郭良刚，张树伟，崔焕鹏，宋瑞华

(青岛双星橡塑机械有限公司，山东 青岛 266400)

双复合挤出机联动线为轮胎厂生产半成品制品的关键设备，与双复合挤出机配合，用于胎面、胎侧、三角胶等制品的辅助生产，用来完成对轮胎胎面、胎侧、三角胶等橡胶部件的收缩、冷却、定长切割及称重、导出、分选等工艺的专用辅机设备。

因现存的双复合联动线造成生产效率低、劳动强度大、设备精度差、人工成本高等缺陷，为实现双复合挤出机联动线智能化、自动化、可视化生产，我公司对双复合挤出联动线进行了智能化创新升级，主要为表现在以下几个方面。

1 料头的自动引头(专利：ZL201621240 8232）

双复合挤出联动线经过双复合挤出机、接取及强制收缩、连续称量、贴缓冲胶、上坡输送、喷淋冷却装置、定长裁断等工艺配置，可满足胎面生产的要求。现上坡输送翻转至喷淋装置采用人工引头，且喷淋装置层与层之间的料头引头全部人工参与，人工搭料，影响自动化效率，劳动强度大且存在安全隐患。

1.1 上坡输送翻转装置

现我公司对上坡输送翻转进行了创新升级，采用一种新型的自动翻转装置，可实现全线的自动化生产，无需人工参与，且杜绝了安全隐患，该创新升级已获得国家专利，如图1所示。

上坡输送翻转装置主要由气缸、制动电机、模组链板、摆动架、转轴等组成。当制品经过自动翻转装置时，制动电机带动输送链板运动，从而带动制品运动，摆动架由气缸控制动作，经转轴将制品自动翻转至喷淋装置。

图1 上坡输送翻转

1.2 喷淋翻转装置

喷淋装置各层翻转使用新型的自动引头装置，采用新型链板弧形结构，上下层之间的料头由弧形板自动过度，实现自动翻转引头，如图2所示。

图2 喷淋翻转

喷淋翻转装置，主要由弧形支撑架、模组链板、气缸压实结构等组成。当制品经模组链板传动至弧形支撑架处，此时，制品由弧形支撑架自动落至下层输送链板，浮动辊起作用，保证上下层可靠运行。当输送制品尾部时，气缸压实结构作用，防止制品自动下落造成浮动辊误动作引起制品拉伸现象。

2 缓冲胶自动贴合升级（专利:ZL20162 1195762.2）

根据双复合胎面生产工艺，胎面底部须热贴一层缓冲胶，并要求缓冲胶与胎面贴合须精确对中以保证半成品质量。现为满足胎面贴合缓冲胶的需求，挤出线设备配置120挤出机、纵/横向输送带、两辊压延机、压延过桥压贴、挤出机/压延机温控系统等装置。胶料由120挤出机挤出，经纵、横向输送带输送至两辊压延机，通过压延机两辊调距，导辊处两裁刀切割，压延出所需规格的缓冲胶。

传统的胎面贴缓冲胶贴合对中装置，采用制品定中的方式，贴合前的胎面经定中心辊道，通过CCD纠编装置进行检测，可以使偏离中心的胎面自动纠编，保证胎面在中心位置。贴合时，两辊压延机压出的缓冲胶，通过手轮对圆盘刀轴向移动，实现胎面与缓冲胶的对中贴合，如图3所示。

图3 传统胎面缓冲胶贴合对中

现实际生产过程中，当生产胎面规格变化时，须人工经常手动调整裁刀位置，且为保证定中精确操作费时费力，定中重复精度差，极易产生大量废品。另配置的胎面纠偏辊道，增加了胎面进入冷却前的长度，胎面稳定性受到较大影响。

为解决上述问题，现采用缓冲胶定中的理念，去除了纠偏辊道，将两辊压延机裁刀进行创新升级，其裁刀改为分别由两个纠偏电机控制，其裁刀可根据CCD相机检测的胎面的位置，控制程序会根据胎面的位置信息分别自动调整两个裁刀的位置，来实现胎面贴合对中，用以保证贴合精度，如图4所示。

图4 创新升级的胎面缓冲胶自动贴合

（1）工作过程：CCD相机来检测胎面的位置，两辊压延机裁刀刀架上的两把裁刀分别由两个AG纠偏电机控制。用CCD相机检测，将胎面的边缘位置及中心位置等信息传输到E+L的DO8201控制器，控制程序会根据胎面的位置信息分别自动调整两个裁刀的位置，用以保证贴合精度。DO8201控制器与PLC之间需要建立以太网通讯。此系统无需人工调整裁刀间距，只需客户可以在PLC上将生产材料的配方下载到E+L控制系统，控制系统根据配方自动调整。在PLC上可设定材料贴合的偏移量，当贴合有偏差时，可通过更改系统偏移量来确保贴合精度，如图5所示。

图5 升级后胎面缓冲胶自动贴合过程

OL82相机能以非接触的方式测量物料的宽度，宽度信息，相机使用50 mm固定焦距的镜头和分辨率为5 150像素的单色CCD阵列式芯片，在整个测量范围内进行8倍亚像素处理，另外VA镜头支架能确保相机阵列芯片的调整，因此在更换相机时候，无需再次调整。

（2）有益效果：创新升级后的缓冲胶贴合定中装置投入使用后，完全实现了自动化，无须因胎面规格变化造成的人工调整，且贴合精度得到了提升，贴合精度达±1 mm。此装置为闭环控制，贴合重复精度得到可靠保证，废品率降低90%以上。另去除了胎面纠偏辊道，缩短了胎面进入冷却前的长度，提高半成品的质量，该创新升级已获得国家专利。

3 浮动辊智能控制（专利：ZL2016211 95750.X）

浮动辊控制是双复合挤出联动线的核心，其中各段之间的速度匹配是制约生产制品是否合格的关键，各段之间速度匹配不好，会造成半成品的拉伸或堆料。现存的浮动辊检测装置，多采用渐开线式或齿轮齿条式结构，外加配重块，并配置光电开关或编码器记录位置信息，从而控制各段速度。渐开线式结构，存在速度匹配差等缺点。齿轮齿条式结构复杂，对齿轮、齿条要求极高，存在加工难度及调整周期长，制品无附加压力，上述问题制约浮动辊检测装置的良好应用。

为解决上述问题，我公司开发了一种新型的浮动辊检测装置（如图6），采用低摩擦旋转气缸，其气缸集成了角度传感，量程可进行设定，电磁阀控制浮动辊由初始位置至工作位置切换，比例阀控制制品与浮动辊附加力，并可根据制品的规格变化比例调节附加力的大小，无需人工调整，即可实现自动化调节。此装置使用后解决了渐开线式浮动辊结构存在速度调整范围窄，调整周期长及制品无附加压力造成制品跑偏现象，并消除了齿轮齿条式浮动辊结构对齿轮、齿条高精度要求及调整周期长的影响，使浮动辊检测得到良好应用。

3 可视化、在线监控

3.1 运行可视化

为实现制品运行的可视化，各参数在线监控，我公司在主操作触摸屏开发如图7所示界面此界面，为整线状态监控（至裁断前）， 可以看到制品运行位置、整线速度，各段输送带速度，制品位置及各浮动辊的安装位置、工作位置及状态。可实现各浮动辊预负荷压力设定和收缩比设定，其制品的不同（胎面或胎侧），将预负荷压力和收缩比分为两组，可以根据制品进行选择。

图7 运行可视化监测控制界面

当整线运行时，未投入工作的浮动辊位置显示为白色，投入工作的浮动辊（1～19#）位置超出正常工作范围（-3°～+3°）时，相应的浮动辊位置显示会变红闪烁，当浮动辊位置回复正常后，相应的浮动辊位置显示会变绿色，根据颜色的判断可以快速的查找出现的问题点，例如某浮动辊处是否堆料等。制品的位置可以通过上图的红色小圆点查看：当小圆点颜色为红色时，代表此处无料；当小圆点颜色为绿白闪烁时，代表此处有料。

3.2 在线诊断界面

为实现快速寻查错误，及时发现问题并快速处理，我公司开发了在线诊断界面，如图8所示。

图8 在线诊断界面

图8左侧为报警筛选及确认。点击“全部”，则显示全部内容。点击“急停”，仅显示急停相关的内容。点击“其他”显示除急停以外的其他内容，如变频器故障等。点击“确认报警”则对出现的报警进行确认，相应的报警若被处理完成将不再显示。报警编号、日期、时间及消息文本不再累述。错误点为对应报警发生时故障器件的位置，例如：当前接取急停触发时，错误点为“A20.10”，表示此急停开关所在位置为A20.10操作盒，维修人员可根据此提示在图纸迅速查找问题点。

3.3 两辊压延及温控的在线监控

图9、10为温控在线监控界面，压延系统及可显示二辊压延系统的当前数值，如上辊速度、下辊速度、供胶输送带速度、挤出机转速，裁刀宽度，制品宽度。

本界面可实现遥控控制挤出机温度，由此画面可设定温度，启停水泵，实现远程控制。

图9 压延系统在线监控

图10 温控在线监控系统

4 结论

我公司对双复合挤出联动线进行了智能化升级，实现了料头自动引头、缓冲胶自动贴合、浮动辊智能控制、全线运行可视化、各参数的在线监控，其中三项获国家专利。上述智能化升级，已成功应用于双星智能化4.0工厂，取得了良好的效果。