自动精确橡胶条堆垛

作者：Phillip A. Rastok和Michael G. Slone VMI美国公司    来源：PT现代塑料

欢迎访问e展厅 展厅 12 炼胶机/密炼机展厅 密炼机, 橡胶挤出机, 捏炼机, 开炼机, 炼胶机, ... 在过去几年里，人们对宽1.5到6英寸，厚3/16到5/8英寸的未硫化橡胶条的需求显著提高。这些胶条必须包装为足够的重量和长度，这样无需经常穿胶条，就可进行下步连续加工（下游挤出和/或注射成型加工）或进入其他手动工序。 供应胶条时通常是将胶条手工堆垛在垫木上，或装入料篮内。虽然手工堆成的垛堆是可以接受的（甚至具有艺术性），但人工堆垛非常浪费时间，工作乏味，需要大量劳力，而且在人类工程学上也受到质疑。日益增加的对胶条的需求，以及手工堆胶的缺陷促使人们设计了自动精确堆胶器。这样橡胶条的堆垛和处理不再需要大量的手工操作，大多数应用都可使用自动精确堆胶设备。 橡胶生成通常都是非常长、薄而且窄的条状，这种形态不适合储存和运输，因此胶条通常都被折叠成多层并堆在托架上来完成储存和运输，这可通过三种方法来实现。橡胶条可以用半自动机器折叠并堆垛在托架上，但是这样形成的垛堆胶条会相互重叠，造成下一步加工时进料困难。另外这些机器不允许密集堆积，因此形成的垛堆大部分实际都是空气，造成船运成本增加。 正如已经提到的，橡胶条也可以手工堆垛。半自动机器虽然可以提高堆垛的密度和准确性，但仍需要大量劳力，而且工作单调，甚至会因重复性运动造成伤害。 全自动机器可以准确并密集地堆垛、折叠胶条。堆垛和折叠设备由传送带、分配头、折叠挡板和控制系统组成，可以平整、整齐、密集地堆垛橡胶条，应用于下一步加工。机器的工作速度比手工快，也提高了整条混胶线的生产能力。 还有其他许多不同的堆垛方法可以用于堆垛窄橡胶条。 三种基本的堆垛标准 最常用的自动未硫化窄胶条堆垛方法是从三种旧标准发展而来。第一和胶片冷却机联机，在胶条直接从胶片冷却机上移下来后，简单地摇进料篮。第二是脱机生产胶条，托架上全宽的胶条用一个冷切机切割成窄胶条，然后摇进钢丝筐或塑料篮，其堆垛质量和密度往往比所需的差，但胶条可以维持在篮内。如果要移动这些胶条，就需要手工辅助，因为胶条常常会扭曲或交错重叠，使得自动转移非常困难。 上述问题通过摇进分隔料篮可以部分得到解决。利用这种堆胶方法（可应用上述的联机或脱机方法），这些胶条必须小心地通过一个传送带引导进入摇摆单元。在摇摆单元的出口，每个分隔料篮的上部都有导辊，胶条的前沿可以手动从辊间穿过，然后放入正确的分隔料篮。这样就将各个单独的胶条分开了，但仍有交错重叠和扭曲现象存在。 过去用的堆窄胶条的第三种方法需要隔膜分切或开槽刀，切开密炼机上下来的宽胶条（这样生成的窄胶条仍然相互粘连），然后象堆宽胶条一样摇动堆垛。隔膜分切只切断料堆的部分厚度，使得堆垛后可以轻易地将冷胶坯分成条；而开槽刀分切则是厚度方向完全切断料堆，只留下一个穿孔，这样在整个堆垛过程中可以使胶条保持全宽的冷胶坯形态。根据胶条的下游应用（或加工）选择适当的堆垛方法非常关键。如果胶条要一次一次地用，垛堆必须允许单独的胶条移出而不缠结、断裂或影响剩余的胶条，这就要求胶条沿其宽度方向准确堆垛。必需的精确度不仅依赖于化合物种类，也随胶条宽度不同而变化。切成一定宽度的胶条一定不能与其旁边或上方的胶条交错重叠，这会妨碍其单独移取。总的来说，胶条越窄，堆垛所需的精确度必须越高。图1是一个精确堆胶的图片，胶条可从托架上单独移取。我们也会检查其他一些用于处理未硫化胶条以便下步加工的常用方法。 脱机分切和堆垛 在传统胶片冷却机中，橡胶在正常涂层、冷却和堆垛后再进行脱机分切和堆垛。脱机分切和堆垛的主要优势是传统胶片冷却生产线不会受附加过程的阻碍，从而保证产量不会降低。而主要的劣势是需要增加一个新步骤（要求一定的占地面积、人力、设备、设施和维护）。 脱机分切和堆垛是取出一叠摇动放好的宽橡胶，将其分开，切割成单独的胶条，然后将这些窄胶条重新堆垛用于下步加工。通常窄胶条就象前面所说的那样堆进分隔料篮，但有附加的胶条牵引（辊），如图2所示。 脱机分切和堆垛的另一种方法是从密炼机上取出宽胶条开始，用开槽刀分切系统把胶条切成窄胶条，然后如上所述堆垛。这些垛堆被移至一个脱机系统，在这里胶条分别从垛堆上拉下，再次分切成两条更窄的胶条。在图3中，输入的是摇动放好的已分切胶堆，胶条宽3英寸。料堆垫木放在自卸车上，先通过一个传送带，其中装着一个冷分切机，可将3英寸胶条分成2个1.5英寸的胶条，然后这些1.5英寸的胶条穿过一个双头RSC WigWag装置，堆进分隔料篮，这些胶条可以在下一步骤单独取用。 卷取法 储存和处理窄胶条的其他方法还包括卷取法。卷取可以在胶片冷却机的末端进行，在冷切机的出口处作为联机或脱机加工。图4显示了一个冷切机将28英寸宽的料堆切成1.5英寸的胶条，然后这些胶条绕在轴柄上。卷好的橡胶在下一步操作时可以拉开。 卷在卷盘上是另一种选择，同样也可以联机或脱机完成。图5所示是一个可用于四股胶条的卷取系统。在这里使用了多个轴柄，这样可以在穿空卷盘，重新开始卷取的同时移开装满的卷盘。 卷取法的优点在于可以使各胶条轻易分开，便于下一步加工。但也有两个严重的缺陷，第一如果没有使用额外的设备进行处理（如从轴柄上移下，储存或运输），在一个卷盘或轴柄上不可以承受太大的重量（或不能放太长的胶条）。第二，下游的加工设备可能需要某些松驰释放装置。不过考虑到料堆的变形和粘性，卷取法有时是最好的解决方案。 某些橡胶不能浸渍或喷射抗粘涂层。对这些料堆，可以使用附加卷取：即加衬垫材料卷取。卷取可以通过一个标准的长环悬挂系统，也可以是冷却传送带。胶堆可以部分分割或切断，但某些未涂层的料堆不能保持在分切状态，会一起冷流回流，这种卷取系统也可能需要松驰释放装置来利于下游加工。而衬垫材料，不管是织物还是聚合物，都必须一起卷取、储存和处理。当不能使用抗粘剂时。这种卷取对于制备和处理橡胶条是一种有用的解决方案。 旋转胶条冷却器（RSC）和WigWag（摇摆装置） 旋转胶条冷却器（RSC）和RSC WigWag结合了两种设备来进行涂层、冷却、干燥和堆垛单个窄胶条。RSC可以放在生产橡胶条的小型密炼机或挤出机出口，RSC WigWag用于将胶条堆垛进料篮或放在托架上。RSC WigWag有两个轴向的可控运动（前后或左右运动），因此可以比标准摇摆装置更有效地填入料篮或放在托架上。这些系统对于胶条制备是一种简单的解决方法，适用于工厂内进一步加工或船运到另一个工厂，但生成的料堆并不密集，在长距离船运时可能缠结。 图6显示了一个旋转胶条冷却器和一个旋转胶条摇摆装置。值得注意的是旋转胶条摇摆装置也可作为独立机器供应，可有两个或更多堆垛头，使来自传送带或胶片冷却机的多层胶条堆垛进分隔料篮。 现状 很明显作为橡胶注塑机和挤出机的进料材料，窄胶条的使用和需求这几年来大幅增加，从而也增加了对精确（密集）堆胶装置的需求。 窄胶条的精确堆垛传统上是一个手工活。为了将胶条放入料篮或放在托架上，会需要一个或两个劳动力。每个工人必须在托架一头折叠胶条，再在另一头折回来。这种劳动是乏味不断重复的，混炼生产线的速度因此也受到操作工堆垛速度的限制。 第一代精确堆胶器 精确堆胶器，也被称为AccuStrip Stacker正是开发来解决与手工堆垛有关的缺陷（如劳动密集、速度慢、在人类工程学上受到质疑、成本高）。第一代精确堆胶器主要是为了满足某一种化合物堆胶的需要，其胶条尺寸、托架和料篮直径固定。经过证实该机对轮胎制造商或其他一些使用单个固定宽度化合物的使用者非常有帮助，但不能满足定制化合商和小型使用者的需求，这些小型使用者会经常变换胶条的宽度、厚度、化合物类型、甚至是托架尺寸。 复合高密度堆胶器 和精确堆胶器同时发展的还有复合高密度（MHD）堆胶器。MHD堆胶器设计用于将窄胶条堆入料篮或料箱，同样也可以堆垛宽胶条或多层窄胶条。固定挡板的安装保证折叠在料篮的两端，由于挡板是与料篮相配，料篮尺寸预先就定在一个固定尺寸。MHD堆胶器包括一个程序控制振荡输入传送带，上端有一个夹送辊、驱动松紧带摇摆装置、挡板、升降机、必要的框架和控制器。 第一代精确堆胶器和MHD堆胶器（如图7所示）都解决了如何在托架上或料箱中密集堆胶的问题，但正如前面提到的那样，它们也有限制。我们需要一种新的设计来满足定制化合商和其他不同胶条产品生产商的要求。 最新科技的精确堆胶器 随着精确堆胶器和MHD堆胶器的发明，自动精确堆垛窄胶条成为可能，但它对托架尺寸和胶条周长还有限制，而新型精确堆胶器的确解决了这些难题。该机可以自动堆垛宽度从1到6英寸、厚度从3/16到5/8英寸的窄胶条。系统含有高度控制单元，以进行胶条的自动检测、自动进料、速度控制、自动穿孔、自动堆垛在托架上、重量控制、根据托架已满的信号（根据垛堆的重量或高度）自动裁断。和架空系统的联系可以确定当前的垛堆识别号、垫木和堆垛情况，甚至可以调节多个托架尺寸和包括矩形垛堆在内的垛堆直径。 这些最新技术的精确堆胶器已经成功地安装于轮胎工厂、汽车部件供应商和定制化合商处。 定制化合商模型 一个定制化合商成功地安装了一套含四个精确堆胶器的系统，如图8所示。这套系统包括接胶片冷却机的独立胶条传送带、90°旋转头、自动胶条检测、胶条速度控制、自动穿孔、精确自动堆垛、垫木装满后自动裁断以及垫木处理。 每个精确堆胶器都是从冷却架取下窄胶条，通过牵引头自动进料，牵引头可准确地将胶条放在托架上。在托架上放好了一层或两层胶条后，托架转动90°然后继续堆垛。这样使得胶条可以交错按层堆放，提高垛堆的稳定性和密度。当胶条达到所需高度后，一把热刀自动将其裁断。堆垛完成后，升降台降低到一个垫木传送带处，它将装满的托架移开，并把一个空托架安放到位进行下一次循环。所有参数，包括托架尺寸、胶条重叠、胶条在托架上的长度、堆垛形状等都通过一个架空控制系统或触屏控制器编程。 在安装这套系统前，四个胶条的堆垛是用手工完成。四个堆胶的，加上一个开车的，操作既需要大量劳动力，又浪费混炼时间。不过现在这台四机系统只需要一个操作工就可完成监测和托架的装卸。 挤出生产线 一个制造商安装了一台独立的精确堆胶器，如图９所示。挤出机生成的胶条通过一台旋转胶条冷却器涂层、冷却和干燥，然后通过一台金属检测器传送进入精确堆胶器。托架都储存在托架供应机中，通过一个链式传送带自动送到精确堆胶器处。托架装满后，被送到卸料端通过一个叉车移下，同时一个新托架再放到堆垛位置。 精确堆胶器（独立单元） 基本的独立精确堆胶器，如图10所示，包括回路控制、垛堆检测、架空传送带、三维轴向运动（包括一个方向可旋转）、驱动夹送辊、挡板、HMI的PLC系统控制、可变速度驱动和线性转换器。这台机器还包括输送轮，输送轮允许最终使用者将精确堆胶器移到不同的机器处来完成精确堆胶。要注意的是根据堆垛机理，左右运动的速度可使胶条层从没有重叠到完全重叠。沿90°转动方向使胶条部分重叠，垛堆会更紧密而且更稳定，其松驰性能也比每层不转动平着堆放的好。 结论 卷取法适用于体积小或易断的垛堆。 用衬垫材料卷取适用于没有抗粘剂。 手工堆垛用于短周期、体积小的堆胶。 带槽口的片材精确摇摆堆成的胶堆体积大，但多个胶条可在同一垫木上。 复合高密度堆胶用于将胶条堆入料箱，或将两条胶条放在一个托架上。 精确堆胶用于体积大和/或多种垛堆和胶条尺寸。 没有一种解决方案可适用于所有使用者，所有垛堆规格和加工过程。 了自动精确堆胶器。这样橡胶条的堆垛和处理不再需要大量的手工操作，大多数应用都可使用自动精确堆胶设备。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/6/2004)