全钢载重三鼓成型机尼龙子口供料架的设计及改进

张慧君，赵海员

(天津赛象科技股份有限公司，天津 300384)

目前常见的全钢载重三鼓成型机设备中,尼龙子口多为预裁断手动上料，或非预裁断的料,依靠人手拉动使其在无动力辊上输送。但由于尼龙子口较薄且软，约1～4 mm,这样的上料方式易造成料拉伸,从而影响轮胎的动平衡和均匀性,以致影响轮胎最终质量,因此一部分轮胎厂对尼龙子口的供料提出了较高的要求，即自动送料,手动裁断。为此，我们设计了一种新型的尼龙子口供料架。

1 新型尼龙子口供料架在胎体供料中的布局

由于现在地价越来越高，轮胎厂越来越青睐于占地面积小的设备。全钢载重子午胎三鼓成型机料的种类较多，对结构要求也就更紧凑，且对自动化程度要求也越来越高。

为减少占地面积，将新型尼龙子口供料架布置在胎体供料架内部，将垫胶供料架布置在尼龙供料架前端上方，见图1，从上到下依次为：帘布及复合件摆动拍、尼龙子口供料架、钢丝子口供料架、复合件及帘布分合压辊，可见，鼓上料处部件较多，对各部件的空间结构及布局就有了更高要求。

2 胎体供料的顺序安排及工作过程

综合胎体整体空间布局的考虑，将新型尼龙子口供料架做成伸缩结构，其上的垫胶供料架做成平行四边形结构，以此减小两层供料架的综合空间。鉴于贴料种类较多，需要合理安排各层料的上料时间及顺序，以节省上料及贴料时间，从而降低单胎生产时间，达到提高轮胎生产效率的目的。按下列步骤进行贴料及相关操作：

图1 新型尼龙子口供料架在胎体供料架中的布局

（1）贴复合件，帘布及复合件摆动拍摆下来进行上料贴料(此时其他供料架及压辊都是缩回状态),贴完后摆动拍抬起。

（2）复合件及帘布分合压辊伸出对复合件进行缝合，缝合完成后压辊缩回。

（3）贴尼龙子口，尼龙供料架伸出，然后进行上料贴料，贴完缩回。

（4）贴钢丝子口，钢丝子口供料架伸出，然后进行上料贴料，贴完缩回。

（5）贴帘布，帘布及复合件摆动拍摆下来进行上料贴料，贴完后摆动拍抬起。

（6）复合件及帘布分合压辊伸出对帘布进行滚压以排出气泡，滚压完成后压辊缩回。

（7）贴垫胶，尼龙供料架再次伸出，随后垫胶供料架伸出，然后进行上料贴料，贴完，垫胶供料架先缩回，随后尼龙供料架缩回。

至此，一条胎体的料贴合完毕，第二条料重复上述贴合步骤。贴料的各个步骤之间可以有时间重叠，电气人员在编程时，可充分利用其缩短贴料时间。

3 新型尼龙子口供料架的设计

从贴料顺序及空间布局可以看出，新型尼龙子口供料架伸出缩回时，需要避免与子口供料架、帘布及复合件摆动拍的干涉，若有需沿鼓移动的机箱或传递环，子口供料架缩回位还要避免与机箱和环干涉。

3.1 新型尼龙子口供料架结构

新尼龙子口供料架结构见图2。垫胶供料架布置在尼龙子口供料架前端上方，垫胶供料架设计为平行四边形连杆结构，这样可占用较少的空间，并设有机械挡边。气缸伸出时，垫胶供料架即伸出到鼓上方，操作人员将料头穿过垫胶供料架上方的空当处摁到鼓上，用机械挡边进行定位，鼓转动一圈带动料贴到鼓上，操作人员将尼龙子口首尾压合，贴料完成，气缸缩回，垫胶拍缩回。

对于尼龙子口的供料，为了满足轮胎厂提出的自动送料、手动裁断的需求，采用伺服电机控制输送带输送，并设置伸缩拍，用气缸控制伸缩拍的伸出缩回。考虑到子口两条料难免导开量不一致，故用两个伺服电机分别控制左右两侧输送带的输送，两条尼龙子口共用一个伸缩拍，以保证两条料输送一致。

输送带前端及后端均设有机械挡料装置。尼龙子口从导开小车导开后，形成料兜，然后上到尼龙子口供料架的后端机械挡料装置上，将机械挡边调整到设定位置，以对子口进行定位，然后经输送带输送到供料架前方。由于输送带的输送精度较高，输送到输送带前端时完全能满足尼龙子口贴料的工艺要求。值得注意的是：由于是手动裁断，操作人员往往在裁料时不可避免的拽动料，很容易把料拉偏，而输送带前端的机械挡料装置对其进行二次定位，避免了这个问题的出现。

图2 新尼龙子口供料架

3.2 输送带结构的设计

由于采用伺服电机控制输送带输送，气缸控制伸缩拍的伸出缩回，常规结构的伸缩拍，一般是两个伺服电机控制两条输送带结构（见图3）。由于气缸的伸出缩回速度不好控制，伺服电机的输送与气缸的伸出缩回势必会有速度差，不好匹配，这样就容易造成堆料或料拉伸，而且前后输送带各配一伺服电机，也就是左右两侧共需四个，这样就大大提高了供料架的成本。

图3 常规输送带伸缩拍结构

为避免上述问题，我们对输送带做如下设计，见图4（上层是气缸缩回时的状态，下层是气缸伸出时的状态）。输送带为一整条结构，前半部分为三个辊支撑四层输送带，后半部分为一个辊支撑两层输送带，动辊一及动辊二通过合理的连接组成伸缩拍，其他辊均布置在尼龙子口供料架的固定架体部分。伸缩拍通过导轨滑块结构布置在架体固定部分的上方，用气缸控制伸缩拍的伸出缩回。当气缸伸出或缩回时，伸缩拍带动前端局部输送带运动，而其他固定在架体固定部分的辊支撑的输送带是不动的。这样的话，我们就可以让电机与气缸分别动作，在电机开始送料时，气缸无动作，当料输送到伸缩拍的前端合适位置后，伺服电机停止送料，气缸带动伸缩拍伸出后，操作人员进行贴料，贴料完成后，伺服电机控制料退回到合适位置后，气缸控制伸缩拍缩回，这样就避免了气缸与伺服电机的速度匹配难题。需要注意的是，前端三个辊与四层总高度需约等于后边一个辊与两层同步带的总高度，这样的话，在气缸带动伸缩拍运行过程中才能保证输送带一直处于均匀张紧状态，不至于局部过松或过紧，避免造成料的拉伸。

图4 输送带的设计布局简图

3.3 新型尼龙子口供料架架体的设计

由于尼龙供料架缩回后需要避免与机箱或传递环干涉，且垫胶供料布置在尼龙子口上方时造成整个尼龙子口供料架前端较厚，所以伸缩拍需要较长的伸出或缩回量，基于空间的有限性及胎体供料架总布局的合理性，把新型尼龙子口供料架的架体做成一定角度，通过分析计算设定为156°，这样可以保证在尽量不增加供料架高度的同时，又能降低后端上料高度，以方便操作人员换料上料，但是同时也增加了架体的设计难度。我们设计了两种不同结构的架体进行对比。图5是尼龙供料架的折弯结构，架体由一块大板通过做适当的切口，将前后两段折成所需的角度，再通过折弯获得两侧的侧板，然后将中间的支撑板焊接到架体上，下边焊四根方管以增加结构强度。图6是尼龙供料架的焊接结构，侧板及中间板分别用整板加工成所需形状尺寸，然后一块加工定位孔，中间底板前后两段可用两块板加工，最后用四根两端带止口的定位管固定好侧板后，再进行焊接，这样可保证架体的精度，两侧板受力较大的地方焊几个小筋板。分别对两种架体进行受力分析发现：焊接结构的架体强度更好，因折弯的侧板前后衔接处应力集中，强度较差，而焊接结构侧板是一块整板。另外，折弯结构加工难度大，且对折弯设备要求较高，造成成本增加。而焊接结构无论在加工精度及成本，还是在受力强度上，都有着明显优势，所以架体选用焊接结构。

4 结论

目前轮胎企业越来越多，仅我国轮胎企业数量已有550家[1]，竞争越来越激烈，对轮胎质量要求越来越高，因此对成型机精度要求也越来越高， 尼龙子口供料架做为成型设备供料的一个重要元素，朝多功能且更自动化的方向发展是必然趋势，无论其在成型设备上的空间布局还是自身结构的设计都存在很大的开发空间。而且此结构对于钢丝子口供料及非预裁断的垫胶供料，都有着很大的参考价值。

图5 尼龙供料架折弯结构

图6 尼龙供料架焊接结构

（1）通过将垫胶供料架布置在尼龙子口供料架上，并合理的安排胎体供料顺序及结构，压缩了占地面积，缩短了供料时间，符合轮胎厂的发展需求。

（2）尼龙子口供料架的输送带结构符合轮胎厂对供料精度越来越高的要求，避免了料拉伸，有利于提高轮胎质量，势必会被更多的轮胎厂采用。

（3）采用一种新型的输送带结构方式，避免了气缸与伺服电机速度不好匹配问题，同时减少了伺服电机的数量，降低了成本，很多输送带的供料结构都可以。

（4）提供了一种可解决复杂结构件的焊接方式，可代替折弯结构，不仅能降低加工难度及成本，还可优化结构，提高受力强度。