翻板式半自動(dòng)輪胎修毛機(jī)的改進(jìn)

呂春蕾，丁 燦，丁春雨

（北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100143）

目前輪胎生產(chǎn)工藝一般為膠料密煉、半部件準(zhǔn)備（壓延、裁斷、膠料復(fù)合等）、輪胎成型、輪胎硫化、檢驗(yàn)和測(cè)試。輪胎硫化[1]后要經(jīng)過(guò)修毛膠、外觀檢查、X光檢查、動(dòng)平衡檢查及均勻性檢查等工序，所有檢查合格后方可入庫(kù)出廠。輪胎毛膠包括膠須和膠邊，膠須[2]是由硫化模具[3]的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和膠料的流動(dòng)性[4]造成的，硫化模具需要設(shè)置很多排氣孔排氣，高溫下膠料流動(dòng)至排氣孔，多余膠料形成膠須，主要集中在輪胎胎面。硫化模具[5]由很多部件組裝而成，高溫下膠料流動(dòng)到部件間隙形成了膠邊，主要集中在輪胎胎側(cè)。機(jī)械式硫化機(jī)和液壓式硫化機(jī)[6-7]產(chǎn)生的膠須和膠邊不盡相同，雖然人們針對(duì)如何減少、避免膠須和膠邊的形成開展了大量的研究工作[8-10]，但目前輪胎企業(yè)仍然需要配置輪胎修毛機(jī)進(jìn)行毛膠修剪工作。目前市場(chǎng)上有全自動(dòng)輪胎修毛機(jī)[11-12]、輪胎修毛膠與外觀檢驗(yàn)一體機(jī)[13-16]、半自動(dòng)輪胎修毛機(jī)等多種形式修毛膠設(shè)備，以半自動(dòng)輪胎修毛機(jī)為主，其特點(diǎn)為體積小，易于安裝，操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)進(jìn)出輪胎[17]，采購(gòu)成本及維修成本低；缺點(diǎn)是人工修毛膠，操作人員的工作量較大。

半自動(dòng)輪胎修毛機(jī)的修毛能力、使用效率、穩(wěn)定性及檢修周期等直接影響操作和維修人員的數(shù)量和勞動(dòng)強(qiáng)度、輪胎的外觀質(zhì)量及生產(chǎn)效率，進(jìn)而影響生產(chǎn)成本。為此，我公司對(duì)翻板式半自動(dòng)輪胎修毛機(jī)進(jìn)行了改造。

1 翻板式半自動(dòng)輪胎修毛機(jī)的工作流程

翻板式半自動(dòng)輪胎修毛機(jī)是一種通過(guò)控制自由輥筒式翻板升起、落下，使輪胎分別進(jìn)入1號(hào)和2號(hào)修毛工位，實(shí)現(xiàn)雙工位輪胎修毛的設(shè)備，如圖1所示。動(dòng)力電源為AC3相380 V，控制電源為AC220 V及DC24 V，三相異步電動(dòng)機(jī)功率為2.2 kW，轉(zhuǎn)速為1 400 r·min—1，修毛能力每日7 200條。適用于半鋼子午線輪胎，規(guī)格為304.8～508 mm（12～20英寸），輪胎外直徑為500～800 mm、輪胎總寬度為120～500 mm，輪胎質(zhì)量最大為50 kg。

圖1 翻板式半自動(dòng)輪胎修毛機(jī)

翻板式半自動(dòng)輪胎修毛機(jī)工作流程為：?jiǎn)翁ポ斔脱b置將輪胎送進(jìn)有一定角度的輪胎進(jìn)出通道，輪胎由于重力的作用進(jìn)入修毛機(jī)進(jìn)行修毛工作，操作人員完成修毛后，通過(guò)控制打胎氣缸將輪胎送出輪胎進(jìn)出通道。雙工位修毛機(jī)設(shè)置有輪胎檢測(cè)開關(guān)，當(dāng)開機(jī)檢測(cè)到1或2號(hào)修毛工位無(wú)輪胎時(shí)，單胎輸送裝置開始輸送輪胎。當(dāng)1號(hào)工位檢測(cè)到無(wú)輪胎時(shí)，自由輥筒式翻板升起，輪胎經(jīng)翻板下方滑落至1號(hào)工位，輸送裝置在檢測(cè)到輪胎通過(guò)后停止輸送。當(dāng)2號(hào)工位檢測(cè)到無(wú)輪胎后，自由輥筒式翻板落下，單胎輸送裝置啟動(dòng)輸送輪胎，滑過(guò)翻板上方，滑落至2號(hào)工位，輸送裝置依舊在檢測(cè)到輪胎通過(guò)后停止輸送。當(dāng)兩個(gè)工位同時(shí)檢測(cè)到無(wú)輪胎時(shí)，從1號(hào)工位開始補(bǔ)充輪胎。操作工人選擇其中1個(gè)工位開始修毛工作，修毛完成后操作腳踏開關(guān)控制打胎氣缸將輪胎打出該修毛工位，通過(guò)上述控制，完成該工位輪胎補(bǔ)充，此時(shí)工人移步另一工位，開始修毛工作。該翻板式半自動(dòng)輪胎修毛機(jī)實(shí)現(xiàn)了一名操作工人連續(xù)修毛，節(jié)省了人工。但因翻板上的輥筒無(wú)動(dòng)力，輪胎需要靠重力滑落，滑動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)耽誤下一條輪胎進(jìn)入2號(hào)修毛工位。輪胎進(jìn)出通道為同一通道，在操作人員相同的凈修毛時(shí)間下要求輪胎能平穩(wěn)、快速地進(jìn)出修毛機(jī)工位，以提高整體生產(chǎn)效率。

2 問(wèn)題及分析

2.1 毛膠纏繞輪胎進(jìn)出通道的輔助輥筒

輪胎進(jìn)出通道兩側(cè)設(shè)置無(wú)動(dòng)力的輔助輥筒，垂直于輪胎滾動(dòng)平面，起導(dǎo)向作用，使輪胎順暢地進(jìn)入修毛工位。使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)輔助輥筒下端與輪胎滾動(dòng)平面的垂直距離過(guò)小，修毛過(guò)程中產(chǎn)生的大量毛膠堆積后被纏繞進(jìn)輔助輥筒（見(jiàn)圖2），導(dǎo)致其不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，失去導(dǎo)向功能，出現(xiàn)輪胎停滯在進(jìn)出通道的情況，需要停機(jī)人工處理，使得修毛機(jī)不能連續(xù)工作，降低修毛工作整體效率。此外，被毛膠纏繞后的輔助輥筒難以及時(shí)清潔和潤(rùn)滑保養(yǎng)，容易損壞，增加維修成本。

圖2 毛膠纏繞輪胎進(jìn)出通道輔助輥筒

2.2 毛膠纏繞修毛工位輥筒的旋轉(zhuǎn)軸承

修毛工位中主動(dòng)輥筒、從動(dòng)輥筒的兩端即軸承安裝處均設(shè)有保護(hù)罩，但存在較大空隙，毛膠會(huì)通過(guò)此空隙進(jìn)入并纏繞輥筒的旋轉(zhuǎn)軸承（見(jiàn)圖3）。

圖3 毛膠纏繞滾筒旋轉(zhuǎn)軸承

在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下，輥筒仍可轉(zhuǎn)動(dòng)，但軸承在長(zhǎng)時(shí)間的摩擦擠壓下會(huì)損壞，嚴(yán)重影響軸承的使用壽命以及動(dòng)平衡精度，致使輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)，容易造成輪胎刮傷，影響輪胎外觀質(zhì)量（見(jiàn)圖4）。此外，頻繁更換輥筒及軸承，增加了維修成本。

圖4 輪胎刮傷

2.3 輪胎進(jìn)入2號(hào)工位時(shí)間長(zhǎng)

輪胎在離開輸送裝置后，依靠自身重力滑落至進(jìn)出通道，滾動(dòng)至修毛工位過(guò)程無(wú)額外動(dòng)力。由于2號(hào)工位相較1號(hào)工位距離單胎輸送裝置更遠(yuǎn)，且需經(jīng)過(guò)自由輥筒式翻板，輪胎進(jìn)入工位需要更長(zhǎng)的時(shí)間，導(dǎo)致出現(xiàn)操作人員完成1號(hào)工位輪胎修毛工作后，2號(hào)工位輪胎尚未就位的情況，打亂生產(chǎn)節(jié)奏，影響整體生產(chǎn)效率。

2.4 輪胎在修毛工位上穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)

輪胎滾動(dòng)到修毛工位，驅(qū)動(dòng)裝置的主動(dòng)輥筒帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，穩(wěn)定后操作人員下刀修毛。工作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，輪胎在修毛工位被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中前后跳動(dòng)，所需穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)。分析發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)工頻工作，主動(dòng)輥筒旋轉(zhuǎn)速度過(guò)快，與輪胎接觸瞬間帶動(dòng)輪胎竄動(dòng)，輪胎不能及時(shí)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致操作人員需要等待輪胎穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)后才能修毛。

3 改進(jìn)措施及效果

3.1 改進(jìn)輪胎進(jìn)出通道輔助輥筒

改進(jìn)輪胎進(jìn)出通道兩側(cè)輔助輥筒，在原有基礎(chǔ)上將輔助輥筒上端固定，縮短輔助輥筒的長(zhǎng)度，以增大輔助輥筒下端與輪胎滾動(dòng)平面的垂直距離（見(jiàn)圖5）。

圖5 改造后的輥筒

采取此措施后，即使毛膠纏繞輥筒軸，輥面轉(zhuǎn)動(dòng)部分不受影響，輪胎可經(jīng)輥筒導(dǎo)向后順利進(jìn)入修毛工位，輪胎無(wú)停滯情況出現(xiàn)，操作人員可以連續(xù)作業(yè)，避免中途停機(jī)，提高了修毛整體效率，并且延長(zhǎng)輥筒的使用壽命，減少了輥筒更換的頻率，減輕維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.2 修毛工位設(shè)置防靜電軟毛刷裝置

在修毛工位主動(dòng)輥筒、被動(dòng)輥筒的軸承上方設(shè)置防靜電軟毛刷裝置（見(jiàn)圖6），兩側(cè)的距離設(shè)置合適，避免阻礙輪胎從進(jìn)出通道進(jìn)入修毛工位，同時(shí)密度較高且設(shè)置多層，防止毛膠落進(jìn)輥筒，從而定期清理毛刷上掉落的毛膠即可。

圖6 防靜電軟毛刷裝置

采取此措施后，修剪的毛膠被毛刷攔截，大大降低毛膠纏繞軸承的概率，對(duì)軸承起到了保護(hù)作用，極大地改善了軸承易損壞問(wèn)題，避免了短周期內(nèi)更換軸承及輥筒，減輕了維修強(qiáng)度，提高了修毛效率及質(zhì)量。

3.3 改進(jìn)翻板機(jī)構(gòu)

在不增加翻板質(zhì)量的情況下，將翻板上的自由輥筒更換為電動(dòng)輥筒，可對(duì)輪胎施加外部驅(qū)動(dòng)力，提高其滑動(dòng)速度，大大縮短了其進(jìn)入2號(hào)工位的時(shí)間。

采取此措施后，操作人員在1號(hào)工位完成修毛工作，移步到2號(hào)工位時(shí)，輪胎已經(jīng)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，操作人員可立即下刀修毛，避免了操作人員等候的情況，可連續(xù)修毛，大幅提高了整體的生產(chǎn)效率。

3.4 對(duì)主動(dòng)輥筒驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)施變頻控制

程序設(shè)置輪胎進(jìn)入主動(dòng)輥筒前電機(jī)低頻率運(yùn)行及高低頻率切換時(shí)間，電機(jī)低頻率運(yùn)行下主動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)速降低，此時(shí)主動(dòng)輥筒與輪胎接觸時(shí)相切力變小，降低了輪胎跳動(dòng)的概率，輪胎短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，操作人員可及時(shí)下刀修毛。變頻器自動(dòng)切換為高頻率后，主動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)速提高，輪胎旋轉(zhuǎn)速度即提高，縮短了操作人員凈修毛時(shí)間。當(dāng)修毛工作完成將輪胎打出修毛工位后，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)切換為低頻率運(yùn)行，等待下一條輪胎的進(jìn)入，往復(fù)進(jìn)行，完成整個(gè)動(dòng)作的自動(dòng)化運(yùn)行。

采取此措施后，通過(guò)變頻控制高低速的切換，縮短了輪胎穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的時(shí)間，從而縮短了操作人員等待輪胎穩(wěn)定的時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

4 結(jié)語(yǔ)

翻板式半自動(dòng)輪胎修毛機(jī)單胎的平均修毛時(shí)間可分為輪胎從輸送裝置進(jìn)入輪胎進(jìn)出通道的時(shí)間、輪胎在進(jìn)出通道滾動(dòng)的時(shí)間、輪胎穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的時(shí)間、操作人員雙工位切換的時(shí)間、操作人員凈修毛的時(shí)間以及完成修毛后輪胎打出的時(shí)間。改進(jìn)翻板式半自動(dòng)修毛機(jī)后，在相同的操作人員及生產(chǎn)條件下，以72 h為統(tǒng)計(jì)時(shí)間，完成修毛輪胎總量由21 600條增至32 400條，單胎的平均修毛時(shí)間由12 s縮短為8 s，修毛效率大幅提高。同時(shí)延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，降低了維修頻率，減輕了維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了維修成本的投入。