Page 114 - 《橡塑技术与装备》2025年9期

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

表 1 现有缠绕机存在的问题及影响
序号 存在问题 问题描述 造成影响 备注
自动化程 部分传统轮胎缠绕机需要大量的人工操作， 这不仅增加了人工成本，还容易出现人 因人工操作失误导致的废品率高
1
度低 如胶条的上料、调整和设备的监控等 为操作失误，影响产品质量的稳定性 达 5%~8%
胶条质量 胶条挤出系统的控制精度不高，胶条的宽 影响轮胎的均匀性和平衡性，降低轮胎 胶条厚度波动 ±0.2 mm，会导致
2
不稳定 度和厚度存在一定的波动 的性能 轮胎的动平衡性能下降 10%~15%
缠绕精度 传统缠绕机的控制系统对缠绕速度、角度 出现胶条缠绕不均匀、重叠或间隙过大
3 无
低 和张力的控制不够精确 等问题，影响轮胎的质量和外观
设备故障 一些老旧的轮胎缠绕机由于使用年限较长， 导致设备故障率较高，维修成本增加， 设备平均每月故障停机时间达到
4
率高 机械部件磨损严重，电气系统老化 生产效率降低 8~10 h

3 轮胎缠绕机升级改造方案设计 采用触摸屏技术，操作人员可以通过触摸屏幕实现对
3.1 升级改造目标确定 设备的参数设置、运行监控和故障诊断等操作。新的
本次升级改造的目标是 ：将生产效率提高 30% 操作界面简单易懂，大大降低了操作人员的学习成本
以上，产品废品率降低至 3% 以下，设备故障率降低 和操作难度。
50% 以上，同时提高轮胎的质量和性能。
3.2 硬件升级改造 4 升级改造方案实施案例分析
（1）控制系统升级 ：采用先进的 PLC（可编程逻 4.1 案例企业背景介绍
辑控制器）和工业电脑相结合的控制系统，替代原有 某轮胎制造企业成立于 20 世纪 90 年代，拥有多
的继电器控制系统。新的控制系统具有更高的控制精 条轮胎生产线，但部分轮胎缠绕机设备老化，性能落
度和响应速度，能够实现对缠绕机各个部件的精确控 后，严重影响了企业的生产效率和产品质量。为了提
制。例如，PLC 的控制精度可以达到 ±0.01 mm，响 升企业的竞争力，该企业决定对其中一条轮胎生产线
应时间缩短至 10 ms 以内，相比原控制系统，控制精 的轮胎缠绕机进行升级改造。
度提高了 5 倍，响应时间缩短了 80%。 4.2 升级改造方案具体实施过程
（2）机械结构优化 ：对缠绕机构进行优化设计， （1）控制系统更换 ：拆除原有的继电器控制系统，
采用高精度的滚珠丝杠和直线导轨，提高缠绕机构的 安装新的 PLC 和工业电脑控制系统，并进行编程和调
运动精度和稳定性。同时，对胶条挤出机构进行改进， 试，使其能够与其他部件协同工作。
增加压力传感器和温度控制系统，确保胶条的宽度和 （2）机械结构调整 ：对缠绕机构和胶条挤出机构
厚度均匀一致。优化后的机械结构，能够使缠绕精度 进行拆卸和改造，更换高精度的滚珠丝杠、直线导轨
提高到 ±0.1 mm，胶条厚度波动控制在 ±0.05 mm 以 和压力传感器等部件，并进行安装和调试。
内。 （3）辅助装置安装 ：安装张力控制系统和在线检
（3）增加辅助装置 ：添加张力控制系统，实时监 测装置，并与控制系统进行连接和调试，使其能够正
测和调整胶条的张力，确保胶条在缠绕过程中始终保 常工作。
持恒定的张力，避免出现胶条松弛或断裂的情况。同 （4）软件安装与调试 ：安装优化后的控制算法和
时，安装在线检测装置，对胶条的宽度、厚度和缠绕 操作界面软件，并进行参数设置和调试，确保设备能
质量进行实时检测，一旦发现问题及时报警并进行调 够按照预设的程序运行。
整。 4.3 实施过程中的问题与解决措施
3.3 软件升级改造 （1）设备兼容性问题 ：在安装新的控制系统时，
（1）控制算法优化 ：优化路径规划算法，根据轮 发现与部分原有设备存在兼容性问题。通过与设备供
胎的规格和型号，自动生成最优的缠绕路径，提高缠 应商沟通，对设备进行了适当的改造和调整，解决了
绕效率和精度。同时，改进速度控制算法，使缠绕机 兼容性问题。
在启动、运行和停止过程中更加平稳，减少对设备的 （2）技术难题 ：在优化控制算法时，遇到了一些
冲击。优化后的控制算法，能够使缠绕效率提高 20% 技术难题，如路径规划算法的优化和速度控制算法的
以上。 稳定性等。通过与高校和科研机构合作，组织技术攻
（2）操作界面改进 ：设计友好、直观的操作界面， 关小组，最终解决了这些技术难题。

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·62· 第 51 卷 第 期