半钢子午线轮胎两段一次法成型机的研制.pdf

第50卷 第1期16CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT橡塑技术与装备作者简介：李志军（1978-），男，总经理，硕士，高级工程师，主要从事设备研发、制造和管理工作。收稿日期：2023-11-10两段和一次法对于半钢胎而言就是鸟儿的两个翅膀，缺一不可。在半钢轮胎子午化的过程中，这两大工艺一直并行，各有千秋。从 20002010 年之间，国内以两次法为主，一次法成型机在国内只是零星出现，从 20102020 年之间，一次法快速发展，甚至导致工艺实施出现了一边倒的趋势，两次法的关注度越来越低，设备发展后继无力。轮胎厂无从选择，甚至两段擅长的 AT、MT 轻卡系列都没有对应的设备支撑，作者也在“两段工艺、一次法成型”上进行了五年的尝试，最后决定回归本源，升级两段成型机。其主要的宗旨是：用一次法的设计手法、自动化、智能化要求，以及一次法的核心理念重新设计两段成型机，突破一次法和两次法设备之间的鸿沟。行业里有人把这个设备称作“一体机”。1半钢子午线轮胎两段一次法成型机目前机型涵盖 1320、1524 两个规格区间，后期还要扩展专用的轻卡系列，一体化设计，主机长度 15 m，与传统二次法长度相当，符合 CE 安全认证标准，符合成型机绿色设计理念，单循环时间：目前实测185/55R16 单层胎体 38 s，205/55R16 双层胎体 42 秒；一人操作，整个成型过程中无人干预，并且各物料均有接头 3D 视觉检测保证质量；自动上圈和手动上圈可以切换，如图 1。1.1主机设备主机动作顺序：（1）胎体鼓工位：钢圈预置进，左右侧钢圈同时半钢子午线轮胎两段一次法成型机的研制李志军(江苏中进机械有限公司，江苏 常州 213300)摘要：半钢轮胎成型中两次法和一次法两种工艺一直并行，近年来一次法设备发展迅速，导致两次法工艺逐步边缘化，甚至两次法擅长的 AT、MT 轻卡系列轮胎都没有对应的设备支撑。本文旨在提供一种高智能化、高效率的两段成型方法和成型设备。关键词：两段；一次法；智能；绿色；正反包中图分类号：TQ330.46 文章编号：1009-797X(2024)01-0016-05文献标识码：B DOI:10.13520/ki.rpte.2024.01.004装载，右侧正反包右移，中鼓起、胶囊同时涨起，贴合内衬层、贴合一层帘布、贴合二层帘布，指形正包、扣圈、胶囊反包，左侧正反包回退并上移，胎体筒夹持环右移，传递胎体筒，钢圈预置进，下一循环。（2）胎侧鼓工位：装载一次成型胎胚（中鼓膨胀、鼓肩拉开定位），下压辊滚压，贴合环扩张、轴向移动至贴合位，贴合胎侧，正包滚压（同时肩部滚压），机械手卸载一段胎体筒，下一循环。（3）定型鼓工位：机械手装载胎体筒，平宽收缩并充气，传递环传递胎面复合件，传递环左移，充气定型、滚压、卸胎，下一循环。（4）带束鼓工位：带束鼓下移，贴合 1#带束，带束鼓左移，贴合 2#带束，带束鼓上移，贴合冠带条，带束鼓右移，贴合胎面，带束鼓下移并右移，卸载胎面复合件，带束鼓左移，下一循环，如图 2 所示。图 1验证机型 TAL1320李志军半钢子午线轮胎两段一次法成型机的研制2024年 第50卷17新技术与新产品1.2胎体鼓及驱动箱胎体鼓及驱动箱：涨鼓平鼓贴合（一次涨缩）；扩展缺气保用（二次涨缩）；双伺服控制；胶囊与中鼓一体化；Y 型密封后置；首先，本机型是针对两段成型的大径贴合方式，在普通 PCR 轮胎的贴合中，胎体鼓的中鼓及侧鼓仅一次涨缩就可以实现自动贴合。预留的缺气保用功能可以通过更换不同的中鼓实现，如图 3 所示，中鼓留有一定的凹槽，在贴合完内衬层之后，再膨胀一次会使得内衬层紧贴在鼓板之上而形成凹槽，而此处可以贴合型胶，也就是支撑胶。图 3胎体鼓及驱动箱1.3胎侧贴合鼓胎侧贴合鼓：胎侧平鼓贴合；胎侧基鼓定长裁断、自动贴合；鼓旋转及中鼓平宽由伺服控制；侧鼓可涨缩、分合；接头检测。胎侧自动贴合的实现是两段一次法成型机的重要标志，也是行业内两段成型机发展的重大成果，具有里程碑意义，其依靠的技术主要有两个：首先两侧的平鼓支撑；其次基鼓定长以及伺服吸盘对于头尾的抓取。另外，接头 3D视觉检测的使用也是对胎侧工位自动的强有力保障，如图 4。1.4胎侧鼓及定型鼓传动箱胎侧鼓及定型鼓传动箱：胎侧鼓与定型鼓共用机箱；胎体筒一次传递；一段、二段合成一体。机箱共用之后，解决了两个问题：第一传递胎体筒方便，空间比较小，使得利用机械手传递胎体筒成为可能；第二主机线缩短，尤其是两根主轴前后交错，使得主机线大大缩短；而胎体筒通过机械手一次传递，首先代替人工、提高了传递精度，其次因为胎体筒直接传递，可以明确避开各个部件的接头位置，提高轮胎品质，传统的成型机人工卸下一段胎胚筒，经过传送装置传递，再人工上胎胚筒，是做不到这一点的。两个机箱的共用，也彻底打破了两段成型机是由两台设备组成的固有模式和思维。中进公司也希望有更多不一样的模式出现，而不仅仅是目前出现的这一种。如图 5。1.5带束鼓及机箱带束鼓伺服涨缩：可以适应不同规格而不必更换瓦块。3D 视觉检测系统：能够实时扫描带束侧胶料贴合效果，排除不合格轮胎接头造成的轮胎质量事故；因能够实时监控，实现了自动贴合胶料的目的，降低了劳动强度，如图 6。图 2设备主机布置图图 4胎侧贴合鼓第50卷 第1期18CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT橡塑技术与装备图 6带束鼓及机箱1.6主机各部件主机各部件：胎胚筒传递环：将胎胚筒从胎体鼓传递至胎侧鼓；正包压辊：胎侧贴合后，对胎侧进行正包滚压；接头缝合压辊：内衬层、帘布贴合后，对接头进行缝合，可选择使用；下压辊：对一段胎胚筒进行滚压，尤其是胎侧贴合部位；二段后压辊：在胎胚定型过程中进行滚压；带束传递环：传递胎面复合件、对胎面进行定型滚压、卸胎，如图 7。1.7正反包及上圈机外上圈，同心对正，推压传递钢圈：两段一次法成型机首次实现了机外上圈，即在安全区域以外上圈，这打破了整个两段成型行业中必须人工将钢圈套到贴合鼓上的历史。机外上圈，不仅提高了效率，保证了人身安全，也使得自动上圈成为可能。为两段成型机的全自动运行，写下了最后一笔，如图 8。图 8正反包及上圈1.8胎体供料架胎体供料架：多片压辊方式；压板方式自动贴合内衬层；这两种方式的应用主要因为胎体筒的自动卸载，传统两段在贴合时通常有一块鼓瓦比较光滑，可以将内衬层的头部粘住，但内衬粘牢的同时就给卸胎体筒带来了一定的困难，人工卸胎可以掩盖这一问题。采用多片压辊、压板以及鼓板的非光滑表面不仅解决了内衬层自动贴合的问题，也同时解决了自动卸载胎体筒的问题；板式结构设计：整齐、美观、大气；帘布连续贴合：通过一定的算法，两层帘布在供料架上做好接头预分布，贴合时一次贴完两层帘布，大大提高了贴合效率；小块帘布去除、接头避开：通过一定的算法，将距离较小帘布接头去除，提高轮胎的均动指标；内衬层超声波裁断；帘布热勾刀裁断，如图 9。1.9胎侧供料架胎侧供料架：平鼓自动贴合；上鼓定长裁断；机械定中；热钩刀裁断；伺服抓取胎侧首尾。胎侧平鼓贴合与胎侧的首尾伺服抓取，完美的解决了两段成型中的胎侧自动贴合问题，是历史性的突破。辅以胎侧接头的 3D 视觉检测，彻底实现了胎侧工位图 5胎侧鼓及定型鼓传动箱图 7主机各部件李志军半钢子午线轮胎两段一次法成型机的研制2024年 第50卷19新技术与新产品图 9胎体供料架 的无人化，如图 10。图 10胎侧供料架1.10带束层供料架带束层供料架：带束层下贴合；E+L 自动纠偏；热勾刀裁断；自动定长及二次测长；全过程磁力吸附；经过近十年的验证，结果表明，下贴合对比上贴合而言，带束层没有经过二次传递，自动接头率大大提高，如图 11。图 11带束供料架1.11胎面供料架胎面供料架：超声波裁断；胎面首尾加热；二次测长；上鼓纠偏自动贴合，如图 12。1.12双工位布局设备均可扩展双工位布局：包括带束、胎面、冠带、胎侧，胎面可自动切换上料，这样可以大幅减少物料更换时间浪费，设备稼动率较单工位可提升 15%以上。如图 13：图 13双工位布局1.13冠带条供料架冠带条供料架：张力区域分开，独立控制；张力范围 1050 N；恒张力：2 N；缠绕过程中可分区域变张力；中进所采用的冠带张力控制方法，其独到之处在于控制力和速度分开，力控制力、速度控制速度，如图 14。图 14冠带条供料架1.14自动上圈系统自动上圈系统：采用隔离塑料托盘的方式，最大程度保证了钢圈自身形状的保持，尤其是三角胶的倾斜角度；采用机械手进行钢圈、托盘、小车的抓取，包括自动上圈，降低劳动强度的同时，大大减少了人工干预的不确定性；钢圈位置实时检测，保证了抓取的准确性，避免了码垛方式高规范要求；通过胎胚周转小车实现与工厂物流线 AGV 小车等的衔接工作，如图 15。图 12胎面供料架第50卷 第1期20CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT橡塑技术与装备图 15自动上圈系统图 16自动上圈位置示意图1.15导开装置导开装置：双电机控制，“零张力”导开，最大限度减小物料的拉伸变形；匀速导开；倒卷功能；可选台车纠偏功能，如图 17。图 17导开装置2结语综上所述，江苏中进机械有限公司通过近两年时间，厚积薄发，以一次法的核心理念及智能化技术从根本上提升两段成型机，打破了一次法和两段之间的鸿沟，实现了“两段工艺，一次法效率”的目的。将两段成型机真正做到了全自动、无人操作的国际领先水平。Development of a two-stage one-step building machine forsemi-steel radial tiresLi Zhijun(Jiangsu Zhongjin Machinery Co.LTD.,Changzhou 213300,Jiangsu,China)Abstract:The two-step and one-step in the forming of semi-steel tires have always been parallel.In recent years,the one-step equipment has developed rapidly,which has led to the gradual marginalization of two-step technology.Even the AT and MT light truck series tires that two-step is good at do not have corresponding equipment to use.This article aims to provide a highly intelligent and efficient two-stage building method and building equipment.Key words:two-stage;one-step;intelligence;green;turn up and turn down(R-03)