90°钢丝帘布裁断机拼接改造实例分析

范世强，吴诗清

（桂林中昊力创机电设备有限公司，广西 桂林 541000）

90°钢丝帘布裁断机拼接改造实例分析

Example analysis of stitching transformation for 90° steel wire cord cutting machine

范世强，吴诗清

（桂林中昊力创机电设备有限公司，广西 桂林 541000）

以改造实践为例，分析老式90°钢丝帘裁断机自动拼接改造的市场背景，提出一种切实可行的改造方案，也得到了良好的改造效果，提升了效率，改善了拼接质量。

90°钢丝帘布裁断机；拼接改造；胎体帘布

1 市场背景

作为全钢子午胎的关键工序，钢丝帘布裁断机一直是很多轮胎厂重点关注的设备，很多老旧的钢丝帘布裁断机还在运行，这些旧裁断机的效率不高，拼接质量不稳定，故障频发，迫切需要进行升级改造。

这类产品主要分为两大类：

一类是90年代前后从国外原装进口的裁断机整线，制造商主要有Fischer、VMI、三菱重工，这类生产线的主要问题有结构老旧（如无自动拼接功能），电气件老化且备件停产，一些关键运动件磨损严重等。

另一类则是2000年以后，国内一些裁断机制造商对国外裁断机的仿制产品，这类产品问题主要集中在生产线自动运行不稳定，运行效率低，帘布制品相关精度低等。

桂林中昊公司拥有钢丝帘布裁断机多年研发经验，对裁断机有自己独到的见解。针对目前轮胎厂客户类似难题，桂林中昊公司可以针对用户不同现场情况定制出专门解决方案。

这方面我们有很多的成功案例，包括小角度钢丝帘布裁断机、90°钢丝帘布裁断机以及纤维帘布裁断机的改造，下面就以1台90°胎体钢丝帘布裁断机的实际改造案例进行分析。

2 案例概况

该机为2005年投入使用的一条国产的90°胎体钢丝帘布裁断生产线，该生产线接头采用挤压式拼接，胎体帘布接缝处容易开线、并线或交叉，严重影响成型质量，容易产生废胎。

原生产线的主要部件如下：导开站、无杆气缸加机械定位的定长送布机构、液压式摆动剪式的裁断主机、挤压式的自动拼接装置、贴胶装置、卷取站、三菱Q系列PLC及J2系列伺服系统。

经过与客户反复磋商，最终确定：在原设备现有空间内，整体置换裁断主机之后至贴胶装置之前的机械部分，同时将整线电气系统升级。把原挤压式拼接改为拉链式拼接，升级整线的PLC及伺服控制系统的硬件，重新编写优化控制程序及人机界面，提高整线的稳定性和运行效率，新的控制元件可以全厂通用，降低维护成本。

由于整体改造方案考虑非常周全，从停机、旧部件拆除、土建改造、新部件安装调试到整线试生产只用了10天时间，比原计划提前了5天。该项目已于2015年元月份验收并投入正式生产，运行良好。

3 改造前分析

图1所示，原机的自动拼接装置由裁断后帘布接取动力辊道、拼接供料输送带（多条皮带）、接头机、拼接卸料输送带（多条皮带）四部分组成，其动作流程如下：

帘布裁断→帘布落在辊道上→接取动力辊道升起使辊面高于后方的多条皮带→接取辊道起动将帘布往后输送到XY传送带→帘布头触发位于供料带上方的光电开关→机械式挡块升起、Y向动力辊道停止并下降→胎体帘布落在X向供料带之上→拼接供料带电机起动→帘布头定位到接头机的拼接线并停止→拼接前后压杆下压→拼接→拼接前后压杆上升→拼接卸料带起动→拼接好的帘帘布尾定位到接头机的拼接线并停止。

图1 改造前拼接部分的布局图

经过现场观察分析，该机存在如下问题：

（1）挤压式拼接的挤压力无法控制，无法适应不同厚度不同帘丝直径的帘布；

（2）在帘布的黏性不高或是导开处冷修边的修边余胶不理想时，挤压式的接缝强度不够高，在成型工序时胎体帘布的接头处经常崩开；

（3）上下挤压头之间的间隙不均匀，在拼接宽度方向上的挤压力不均匀，导致接头的两根钢丝帘线的间距不均匀，有时会甚至发生帘线并线、交叉；

（4）XY升降输送带升降导向磨损严重，间隙大，加上用机械挡边定位精度低，拼接处经常发生错边，错边量高达3～5 mm；

（5）供料带及卸料带均为多条皮带，若各根小皮带张紧量不匀时会造成帘布在输送过程中发生歪斜，导致前后两片帘布不平行，对接时无法靠拢，不利于接缝质量；

（6）换规格不方便，当宽度改变时，接头机前后的机械挡边装置都要手动调整，费时费力。

4 改造整体方案

改造后的自动拼接装置由磁梁递布装置、裁断后帘布接取输送带、拼接供料输送带、拉链式的接头机、带自动纠偏的拼接卸料输送带、缓冲辊、拼接分站七部分组成，其中三条输送带均为单根宽幅皮带，如图2、3所示。在设计时提高了拼接卸料的速度，因此在拼接卸料带与缓冲辊之间增加一储布地坑，防止帘布落到地面上。改进后的其动作流程如下：

图2 改造后拼接部分的布局图

图3 改造后拼接部分的三维布局图

帘布裁断→帘布落在接取输送带上→接取带将胎体帘布往外输送，帘布头露出裁断上横梁范围并停止→磁梁递布装置磁铁下降将帘布头吸附→磁梁移动拖移帘布至供料输送带上指定位置并停止→磁铁升起帘布头剥离落在供料带上→拼接供料带电机起动→帘布头定位到接头机的拼接线并停止→拼接前后压辊下压→拼接→拼接前后压辊上升→拼接卸料带起动→拼接好的帘帘布尾定位到接头机的拼接线并停止。

改进后的动作过程中从裁断后到拼接供料带的帘布递送是通过磁梁递布完成的，磁梁的移动采用直线导轨导向和伺服电机定位，保证递送到供料带上的帘布位置精准。供料运输带采用单根宽幅皮带，可以保证帘布从磁梁下方运行至拼接线这段过程中不会发生歪斜。卸料带也是单根皮带，同样保证了帘布卸料时不发生歪斜。所有的这些措施都是为了保证帘布在运行过程中的位置度，为自动拼接作准备。

5 拉链式接头机

如图4所示的拉链式接头机是本次改造项目中的核心部件。整个部件采用整体式外观设计，运动及旋转等危险部件不外露，电线、气管、拖链、电磁阀等零件全部采用一体化设计。

如图5所示，本接头机由上下共4组拼接机械手组成，分别由2台伺服电机驱动，并通过程序控制实现拉链式的缝合动作。整套装置中含有三套伞齿轮组的拼接头，帘布接缝的缝合强度和接缝处相邻两根钢丝帘线的间距主要是靠这三套伞齿轮的齿轮啮合力来保证。

图4 接头机

拼接头气缸的下压力对拼接质量起着关键作用，一般是工人通过手动阀调节，本案采用两套带闭环控制的比例压力调节阀分别对左右机械手的压力进行精确控制。拼接压力根据设定配方自动调整，减少人为因素对拼接质量的影响。

另外，本案在设计时为提高拼接齐边精度采用了BST的一套齐边式自动纠偏系统。两台反射式传感器分别安装在前后两片帘布的缝合边缘处，拼接卸料架由纠偏推杆电机驱动，根据传感器检测反馈推动卸料架横向移动，使前后两片帘布的边缘对齐。经实际检测，完全满足0.5 mm以内的错边公差要求，远远优于改造前。

图5 拼接机械手结构简图

6 电气部分

本次电气改造采用双CPU控制方式，由逻辑CPU执行系统逻辑控制任务，运动CPU执行系统运动控制任务，有效提高整线程序运行效率；将原三菱J2伺服系统升级为J4伺服系统，光纤通讯，使系统控制精度及响应速度皆提高一个等级。

7 结论

改造后见表1，该生产线的班产量增加50%以上，开机率大幅提升，接头并线、错边、开口故障减少90%以上，接头合格率大幅提高，改造效果十分明显。

该改造项目的成功实施是建立在我公司多年制造裁断生产线经验的基础之上，方案成熟可靠，技术先进，只要稍加调整就可以运用到其他类似的90°钢丝帘布裁断机改造中，有较高推广价值。

表1 改造效果对比表

TQ330.4

1009-797X（2015）13-0059-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.13.018

范世强（1982-），男，工程师，北京化工大学橡塑机械专业毕业，一直从事橡胶机械产品研发及相关管理工作。

2015-05-21