全钢子午胎钢丝帘布90度直裁机转向机构改造

薛彦学，史来军，孟烁

(桦林佳通轮胎有限公司，黑龙江 牡丹江 157400)

1 原钢丝帘布90度直裁机转向机构简介

我司原钢丝帘布90度裁断机结构（图1）及工作原理如下：

图1 原钢丝帘布90°直裁机机构图

钢丝帘布是轮胎行业生产全钢子午胎重要部件，将生产钢丝帘布的专用钢丝通过压延机进行覆胶后制成专用的钢丝帘布，经压延机的卷取工位卷取后送到专用的裁断机，根据轮胎的不同规格进行裁断、转向、接头、贴胶片及卷取。根据全钢子午胎的轮胎结构要求及压延机生产的钢丝帘布的工艺特点，钢丝帘布在专用的裁断机上裁断后必须进行90度转向。压延后的钢丝帘布在专用裁断机上经“导开工位”导开，由递布装置将钢丝帘布送入“90度裁断主机”裁切后，由输送辊床将裁切后的钢丝帘布送入“转向机构”处，由转向机构将钢丝帘布进行90度转向，再由输送皮带机将钢丝帘布送到“接头机构”处进行自动接头，然后由运输皮带将接好后的钢丝帘布输送至“卷取工位”。输送的过程中在“贴胶片工位”将加强胶片贴合在钢丝帘布上，最后在卷取机构上完成卷取，交付成型机使用。

2 90度直裁机钢丝帘布原转向机构简介

原转向机构的结构（图2）及工作原理如下：

图2 原转向机构图

经裁断主机裁切后的钢丝帘布由辊床送至转向机构入口，由输送毛刷辊将钢丝帘布运至转向部位，其中辊床及输送毛刷辊均为普通减速电机驱动。通过“机械限位”将裁断后的钢丝帘布停住，然后“输送毛刷辊”辊床由升降气缸带动下降，钢丝帘布在自身的重力作用下落到由多条同步齿形带组成的且与毛刷辊成90度的运输带上，然后经伺服电机带动“运输皮带”及“同步齿形带”一起运动，将钢丝帘布运至“接头机构”处，然后进行自动拼接。其存在问题如下：此方式在裁断后的钢丝帘布长度方面存在差异较大时需调整机械限位，否则在接头后进入贴胶片时会出现胶片贴合偏歪，需要再调整胶片贴合限位，给操作人带来不便，降低设备效率。裁断主机每裁切一次输送毛刷辊辊床就要在升降气缸的带动下升降一次，动作频繁。经多年的运行后，机械结构各部件磨损加快，此处的故障频发。

另外，此毛刷滚床是由四个气缸驱动其升降的，四个气缸稍有不同步的时候就会导致输送毛刷辊床的水平度不好，从而导致钢丝帘布在同步带上发生轻微的错位，当钢丝帘布被输送到接头机构处拼接时会产生前后两片钢丝帘布错牙的现象，此时需经人工干预，消除错牙现象，对正两片钢丝帘布再进行接头拼接。由于人工干预的参差不齐，造成钢丝帘布接头拼接的质量不稳定。

同步齿形带及同步带轮使用久了也会出现磨损，多根同步带输送钢丝帘布时也会出现不同程度的速度差，也会造成钢丝帘布出现扭曲、偏歪的现象，从而导致接头、拼接不良，影响品质。由于是多根同步齿形带及带轮安装在同一根轴上，当同步齿形带及轮损坏需要更换时就费力费时，尤其是中间同步齿型带、轮损坏后，维修时间会更长，严重影响生产效率。

3 90度直裁机钢丝帘布新转向机构简介

新转向机构的结构（图3）及工作原理如下：

图3 新转向机构结构图

新的转向机构由“递料框架”、“递料皮带机”和“转向皮带机”组成。“递料框架”上有“吸附磁铁”，磁铁为永磁铁。吸附磁铁由两个气缸带动升降；“吸附框架”上还有剥料板，剥料板上对应“吸附磁铁”的位置有相应的孔，剥料板固定在“吸附框架”上不动。“递料框架”由伺服电机、齿形带、直线滑轨以及滑块组成，由伺服电机驱动运行。“转向皮带机”是由伺服电机、齿形带、机架及平皮带组成，由伺服电机驱动运行。

压延后的大卷钢丝帘布经裁断机上的导开装置导开后由递布装置送至“递料皮带”上，皮带将钢丝帘布按设定长度送至切刀处进行裁切；此时的“递料框架”在准备位等待。经裁刀裁切后的钢丝帘布在自身的重力作用下落到“递料皮带机”上，此时“递料框架”移动到工作位置，“吸附磁铁”下降，超过剥离板的水平位置与钢丝帘布近距离接触，然后将钢丝帘布的一侧吸住。“递料框架”在伺服电机的驱动下和“递料皮带机”同时运动，将吸附住的钢丝帘布送至此时处于静止状态的“转向皮带机”上的固定位置，此时“递料框架”上的“吸附磁铁”在气缸带动下上升，钢丝帘布接触到固定位置的剥离板后将钢丝帘布与磁铁进行强制剥离，钢丝帘布落到“转向皮带机”上，然后“转向皮带机”启动，由伺服电机驱动“转向皮带机”运行，将钢丝帘布准确的运送至接头机处，将上一片钢丝帘布的尾端与此时运至的钢丝帘布的前端进行自动接头、拼接，完成一次自动裁切、递布、转向、接头、拼接的全过程，如此循环往复完成整个生产过程。

其优点如下：

（1） “转向皮带机”替代了原来的由多根同步带及毛刷滚滚床组成的转向机构，消除了钢丝帘布在多根同步齿形带上及毛刷滚床上的位移变动形。

（2） 新转向机构取消了可升降的毛刷辊床及多条同步齿型带，减少了机械传动结构，相应的也减少了故障点，减少了维修量，提高了设备的可靠性。

（3） 此结构是利用钢丝帘布具有磁铁的可吸附性，用磁铁把钢丝帘布轻易的吸住，然后还可以通过剥离板与磁铁的相对位移使钢丝帘布与磁铁的剥离。

（4）利用伺服电机定位准确的特点，可以将裁断后的钢丝帘布精准的运至运输皮带的固定位置，取消了原转向机构的机械限位，钢丝帘布定位更加准确，可以无需人工调整钢丝帘布在转向处的停放位置。

3.1 新转向机构控制原理

裁断机每次开机时伺服电机寻参归零，根据控制面板设定的裁切长度，经控制程序计算后，“递料框架”自动运行至准备位，准备位距离“递料框架”磁铁吸附位置大约100 mm左右，如此可以减少“递料框架”在开始吸附前的空运转时间，可以提高生产效率。

钢丝帘布经裁断机裁切后，“递料框架”运行至磁铁吸附位，“递料框架”上的吸附磁铁由气缸带动下降，磁铁会穿过钢丝帘布剥离板上的孔洞，将钢丝帘布吸附住，伺服电机运行带动吸附着钢丝帘布的“递料框架”和递料皮带机一起将钢丝帘布运至转向位。

“递料皮带机”是由普通电机减速机驱动，在“递料框架”带动钢丝帘布向转向部位运动时，“递料皮带机”同时运行，避免钢丝帘布与“递料皮带机”上的皮带产生相对移动，减少“递料皮带机”上的皮带与钢丝帘布之间产生摩擦力，该摩擦力可使钢丝帘布与磁铁产生脱离或产生有轻微的相对位移，从而导致钢丝帘布定位不准确的现象发生。

当“递布框架”带着钢丝帘布到达转向位置后，“递布框架”停止，“递布框架”上的气缸带动吸附磁铁上升，磁铁从钢丝帘布剥离板上的孔洞退回，钢丝帘布在剥离板的阻挡下脱离磁铁的吸附，从而达到钢丝帘布与吸附磁铁的强制剥离，此时在钢丝帘布的自身重力作用下，钢丝帘布落到“转向皮带机”的皮带上。此时控制系统检测到带动磁铁升降的气缸运行到位，控制程序发出指令，“转向皮带机”在伺服电机的驱动下运转，将钢丝帘布运送到接头机构的准确位置，钢丝帘布自动接头机运行，自动完成一次接头工序。

4 改造效果

在该直裁机新转向机构的安装调试过程中，发现最先设计的钢丝帘布剥离板在两个升降气缸控制下，升降而使得钢丝帘布与吸附磁铁脱离的效果不佳，两个升降气缸运行时同步的效果不好。之后决定取消可以活动的剥离板及带动剥离板升降的两个气缸，改为将剥离板固定在“递布框架”的机架上固定不动，如此改变后不但提高了钢丝帘布剥离的可靠性，还可以减少两个升降气缸，同时还可以减少故障点和泄漏点，结构更加简单、运行更加可靠。因此针对“递布框架”的整体结构又进行改善，重新设计、制作了新的“递布框架”，将钢丝帘布剥离板固定在“递布框架”的机架上，取消两个带动剥离板的升降气缸，安装后固定的钢丝帘布剥离板距离皮带高度大约在10~15 mm左右。

新转向机构调试的后期又对伺服电机的运行速度及相关的控制参数分别进行了优化，经反复不断的调试，最终取得了很好的效果。

压延后的大卷钢丝帘布经裁断机的导开、递布、裁断、“递布框架”上的磁铁吸附、“递料框架”和“递布皮带机”共同运动下将钢丝帘布送到达转向位置，使得每一片钢丝帘布的定位精准，定位精度达到±1 mm范围内。再经“转向皮带机”将钢丝帘布运输到接头机构处完成钢丝帘布的自动接头与拼接，最终的接头、拼接效果良好，减掉了原来在此处进行人工干预的操作工。

该机构经设计、制作、安装调试及最终交付生产使用，不但达到了转向位置准确，接头、拼接的精度进一步提高，同时还提高了设备的可靠运行时间，降低了此处转向机构的故障率，提高了设备效率，最终达到预期的改造效果。