轮胎自动输送与抱中机的设计研究

马福全，朱 涛

（1.沈阳蓝英工业自动化装备股份有限公司，沈阳 110000；2.三一重型装备有限公司，沈阳 110000）

0 引言

近几年我国轮胎行业发展迅速，民族轮胎企业必须紧抓有利时机加速企业现代化管理进程，加大技术投 入[1]。在市场需求拉动和经济利益驱动下，近年来轮胎行业投资势头迅猛[2]。我国的轮胎制造商及世界上著名的轮胎公司都在扩大产能[3]。轮胎制造业向自动化、智能化方向发展。国内外的轮胎生产，从炼胶到部件，从成型到终检，几乎每道工序都可以看到自动化设备的设计和应用。

1 概述

在成品检验中，轮胎需要做动平衡和均匀性检查。一般情况下，这种检查为抽检，抽检率由生产企业根据客户要求而定。被抽中的轮胎需要从主线下来，进入检测设备。而进入检测设备前，相当一部分轮胎需要进入暂存库等待。而轮胎入库前需要解决精确定位的问题，以便机械手、堆垛机等设备将轮胎抓取入库。自动输送与抱中机是为解决此问题专门设计的自动化设备。

2 结构分析与自动工作流程

2.1 整体结构分析

自动输送与抱中机的主要功能有两个，一是输送，二是抱中。此设计采用如下方式：输送部分采用电机驱动滚筒的结构形式；抱中部分采用气缸、连杆、抱臂联动的结构形式。如图1所示。

图1 整体结构图

2.2 工作原理

轮胎由上一级设备进入输送滚筒，输送滚筒带动轮胎将其继续向前输送，当光电开关检测到有轮胎进入后，反馈一个信号给PLC，然后控制气缸活塞杆伸出，带动连杆动作，进而四个抱臂同时向中心靠拢，将轮胎精确定位至设备中心位置。气缸活塞杆缩回，抱臂分开，等待轮胎被机械手抓取。

由于滚筒表面与轮胎表面的摩擦力较大，轮胎不能在滚筒上被抱中，因此抱臂下方不宜采用滚筒。所以设计中将滚筒布置到图1所示位置即可，而抱臂下方采用万向球，可以保证轮胎在抱中过程中自由移动。

2.3 工作流程

自动工作流程如图2所示。

图2 工作流程图

滚筒动力的选择满足轮胎以正常速度输送即可。一般轮胎厂输送线的速度为20～30min/min，如果按照轮胎重量110kg计算，结合输送线的长度，本设计中的电机功率约为0.18kW。滚筒的间距视轮胎的直径范围而定，一般情况下约200mm左右。滚筒的直径需综合考虑轮胎的重量合输送速度的需要而定。

由于滚筒位置所限，轮胎被输送到滚筒边缘时将逐渐失去动力，无法自行到达理想位置。因此，在轮胎行进到光电开关位置时即触发抱中动作。

2.4 抱中部分结构分析

抱中机构可以采用气缸-齿轮-抱臂的结构，也可以采用气缸-连杆-抱臂的结构。相对来说，齿轮结构的动作精度更高，抱中过程中不易产生晃动。而连杆结构更简洁，成本更低。本文采用后者的结构形式。

气缸的大小根据轮胎重量范围选取，在保证连杆、连接附件等强度的前提下，气缸动力需满足动作需要，同时需考虑轮胎的类型，万向球的摩擦力等因素。例如，普通全钢型子午线轮胎，其重量一般在110kg以下，按以上结构计算并实验，可选用缸径为80mm的 气缸。

气缸带动连杆的伸缩动作采用直线导轨副做导向。气缸活塞杆、滑块和两根短的连杆之间用一根轴连接，此轴的结构受空间和连接形式限制，设计中需要注意 强度。

抱臂的强度需做强度校核，保证其使用过程中不弯曲。结构如图3所示。

图3 抱中部分结构

四根连杆的设计需要考虑安装调试的便捷性，因此连杆两端螺纹宜采用左右旋螺纹的形式，连杆中心需铣扁以便于用扳手安装调试。

为改善抱臂、轴、带座轴承等受力情况，应尽量降低重量。导轮宜采用非金属材料，例如尼龙。而导轮的高度可根据轮胎厚度范围而定，不必与最大轮胎厚度相等，能实现抱中动作即可。

整个抱中部分与输送部分相互独立，采用螺钉把合，可以分开拆装，可维护性好。

需要注意的是，因为四个抱臂的悬臂较长，因此滚筒会有一定下沉量，设计过程中需要在保持刚度的前提下尽量降低重量和悬臂距离。

3 结束语

该设备经过生产现场的实际应用，实现了无人操作，可以充分发挥以上的设计功能。整个输送及精确定

【】【】位周期仅为8秒，提高了轮胎的自动化生产效率，同时降低了制造成本和人力成本。

[1]胡工.我国轮胎行业发展现状及趋势[J].中国石油和化工经济分析,2007,07:57.

[2]蔡为民.中国全钢子午线轮胎生产现状和发展[J].汽车与配件,2003,44:36.

[3]陈维芳.我国工程子午线轮胎发展状况及建议[J].橡胶科技市场,2007,5(13):9.