jī)生產(chǎn)出來的胎胚進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，運(yùn)到硫化車間，通過視覺識別系統(tǒng)，判斷條碼是否朝上。如果視覺識別系統(tǒng)未能拍攝到條碼，則認(rèn)為條碼朝下，處理器輸出一個(gè)開關(guān)量信號給PLC，再由光電開關(guān)的上升沿觸發(fā)條件，輸出翻胎氣缸動(dòng)作，使胎胚翻轉(zhuǎn)180°。

在保證條碼朝上的前提下，由條碼站對胎胚的條碼進(jìn)行讀取，并將此條碼返給二級軟件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)從MES數(shù)據(jù)庫里讀取此條碼相對應(yīng)的物料信息，提取規(guī)格型號這一個(gè)參數(shù)。此時(shí)胎胚通過光電開關(guān)停止在一個(gè)福來輪運(yùn)輸線上，再通過對中抱夾裝置讓胎胚保證圓心在固定位置。此時(shí)正上方由帶編碼器的變頻電機(jī)帶動(dòng)的機(jī)械抓手落下，將此條胎胚抓起，再橫向移動(dòng)到固定位置。此位置下方為托盤循環(huán)線，機(jī)械手中心正對的位置安裝了一個(gè)RFID讀寫器。托盤底部為正方形，每個(gè)托盤底部中心都有一個(gè)RFID載碼體，載碼體帶有托盤號信息，表明此托盤的號碼。當(dāng)托盤停在機(jī)械手正下方時(shí)，載碼體正好位于讀寫器上方。讀寫器將讀取到的載碼體號碼（即托盤號）傳輸給二級軟件，此時(shí)二級軟件將機(jī)械手上的胎胚號與托盤號進(jìn)行綁定，一 一對應(yīng)。

托盤的形狀保證了胎胚在上面不變形，托盤帶著胎胚在輸送線上行走，每到一個(gè)拐角處，都能通過RFID讀寫器進(jìn)行身份識別，然后由軟件系統(tǒng)判定走向，并告知PLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)通過控制氣缸、電動(dòng)滾筒、電磁閥等執(zhí)行部件，來控制托盤的實(shí)際走向。

綁定完成后胎胚被送至立體庫入庫層，由WMS立體庫管理系統(tǒng)根據(jù)胎胚規(guī)格分配庫位，并將任務(wù)下發(fā)到堆垛機(jī)PLC。每臺堆垛機(jī)有單獨(dú)的PLC控制系統(tǒng)，并配有伺服驅(qū)動(dòng)器，通過光通訊進(jìn)行信號無線通訊。由激光測距儀進(jìn)行X軸位置判定，條碼測距儀進(jìn)行Y軸位置判定，編碼器進(jìn)行Z軸位置判定。組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以將胎胚快速并精確地送到指定貨位。入庫時(shí)，堆垛機(jī)貨叉取走胎胚，將胎胚和庫內(nèi)貨位進(jìn)行綁定，同時(shí)將胎胚和托盤進(jìn)行解綁。此時(shí)托盤完成一個(gè)周期的入庫輸送任務(wù)，重新變成空托盤回到空托盤輸送線上，可以去輸送其他胎胚。

當(dāng)硫化機(jī)發(fā)出需料信息時(shí)，首先硫化機(jī)的PLC系統(tǒng)將需求信息發(fā)送給MES系統(tǒng)，由MES系統(tǒng)發(fā)送給WMS系統(tǒng)，WMS立庫管理系統(tǒng)根據(jù)先進(jìn)先出的原則，下達(dá)當(dāng)前需求規(guī)格的出庫任務(wù)。通過堆垛機(jī)將胎胚運(yùn)送到立庫的出庫倍速鏈實(shí)托盤出庫層上。貨叉將胎胚放入托盤時(shí)，將此胎胚與當(dāng)前托盤進(jìn)行綁定，同時(shí)將胎胚與所取庫內(nèi)貨位進(jìn)行解綁。同時(shí)MES將出庫胎胚所對應(yīng)的托盤RFID信息和目標(biāo)位置信息下發(fā)給輸送設(shè)備，輸送設(shè)備通過對托盤RFID信息的跟蹤將胎胚送到硫化緩存區(qū)倍速鏈輸送線上。

MES把指令發(fā)送給要料硫化機(jī)處的硫化機(jī)械手，告知硫化機(jī)械手要料的硫化機(jī)位置，并將信號發(fā)送給倍速鏈緩存線輸送線，RFID將實(shí)盤信息上傳MES系統(tǒng)，硫化機(jī)械手抓取胎坯將胎坯放入對應(yīng)的硫化機(jī)內(nèi)。此時(shí)托盤完成一個(gè)周期的出庫輸送任務(wù)，重新變成空托盤回到空托盤輸送線上，可以去輸送其他胎胚。

輪胎硫化完成后變成成品胎，經(jīng)冷卻，自動(dòng)倒入硫化地溝。此時(shí)可以用水平滾筒線或者皮帶線進(jìn)行輸送。多條硫化地溝生產(chǎn)出來的成品輪胎匯聚到一起，進(jìn)入終檢車間的成品胎輸送環(huán)線上。環(huán)線通過皮帶速度控制，將輪胎間距拉開，以方便通過條碼站。條碼站掃到輪胎的條碼，傳送給MES，由MES將輪胎分配給不同的立體庫。

終檢環(huán)線對應(yīng)多個(gè)立體庫，PLC通過數(shù)組的方式，將MES下發(fā)的分揀信息與所被分揀的輪胎一一對應(yīng)。由分揀裝置分到不同的立體庫入庫口。輪胎到達(dá)立體庫入庫口后，再次經(jīng)過一個(gè)條碼站，確定此條輪胎分在此立體庫的具體哪一個(gè)庫位。并由WMS下發(fā)指令，由PLC控制入庫堆垛機(jī)進(jìn)行執(zhí)行。

當(dāng)某一個(gè)庫內(nèi)的某一種規(guī)格輪胎數(shù)量達(dá)到裝籠要求時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)生成出庫任務(wù)，下發(fā)給PLC控制出庫堆垛機(jī)進(jìn)行取貨出庫。出庫的輪胎由六軸機(jī)器人進(jìn)行抓取、裝籠。再將裝籠信息通過大屏幕顯示給叉車工。由叉車工將滿貨籠取走。

結(jié)論：跨接三個(gè)車間的多個(gè)工序?qū)崿F(xiàn)物流自動(dòng)化之后，完全不需要生產(chǎn)工人進(jìn)行搬運(yùn)，節(jié)約了大量勞動(dòng)力。每個(gè)條碼都是唯一的，條碼中綁定了大量信息，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)品質(zhì)追溯的目的。除了檢修，全天24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，沒有換班、沒有休息，節(jié)拍平穩(wěn)，大大提高了生產(chǎn)效率。