Развитие технологий

01.06.2021

Высокотехнологичное производство проникло во многие отрасли, и производство шин не исключение. Хотя робототехника не вытеснила традиционные методы изготовления шин в больших масштабах, ее использование, безусловно, растет.

Изготовление шины - трудоемкий процесс по разным причинам. Шина состоит из множества отдельных компонентов, которые необходимо собирать в определенном порядке.

Процесс начинается с создания резиновых смесей. Необработанные ингредиенты, которые включают масла, технический углерод и / или диоксид кремния, пигменты, антиоксиданты, ускорители и другие добавки, смешиваются вместе в гигантских блендерах, называемых Banburys. В результате получается резиноподобный материал, который будет измельчен и разрезан на полосы, которые станут боковинами, протекторами и другими частями шины.

Корпус шины изготовлен из прорезиненной ткани, которая идет огромными рулонами. Используемые ткани включают полиэстер, вискозу или нейлон в зависимости от типа производимой шины. Большинство шин для легковых автомобилей имеют корпус из полиэфирного корда.

Другой компонент - борт шины. Каркас бусины, имеющий форму обруча, собран из высокопрочной стальной проволоки. Пряди выровнены в ленту и покрыты резиной для склеивания, а затем скручены в петли.

Радиальные шины изготавливаются на круглом барабане или цилиндре, который является частью машины для сборки шин. Машина предварительно придает шине форму, которая очень близка к окончательным размерам шины.

Когда шины построены, их собирают изнутри. Опытный производитель шин начинает с создания внутреннего покрытия из двойного слоя синтетического каучука. Сверху он оборачивает два слоя многослойной ткани (шнуры), за которыми следуют две полосы, называемые вершинами, для придания жесткости области чуть выше бусинки. Затем добавляется пара полос бортовой ленты, чтобы помочь борту противостоять трению при установке на колесо. Затем добавляются стальные ремни, которые помогают противостоять проколам и обеспечивают поддержку протектора, а затем протектор, который идет последним.

Автоматические ролики плотно прижимают все детали друг к другу, затем «зеленая шина» проверяется перед тем, как она попадет в вулканизационный пресс. В процессе отверждения шина нагревается до температуры более 300 ° F в течение 12–25 минут для придания формы протектору. Это вулканизирует резину и производит готовую шину. Затем проводится окончательный осмотр, который может включать в себя рентген для выявления внутренних дефектов.

Комбинирование элементов

Это было довольно простое изложение, но вы можете видеть, что создание шины включает в себя множество этапов и требует высокой степени точности и контроля на каждом этапе процесса.

Самой сложной частью автоматизации производства шин всегда была сборка каркаса шины. Автоматизация остальной части процесса (смешивание сырых ингредиентов, обращение с компонентами, которые входят в шину, обращение с шиной между этапами, окончательное отверждение и осмотр) была легкой частью.

Эрни Родиа, вице-президент по глобальному проектированию и производственным технологиям Goodyear, говорит, что его компания IMPACT (Integrated Manufacturing Precision Assembly Cellular Technology) автоматизирует большую часть обработки материалов и предварительно собирает некоторые отдельные компоненты.

На двух заводах Goodyear для комбинирования элементов каркаса шины используются машины, называемые «горячеформовочные машины», поэтому при окончательной сборке шины необходимо добавлять только ремни и протектор. Это вдвое сокращает время и количество необходимых соединений.

На типичной грузовой шине горячий формирователь объединяет 12 из 23 отдельных элементов в один; с шинами для легковых автомобилей он объединяет шесть из 12 отдельных элементов в один.

«В настоящее время мы используем технологию IMPACT для производства около 30% шин для грузовых автомобилей и от 10% до 15% шин для легковых автомобилей. В результате снижаются производственные затраты, повышается повторяемость и общее качество», - сказал он.

Дым и зеркала?

Кевин Гилхули из Pirelli говорит, что нет ничего волшебного или загадочного в модульной интегрированной роботизированной системе Pirelli (MIRS) для производства шин. Технология MIRS, впервые разработанная на заводе компании в Милане, Италия, в июле 2000 года, сейчас используется в Германии и Великобритании для производства шин. Завод Pirelli в Риме, штат Джорджия, также будет использовать новый процесс MIRS для производства шин в конце этого года.

Так что же такое МИРС? Это серия автоматизированных рабочих станций, на которых для сборки шины используются шесть роботов-манипуляторов. Поскольку шина собирается на барабане, компоненты добавляются в виде длинных непрерывных полос, что устраняет швы и стыки, которые необходимы при сборке шины вручную.

Непрерывный процесс намотки позволяет получить более округлую и надежную шину с меньшими отклонениями. Гилхули говорит, что MIRS улучшает шину на 100% по сравнению с традиционными методами изготовления шин. Это также снижает затраты примерно на 25%. Но это медленный процесс, который пока не подходит для массового производства шин.

«MIRS дает нам гибкость. Каждый модуль может производить до 125 000 шин в год, что делает его идеальным для небольших объемов, высокопроизводительных шин и специальных шин», - сказал он. «Мы можем сделать меньшие пробеги, а затем быстро перейти на другой размер без головной боли, с которой вам приходится иметь дело при изменении размеров в традиционном процессе изготовления шин».

Гилхули сказал, что Pirelli использует MIRS на своем заводе в Германии для производства шин для нового Mini Cooper.

«Мы считаем, что процесс MIRS поможет нам справиться с быстрым ростом размеров шин, который мы наблюдаем сегодня, и позволит нам производить более широкий ассортимент размеров за счет более коротких тиражей», - сказал Гилхули.

Множественные преимущества

Из-за конкурентного характера бизнеса производители шин не стремятся делиться секретами своего производства с миром (особенно со своими конкурентами). Джон Маккуэйд из Bridgestone / Firestone сказал, что его компания видит четыре основных преимущества использования робототехники в производстве шин:

1. Улучшение эргономики: робототехника может устранить большую часть операций с материалами, которые происходят на традиционном шинном заводе.
2. Повышенная повторяемость процесса: убрав человеческий фактор, вы получите гораздо лучшую согласованность и качество.
3. Экономит место: позволяет использовать более эффективную компоновку оборудования и меньшие помещения.
4. Снижение затрат: но для этого требуются значительные инвестиции в новые технологии.

«Мы считаем, что робототехника - это ответ там, где он имеет экономический смысл», - сказал Маккуэйд. «Вы можете автоматизировать производство большей части шин для легковых и легких грузовиков, но не шин большего размера.

«Мы используем много робототехники на нашем новейшем предприятии в Айкене, Южная Каролина, чтобы автоматизировать большую часть операций с шинами. Например, теперь мы используем штрих-коды на шинах, чтобы снизить вероятность доставки клиентам неправильные шины ".

МакКуэйд не стал комментировать тип робототехники, используемой в процессе сборки шин, за исключением того, что сказал, что BFS разработала свои собственные проприетарные процессы, которые она не хочет раскрывать.

Super Top Secret

Michelin также имеет свой собственный суперсекретный автоматизированный процесс сборки шин, называемый C3M, который очень немногие люди, включая сотрудников Michelin, когда-либо видели.

Джим Данбо, управляющий заводом Michelin в Гринвилле, Южная Каролина, где были объединены две установки C3M, говорит, что качество продукции, точность и эргономика стимулировали развитие процесса.

«Наши приложения в первую очередь предназначены для ситуаций, когда у нас есть повторяющиеся движения или движения по трем или более осям», - сказал он. «В настоящее время мы используем роботизированные системы FANUC и ADEPT в рамках наших традиционных процессов изготовления шин, в первую очередь в приложениях с высоким эргономическим риском (повторяющиеся движения) для наших сотрудников».

Система Michelin C3M - Carcasse, Monofil, Moulage и Mechanique - была установлена на трех континентах с момента ее появления в 1997 году, говорит Данбо, и произвела около 15 миллионов шин.

«C3M - это очень гибкий процесс, который, как мы продемонстрировали, занимает всего 12 часов, чтобы настроить и начать производство шин», - сказал Данбо. Несмотря на то, что из него могут изготавливаться любые шины для легковых автомобилей или легких грузовиков / внедорожников, Данбо говорит, что C3M лучше всего подходит для коротких серий «сверхвысоких характеристик и высокопроизводительных шин для внедорожников». Эффективность и качество достигаются за счет упрощения процесса. «Традиционный производственный процесс состоит из семи этапов. С помощью C3M производство сводится к одной стадии», - сказал он.

Однако C3M - не единственный «качественный» ответ Michelin. Данбо объясняет, что этот процесс требует улучшений в восходящем направлении, чтобы быть эффективными. «Как только улучшается поставка продукции, повышается производительность».

Вполне вероятно, что со временем отрасль увидит более широкое использование автоматизации на шинных заводах и рост производства шин без участия оператора. Для дилеров это должно означать более высокий уровень качества и меньше гарантийных проблем.

Но это также означает, что производители шин могут создавать совершенно новые конструкции, которые в настоящее время слишком сложно или дорого производить с помощью методов ручной сборки. Время покажет.