橡胶V带全自动裁布机系统设计

（福建省三明市东辰机械制造有限责任公司，福建 365500）

0 引言

橡胶V带包括由包布层、伸张层（顶胶）、强力层（抗拉层）、缓冲层和压缩层（底胶）等部分组成。在橡胶V带的生产过程中，浸胶布（或帘布）作为伸张层，通常需沿纤维的经、纬线夹45°角斜裁成菱形布条，经抓取拼接，再压紧后，收卷成高强度的等宽浸胶布条盘，才能使用[1,2]。生产中所用到的裁布机都是通用型裁布机，对于V带生产的后续工作还需要人工操作。国内一些橡胶V带厂家引进国外通用工业机器人，完成V带生产的后续工艺，具有降低劳动强度、改善生产安全环境、自动化程度高的特点，但其成本较高。本文设计一个全自动V带裁布机，具有储布、裁布、布条压紧及收卷功能，实现V带生产的整个工艺流程，并且节省了成本。

1 全自动裁布机的本体结构设计

全自动V带裁布机的整体结构，如图1所示，分为三个部分：1）为分布储布机构；2）旋切裁布机构；3）压紧收卷机构。

1）分布储布机构由储布辊、衬布辊、左侧螺旋扩张辊、右侧螺旋扩张辊、刹车装置、链轮减速装置和机架等组成。如图2所示，分布电机通过链轮减速装置带动衬布辊转动，把衬布收卷成衬布卷（循环使用），而浸胶布则绕过左、右螺旋扩张辊、储布辊，进入一下机构，实现衬布与浸胶布的分离。在衬布收卷的过程中，衬布拖动安装在刹车装置的浸胶布筒同步转动（适当调整刹车装置的制动力矩，防止浸胶布筒自由转动），储布辊在重力的作用下，顺沿机架上的导轨向下运动，左螺旋扩张辊受浸胶布的作用，被动旋转，完成浸胶布的第一次除皱，当下接近开关感应到储布辊时，电机停止转动，储布辊停止运动，完成储布工序。当伺服传动机构送布时，浸胶布通过右侧螺旋扩张辊的转动进行第二次除皱，此时储布辊向上运动，直至上接近开关导通，分布电机重新启动，开始新一次循环。

图1 全自动V带裁布机整体结构

图2 分布储布机构

2）旋切裁布机构由刀架组件、刀体组件、圆盘刀、底刀、气缸、压紧杆、直线导轨副、牵引带等组成，如图3所示，工作时气缸推动压紧杆压紧浸胶布，裁布电机启动并带动皮带轮转动，使得牵引带拖动刀体组件沿直线导轨作直线运动，圆盘刀因与底刀压紧接触产生摩擦力而被动旋转，被动旋转圆盘刀与底刀配合完成浸胶布的裁剪。安装在刀架组件上的接近开关感应到刀体组件，裁布电机停止，同时气缸使压紧杆回摆松离，等待下一步工作程度。因为旋切裁布机构与伺服传动机构的中心线夹角为45°，所以该机构可完成浸胶布沿纤维经、纬线夹45°的平直裁剪。

图3 旋切裁布机构

3）布条压紧机构由上压紧辊、下压紧辊、摆动辊、皮带轮组件、齿轮及机架等组成。如图1、图4所示，操作人员将浸胶布条对准搭接后，触动开关启动压紧电机，电机通过皮带轮组件及齿轮使上、下压紧辊同步反向转动，拼接后的浸胶布条，由压紧辊压紧搭头后送出，经摆动辊进入收卷机构。当浸胶布条离开压紧机构的光电开关的控制位置时，压紧电机停止转动，完成一次浸胶布条的压紧工序，等待下一步工作程序。

布条收卷机构由收布辊、衬布辊、衬布扩张辊、刹车装置、链轮减速装置和机架等组成。如图4所示，压紧后的浸胶布条，进入光电开关的控制范围，收卷电机自动启动，电机通过链轮减速装置使收布辊转动，浸胶布条经过过渡辊，连同（被扩张辊除皱处理过的）相应宽度的衬布，被收卷成平整的浸胶布条盘。当浸胶布脱离光电开关的控制范围时，收卷电机停止转动。

图4 布条压紧、收卷机构

2 电气系统设计

完成带胚包布成型一般要经过：测长-拉伸-送布-压合-包布-剪刀伸出-剪布-收尾-停机复位等工序，这些动作由汽缸或电机来带动执行，控制电机和气缸的电气元件是：电磁阀、接近开关、脚踏开关和转换开关、变频器等，从结构图中可知，输出有10个开关量，输入有11个点，便可满足要求，因而选用西门子可编程控制器S7-200 CPU224，其输出输入的配置如图5所示，根据其生产工艺编写相应的梯形图，实现系统的控制。

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3 结论

传送V带是工业领域中不可缺少的传送工具，由于其制造工艺繁琐，其自动化装置还没有形成系统化。本文根据V带生产的工业过程，设计了全自动V带生产系统的机械结构及其控制系统，较好地解决了生产过程的连续性，提高了生产效率，并应用到实际的V带生产中。

[1]曹中华.传动V带的制造工艺研究[J].机械传动,2013.8:84-87.

[2]孟兆明,代博兴.V带传动最佳设计的方法与步骤[J].橡塑技术与装备,2016.23:67-71.