管沟硫化机群自动卸胎方案的探讨

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摘要：本文主要针对硫化车间机台实行全自动运行后管沟运输带上存在的挤伤成品胎的缺陷提出解决方案，并给出具体的实施过程，以求杜绝当前硫化成品胎在运输带上出现的废胎，减少不必要的浪费。

关健词：硫化机群；管沟运输带；

一、前言

丰力轮胎有限公司硫化车间共有B型双模轮胎定型硫化机104台，其中机械式93台，液压式11台，轮胎年产量500万条。该车间从2011年3月11日开始实现全部机台自动化生产，达到每名操作工开12台硫化机的生产水平。车间硫化机群共分5条管沟运输带，胎胚在两侧的硫化机上经过硫化后，经由卸胎装置和卸胎辊道进入地沟运输带，再经过终检运输带最终到达剪毛机并继续下道工序。由于硫化机台安装位置紧凑，管沟两侧硫化机卸胎辊道基本处于重叠位置，再加上运输带宽度有限，当两侧相对的两台硫化机同时卸胎时，就不可避免的出现两条轮胎正对到达运输带的情形，对于规格较大的轮胎极容易卡死在运输带上造成挤压变形，造成废胎，并影响后面的轮胎运输过程，如无及时发现矫正将出现成批的轮胎变形，造成严重的经济损失。据2011年前3个月终检车间统计，平均每月由于管沟运输带造成的成品胎钢圈变形达60多条，平均每条就有2条，占设备事故胎率15%以上。由于机台全自动生产后对机台稳定运行的要求较高，维修人员较多的时间都将投入在机台的预防性维护和日常点巡检中，加上人均生产效率的提高，每条管沟的机台操作人员较之前手动操作时少，无法兼顾管沟运输带轮胎的堆放情况。彻底解决当前管沟运输带压伤成品胎的缺陷不管是在降低轮胎生产成本上，或是在保证

整条机群生产线的稳定运行上，都起着重大的意义。

二、管沟硫化机群运输带现状分析

在确定运输带压伤成品胎缺陷的解决方案前，先对车间机群的布局及轮胎压伤变形的原因进行分析。硫化车间5条管沟中，1#管沟运输带宽度最小，为800mm。两侧机台最多，每边12台硫化机总共24台硫化机。且机台平均硫化时间最短，大约为11分钟。2#管沟皮带宽度与1#管沟相同，但由于液压机台的存在机台总数比1#管沟少3台且硫化时间比1#管沟长。3#、4#及5#管沟只有5#管沟机台总数与 1#管沟相同，但这3条管沟皮带宽度较大，为1100mm。故以1#管沟作为分析对象，同一解决方案如果在1#管沟上适应，则对于其余4条管沟也同样适应。1#管沟的机台布局如下图所示：

图1 硫化车间1#管沟硫化机群布局图

对于轮胎挤伤的成因，经车间技术人员日常的跟踪观察，主要分为两种情况：

运输带连续运行时，相对两个工位的硫化机同时卸胎造成卡胎并挤伤；或运输带上的成品胎到达某一工位的卸胎口时该工位进行卸胎而被挤伤。

由于终检工位对运输带进行调度停机，运输带积压成品胎较多，启动运输带时由于初始速度较低轮胎与两侧护栏及轮胎间摩擦力较大，造成前后相错的轮胎被纠成并排前进而出现卡胎。

三、卸胎方案的分析

3.1分组独立卸胎控制方式

现针对第一种情况提出解决方案，以相对的两台硫化机为一组将运输皮带分为12段，由于最开始的一组硫化机卸胎时皮带上总是处于无胎状态，故只要考虑后面11组硫化机的卸胎条件。从第2组硫化机开始，每组硫化机在其卸胎工位前方300mm位置的皮带两侧加装反光式光电开关，当运输带上有轮胎快到达某组硫化机卸胎工位皮带范围时，光电开关被轮胎挡住，反馈信号到机台PLC，如果该机台在轮胎经过卸胎工位皮带范围时要进行卸胎，则进行延时处理，延时时长为轮胎经过该工位的时间，大约为5s。否则则进行正常卸胎，同组硫化机卸胎时以皮带右侧即1#~12#硫化机优先。各机台PLC通过以太网进行互联，同组硫化机以右侧机台作为主控机台，左侧机台通过网络读到光电开关的状态，故同组硫化机只要安装一个光电开关。如下图所示：

图2 加装光电开关进行分组控制卸胎后的管沟皮带

该方案的实施硬件部分主要为光电开关的安装及布线，软件部分则针对硫化机卸胎控制进行修改，以第一组硫化机即2#机与14#机为例子进行说明，主要如下：轮胎从卸胎辊道滑落到运输皮带上的时间大约为2s，而运输带上的轮胎经过一个硫化工位所用的时间大约为5s，但轮胎在运输带上进入硫化卸胎工位范围时仍有2s光电开关处于感应状态，故可以排除因轮胎越过光电眼检测范围时该工位硫化机正好进行卸胎的情况。当前硫化机正常卸胎控制为硫化第八步进行，如此时检测前方有轮胎进入卸胎皮带范围则进行5s延时。该方案能较好的解决运输带连续运行时出现的两种挤伤成品胎的情况。但当运输带出现短时间暂停，或者同组硫化机主控机台出现待料及计划维修时，便失去了作用。以运输带暂停为例，假如运输带暂停时刚好有轮胎经过某一工位硫化机光电开关位置并停在该工位硫化机卸胎口，则无论该工位硫化机是延时卸胎还是正常卸胎，都将与运输带上的成品胎发生堆积，如果左右两侧硫化机都在这一时间段内发生卸胎动作时，则皮带在宽度方向上将出现3条轮胎堆积的情况，在皮带重新启动运行时很大的几率将造成挤伤。然而由于终检线各工位的消化能力有限，运输带的正常暂停是无法避免的，再加上机台由于生产调度及计划维修出现的停机，所以运输带硫化机分组独立控制卸胎无法解决皮带出现断续运行时带来的轮胎挤伤问题。

相对于硫化机分组独立控制卸胎，现将同一管沟的硫化机群分为两组来考虑。管沟左侧硫化机为第一组，右侧为第二组。两组硫化机以固定的时间间隔T交替卸胎，假如轮胎由管沟起点运输到终点时花费的时间为t1,硫化机最短硫化时间为t2，终检在时间T内停管沟运输线的总时长为t3,那么只要满足T>t1、2Tt3+t1,则管沟硫化机单边轮换卸胎可以实现每次卸胎时管沟上都没有成品胎的存在，自然就不会出现挤胎的现象。上述第一个条件T>t1是为了保证在一侧硫化机组卸完胎后到另外一组硫化机卸胎时管沟上所有成品胎能到达终检线运输带；第二个条件2T

3.2单边轮换卸胎控制方式

硫化机群单边分组轮换卸胎有两种实现方案，第一种方案是利用当前的以太网直接在各台硫化机上的程序进行修改，但管沟两侧必须各有一台PLC作为主控器对卸胎时间和动作进行统一调配，该台PLC必须保证一直处于运行状态，但由于生产调度和机台计划维修的存在，目前没有一台机台能符合这个条件。且该方案对于机台控制程序的修改较大，运行稳定性受制于网络状态，出现故障时难以进行定位。故该方案在硫化车间目前的环境下不可行。

现单独设立一套卸胎控制系统来实现单边轮换卸胎的功能，即硫化机群自动卸胎集控系统，对所有机台挡胎辊电磁阀进行集中控制，则可以摆脱具体机台运行状态的制约。该系统必须具备以下基本功能：

①系统控制逻辑应尽可能简单，应与所有机台原有的卸胎挡胎辊控制进行互锁。即该系统正常运行时，所有机台原有卸胎控制不起作用，当该系统故障或停止运行时，所有机台恢复原有卸胎功能。

②该系统在第一次启动时可以选择左侧或右侧硫化机组作为起始动作组。

③对卸胎挡胎辊的控制应与原有的控制动作一致。

由于该系统的控制逻辑较简单，且考虑到具体实施时的成本问题，故用传统的继电器控制电路来实现单边轮换卸胎的功能。根据原机台卸胎控制逻辑，结合轮换卸胎的要求，给出以下继电器控制电路的二次回路图：

图3 单边轮换卸胎集控系统二次回路图

该原理图中，启动回路中的SB1为系统启动按钮，ST1为系统停止按钮，ES1为急停按钮，KM1为系统启动继电器，且用于与原机台挡胎辊控制连锁。左、右机群计时回路中的SA1为选择开关，用于系统启动时选择初始动作的机组。KT1、KT3为计时器，设置轮换卸胎的时间间隔T。左机群卸胎控制回路中的KA1为控制左侧所有硫化机挡胎辊降电磁阀动作的继电器，KT2为计时器，设置挡胎辊下降动作的保持时间。现以左侧机群作为初始动作机群简单说明整个回路动作过程：按下SB1启动按钮，KM1线圈得电，左、右机群计时回路中KM1的常开触点闭合，左机群卸胎计时器KT1开始计时，经过时间T后，左机群卸胎控制回路中KT1的延时闭合触点接通，继电器KA1线圈得电控制左侧机群挡胎辊降电磁阀动作，同时计时器KT2线圈被接通，经过延时断开KA1线圈回路，左侧机群挡胎辊复位，完成卸胎动作。在KT1计时完毕的同时，左机群――右机群切换回路中的继电器KA2被接通，左、右机群计时回路中KT1被复位，同时右侧机群卸胎计时器KT2被接通开始右侧机群卸胎动作的计时，在完成右侧机群卸胎动作后继续循环到左侧机群。该系统在合理设置管沟皮带运行速度后，能解决原卸胎方式及分组控制卸胎方式中由于运输带暂停所带来的各种不确定因素，其日常维护中主要集中在挡胎辊降气缸和电磁阀上，对原机台的控制不用作任何改动。

四、结束语

管沟硫化机群卸胎方式的选择上，管沟硫化机单边轮换卸胎系统具有结构简单，实施成本低，运行可靠的特点。基本杜绝运输带上出现的成品胎压伤挤伤现象，大大减少了车间生产中不必要的损失。

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