陆永高1杨晓1徐秀国1穆龙刚1殷峰 2
（1.青岛双星橡塑机械有限公司，青岛266400；
2.青岛双星轮胎工业有限公司，青岛266400）
摘 要：根据双星集团提出的商用车胎工业4.0智能化工厂要求，我司研制了全钢子午胎胎面自动定长裁切、自动贴合装置。胎面自动定长裁切工艺后与以前的工艺比较：省掉裁切面过水冷却工序；增加裁断接头的黏合力；解决了在压出工序定长裁断后长度收缩、成型机贴合靠人工拉伸接头的问题；解决了人工剥离PE保鲜膜劳动强度大问题，增加了保鲜时间。实现载重子午线轮胎各胶部件全部大卷化生产，提高生产效率和轮胎质量。取消了所有百页车，便于现场管理。
关键词：全钢大卷胎面 自动定长裁切 超声波裁刀PE保鲜膜剥离 百页车 厢式车随着德国工业4.0及中国智能制造2025的相继提出，全球掀起了智能制造热。工业4.0的核心就是智能制造，包括智能工厂、智能生产、智能物流等，各行各业都在积极响应并筹划本行业智能制造的发展规划。轮胎行业作为有着悠久历史且属于典型的人机结合的离散制造行业，始终都在探讨先进制造与智能制造技术的研究与应用。
由于各国、各企业发展基础不同，研究的进展与应用成果也明显不同。双星集团在全球轮胎行业率先建成第一个全流程“工业4.0”智能化工厂，被称为“中国轮胎智能制作的引领者”，乘用车胎工业4.0智能工厂也将于近期投入运行。双星智能装备（青岛双星橡塑机械有限公司）承接了双星轮胎工业4.0智能化工厂的整体方案的规划、实施；双星智能装备自主研发、制造了轮胎工业4.0智能工厂80%以上的智能装备。原工艺是胎面全部单条供料，PE保鲜膜靠人工剥离，费时费力，劳动强度大。双星集团提出我司在设计新型全钢子午胎三鼓成型机时，胎面必须采用大卷化供料，能够实现定长裁切、自动贴合；同时PE保鲜膜能够自动剥离。采用新工艺后能够大大降低劳动强度，同时没有了长度收缩，不需要人工拉伸胎面接头。对提高轮胎性能、提高生产效率起到很大作用。
1百叶车、厢式车单条供料与大卷供料对比
百叶车供料：在压出车间压出胎面冷却后在冷却线上单条裁断，裁断时用水冷却垫胶切口。将单条胎面人工拾取到百叶车上。胎面的裁切面不光滑，并且因为冷却水质的不同造成裁切面黏性减弱，接头时需要刷胶浆（如图1所示）。因要放到百叶车上存放一定时间后再使用，胎面因为内部部件胶种的不同和胶料厚度不均匀，收缩不均匀，接头时需要人工拉伸胶料才能接好，对轮胎质量有很大影响：容易造成轮胎均匀性不好（如图2所示）。
按照班产120条计算，人工剥离PE保鲜膜和人工将胎面放到胎面供料架上的劳动强度非常大（如图3所示）。
厢式车供料（如图4所示）：厢式车在压出车间自动拾取到厢式车内，这样就不能带PE保鲜膜，工艺需要做调整，在胎面上自动刷涂胶浆以保证黏性，但是过水冷却后，黏性降低。两侧切口也需要在拾取到厢式车之前涂刷胶浆；胎面同样有收缩现象，需要人工拉伸胎面接头。虽然降低了劳动强度，但是也降低了胎面的黏性。
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大卷胎面供料：在压出车间压出胎面冷却后在冷却线工字轮台车卷取。在轮胎成型机带束层供料架侧安装胎面自动定长裁切、自动贴合装置 ，物料根据成型机的工艺现场裁切、现场取用。裁切用超声波裁刀。裁切面非常光滑（如图5所示）。由于是现场裁切，胎面切口不需要打毛、刷胶浆或汽油，裁切面不再过水冷却，PE保鲜膜在成型机上自动剥离。粘性增大，保鲜时间加长，边用边剥离。接头完全吻合（如图6所示），消除接头拉伸物料、接头气泡、均匀性不好等质量隐患。
2设备结构和工艺过程
全钢载重子午胎胎面自动定长裁切、自动贴合装置如图7所示。主要由前胎面贴合模板、定长输送装置、超声波裁切装置、胎面导开及PE保鲜膜剥离装置、胎面工字轮台车、台车地轨、气控、电控等组成。
胎面在工字轮台车上通过导开装置导开，两电机分别驱动两输送带同时输送胶料，定长检测开关检测到位时压料装置压料，裁切装置启动，裁切完成后，压料装置上升，前输送带继续向前，后输送带反向输送，将物料分开，脱离裁刀托板。形成一个裁切周期，前输送继续输送，输送到前贴合模板上，再自动完成下一个裁切周期，保证两条胎面在设备上。
2.1胎面贴合模板
胎面贴合模板（如图8所示）可以来回移动，定长输送装置与带束层供料架平行，当定长输送装置裁断好一条胎面后自动输送到模板上，模板移动到带束供料架上方（与带束层贴合鼓中心重合），根据标尺的数值调整即可。定长精度±3mm，完全满足工艺要求。
根据工艺需求模板由锁紧气缸控制模板前端起落以便贴合到带束层鼓上。模板高度可调。图8胎面贴合模板
2.2定长输送装置
定长输送装置（如图9所示）分前后输送两部分。两伺服电机分别驱动前后两输送带同时输送物料，输送物料时，两电机同时向前输送。完成裁切时，前输送带继续向前，后输送带反向输送。伺服电机定长，光纤式光电开关检测入头计数，长度误差能够满足工艺需求，前输送可容纳一条胎面，模板上可存放一条胎面，始终保证两条胎面在设备上，可提高生产效率。
2.3超声波裁断装置
裁切装置的裁刀采用超声波裁刀裁切。可预防胶料产生焦烧、预硫化等现象。能够满足轮胎制造工艺。
裁切胶料坡度角度18°～30°任意角度可调。
胶料长度定长通过人工测量一次定位后无需调节，更换规格时输入参数即可，方便可靠。
裁刀托板、压料装置全部进行喷涂特氟龙处理，可最大限度的防止粘料。
裁刀处有堆料报警检测开关，堆料后自动报警停止裁切。人工复位后自动裁切。
2.4胎面导开装置及PE保鲜膜剥离装置
导开装置采用板材焊接组装而成，有两组辊筒，分别导开丙纶垫布和PE保鲜膜，丙纶垫布由变频电机驱动卷取；PE保鲜膜由气动马达驱动卷取，由于PE保鲜膜的拉伸性比较强，气动马达配备调压阀，控制气压，防止保鲜膜撕裂。气路上装有油雾器，定时润滑气动马达，可防止马达长时间受拉力抱死。同时该装置上安装有保鲜膜断裂检测装置，确保保鲜膜断裂后及时停车。如图10所示。
导开电机进行变频控制，导开速度可调。导开开关设有上下限，可控制物料的储料长度，同时此处增加导开延时功能，导开时间过长，自动停止并报警，可有效防止憋车，拉坏零部件。
2.5胎面工字轮台车
span>每个台车上安装两个独立工字轮，可双工位单独卷取胎面，台车脚轮采用高弹性聚氨酯圆弧面材质，人工拖动非常轻便。该结构设计用4.0工厂的通用AGV小车运输（如图11所示），节省运输工装费用，工字轮直径1500mm，每个工字轮可卷取12到15条胎面。
2.6 台车地轨
地轨两侧采用钢制 U 形盖板链条，增加台车底面与链条的接触面积，可轻松拖动台车移动，地轨两侧是开放式，可从一侧拖入台车，另一侧拖出。同时带有工字轮阻尼装置，防止工字轮过冲。
节省人力，提高效率（如图 12 所示）。
3 主要技术参数
裁切规格范围： 16”～24.5”
输送胎面最大宽度： 450 mm
裁切角度（坡度）： 18°～30°可调
裁切胎面最大长度： 3800 mm
工字轮外径： Max1500 mm
垫布料卷直径： Max600 mm
4 结构特点
⑴原来的裁切面为了增加粘性，都刷胶浆或汽油，浪费成本且存在安全隐患。而用超声波裁切，不再刷胶浆或汽油，消除安全隐患。
⑵可实现全钢子午胎厂全部大卷化，取消百叶车。方便车间管理。
⑶取消裁切面过水冷却，提高胶料粘性，提高轮胎性能，降低质量隐患。
5 总结
该设备在青岛双星轮胎工业有限公司商用车胎工业 4.0 智能化工厂使用一年来，运行良好。劳动强度降低 60%以上，产品不良率降低 80%以上。完全符合轮胎生产工艺要求。取消百叶车，方便成型车间和压延车间管理；提高物料黏性，增加物料的保鲜时间，提高轮胎质量，提高轮胎的均匀性要求；在人工成本愈来愈高的环境下，对轮胎企业设备转型升级有广阔的市场前景。
