运输小车在螺旋钻杆翼片焊接工作站中的应用.pdf

第 4 3卷 第 1 0期 2 0 1 7年 1 O月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i ne Aut o ma t i o n Vo 1 ． 4 3 NO ． 1 0 0c t ．2 O 1 7 ’ ’ ’ i 经验交流 _．． ． 1 ．． ． ◆ l ◆ ’ 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 7 1 0 0 0 9 4 0 3 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 7 ． 1 0 ． 0 1 9 运输小车在螺旋钻杆翼片焊接工作站中的应用 兰菲 ， 吴智峰 中煤科 工集 团西安 研 究 院有 限公 司 ，陕西 西安 7 1 O O 7 7 摘要 针对螺旋钻杆翼片焊接工作站的钻杆运输依靠人工进行的问题， 将运输小车应用到螺旋钻杆翼片 焊接 工作 站 中， 实现 了钻 杆在 上 下料 工位 和 2个焊 接 工 位 间 的运 输 。运 输 小车 控 制程 序 采 用 P L C F X 3 U 编程 ， 实现 了运输 小 车与焊接 工作 站 的联合 协调 工 作 。应 用结 果表 明 ， 使 用运 输 小车后 ， 整 个 钻杆 运 输 流 程 用 时缩短 了近 一半 ， 效 率提 高 了约 4 3 。 关键 词 煤炭 开采 ； 螺 旋钻 杆 ；钻杆 运 输 ；翼 片焊接 ； 运 输 小车 ； 焊接 工作 站 ； 双 工位 焊接 中图分类 号 TD 7 1 2 ． 6 文 献标 志码 A 网络 出版 时间 2 0 1 7 0 9 2 7 1 5 0 6 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ k n s ． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 7 0 9 2 7 ． 1 5 0 6 ． 0 1 9 ． h t ml Ap p l i c a t i o n o f t r a v e l l i n g b o g i e i n v a n e we l d i ng s t a t i o n o f s p i r a l d r i l l p i p e LAN Fe i ． W U Zh i f e ng CCTEG Xi a n Re s e a r c h I ns t i t u t e，Xi a n 71 0 0 7 7，Chi n a Ab s t r a c t I n v i e w o f pr o bl e m t ha t d r i l l pi p e t r a ns p or t a t i o n d e p e n ds o n ma nu a l o p e r a t i o n i n v a ne we l di n g p r oc e s s o f s p i r a l dr i l l pi pe，t r a v e l l i n g b og i e wa s a pp l i e d t o va ne we l d i n g s t a t i on o f s p i r a l d r i l l p i pe ， wh i c h r e a l i z e d t r a ns p or t a t i o n o f d r i l l pi p e s be t we e n l o a di ng a nd unl oa di n g s t a t i on s a nd t wo w e l di ng s t a t i o n s ．Co n t r o l p r o g r a m o f t h e t r a v e l l i n g b o g i e wa s p r o g r a mme d b y P LC FX3 U t o a c h i e v e j o i n t c o or d i na t i on b e t we e n t he t r a ve l l i ng bo gi e a n d we l di n g s t a t i on．A p pl i c a t i on r e s u l t s s h ow t ha t t r a ns po r t t i m e o f t he e n t i r e dr i l l pi p e t r a ns po r t pr o c e s s wa s s ho r t e ne d b y n e a r l y ha l f a n d t h e e f f i c i e nc y wa s i nc r e a s e d b y a b ou t 43 a f t e r u s e o f t he t r a v e l l i n g bo gi e ． Ke y wo r ds c oa l m i ni n g； s pi r a l dr i l l pi p e；d r i l l pi pe t r a ns p or t a t i o n； v a n e we l di ng；t r a v e l l i n g bo gi e； we l d i ng s t a t i on；d ou bl e s t a t i o n we l d i ng 0 引言 螺 旋钻 杆是 为解 决松 软 突 出煤 层钻 进难 题而 发 明 的一种 新 型 钻 杆_ 1 ] ， 现 已被 广泛 应 用 于松 软 煤 层 的钻 孔施 工 中l 2 ] ， 其 螺 旋 翼 片 通过 焊 接 的方 式 固定 于 杆体 表面 。焊 接是 一种 烟尘 多 、 热 辐 射大 的工 序 ， 将 机器人 用 于 焊 接 领 域 ，可 以 减 轻 焊 工 的劳 动 强 度 ， 保证产品质量 ， 提高 焊接效率__ 3 ] 。集成了机器 人 的 自动焊 接工作 站 已经成 为 焊接技 术发 展 的一个 趋势。在螺旋钻杆翼 片焊接工作站 中， 钻杆运输通 常依靠 人工 进行 ， 存在 工人 劳 动强度 大 、 生产效 率 低 等 问题 _ 6 ] 。运输小 车是 自动 化 加 工 过程 中 的搬 运 工 具 ， 本文 将运输 小 车 应 用 于螺 旋 钻 杆 翼 片 焊 接 工 作 站 中 ， 负 责上下 料 机 构 和焊 接 工 位 间 的钻 杆 运 输 工作 ， 实现了钻杆运输过程的 自动控制， 同时降低了 工人的劳动强度 ， 提高了生产效率。 收稿 日期 2 0 1 7 0 3 0 1 ； 修 回日期 2 0 1 7 0 8 0 7 ； 责任编辑 胡娴 。 基金项 目 中煤科工集团西安研究院有限公司面上项 目 2 O 1 5 XAYMO 7 。 作者简介 兰菲 1 9 8 7一 ， 男 ， 陕 西 西 安 人， 助 理 研 究 员 ， 硕 士 ， 主 要 从 事 钻 探 机 具 技 术 研 究、 生 产 及 推 广 相 关 T 作 ， E - ma i l l a n f e i c c t e g x i a n ． c o rn 。 引用格式 兰菲 ， 吴智峰． 运输小车在螺旋钻杆翼片焊接工作 站中的应用 E J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 7 ， 4 3 1 O 9 4 9 6 ． L AN F e i ， wu Z h i f e n g ．Ap p l i c a t i o n o f t r a v e l l in g b o g i e i n v a n e we l d i n g s t a t i o n o f s p i r a l d r i l l p i p e E J ] ． I n d u s t r y a n d Mi n e Au t o ma t i o n， 2 0 1 7， 4 3 1 0 9 4 ～ 9 6 ． 9 6 工矿 自动化 2 0 1 7年 第 4 3卷 小 生 原 位 等 待 A工位无钻杆 B 工位无钻杆 A 工位焊接完成 B 工位焊接完成 小车从上料机构取料并送至A I位 小车从上料机构取料并送至B I位 小车从A I位取料并送至下料机构 小车从B 工位取料送至下料机构 图 5 PL C程 序 结 构 Fi g ．5 St r uc t u r e o f PLC pr o gr a m 月 ， 极 大 地缩 短 了人工 上下 钻杆 的时 间 ， 有 效提 高 了 生产效率 ， 同时最大程度地 降低 了人工操作 可能存 在 的安全 隐患 。使 用运 输小 车前 后 1根钻 杆上 下料 所用 时 间见表 1 。可 以看 出 ， 使 用 运 输 小 车后 ， 整 个 钻杆 运 输 流 程 用 时 缩 短 了 近 一 半 ， 效 率 提 高 了约 4 3 ， 应用 效果 十分 显著 。 [ 4] [5 ] [ 6] 表 1 采用人工方式和运输小车运输钻杆用 时对 比 [ 7] Ta b l e 1 Co m p a r i s o n o f t r a n s po r t t i me be t we e n l a bo r a n d t r a v e l l i ng b o gi e S 4 结 语 根 据 螺 旋 钻杆 翼 片 焊 接工 作 站 的 工作 特 点 ， 应 用 运输 小 车实 现钻 杆运输 。介绍 了运 输小 车 的工作 流程 、 本体 结构 及 各 部 分 功 能 ， 并 通 过 P L C编 写 了 钻 杆 自动 运 输 程 序 ， 实 现 了从 上 下 料 机 构 取 放 料 、 A／ B双 工位 取 放钻 杆 等 功能 ， 实 现 了运 输 小 车 和整 个工作站的联合协调工作 ， 提高 了螺旋钻杆翼片焊 接 工作 站 的 自动 化程 度 ， 缩短 了钻 杆运 输时 间 ， 减 少 了安全 隐患 ， 提 高 了生产效 率 。 参 考 文献 Re f e r e n c e s [1] [2] [3 ] 王永龙 ， 孙玉 宁， 翟新 献 ， 等． 松 软突 出煤层 新 型钻进 技术 研 究 E J ] ． 采 矿 与 安 全工 程 学 报 ， 2 0 1 2 ， 2 9 2 28 9 2 9 4． W ANG Yong l o ng，SUN Yu ni ng，ZH AI Xi nxi a n。 e t a 1 ． St udy on n e w d r i l l i n g t e c h no l o gy i n s of t a nd o u t b u r s t s e a m [ J ] ．J o u r n a l o f Mi n i n g a n d S a f e t y En g i n e e r i n g ， 2 0 1 2， 2 9 2 2 8 9 2 9 4 ． 王斌 ， 牟培英 ， 郭益辉 ， 等． 插 接式螺 旋钻杆 的摩 擦焊 接工艺 E J ] ． 煤矿 机电 ， 2 0 1 0 6 5 5 5 7 ． W ANG Bi n， M OU Pe i y i ng， GU0 Yi h ui ，e t a 1 ．Pha s i c f r i c t i on we l d i n g pr o c e s s of p l ug t ype s pi r a l dr i l l i n g r o d E J ] ． C o l l i e r y Me c h a n i c a l E l e c t r i c a l T e c h n o l o g y ． 2 01 06 5 5 5 7． 鄢治 国， 徐 德 ， 李 原 ， 等． 基 于示教 与视 觉纠 偏 的机 器 [ 8] [ 9] [ 1 o ] [ 1 1 ] E l 2 ] E 1 3 3 1- 1 4 ] 1, 1 5 ] 人 自 动 焊 接 方 法 研 究 [ J ] ． 机 器 人 ， 2 0 0 7 ， 2 9 3 2 56 26 O ． YAN Zhi gu o，XU De，LI Yu a n，e t a 1 ．Aut o ma t e d r o bo t i c we l di n g b a s e d on t e a c hi ng a nd v i s u a l c o r r e c t i o n [ J ] ． R o b o t ， 2 0 0 7 ， 2 9 3 2 5 6 - 2 6 o ． 张英华． 焊接机器人工作站 的设 计[ J ] ． 电焊机 ， 2 0 1 4 ， 4 4 8 1 0 4 1 0 6 ． ZH ANG Yi ng hua ．De s i gn o f we l di ng r ob ot w o r k s t a t i o n[ J ] ．E l e c t r i c We l d i n g Ma c h i n e ，2 0 1 4 ， 4 4 8 1 0 4 1 06 ． 杨 永波 ， 崔彤 ， 秦伟 涛 ， 等． 焊接 机器人 工作 站系统 中 焊接工艺的设计[ J ] ． 焊接 ， 2 0 1 5 8 4 3 4 5 ． 应 灿． 焊接 机器 人工 作站 协 同运动 的轨迹 优 化研 究 [ D ] ． 广州 华 南理 工大学 ， 2 0 1 3 ． 杜杰伟 ， 虞然 ， 郑卫 刚． 桁架结构焊接机器人工作站 设 计 与研 究[ J ] ． 热加工工艺 ， 2 0 1 4 ， 4 3 1 5 2 0 2 2 0 4 ． DU J i e we i ， YU Ra n ， ZHENG W e i g a n g ．De s i g n a n d r e s e a r c h o n t r u s s s t r u c t ur e o f we l d i ng r ob ot wo r k s t a t i o n[ J ] ．Ho t Wo r k i n g Te c h n o l o g y ， 2 0 1 4 ， 4 3 1 5 2 0 2 2 0 4 ． 王斌 ， 傅明喜 ， 尹弗 晓， 等． 预处理 对铁 基非 晶纳米 晶 复合 材 料 制 备 及 磁 性 能 的 影 响 L J ] ． 热 加 工 工 艺 ， 2 0 1 3， 4 2 6 1 l 1 1 1 3 ． W ANG Bi n， FU M i ng xi ， YI N Fux i a o， e t a 1 ．Ef f e c t of p r e t r e a t me nt on ma gn e t i c pr op er t i e s a nd pr e pa r a t i o n of Fe ba s e d na no c r y s t a l l i ne a mo r p hou s c o m p os i t e [ J ] ． Ho t Wo r k i n g T e c h n o l o g y ， 2 0 1 3 ， 4 2 6 1 1 l 一 1 1 3 ． 陈莉． 三菱 P L C与变 频器 在运动 控制 系统 中的指令 控制 [ J ] ． 机床 电器 ， 2 0 1 2 ， 3 9 4 3 7 3 8 ． 钱立 栋． 基于 P L C的矿用 电机车 司控器设 计 [ J ] ． 中 州煤炭 ， 2 O 1 6 6 9 3 ～ 9 6 ． QI AN Li d o n g ．De s i g n o f d r i v e r c o n t r o l l e r f o r c o a l mi n e u s e d e l e c t r i c l o c o mo t i v e b a s e d o n P L C[ J ] ． Zhon gz hou Co a l ， 2O1 6 6 9 3 9 6． 郭红丹 ， 张玉． 基于 P L C的矿 用搅拌站 电气控制 系统 改造[ J ] ． 中州煤炭 ， 2 0 1 6 6 8 9 9 2 ． GUO Ho ng da n，ZHANG Yu． Tr a ns f or mat i o n of e l e c t r i c a l c on t r o l s y s t e m i n mi n e us e d mi xi ng s t a t i o n b a s e d o n P L C [ J ] ． Z h o n g z h o u C o a l ， 2 0 1 6 6 8 9 9 2 ． 寇舒 ， 王进满 ， 彭 海 兰． 三菱 P L C在机 械手 定位控 制 中的应用 [ J ] ． 科技信 息 ， 2 0 1 1 1 1 1 1 4 ． 于乐泉． 基于 P L C控 制技 术 的通 风机 在线监 控系 统 [ J ] ． 中州煤炭 ， 2 0 1 6 8 3 8 4 1 ． YU Le q u an ．On l i ne mo ni t or i n g s ys t e m o f v e nt i l a t o r b a s e d o n P L C c o n t r o l t e c h n o l o g y[ J ] ．Z h o n g z h o u Co a l ， 2 0 1 6 8 3 8 4 1 ． 钟波 ， 赵华 军． 基于三菱 P L C控制 的机械手应 用I- J ] ． 内江科技 ， 2 0 1 0 6 9 2 ． 崔 龙 成． 三 菱 电机 小 型 可 编程 序控 制 器应 用 指南 [ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 1 2 ．