一种电摩车胎成型胎体新型高效供料架的研制

芦振，陆永高，颜建龙，逄扬帆，刁文礼，杨晓，李德庆

(青岛海琅特种装备科技有限公司，山东 青岛 266400)

社会的可持续发展，国家对环境改善的日益重视，为实现“碳达峰”、“碳中和”的发展目标，国家出台了一系列的政策，加大了对低碳环保行业的扶持力度。低排放的摩托车和零排放的电动车行业快速发展，成为人们在日益富裕的生活条件下，越来越青睐健康环保的出行方式。成型机作为生产电摩车的重要部件（轮胎）的设备，其需求日益增多而且要求实现的功能更全面。胎体供料架是电摩车胎成型机的核心部分，其要实现的功能决定着整套成型机的性能。在此背景下自主研发、制造了这种电摩车胎成型胎体新型高效供料架。

1 普通胎体供料架与高效胎体供料架对比

普通胎体供料架（图1）：电摩车胎胎体供料架将内衬层、帘布及缓冲层（带束层）分别通过导开，输送，人工定长裁断，人工贴合的工序，分层贴合在鼓上，用时在35 s左右，按产量在1 000条/班，每班需要换料3次。大概停机时间为5 min。

图1 普通胎体供料架与高效胎体供料架对比

高效胎体供料架（图2）：实现双工位不停机换料，将内衬层、帘布及缓冲层(带束层)通过自动导开，输送，定长裁断，纠偏，工艺布料，接头等工序高效地贴合在鼓上，用时在4 s左右，整条胎用时17 s，日产量4 800条，整个生产过程零故障，不停机。

图2 高效胎体供料架示意图

由双工位自动导开、自动输送、自动定长裁断、自动布料、自动接头/贴合等装置组成。

2 设备结构和工艺过程

如图所示（图2）初始状态为内衬层小车导开，帘布小车导开及缓冲层小车导开分别将内衬层、帘布及缓冲层导开引料至内衬层裁切装置、帘布裁切装置处；机械纠偏装置及缓冲层导向装置根据内衬层、帘布及缓冲层的宽度进行调整；内衬层裁切装置中的裁刀组件及帘布裁切装置中的裁刀组件均处于零点位置。帘布裁切装置中的角度调整装置根据工艺参数调整。共用模板气缸处于缩回状态。安全防护装置复位，供料架进入自动状态。

缓冲层小车导开缓冲层，通过缓冲层后输送输送至帘布裁切装置裁切组件处，完成定长裁切。缓冲层前输送将缓冲层输送至等待位。同时帘布小车导开将二层帘布导开，帘布后输送将二层帘布输送至帘布裁切装置裁切组件处，完成定长裁切。二层帘布前输送将二层帘布输送至来料检测处，缓冲层与二层帘布通过缓冲层前输送和二层帘布前输送一起输送至等待位。同时帘布小车导开将一层帘布导开，帘布后输送将一层帘布输送至帘布裁切装置裁切组件处，完成定长裁切。一层帘布前输送将一层帘布输送至来料检测处，缓冲层、二层帘布及一层帘布通过二层帘布前输送和一层帘布前输送一起输送至等待位。同时内衬层小车导开将内衬层导开，内衬层后输送将内衬层输送至内衬层裁切装置，完成定长裁切。内衬层后输送与内衬层前输送将内衬层输送至来料检测处并等待。内衬层、二层帘布、一层帘布及缓冲层相互之间具有一定间距，完成缠绕前的备料。气缸将共用模板摆转使前压辊与成型机相切，内衬层、二层帘布、一层帘布及缓冲层通过一层帘布前输送和内衬层前输送实现流水线式的高效贴合。回归初始位置，完成一次供料。

2.1 双工位导开小车装置

高效胎体供料架采用双工位导开小车装置（如图3所示），上工序按工艺备料，台车在导开位置由气缸定位，通过电机减速机导开，与输送装置一起完成物料的导开储料。换料时，将前导开小车的料尾与后导开小车的料头按工艺要求快速接头，时间在2 s左右，然后人工将前空料车更换，从而实现换料不停机，提高了效率。

图3 双工位导开小车装置

2.2 自动定长裁断装置

高效胎体供料架的自动定长裁断装置分为内衬层自动定长裁断装置和帘布(缓冲层)自动定长裁断装置（如图4所示）。内衬层定长装置通过输送带在伺服电机的驱动下，根据检测开关的反馈，完成定长后，裁断装置中的压料气缸动作，将内衬层定位。电机减速机驱动带轮及同步带带动裁刀以合适的速度开始进入裁切口，然后提速进入裁切阶段，将内衬层裁断。改变传统放置方式，将压料和裁切上下布局，节省空间，方便维护；裁切速度随裁刀所处阶段不同而变化，克服了使用圆盘刀和铡刀的缺陷，提高了裁切效率。双料头自动检测，剔除，裁刀根据工艺参数调节方便，采用特殊制作的裁刀保证接头质量。

图4 内衬层及帘布自动定长装置

帘布(缓冲层)自动裁断装置安装在自动定长装置上方，包括固定板、回转支撑组件、导轨架、刀砧板、直线滑轨、裁刀组件、角度调节机构及压料机构等。根据工艺参数调节裁断角度，通过角度调节结构使导轨架、刀砧板、直线滑轨、裁刀组件及压料机构在回转支撑上旋转实现。帘布(缓冲层)定长装置通过输送带在伺服电机的驱动下，根据检测开关的反馈，完成定长后，裁断装置中的前后压料气缸动作，将帘布(缓冲层)定位。气缸驱动裁刀下降，将帘布(缓冲层)从中间裁断，电机减速机驱动带轮及同步带带动裁刀组件沿刀砧板从中心往两侧往复运动，将帘布(缓冲层)裁断。采用浮动裁刀，在裁切帘布(缓冲层)时会根据帘线的走向微调裁切位置，裁切顺畅且不会切断帘线，不仅可以减少废料，降低成本，还可提高帘布(缓冲层)的贴合质量，提高轮胎品质。

2.3 自动输送装置、自动接头贴合装置、自动纠偏系统、自动布料系统

高效胎体供料架的自动输送、接头贴合、纠偏及布料由8部分（如图5所示）共同实现。共用模板通过气缸实现摆转，下帖的方式保证贴合角度及接头质量。

图5 高效胎体供料架供料系统

内衬层输送、帘布输送及缓冲层输送包括辊筒、挡板、输送带、伺服电机及托杆等装置。共同实现对内衬层、帘布及缓冲层的自动输送。在自动纠偏装置、辊筒、挡板、托杆及输送带的共同作用下，实现对内衬层、帘布及缓冲层的自动纠偏和高质量的输送。通过PLC控制伺服电机，通过内衬层、帘布及缓冲层输送带，根据来料检测开关的反馈，依据内衬层、帘布及缓冲层在鼓上的贴合角度，在内衬层输送和一层帘布前输送上完成布料，提高输送效率。

2.4 安全防护系统

设备周围设有安全检测开关，每个导开工位设计安全检测开关及三色警示灯，并配有安全门，防止无关人员的进入。各传动部位都加装安全护罩，并且贴有安全标示，防止挤伤。高效胎体供料架上两侧设有安全拉绳急停控制开关，和整系统前后联动安全急停保护开关链接。

2.5 电器控制系统

电气控制系统是由变频驱动柜、电源柜、气控系统控制柜和设备电气接线盒等部分组成。

主CPU采用汇川公司的AM600系列PLC,采用ETHERCAT远程通讯方式，将整套控制系统很方便地联系起来，减少了大量的柜与柜之间的连线，易于信号对接，进一步提高了系统的可靠性，高水平的系统性能和快速信号处理能够极大地缩短响应时间，加强控制能力。

运输带调速控制，采用汇川公司的MD800变频器，使用V/F控制，实现皮带0～50 HZ调速需求，可以统过电机静态优化，实现最优变频器控制状态，可以进一步通过设置参数使v/f控制曲线适合负载特性。变频器具有TRACE功能，可以提取运行状态的问题数据，进行分析，找出故障原因加以完善。

人机界面采用汇川公司的精致版触摸屏，采用分级用户管理，实现控制系统多个密级人员操作，加强工艺参数保密性及不可更改型；采用手动自动两种操作模式，实现正常生产和设备维护的安全分工；采用多种规格参数存储，实现制作不同规格胎胚更换的便捷转换；采用实时报警显示窗口，及时显示设备故障点，减少排除故障时间；采用定时强制安全点检设定，确保各安全装置处于最佳的运行状态。

整机控制系统采用安全PLC控制，隔离采集安全拉绳、安全光幕、安全急停按钮、安全门开关等信号，分级实现警告、报警和停机三种警示输出控制，满足整机运行种的安全等级需求。

3 主要技术参数

1.输送带线速度： Max：1 m/s

2.内衬层宽度： Max：260 mm

3.内衬层长度： Max：755 mm

4.内衬层料卷直径： 400 mm

5.帘布、缓冲层的裁断角度：24°～32°

6.帘布宽度： Max：500 mm

7.缓冲层宽度： 100mm～240 mm

8.帘布、缓冲层的长度： Max：770 mm

9.帘布、缓冲层料卷直径： 650 mm

4 结构特点

（1）采用模块化的设计，实现输送模块化，纠偏模块化，裁切模块化，小车导开模块化等，降低了生产成本，性价比高，便于操作和维护。

（2）输送模块全部利用伺服驱动，采用特制主动辊筒，输送带在机械挡板、涨紧辊及托辊的共同作用下实现不跑偏的输送以及高精度的定长，故障率低，提高了物料输送效率和质量。

（3）实现了胎体供料的高效化，供料时间平均1 m/s。

（4）实现了不停机换料，降低了换料强度，提高了换料效率。

（5）共用模板利用前压辊和主动辊筒通过输送带采用下贴合的方式实现在高效贴合情况下高质量贴合。实现了全自动贴合，解决了贴合出过程中出现的接头质量差，物料跑偏，缺料及漏料等影响贴合质量的难题。

5 总结

这种高效胎体供料架实现了高效率，高质量的供料。供料时间由35 s缩短为4 s,从而使成型机整套设备的产量由1 000条/班调高至1 600条/班。模块化的设计降低了安装维护的强度，减少了成本投入。物料输送的全自动化，实现输送的不跑偏和高精度的长。双工位导开小车的应用，实现了生产的连续性。此种设备满足了轮胎厂商对高效供料架的需求，凭借其全面优良的性能必将越来越受到市场的青睐。