輪胎成型機部分故障分析與解決方法

葉奕風

( 天津賽象科技股份有限公司，天津 300384)

1 導開工位

操作工在每次從貼合鼓一側的數控畫面上觀察到物料用盡后，需前往導開工位更換料車，并將用盡的物料與新物料粘連起來。因料的種類、寬度、厚度等不同，操作工的操作時長也會有所偏差（經計時，從工人離開工位開始計算，一般會在該操作上耽誤2～5 min 左右），而又因輪胎成型機一般占地面積比較大，所以，為保證生產效率，應盡量減少操作工往返工位，以及在該工位上操作、處理問題的時間。以某四鼓成型機的零度物料導開工位為例，其高發的問題是物料擁堵，操作工在8 h 一班的工作時間內，有時需要往返2～3 次，使用電剪刀等工具單獨處理，如圖1。

產生該問題的原因一般有兩點：一是該工位和供料架之間的保證物料輸送節奏，以及控制物料拉力的高低位裝置整體高度的影響，若整體高度不夠，沒有給高低移動的料兜留出足夠活動空間的話，就可能會造成物料頻繁擁堵。二是因高低位裝置的高度不夠，反饋物料料兜已經到達低位的開關無法準確檢測到物料已經到達低位（此時應停止導料，等待物料向供料架輸送一定距離的物料之后再繼續導開），導致開關無法及時反饋給導開工位上的變頻電機“ 減速” 的信號，電機一直以高速運轉，工字輪仍然以高速轉動，導致擁堵。

經現場試驗，解決該問題的方法有以下幾種：一種是通過降低導開上的電機速度來減少料車上工字輪的多余轉動，但此方法經該四鼓成型機的現場實踐觀察來看，有可能會影響物料的輸送效率，導致產量下降，故本文不推薦此方法；另一種是在該工位上添加可以使料車剎車的剎車盤裝置（圖2），在裝置上設置傳感器，每當檢測到料車的工字輪速度過快時，剎車盤啟動，將料車上纏有墊布的轉軸抱死，從而終止整輛料車上工字輪的轉動。此種方法經該設備現場停機改造實驗，效果較為良好。

圖2 該四鼓成型機帶有剎車盤結構的導開工位示意

除考慮用物理方法降低電機轉速外，此問題也可在高低位裝置上得到緩解：如加高該裝置的整體高度，使其直接放在地面上，增大料兜下降時的回旋空間，此方法經現場改造觀察，同樣有一定效果。但此類方法因高低位裝置本身帶有的輪組裝置具備拉料的特性，在改動之后，可能會加大左右兩條零度物料的拉力差距，導致其在帶束鼓上貼合時左右長短不一，影響輪胎工藝效果（此問題詳見后文描述）。

2 帶束層輸送系統

在該四鼓成型機上，操作工在帶束鼓上生產胎坯時，需檢查每條從傳送帶上輸送下來的物料長度是否符合當前工藝標準，方可執行下一步。當發現長度有問題時，需將已經貼在鼓上的物料整體撕下來，放置在指定位置并重新傳送物料粘貼，以生產角度講，這種操作既耽誤時間、影響生產效率，也會造成廢料，且如生產全鋼輪胎，其較多的帶鋼絲結構的物料，在工人操作時極易劃傷手臂，造成危險。以零度帶束層為例，該設備曾出現有左右兩條物料長短不一的問題（左右相差大約40～50 mm，不符合工藝標準）[1]。

表1 該四鼓成型機某段時間的產量與發生該問題次數對比

經現場觀察與日后總結分析，產生該問題的原因大致有如下幾點：第一，輪胎廠提供的左右兩個物料卷，有可能因準備車間的設備誤差，導致纏繞拉力不同；第二，左右兩條物料進入供料架的輸送系統后，其帶有的用于保證物料傳送方向的擋邊對物料控制的松緊程度不一；第三，在完成零度導開工位高低位裝置的改造后，因整體高度變高，導開工位在導料，料兜下降時，其原本就可能存在的，來自料車里兩個物料卷的纏繞拉力差，會在更大的可移動空間內被進一步放大，而物料本身大多以橡膠材料為主，較容易被拉伸變長，造成左右長短不一。

針對該問題，除輪胎廠的誤差因素外，設備上相對簡單快捷的方法有以下兩種：一種是改變高低位裝置上，用于平衡輪組重力的配重塊重量，同時通過手輪，調整輸送系統上物料擋邊的松緊。此方法現場操作較為簡單，但缺點是因廠家每輛料車的纏繞情況不同，需要經常調整配重塊來平衡拉力差，以該成型機調試基本完成，進入量產階段時的產量（3 班生產，8 h 90 條胎坯左右）為準，每天需要操作工更換該部分料車三到四次，從實際角度出發并不現實，故本文僅做介紹。此外，若在設備調試、試做胎階段發生此問題，此方法可輔助快速解決問題。另一種是通過改變高低位裝置上，高位和低位兩個傳感器的上下位置，例如將低位上升，適當減少一些料兜的移動空間，就可以達到減小拉力差的效果，該方法經現場專門改造后觀察，長時間之內效果較為良好，且該方法現場勞動強度不大，所費時間也較短，可作參考。

除以上方法外，增大從高低位裝置到供料架上這段物料的垂直角度，也可緩解物料的緊繃程度，使總體拉力減小，在該設備上的具體操作方法為：將導開工位和高低位裝置整體向后移動。該設備經現場改造后追蹤觀察一段時間，同樣具備效果。但因該方法現場改造幅度較大，整體移動導開工位需要的改造時間長，從保證生產，盡量減少改造時間的角度看性價比并不高，因此本文建議可在停機整改時間較長，或協同解決該工位上的其他問題一同整改時使用此方法。

該輸送系統上另一處較常發生的問題是上下擺動拍上傳送帶跑偏。此類問題會導致物料無法按照原先位置，較為準確地貼在帶束鼓上，嚴重時甚至可能會損傷傳送帶以及擺動拍整體外形，導致設備被迫停機。產生此問題的原因一般分為以下四個方面：第一是傳送帶兩側，保證傳送帶在擺動拍左右范圍之內的擋邊不夠牢靠；第二是輸送系統上缺少限定傳送帶本身活動范圍的定位裝置（硬限位）；第三是在量產過程中，傳送帶會因經常被物料，特別是帶有鋼絲結構，有一定硬度的物料擠壓，產生累積位移；第四是現場的操作工可能會因不熟悉畫面操作，將已經放置有物料的傳送帶反向轉動，導致已經放在傳送帶上的物料，與已經完成裁切，準備進入擺動拍的物料堆疊擠壓，造成與之緊密相貼的傳送帶受力，被擠出擺動拍。

現場解決該問題的方法一般為先叫停生產，用工具松開擺動拍兩端的左右擋邊，用手或扳子將傳送帶放回原位置[2]，將擋邊等物重新安裝好后，正轉，反轉各空運行1～2 min，確保運行穩定后，方可開始生產。

除現場解決外，為有效降低故障率，保證生產，現場也可通過停機改造來預防此問題。如在傳送帶底側加裝一些用于限定傳送帶移動的尼龍壓條（為避免損傷帶子，盡量不使用金屬材質，如圖3）、在不影響使用的前提下適當加高或加厚擺動拍兩端的擋邊、定期對該位置傳送帶的情況進行空運行檢查、在設備操作說明中重點強調反向運行傳送帶的后果等[3]。

圖3 現場改造后，加有尼龍壓條的傳送帶

3 胎體筒傳遞環

操作工在胎體鼓上完成主機部分物料的貼合后，需要通過該部分將已完成的胎體（或稱胎體筒）抓起，輸送到成型鼓上。因傳遞環本身的抓取部件等精度較高，且頻繁與物料等接觸，故故障率較高于其他部分。其上的主要問題之一是當抓取部件抓住物料，即將傳送到成型鼓上的時候，因筒形物料尺寸與成型鼓尺寸不匹配而產生碰撞，纏繞在成型鼓上，甚至可能撕裂報廢。

出現此問題時，現場一般為避免造成廢料，操作工以及現場維保人員會手動將已經變形的物料手動推拉至成型鼓上，通過手動方法將物料形狀糾正過來。只有變形或撕裂特別嚴重的，才會考慮將物料報廢。此方法的主要缺點是耗費時間，尤其當物料變形比較嚴重時，不僅處理時間長（大約0.5 h），往往也需要更多人力幫忙。而當此問題出現頻率過高時，會對生產效率造成嚴重影響，如圖4。

圖4 該四鼓成型機某段時間的產量與發生該問題次數對比

此問題出現的原因一般為結構材料等不夠牢靠，或環上的動作件疲勞程度較高、易損壞。因此，除上文提到的應急措施之外，對傳遞環本身進行結構改造、更換易損件等也可大大降低該問題的頻率。以該設備上擴口環、左右夾持環和中間環為例，可預防的措施有如下幾條：第一，加強中間環上吸附鋼絲結構的磁鐵的磁性，該方法既可避免筒形物料因過小而撞在成型鼓上，也可同時更好地保持胎坯形狀，有利于提升出產胎坯的質量；第二，加大控制擴口環上，用于擴張物料筒的氣缸的行程，此方法可使擴口環在傳遞環整體抓取完物料之后，加大物料筒的開口大小，使物料套進成型鼓這個動作更加順利；第三，將所有帶有夾爪的連接部件，尤其是連接板、齒輪。漲套等經常發生動作的部件，材料更換為鐵（如Q235A），加大連接件之間的牢固性，避免因反復動作而造成的滑扣等現象；第四，將連接件上所有可前后調整的部分，其長圓孔上的螺絲墊片面積加大，此方法同樣保證了各連接件，尤其是螺紋連接處的可靠性。

除對結構進行改良外，該部分的易損件也需在進行停機維護保養時進行檢查，例如氣缸上用于控制行程的鎖緊頭，該部分因反復且頻繁地受到推力拉力，其完好程度需每次停機維保時進行檢查，如有必要，需及時進行更換。

4 糾偏系統

在制作胎坯過程中，因物料在準備車間纏繞完成之后，其左右偏差對于工藝來說影響較大，不符合規定。一般需在物料通過成型工位上的糾偏系統，在物料貼到鼓上之前，將其位置糾正過來。該部分主要分為機械糾偏和電子糾偏，機械糾偏的成本相對較低，但因制造、裝配等誤差的累積，其總體上的糾偏效果要遜于電子糾偏，電子糾偏則與之相反。該部分的主要問題也基本集中在糾偏效果的好壞。若糾偏效果不好（誤差在幾個毫米），就會影響產出的胎坯質量。

針對該部分問題，筆者認為可按照不同種類物料的工藝需求，或工藝方面對胎坯有新要求之后，盡早確定對應方式。以該四鼓成型機的胎側糾偏系統為例，在設計制造時，該部分采用擋輥樣式的機械糾偏，后經現場生產，發現效果并沒有達到預期（左右偏置大約在3～4 mm）。與客戶再次確認之后，該部分決定由機械糾偏更改為電子糾偏（誤差約在0.1～0.2 mm），基本滿足了客戶需求。

5 結束語

成型機作為輪胎定型的必需工位，其定期的維護和保養對整條輪胎生產線的效率都至關重要。除本文介紹的這幾類問題之外，成型機上其他工位的問題也需成型機廠家、現場維保人員等共同留心，必要的結構改造、日常點檢、停機時對精度進行矯正測量等工作都是排查隱患的手段。同時，現場生產胎坯的操作工人，也需在上崗之前，對操作的注意事項進行必要的培訓，進一步保證安全、生產效率和產出胎坯的質量[4]，從而帶動整條輪胎生產線，以及輪胎廠的生產效益。