浅谈物流自动化在轮胎行业的应用

黄鹏 沈阳新松机器人自动化股份有限公司

前提：轮胎生产行业一直以来使用大量基础劳动力，就成型车间、硫化车间和终检车间来说，许多环节诸如规格分类、胎胚运输、硫化放胎、成品装笼全部使用人工方式。工作人员四班三倒，按年产量600万的半钢轮胎厂来说，全厂这三个车间的每个班组人员组成如下：

如果这些工序采用自动化物流，只需要很少的维护人员即可替代这136人的劳动力。

方案：当胎胚生产出来之后，胎胚表面会有一个条形码。此条形码即相对应轮胎的身份信息，关联了轮胎的规格、物料号、成型机号、生产时间等信息。胎胚两侧较软，在水平辊道或者皮带上运输容易变型，所以之前是由人工拉专门的胎胚车去进行转运。

可以用V型辊道代替水平辊道，将成型机生产出来的胎胚进行转运，运到硫化车间，通过视觉识别系统，判断条码是否朝上。如果视觉识别系统未能拍摄到条码，则认为条码朝下，处理器输出一个开关量信号给PLC，再由光电开关的上升沿触发条件，输出翻胎气缸动作，使胎胚翻转180°。

在保证条码朝上的前提下，由条码站对胎胚的条码进行读取，并将此条码返给二级软件系统，软件系统从MES数据库里读取此条码相对应的物料信息，提取规格型号这一个参数。此时胎胚通过光电开关停止在一个福来轮运输线上，再通过对中抱夹装置让胎胚保证圆心在固定位置。此时正上方由带编码器的变频电机带动的机械抓手落下，将此条胎胚抓起，再横向移动到固定位置。此位置下方为托盘循环线，机械手中心正对的位置安装了一个RFID读写器。托盘底部为正方形，每个托盘底部中心都有一个RFID载码体，载码体带有托盘号信息，表明此托盘的号码。当托盘停在机械手正下方时，载码体正好位于读写器上方。读写器将读取到的载码体号码（即托盘号）传输给二级软件，此时二级软件将机械手上的胎胚号与托盘号进行绑定，一 一对应。

托盘的形状保证了胎胚在上面不变形，托盘带着胎胚在输送线上行走，每到一个拐角处，都能通过RFID读写器进行身份识别，然后由软件系统判定走向，并告知PLC系统，PLC系统通过控制气缸、电动滚筒、电磁阀等执行部件，来控制托盘的实际走向。

绑定完成后胎胚被送至立体库入库层，由WMS立体库管理系统根据胎胚规格分配库位，并将任务下发到堆垛机PLC。每台堆垛机有单独的PLC控制系统，并配有伺服驱动器，通过光通讯进行信号无线通讯。由激光测距仪进行X轴位置判定，条码测距仪进行Y轴位置判定，编码器进行Z轴位置判定。组成闭环控制系统，可以将胎胚快速并精确地送到指定货位。入库时，堆垛机货叉取走胎胚，将胎胚和库内货位进行绑定，同时将胎胚和托盘进行解绑。此时托盘完成一个周期的入库输送任务，重新变成空托盘回到空托盘输送线上，可以去输送其他胎胚。

当硫化机发出需料信息时，首先硫化机的PLC系统将需求信息发送给MES系统，由MES系统发送给WMS系统，WMS立库管理系统根据先进先出的原则，下达当前需求规格的出库任务。通过堆垛机将胎胚运送到立库的出库倍速链实托盘出库层上。货叉将胎胚放入托盘时，将此胎胚与当前托盘进行绑定，同时将胎胚与所取库内货位进行解绑。同时MES将出库胎胚所对应的托盘RFID信息和目标位置信息下发给输送设备，输送设备通过对托盘RFID信息的跟踪将胎胚送到硫化缓存区倍速链输送线上。

MES把指令发送给要料硫化机处的硫化机械手，告知硫化机械手要料的硫化机位置，并将信号发送给倍速链缓存线输送线，RFID将实盘信息上传MES系统，硫化机械手抓取胎坯将胎坯放入对应的硫化机内。此时托盘完成一个周期的出库输送任务，重新变成空托盘回到空托盘输送线上，可以去输送其他胎胚。

轮胎硫化完成后变成成品胎，经冷却，自动倒入硫化地沟。此时可以用水平滚筒线或者皮带线进行输送。多条硫化地沟生产出来的成品轮胎汇聚到一起，进入终检车间的成品胎输送环线上。环线通过皮带速度控制，将轮胎间距拉开，以方便通过条码站。条码站扫到轮胎的条码，传送给MES，由MES将轮胎分配给不同的立体库。

终检环线对应多个立体库，PLC通过数组的方式，将MES下发的分拣信息与所被分拣的轮胎一一对应。由分拣装置分到不同的立体库入库口。轮胎到达立体库入库口后，再次经过一个条码站，确定此条轮胎分在此立体库的具体哪一个库位。并由WMS下发指令，由PLC控制入库堆垛机进行执行。

当某一个库内的某一种规格轮胎数量达到装笼要求时，系统自动生成出库任务，下发给PLC控制出库堆垛机进行取货出库。出库的轮胎由六轴机器人进行抓取、装笼。再将装笼信息通过大屏幕显示给叉车工。由叉车工将满货笼取走。

结论：跨接三个车间的多个工序实现物流自动化之后，完全不需要生产工人进行搬运，节约了大量劳动力。每个条码都是唯一的，条码中绑定了大量信息，实现各环节品质追溯的目的。除了检修，全天24小时运转，没有换班、没有休息，节拍平稳，大大提高了生产效率。