创新式三工位钢丝圈包布机的研究与设计

石峰，刘渊

(贵州轮胎股份有限公司，贵州 贵阳 550008)

本文提供了一种新的技术思路——三工位钢丝圈包布机，通过改进三台钢丝圈包布机的结构及布局以实现钢丝圈包布机的集成化设置，设备整体占用的工厂空间较小且可单人操控，显著提高生产效率，降低生产人力成本。

1 三工位钢丝圈包布机

图1为三工位钢丝圈包布机的结构简图，其包含了三个子包布机：子包布机A、子包布机B、子包布机C，在子包布机上都设置了缠绕装置、上料装置、升降机构，三个子包布机并列设置在底座上；子包布机的升降机构是可以往复移动的，设置在支架上；子包布机各自的后方都设置第一固定板、第二固定板；其中，第一固定板的一侧设置若干第一滚轮、另一侧设置驱动机构；在第二固定板一侧的上部位置设有若干第二滚轮、下部位置设有料卷。此外，底座分为两个部分，一部分用于安置子包布机A、子包布机B、子包布机C，另一部分用于设置第一固定板及第二固定板；解释说明，本文中的上料装置用于将料卷上的胶条输送至缠绕装置指定位置处，料卷是指由长条的胶条缠绕至料轴上构成一大卷胶条的总称；升降机构可以是金属板，用于固定钢丝圈并将待缠绕胶条的钢丝圈输送至缠绕装置开口处；缠绕装置用于将料卷上的胶条缠绕至钢丝圈上。

图1 三工位钢丝圈包布机的结构简图

在本文中料卷上的胶条在驱动机构（例如：伺服电机）的作用下先通过设置在第二固定板一侧上的若干第二滚轮，再通过第二固定板设置的开口结构，最后通过第一固定板的一侧设置的若干第一滚轮输送至上料装置，再通过上料装置将胶条输送至缠绕装置的开口处，当升降机构将带缠绕的钢丝圈向下移动至开口处后，胶条与钢丝圈进行螺旋式缠绕。胶条经过上述驱动机构滚轮作用下可形成一定的张力，且同时通过设置各滚轮的距离，预先设置一定长度的胶条。

此外，本文中的第一固定板、第二固定板都设置在底座上。第一固定板与第二固定板相垂直设置，例如可以是呈T形设置或者呈L形设置，具体设置方式可根据不同需要进行灵活配置。此配置方式，目的在于可以方便的传送胶条、合理布局滚轮、驱动机构及其他电气线路等，以实现集约式布局，减少空间占用面积。

本文章中的三工位钢丝圈包布机还包含了布线盒，布线盒在相对应的子包布机处都设置开口结构。为了提高布线美观度及便利性，本文中三工位钢丝圈包布机中还包含了设置在三工位钢丝圈包布机两侧的立板，在子包布机A和子包布机C外侧的立板上部设置卡口结构，布线盒可固定设置在卡口结构上。

此外，在三工位钢丝圈包布机中还包含安全防护机构，且安全防护机构在相对应的子包布机料卷处都设置有可打开或关闭的门。具体来说，安全防护机构可以是钢丝网，门是设置在子包布机A、子包布机B、子包布机C各自的料卷处的可通过合页实现打开或关闭的钢丝门。通过此设计，设备操作人员在使用时可以方便的观察料卷的使用情况，当发现料卷不足时，可以快速打开需要更换料卷的门，更换料卷方便快捷。

为提高空间利用率，本文章中的支架可以设置为三个门型结构，而且该门型结构可以是一体结构或者是分体结构，将子包布机A、子包布机B、子包布机C分别设置在门型结构内；子包布机的升降机构都可往复移动地设置在各自相对应的门型结构的两侧立柱上，具体可以是通过滑轨滑块结构实现，可以在两侧立柱上设置滑轨，在升降机构上设置滑块，或者相反情况设置，即在两侧立柱上设置滑块，在升降机构上设置滑轨。

2 子包布机

图2为子包布机的结构简图。子包布机中主要包含了储料辊驱动装置、储料辊、送料装置、胎圈驱动装置、缠绕装置。子包布机的具体工作流程如下：系统启动后，储料辊驱动装置移动靠近储料辊并与储料辊相啮合，送料装置将胶料条带输送至储料辊上，储料辊驱动装置旋转带动储料辊旋转缠绕所需胶料条带长度后停止，胎圈驱动装置将欲缠绕胶料条带的裸胎圈输送至预定位置后，通过裁刀切断胶料条带，然后缠绕装置将储料辊上的胶料条带缠绕至裸胎圈上。其中，胎圈驱动装置上设置电磁铁，通过控制电磁铁的通电或断电进而实现固定或释放裸胎圈。

图2 子包布机结构简图

具体来说，储料辊是设置在缠绕装置一侧的储料辊安装板上，且是靠近开口结构设置。缠绕装置上设置第一驱动器，用于驱动缠绕装置旋转。搭料板用于承接裸胎圈及胶料条带，裁刀用于裁断胶料条带。此外，前面提到的搭料板设置了缺口结构，裁刀与缺口结构相对应设置。当储料辊驱动装置旋转带动储料辊旋转缠绕所需胶料条带长度后停止，裁刀可通过缺口结构将置于搭料板上的胶料条带裁断。

可以在前述搭料板的表面上设置一定厚度的且摩擦力较强的弹性件，或者在搭料板上设置裸胎圈收纳结构，裸胎圈收纳结构内表面设置弹性件。其中，裸胎圈收纳结构可以是设置在搭料板上的凹槽结构或者是在搭料板上设置的突出结构并在该突出结构上设置凹槽结构。总而言之，弹性件可以是硅胶或其他具有同等技术效果的弹性物体，目的在于确保裸胎圈下压胶料条带时，由于弹性件受力发生形变，可以实现胶料条带更好的包覆于裸胎圈上。选择摩擦力大或者设置裸胎圈收纳结构目的在于防止裸胎圈移动，便于胶料条带包覆裸胎圈，提高包覆的良率。

搭料板与裸胎圈的圆心至少部分重叠设置。通过本设计结构，可实现无论裸胎圈的尺寸大小，在进行胶料条带缠绕时，都可以自裸胎圈中心位置处开始缠绕，以减少因所需缠绕的裸胎圈尺寸不同，频繁调节其他机构以适应不同尺寸的裸胎圈，对于生产企业而言，本文公开的技术产品使用方便，生产效率更高。

送料装置包含了滑轨装置和可与滑轨装置相对移动的送料器，送料器沿滑轨装置移动穿过缠绕装置的开口结构将胶料条带输送至储料辊上。压料装置用于固定胶料条带。第三驱动器、驱动器架，第三驱动器与压料装置为一体结构，第三驱动器可在驱动器架上下移动，进而驱动压料装置的上升或下降，进而实现压料装置对于胶料条带的释放或固定。第四驱动器与第三驱动器、压料装置、送料器通过驱动器架设置为一体结构，可同步移动，因此第四驱动器可驱动送料器沿滑轨装置前后移动，实现送料器送料动作。此外，送料器还可以包含了送料杆，送料杆设置胶料条带收纳槽，送料杆沿滑轨装置移动穿过缠绕装置的开口结构将胶料条带输送至储料辊上，用以延长送料器的送料距离，实现远距离送料。

储料辊包含的外壳设置一缺口，外壳的一端设置啮合结构；外壳内部设置固定装置，固定装置与外壳缺口相对应设置。此外，储料辊驱动装置的一端设置与外壳的啮合结构相配合的第二啮合结构，储料辊驱动装置上设置第二驱动器，用于驱动储料辊驱动装置旋转，进而带动与储料辊驱动装置啮合的储料辊旋转，以实现将胶料条带缠绕在储料辊上。

本文章所提及的料头固定装置与外壳之间在不工作情况下具有一定的间隙，当送料装置将胶料条带料头输送至外壳缺口时，料头固定装置向外壳内壁一侧扩张，进而把条带料头紧紧压制固定在固定装置与外壳内壁之间，然后储料辊驱动装置旋转以带动储料辊旋转缠绕所需条带长度，当裸胎圈下压胶料条带时裁刀裁切定长后的胶料条带，然后送料装置移动收回，为下一次送料做准备；同时缠绕装置将储料辊上的定长胶料条带缠绕至裸胎圈上。

为准确定位外壳缺口是否回到送料预定位置，外壳上还可以设置一反光元件，如反光纸。相应的，在本文子包布机中选定一个固定位置，例如在缠绕装置的固定架上设置一个光检测元件，例如光传感器等，当检测到外壳缺口已回到送料预定位置，送料装置才开始送料，进行后续动作。

此外，本文中啮合结构的主要目的在于可与储料辊驱动装置一端的啮合结构相啮合，进而由储料辊驱动装置带动储料辊旋转缠绕所需胶料条带。啮合结构具体根据储料辊驱动装置一端的啮合结构而定，可以是锯齿结构或者是公头式啮合结构或者是母头式啮合结构等。

3 结语

本文中介绍的三工位钢丝圈包布机，主要是通过改进三台钢丝圈包布机的结构及布局，以实现钢丝圈包布机的集成化设置，改进后的设备整体所占用的工厂空间较小。此外，由于本文中是将三台钢丝圈包布机一体化、集成化设计，所以该设备可以在单个操作员的情况下即可以同时操控三台钢丝圈包布机工作，显著提高生产效率，同时降低人力成本等。本文所介绍的三工位钢丝圈包布机满足了轮胎企业自动化生产的需求，产品的应用前景十分广泛。