摘span>要：本文主要介紹摩托車(chē)子午線輪胎二段成型機(jī)的概況、摩托車(chē)子午線輪胎與普通載重子午線輪胎的工藝變化點(diǎn)、相應(yīng)的解決方案以及未來(lái)設(shè)備的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：冠帶張力span>排線span>同步span>運(yùn)動(dòng)控制

1 設(shè)備概況

輪胎成型機(jī)是制造輪胎胎胚的專(zhuān)用機(jī)械。外胎成型是輪胎生產(chǎn)過(guò)程中很重要的工序。成型過(guò)程可以看作是外胎各零部件的組裝過(guò)程，它在很大程度上決定著外胎的質(zhì)量。

子午線輪胎的成型方法有兩種，即一次法成型和二次法成型。目前國(guó)內(nèi)外輪胎制造商的載重子午線輪胎或轎車(chē)子午線輪胎的成型工藝都是采用一次法成型或者二次法成型。本文介紹一種采用二次法成型生產(chǎn)高檔摩托車(chē)子午線輪胎的專(zhuān)用設(shè)備。該設(shè)備機(jī)、電、氣一體化高度集中，自動(dòng)化程度高、操作方便、成型質(zhì)量高，適用于不同規(guī)格摩托車(chē)子午線輪胎的成型，性價(jià)比高（見(jiàn)圖 1）。

2 摩托車(chē)子午線輪胎工藝需求變化點(diǎn)

span>相比卡車(chē)、轎車(chē)載重輪胎，摩托車(chē)輪胎的胎面為弧面狀（見(jiàn)圖 2）?；谕庑斡善矫婕庸すに囎兂闪饲婕庸すに嚨男枰?，OMRON 對(duì)原有輪胎成型機(jī)控制技術(shù)進(jìn)行了全面的升級(jí)。下面介紹在研發(fā)過(guò)程中幾個(gè)核心設(shè)備需求變化點(diǎn)，以及相應(yīng)的 OMRON 技術(shù)解決方案。

3 ORMON 提供的核心技術(shù)價(jià)值

span>3.1 設(shè)備需求變化一：曲面 0°冠帶纏繞排線控制技術(shù)

span>冠帶層（見(jiàn)圖 3）是輪胎重要組成部分，主要作用是加固（固定）帶束層鋼絲切頭部位，防止受力時(shí)發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，以便取得更好的 RFV LFV CON 等性能，同時(shí)可減少硫化時(shí)胎肩處結(jié)構(gòu)的變化及漏鋼絲現(xiàn)象。按復(fù)合方式分為纏繞和帶式搭接兩種形式。帶式搭接方式控制難度低，缺點(diǎn)是有接頭，影響均勻性。纏繞方式是以一定寬度的簾線均勻纏繞，相比帶式搭接方式，剛性好，均勻性好、可以節(jié)省燃油約 20%左右，增加了胎體強(qiáng)度等。新研發(fā)的摩托車(chē)子午線輪胎二段成型機(jī)采用的是纏繞方式。

與一般載重輪胎一樣，摩托車(chē)同樣需要冠帶層，但是與一般載重輪胎相比，摩托車(chē)輪胎對(duì)冠帶層的纏繞實(shí)現(xiàn)提出了新的課題——曲面纏繞技術(shù)。由于摩托車(chē)輪胎使用場(chǎng)合與一般載重輪胎有區(qū)別，尤其在車(chē)輛過(guò)彎時(shí)，一般載重輪胎是表面均勻受力，而摩托車(chē)由于輪胎表面曲面弧度關(guān)系，受力是不均勻的，針對(duì)這樣的使用場(chǎng)合的變化，客戶提出對(duì)冠帶層纏繞提出了新的纏繞工藝要求：纏繞的冠帶輪胎兩側(cè)密度小，中間部分密度大（見(jiàn)圖 4）。

應(yīng)對(duì)這樣的技術(shù)需求變化，我們對(duì)原機(jī)械結(jié)構(gòu)和電控算法均進(jìn)行了調(diào)整，機(jī)械部分將原水平排線機(jī)械結(jié)構(gòu)更改為旋轉(zhuǎn)排線機(jī)械機(jī)構(gòu)，電控算法方面 OMRON 對(duì)原有的排線 FB 進(jìn)行了技術(shù)升級(jí)滿足新的排線需求。

span>升級(jí)后的 FB 如圖 5 所示。通過(guò)新增加的參數(shù)（兩邊線徑 L1 中間線徑 L2、L1 占比和 L2 占比），實(shí)現(xiàn)對(duì)不同曲面輪胎漸變排線的工藝需求。同時(shí)只需要將兩邊線徑 L1 和中間線徑 L2 設(shè)置成一樣就可以滿足一般載重輪胎的均勻排線工藝要求。

span>3.2 設(shè)備需求變化二：曲面 0°冠帶纏繞張力控制技術(shù)

span>曲面纏繞的需求同樣帶來(lái)了另外一個(gè)課題——纏繞張力控制。一般載重輪胎生產(chǎn)時(shí)也有對(duì)冠帶纏繞時(shí)的張力控制方案，由于成型鼓側(cè)在冠帶纏繞時(shí)，纏繞卷徑基本不變（一般由 HMI 參數(shù)輸入），所以纏繞時(shí)冠帶的線速度基本穩(wěn)定，且一般采用如圖 6 所示的張力控制方案。

span>針對(duì)摩托車(chē)輪胎曲面纏繞技術(shù)特點(diǎn)，OMRON 對(duì)原有控制方案進(jìn)行了微調(diào)，新的控制方案如圖 7所示。在程序處理中增加了成型鼓卷徑計(jì)算處理，并作為前饋控制量疊加到原有的張力反饋系統(tǒng)中，從而提高整個(gè)張力系統(tǒng)的響應(yīng)性。

span>利用上述核心技術(shù)課題的解決，最終實(shí)現(xiàn)了曲面纏繞的技術(shù)瓶頸的攻克，實(shí)際纏繞效果見(jiàn)圖 8和圖 9。

span>4 OMRON 整體方案介紹

span>OMRON 針對(duì)摩托車(chē)輪胎成型機(jī)上述的工藝特點(diǎn)以及綜合設(shè)備其他需求如：設(shè)備占地面積大、控制點(diǎn)分散、控制精度要求高等。最終推薦客戶使用了 OMRON 最新的控制系統(tǒng)——SYSYMAC 平臺(tái)。圖10 為設(shè)備的整體控制方案圖。

圖 10 中的 SYSMAC 平臺(tái)包括高速運(yùn)動(dòng)控制(NJ 系列)、高性能總線伺服系統(tǒng)(1S 系列)、薄片式設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程 IO(NX 系統(tǒng))、總線型變頻系統(tǒng)（MX2 系列）、功能豐富的 HMI 系統(tǒng)（NA 系列）和多樣化的傳感系統(tǒng)(光纖、光電、接近等)。

span>小到一個(gè)傳感器、大到主控制器和電機(jī)等，在這個(gè)設(shè)備的任何角落你都可以發(fā)現(xiàn) OMRON 產(chǎn)品的LOGO，OMRON 強(qiáng)大的 SYSMAC 平臺(tái)可以完美應(yīng)對(duì)各種功能需求。

span>基于 SYSMAC 平臺(tái)以及相關(guān)產(chǎn)品的豐富功能和強(qiáng)大性能，使得 OMRON 能夠在瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)大環(huán)境下，作出快速的方案應(yīng)對(duì)和實(shí)施，協(xié)助客戶短時(shí)間內(nèi)完成摩托車(chē)子午線輪胎二段成型機(jī)的研發(fā)。

span>同時(shí)不僅在硬件產(chǎn)品上協(xié)助客戶完成了設(shè)備的研發(fā)，OMRON 利用全球技術(shù)共享和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)在軟件應(yīng)用上也為客戶提供了最新控制理念和控制技術(shù)去滿足不斷變化的行業(yè)課題和需求。較目前市場(chǎng)主流的子午線輪胎二段成型機(jī)，新研發(fā)的摩托車(chē)子午線輪胎二段成型機(jī)提出了新的技術(shù)需求，OMRON在第一時(shí)間進(jìn)行了課題研究和對(duì)應(yīng)，快速滿足新的技術(shù)需求，確保了設(shè)備短時(shí)間內(nèi)順利研發(fā)成功。

span>5 未來(lái)發(fā)展技術(shù)展望

span>摩托車(chē)子午線輪胎二段成型機(jī)業(yè)已順利研發(fā)成功，該設(shè)備填補(bǔ)了國(guó)內(nèi) 10″～18″span>摩托車(chē)子午線輪胎成型機(jī)市場(chǎng)的空白。同時(shí)在研發(fā)過(guò)程中我們也在不斷與設(shè)備制造商探討該設(shè)備未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，并根據(jù)這些趨勢(shì)提出了 OMRON 在控制技術(shù)上假設(shè)性提案。

span>5.1 設(shè)備未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)一：多類(lèi)型曲面的冠帶纏繞技術(shù)需求

span>目前設(shè)備采用單伺服排線（一個(gè)旋轉(zhuǎn)伺服），如果排線伺服與輪胎弧面無(wú)法軌跡吻合就會(huì)對(duì)排線效果產(chǎn)生較大影響，因此將單伺服排線升級(jí)為三伺服排線（水平軸、旋轉(zhuǎn)軸和升降軸），同時(shí)配合全新的傳感技術(shù)，通過(guò)智能學(xué)習(xí)等功能，實(shí)現(xiàn)纏繞曲面軌跡自學(xué)習(xí)，這將是該設(shè)備未來(lái)的一個(gè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

span>5.2 設(shè)備未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)二：曲面成型鼓漲縮鼓技術(shù)升級(jí)需求

span>曲面成型鼓采用 A、B 瓦漲縮鼓（氣動(dòng)）形式完成，氣動(dòng)元件的穩(wěn)定性和機(jī)械結(jié)構(gòu)的精度都會(huì)對(duì)漲縮鼓的可靠性產(chǎn)生很大影響，因此未來(lái)通過(guò)優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，導(dǎo)入伺服等高精度的電控方案，利用伺服等高精密電機(jī)以及運(yùn)動(dòng)控制器的同步算法可以大大提高漲縮鼓的效果和穩(wěn)定性。

span>6 總結(jié)

span>OMRON 非常有幸參與此次設(shè)備研發(fā)的全過(guò)程，依托多年的自動(dòng)化行業(yè)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)以及 SYSMAC 平臺(tái)的最新硬件性能和軟件功能，在短時(shí)間內(nèi)完成了摩托車(chē)子午線輪胎二段成型機(jī)的研發(fā)。

/span>

/span>

/span>