錨桿自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)分析

張春海 宗仲勇

摘 要：近年來，集團(tuán)公司礦井采深不斷加大，地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，我礦井下開掘主要支護(hù)品種的高強(qiáng)度左旋錨桿，其桿體直徑達(dá)到Φ22mm，桿體長(zhǎng)度達(dá)到了2800～3000mm，工人每天手工搬運(yùn)錨桿10多噸，勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，效率低下，人工操作，個(gè)體差異造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需要。從毛坯到成品，讓錨桿生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化成為解決錨桿生產(chǎn)的最佳方案。根據(jù)錨桿生產(chǎn)工藝流程，參考國內(nèi)外錨桿自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)，通過對(duì)自動(dòng)化錨桿作業(yè)系統(tǒng)的改造實(shí)施，結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有的錨桿生產(chǎn)工藝路線，需要研制適合自身單位自動(dòng)化錨桿作業(yè)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：錨桿;支護(hù);自動(dòng)化;作業(yè)

1 錨桿自動(dòng)化作業(yè)的實(shí)施應(yīng)用背景及目的意義

為了適應(yīng)集團(tuán)公司要求井下生產(chǎn)和支護(hù)向“大支護(hù)、強(qiáng)支護(hù)”發(fā)展的形勢(shì)需要，擴(kuò)大產(chǎn)品覆蓋能力，提高職工經(jīng)濟(jì)收入，實(shí)現(xiàn)企業(yè)增收。錨桿自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，可以有力支持礦井支護(hù)技術(shù)升級(jí)，生產(chǎn)線職工無需動(dòng)手搬運(yùn)，減輕了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，全自動(dòng)化運(yùn)行，最大限度的解決了人工操作造成的技術(shù)指標(biāo)偏差，產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定可靠，操作人員遠(yuǎn)離工件，杜絕人身安全隱患，增加企業(yè)銷售收入和職工工資收入，滿足礦井生產(chǎn)需要。

2 錨桿自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)結(jié)構(gòu)組成

錨桿生產(chǎn)技術(shù)改造組成包括：剪切→擠壓→滾絲→戴螺母→捆扎。根據(jù)錨桿生產(chǎn)工藝流程，沿錨桿生產(chǎn)方向依次設(shè)置有儲(chǔ)料架、撥料輸送機(jī)、錨桿擠壓縮徑機(jī)、滾絲機(jī)、戴螺母機(jī)、捆扎機(jī)。其特征是：儲(chǔ)料架上放置有錨桿坯料，儲(chǔ)料架外側(cè)設(shè)置有鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，輸送機(jī)輸送帶上設(shè)置有固定擋板，根據(jù)所要求的尺寸進(jìn)行直頭切斷和45°斜頭切斷，輸送裝置將錨桿坯料依次運(yùn)送至擠壓縮徑機(jī)、滾絲機(jī)、戴螺母機(jī)進(jìn)行自動(dòng)操作，戴螺母機(jī)后方設(shè)置有自動(dòng)捆扎機(jī)，捆扎完成后，機(jī)械手臂將錨桿成品移動(dòng)至成品堆放區(qū)。把每臺(tái)獨(dú)立運(yùn)行的設(shè)備都設(shè)計(jì)成自動(dòng)設(shè)備，設(shè)計(jì)一條自動(dòng)輸送大線，讓各臺(tái)設(shè)備掛靠在這條線上，采用CNC數(shù)控系統(tǒng)控制機(jī)械手抓取錨桿捆扎和投放;利用中央控制臺(tái)監(jiān)控各設(shè)備自動(dòng)加工錨桿，在中央控制臺(tái)上，設(shè)置PLC可編程序控制器和CNC數(shù)控伺服系統(tǒng)，PLC發(fā)出指令控制各臺(tái)設(shè)備加工和運(yùn)輸，中央控制臺(tái)上設(shè)置LED顯示屏，顯示屏上可設(shè)置錨桿生產(chǎn)效率，生產(chǎn)管理、打印、儲(chǔ)存、故障報(bào)警、工藝流程顯示等。通過互聯(lián)網(wǎng)可以對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線進(jìn)行異地操控修復(fù);設(shè)計(jì)出錨桿自動(dòng)切斷機(jī)、錨桿自動(dòng)戴螺母機(jī)、撥料輸送機(jī)、錨桿自動(dòng)捆扎機(jī)系統(tǒng)并進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)一體化運(yùn)行和集中控制。

3 錨桿自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)解決的主要技術(shù)問題

（1）錨桿自動(dòng)生產(chǎn)線采用步進(jìn)方式運(yùn)送錨桿，各工序加工同步進(jìn)行，連續(xù)出成品。在生產(chǎn)過程中無需人工傳遞，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率。各臺(tái)加工設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制，設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)互相控制，建立每臺(tái)設(shè)備智能化和中央總線實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控、互控、遙調(diào)等網(wǎng)絡(luò)信息自動(dòng)化控制系統(tǒng)。在主運(yùn)輸線上可以隨意增減和掛靠多種設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一線多功能布置設(shè)備。當(dāng)生產(chǎn)工藝改變時(shí)，稍加改變就可以適應(yīng)生產(chǎn)線的生產(chǎn)要求，實(shí)現(xiàn)快速應(yīng)變。

（2）錨桿戴螺母機(jī)首次實(shí)現(xiàn)上螺母成功率高于99%，并且在戴螺母過程中，對(duì)首次未安裝成功錨桿進(jìn)行二次上螺母，進(jìn)一步提高成功率，在戴螺母過程中可以自動(dòng)檢測(cè)出無法戴螺母的錨桿，從而在后續(xù)步驟中解決，錨桿戴螺母機(jī)與錨桿自動(dòng)生產(chǎn)線高度集成，提高自動(dòng)化進(jìn)程，解放人力，提高錨桿產(chǎn)品質(zhì)量控制能力。

（3）錨桿自動(dòng)生產(chǎn)線上的錨桿自動(dòng)捆扎機(jī)，能夠滿足錨桿捆扎過程的捆扎根數(shù)變化，每捆3～5根可以根據(jù)需要設(shè)定，實(shí)現(xiàn)多根錨桿的自動(dòng)化捆扎，捆扎精度高，捆扎過程中無殘留的多余捆絲，保證了自動(dòng)化生產(chǎn)的順利進(jìn)行。無需人工捆扎，節(jié)約人員使用，捆扎效率大幅提高。

（4）主控程序?qū)崿F(xiàn)模塊化編程。所謂模塊化編程就是將實(shí)現(xiàn)某一功能的程序封裝成一個(gè)子程序，在實(shí)現(xiàn)此功能時(shí)，主程序調(diào)用該子程序即可。模塊化設(shè)計(jì)思想具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：a.程序結(jié)構(gòu)清晰，可讀性強(qiáng)。b.簡(jiǎn)化編程，主程序調(diào)用子程序模塊即可實(shí)現(xiàn)功能。c.可移植性強(qiáng)。在設(shè)計(jì)自動(dòng)化生產(chǎn)線時(shí)，將編寫好的模塊移植過去即可。d.易于修改，不影響其他模塊。e、為了細(xì)化控制功能，錨桿全自動(dòng)生產(chǎn)線工作時(shí)設(shè)計(jì)有三種工作模式，分別是手動(dòng)模式、自動(dòng)模式、調(diào)試模式。

4 錨桿自動(dòng)化作業(yè)應(yīng)用工業(yè)試驗(yàn)分析

錨桿自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)于在第一次試生產(chǎn)過程中，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)的問題采取的優(yōu)化措施：

一是下料過程中由于桿體直徑大，強(qiáng)度高，單次截?cái)?根，振動(dòng)過大，造成下料機(jī)地基開裂。由于錨桿坯料直徑最大為φ22，強(qiáng)度最大達(dá)到600Mpa，設(shè)計(jì)單次同時(shí)截?cái)?根，振動(dòng)和沖擊力巨大，下料機(jī)預(yù)埋地基出現(xiàn)裂紋，地基造成了部分損害。我們對(duì)地基和地腳螺絲、預(yù)埋鋼板、緊固件進(jìn)行了更換和加固，升級(jí)切斷刀具，徹底解決了這個(gè)問題。

二是自動(dòng)戴螺母機(jī)不能匹配多種規(guī)格型號(hào)的螺母。由于錨桿規(guī)格多，造成螺母規(guī)格多，M22扭矩螺母、M22六角螺母、M24扭矩螺母、M24六角螺母，原始設(shè)計(jì)的自動(dòng)戴螺母機(jī)不能通用，必須更換振動(dòng)盤，安裝程序繁瑣，更換工作耗時(shí)長(zhǎng)，調(diào)整后可靠性差、通用性差。在實(shí)際生產(chǎn)中，自動(dòng)戴螺母機(jī)成為提高生產(chǎn)效率的制約性瓶頸。我們經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，制作了數(shù)套螺母機(jī)內(nèi)部控制程序和抓取機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)了不同規(guī)格螺母的通用性，生產(chǎn)效率大幅度提高，完全可以滿足預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)要求。

5 錨桿自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用效果分析

錨桿自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)在應(yīng)用期三個(gè)月時(shí)間已經(jīng)產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)銷售收入658.4萬元，實(shí)現(xiàn)利潤13.9萬元。根據(jù)我礦市場(chǎng)容量，年實(shí)現(xiàn)銷售收入2640萬元，實(shí)現(xiàn)利潤55.4萬元。職工使用人員從24人下降為6人，大幅度減輕了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，減少工資支出1094256元，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力和自動(dòng)化裝備水平，值得在集團(tuán)公司內(nèi)外進(jìn)行推廣使用。

參考文獻(xiàn)

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