九游会私享:胶管自动计长裁断装置_宁德莉

  动，将动力传递给裁刀，裁刀高速旋转一周， 胶管按设定长度切割成一根。履带牵引机再次 输送设定定长胶管一节，裁刀重新高速旋转一 周，按设定长度切断胶管。如此循环工作，最 高每秒旋转切割40次，离合/制动器频繁启动 制动，裁刀同步动作：停止→启动→停止；在 牵引输送线速度一定的情况下，胶管设定长度 决定切割频率的高低，长度越小，切割频率越 高。切割工作过程中，另外一个关键部件：导 向机构是否顺利引导胶管通过，也直接影响切 断精度。通过调节导向机构刀缝距离，让裁刀 顺利通过，切断胶管，胶管切割断面平整，无 斜口。 后输送机与履带牵引机共同由交流变频电 机驱动，输送带为普通平带，其输送线速度是 牵引输送的两倍，保证一根根胶管及时输送， 不堵塞；尾部快速分离电机单独驱动分离辊筒高 速旋转，将一根根胶管快速“丢进”成品箱内。 机架由方管焊接而成，刚性好，制造工艺 简单。

  2000年后，我国汽车工业、煤炭工业和 液压机械行业发展迅速，拉动胶管生产企业的 发展。中国橡胶工业协会统计资料显示，仅 2000~2007年，国内胶管生产企业就成倍增长， 由2000年初的100家左右，增长到2007年的200 家左右。汽车专用胶管的生产量，更是由2003 年的6 695 595根提高到2007年的72 135 495 根。发展的同时，企业更加注重胶管安全、环 保、节能的性能，注重产品结构的优化；尤其 众多国际汽车生产企业纷纷在国内建立生产基 地，其许多配套零部件亦在国内采购，由此给 胶管生产企业带来巨大的商机。如此庞大的市 场需求量，汽车胶管的生产设备亦加快了更新 换代的步伐。在进行了充分的市场调研之后， 2010年6月我们公司决定研制开发全新的胶管自 动计长裁断装置。

  触摸屏参数设定画面如图4所示，可设定 五个制品的参数，参数包括：长度、本数。本 数设定范围为0~99 999条，长度设定范围是0~ 9 999 mm，设定好之后按“设定”就可以用于 生产了。

  便的原则，画面主要由“主菜单”、 “参数设 定”、“故障显示”、“刀交换”四个画面组 成，各个画面之间的关系如图2所示（可逆箭头 表示前后两个画面可以相互切换，单向箭头则 不可以）。

  触摸屏主菜单画面如图3所示，主菜单界 面上可以显示、更改当前制品的裁断长度和制 品数量，可以自动显示将要生产的下一制品参 数，也可以调用已设定好的制品参数切入至当 前制品进行生产。

  李鸿. 胶管胶带行业现状及发展[M]. 青岛：2007，全国 橡胶工业信息发布暨首届中国汽车橡胶制品技术与市场 发展研讨会论文集. 式会社, 2010. 机电, 1999.

  触摸屏故障显示画面用于显示报警的内 容，报警原因解除后按“故障复位”按钮即 可。

  热。 对于普通用途的胶管生产，这种胶管裁断 装置可满足工艺要求。但是，随着汽车行业的 发展，需要品质上乘的纯橡胶胶管或橡塑复合 胶管，加上胶管生产企业面对原材料成本逐渐 攀升的局面，都要求生产设备及其工艺上一个 新台阶。为适应胶管生产企业发展的需求，研 制精度更高的国产胶管裁断装置，已势在必 行。

  胶管定长裁断机电气控制结构示意图如图1 所示，虚线表示机械连接，箭头方向表示电信 号流向，操作人员通过操作面板及触摸屏输入 控制指令至PLC，再由PLC读取安全开关、计 长编码器的数据，经过程序运算，最后向离合/ 制动器和电机传达控制指令，离合/制动器快速 离合、制动带动裁刀一刀一刀地切割输送带连 续输送中的胶管，实现快速自动计长裁断，同 时，PLC也向操作面板及触摸屏反馈各部件的 运行信息。

  了自动计长裁断对软件高速响应的要求。人机 界 面 触 摸 屏 采 用 三 菱G T 11 系 列 产 品 ， G T 11 系 列 触 摸 屏 通 过 最 大 11 5 . 2 k b p s 的 高 速 通 信 实 现 高速监视，实现了高速显示和高速触摸开关响 应，具有软件编程简单、高效等特点，使用触 摸屏设计的人机界面比普通仪表、按钮的操作 界面更具实用性、通用性、快捷性。电磁离合 /制动器控制器采用日本神钢进口产品，该产品 的使用能给裁刀与电机的分离、结合提供持久 的、高速的、可靠的保障。安全开关有日本欧 姆龙近接开关，德国图尔克槽型电感式接近开 关，开关频率高达500 Hz，可满足高速裁断， 使设备能够安全精准地运转。计长编码器采用 日本光洋增量型编码器，变频器为三菱FR系 列，其他按钮、开关、接触器等元器件采用施 耐德产品。

  心，以设备的稳定持久运转为目标，满足生产 工艺的要求，选用高可靠性、控制精度高、实 用通用性强的电气产品。自动计长裁断系统的 核 心 部 件 ——P L C 采 用 三 菱 F X 2 N 系 列 P L C ， 该 系列PLC有输入中断、计数中断及内置高速计 数器功能，其计数速度最高可达60 kHz，满足

  制裁刀频繁启动制动，离合迅速，制动平稳， 噪音小。EP系列离合/制动器正常工作寿命达到 7千万余次，几乎不需要维修。EP系列离合/制 动器在国内有多家公司代理销售，购买方便； 东海胶管使用该系列产品十余年，性能稳定， 性价比高。 （6）胶管切断精度高，长度误差±1 mm， 硫化前或硫化后无需二次裁切。

  生产线的常用设备。具有切割胶管长度准确， 断面整齐、平整；裁刀全自动化、高频率裁切 的特点。故障率低。 （1）改变原来胶管裁断装置裁刀的传动方 式：电机→减速器→裁刀，每切割一刀，电机 接通→断开一次，电机需要频繁启动制动。电 机机械磨损大、惯性大、噪音大；切割胶管长 度误差大，需要二次裁切，原材料浪费较大， 生产效率低。改为电机→同步带传动→离合/制 动器→齿轮传动→裁刀的传动方式，工作时， 电机一直稳态运转，离合器分离或结合带动裁 刀停止或旋转，电机不再需要瞬时启动，消除 电机启动制动惯性对裁切胶管长度尺寸精度的 影响，同时，采用柔性同步带传动，电机与裁 刀之间的相互影响降到最低；非工作时，离合 制动器脱开，电机转，裁刀停止。 （2）增加一组接近开关，程序控制，校正 裁刀停止位置，由原来的两组：减速→停止， 增加一组成为三组：减速→停止→复位。确保 裁刀每次切断胶管，其从启动点到胶管切割点 的运动轨迹（距离）一致，时间相等，从根本 消除裁刀启动过程中产生的积累误差。 （3）整机采取前段履带夹持同步牵引输 送，经导向机构，后部皮带快速输送的胶管运 送方式。同步带夹持输送，精度高，不跑偏， 不打滑，在结构上消除了胶管输送裁切前可能 产生的长度误差，且始终保持胶管在同步带中 间位置，与导向机构内套孔对中；导向机构刀 缝距离可调，切断胶管不卡塞，断面平整，切 口整齐；后输送机快速输送，不堆积。整个过 程快速流畅。 （4）与原胶管裁断装置原理相同，裁刀切 断胶管的形式为“飞刀”旋转式裁切，增加一 套“池式”裁刀润滑系统，每次切割，刀刃部 位都从箱内润滑液里面经过，得到充分润滑， 这也是胶管切断的一个关键点，直接影响胶管 切断的效率，也影响胶管切断的精度。 （5）运用国外胶管自动计长机构新技术， 选 用 其 核 心 零 件 —— 神 钢 集 团 的 E P 系 列 离 合 / 制 动器，设计组装于裁断机构中，离合/制动器控

  （ 1 ） 裁刀驱动电机：交流异步电机P＝ 2.2 kW，n ＝ 1 5 0 0 r / m i n ； （2）裁刀控制方式：离合/制动器； （3）切断精度：±1 mm； （4）切断能力：240次/min。

  （1）接取带长度：1 200 mm； （2）接取带驱动：与牵引机同步驱动； （ 3 ） 快速分离电机：交流变频电机 0.1 kW 。

  作者简介：宁德莉（1968-），女，工程师，多年来主 要从事橡胶机械的研发设计工作。 收稿日期：2013-12-24

  计，投入使用后，存在三个问题需要解决： （1）胶管切割断面不整齐，时有斜面胶管 出现；硫化前或硫化后需要二次裁切。 （ 2 ） 胶管切割长度误差只能控制在 ±3 mm ， 硫化后需要二次裁切。 （3）24 h连续工作，高频率切割使电机过

  断机构、后输送机、机架等部件组成。 履带牵引机采用上下连动、手动同步开合 式形式，牵引驱动方式为上下同轴由交流变频 电机驱动，牵引履带为同步带，编码器计量长 度。实现对胶管的同步平稳输送，无级变频调 速。同步带夹持胶管“笔直”向裁断机构输 送，无偏斜。 裁断机构由交流异步电机驱动，经一级同 步带传动，与离合/制动器联接；下一级齿轮传

  摘要：介绍了国产汽车胶管自动计长裁断装置的结构特点，重点说明运用国外自动计长机构新技术，成功研制胶管自动计 长裁断装置，实现该设备国产化，并推广运用于汽车胶管生产行业，提高各类胶管切割长度的精度，节约单根胶管生产成本。 关键词：自动计长裁断；裁断精度；汽车胶管；变频调速；PLC控制；编码器；离合制动器 中图分类号：TQ330.491 文章编号：1009-797X(2014)13-0033-04 文献标识码：B

  刀交换画面中，当切断总刀数实际值大于 等于设定值时，裁断系统会自动产生声光报 警，提醒操作人员刀片需要更了，按“刀交换 确认”按钮才能解除报警。

  试制成功并投入使用，两年多来，一直稳定运 行，胶管切断长度误差均在±1 mm内。2012年 用户在汽车胶管生产线中配线订购，不再由国 外进口。从此改变了国内汽车胶管行业近十年 来汽车胶管生产线裁断前设备在国内采购，胶 管自动计长裁断装置由国外进口的采购模式。 事实说明，我们设计加工制造的胶管自动计长 裁断装置，具有与国外进口同类产品相近的性 能特性，完全可以替代进口产品。