1、1工业机器人在矿用链条制链过程中的应用摘要：工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。将工业机器人应用于矿用链条制造行业，作为链条制链过程中搬运半成品的工具，改变传统矿用链条制造产业相对落后的生产模式，大幅度降低劳动强度，提高产品生产效率及质量稳定性，全面提升煤矿机械制造装备的技术水平。 Abstract： Industrial robots are multi-joint manipulators or Multi-DOF robots for industrial fields. It is an a
2、utomatic machine device which realizes various functions with their own power and control ability. To apply industrial robot to chain making as the tool to convey semi-finished products and change the relatively backward production mode of traditional mining chain manufacturing industry， reduce the
3、labor intensity， improve production efficiency and product quality stability， and improve the technology level of coal mine machinery manufacturing equipment. 关键词：工业机器人；矿用链条；应用 Key words： industrial robots；mining chain；application 中图分类号：TP242.2 文献标识码：A 文章编号：1006-24311（2016）24-0151-02 1 应用背景 自二十世纪初期英
4、国出现矿用刮板输送机以来，矿用链条就作为传输介质在煤矿生产中使用。如今，矿用链条被广泛应用在刮板输送机、转载机、刨煤机、滚筒采煤机等多种煤矿设备中，在煤炭运输工作中起着举足轻重的作用。 我国的矿用链条生产工艺是随着我国煤矿综采机械化及矿用设备国产化的发展而发展的。自上个世纪 70 年代，我国引进国外先进的矿用链条生产工艺及设备，逐步开始链条生产国产化。 经过近半个世纪的发展，虽然目前国内矿用链条制造水平相比以前有所提高，技术创新步伐也在不断加快，但矿用链条传统制造产业的粗犷、低端的生产模式并没有从本质上发生改变。相比于国外矿用链条制造装备的自动化、高端化、智能化，国内生产矿用链条的装备大部分还
5、处在半自动化的阶段，制造水平整体不高，产品质量不稳定，与国外存在着较大差距。 虽然国内外各矿用链条制造商的技术水平、装备等级及产品质量存在着诸多差异，但矿用链条的生产工艺流程基本保持一致，具体见图 1。其中制链过程区别于其它工序需用专业的制链设备进行生产，包括棒料加热编链成形闪光对焊去除毛刺四道工序，整个过程是在材料加热状态下完成的。此外，焊口的焊接方式为预热闪光对焊，是指焊口在无任何焊接介质参与的情况下，通过焊接程序的控制，对焊口施加一定的压力，使接口端面完全融合，完成焊接。这种方式的优点是焊接接头3质量可靠。但是，在对焊过程中链条焊口短路，其内部金属过梁持续发生爆破，会出现金属液滴飞溅的现
6、象，并析出大量的热，对人体造成灼伤，工作环境十分恶劣。 传统矿用链条制链工序需要依靠人工使用钳具完成加热链环的夹取、放置等动作。生产过程中操作人员分布在编链、焊接、去刺工位，配合机械设备完成各道工序。即使在正常的劳保装备、设施的保护下，四处飞溅的熔融金属液滴还是会对人身造成一定的伤害。另外，由于人为因素，夹取链环后，放置在编链胎具、焊接导体及去刺工装的位置不一致，往往会产生偏口、错口、铲刺、压伤等质量缺陷，很大程度上影响了产品性能的稳定。 随着矿用链条产业的发展及国外先进制造装备的引进，在链条制链过程中出现由机械旋转手臂代替人工搬运链条的生产方式，实现链条在编链、焊接、去刺工位间的流转。其结构
7、是机械手臂安装固定在其旋转台上，旋转台靠电机带动齿轮进行圆周驱动，手臂上安装有导轨、夹爪。手臂、夹爪连接风缸作为执行元件，由空气压缩机提供风源动力，PLC 系统控制各风阀进行调节、控制。工作方式是机械手臂在水平导轨上进行往复移动，配合安装在手臂前端的夹爪，通过夹爪开、合，实现链环抓取，再依靠旋转台，送达到目的工位完成放置动作。虽然此种生产方式可以大幅度提高生产效率，降低劳动强度，但使用过程中也存在着诸多不足，主要有：机械手臂由空气压缩机提供动力，风压不稳定，而机械手臂本身的重量也不轻，工作时惯性、刚性、冲击大，对链环表面造4成损伤，很大程度上影响了产品的外观质量。机械手臂在水平方向沿导轨进行单
8、一的往复运动，运行一段时间后，导轨磨损程度严重，需要频繁的维修、更换，故障率高。信号的捕捉主要依靠各类行程开关，工作过程中由于震动容易造成松弛甚至脱落，安全可靠性不高。 2 可行性分析 为解决传统矿用链条生产过程中，恶劣环境对人身安全造成的损害，产品质量不稳定，以及生产效率与可靠性低等问题，需要一种高度柔性的、操控性强的可编程多功能装置，代替人完成有害工作环境中的危险工作，从而提高工作质量和生产效率。随着科学技术的进步，工业机器人的出现有效地解决了传统制链过程中存在的问题。 工业机器人是最典型的机电一体化数字装备，技术附加值很高，应用范围很广。经过四十多年的发展，工业机器人已在越来越多的领域得
9、到了广泛应用。在制造业中，尤其是在汽车产业中，工业机器人成功应用所带来的效益十分显著。随着工业机器人向更深更广的方向发展以及机器人智能化水平的不断提高，机器人的应用范围还在不断地扩大，已从汽车制造业推广到其他制造业，如在毛坯制造（冲压、压铸、锻造等） 、机械加工、电弧焊接、热处理、表面涂漆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中，机器人都已逐步取代了人工作业。 在制链技术改进的过程中，计算机技术迅速渗透到煤机制造行业，国外工业发达国家的煤机制造厂家把 CAM 技术成功地应用到链环焊接、链条编结、热处理、机械处理等工序中，将繁杂的工艺和制链经验编制成相互关联的计算机程序软件，配以适当计算机硬件，并
10、由一台或多台计算机控制相应的制5链设施，组成自动化程度相当高的链条生产线。制链过程中，配有工业机器人的工作系统在计算机统一控制之下形成一个管理和制造相结合的生产整体，实现材料工位转换的自动化。在无人干预的情况下自主地驱动机器人实现控制目标的自动控制，对链条生产过程，建立必要的数学模型进行定量计算和分析，模拟人工进行智能化生产，形成了成熟的计算机辅助链条制造技术，为矿用链条的高端化生产开辟出一条新的道路。工业机器人具有的特点、优势，完全取代并超越人工来高效的完成制链过程。 机器人由伺服电机驱动，六轴驱动可实现其在任意空间的运动，具有大地坐标系、基坐标系及工具坐标系，如图 2，可根据需要自由选择合
11、适的坐标系，对机器人运行轨迹进行合理设计。工作时具有高度柔性，避免生产过程中对链环表面造成损伤，提高了产品的外观质量。 （如图 2所示） 机器人控制器包括主计算机、接触器板、轴计算机板、安全面板、计算机电容等电气元件，配有控制、驱动、客户等高度集成模块，结合高精度位移传感器可以有效保证运行的安全可靠，减少故障维修停机时间，提高生产效率。 （如图 3 所示） 配备有人机对话功能的示教器，通过接口连接到控制器上，可实现机器人本体的手动、自动操作。通过编程运动指令、数学运算指令、流程控制指令、输入输出指令、计时指令、通信指令等，使机器人本体可以模拟人类活动，在完成链环夹取、放置等动作时准确无误，彻底
12、排6除人为因素对链环焊接质量的影响，保证全自动制链过程产品性能的统一、稳定。 （如图 4 所示） 工业机器人代替人工完成矿用链条制链作业，彻底避免有害工作环境对人身安全造成的伤害，排除人为因素对生产过程及产品质量的影响，大幅度提高生产效率及产品质量的均一、稳定性，具有高度柔性、操控性强等特点，与传统矿用链条制造生产模式相比具有很大优势，见表 1。 3 结论 工业机器人在矿用链条制链过程中的应用，将彻底改变传统矿用链条粗犷、低效的生产模式，实现由低附加值向高附加值制造过程转变，实现制链装备由半自动生产向全自动智能化生产方向的转变，实现由低水平竞争向高端化服务形式的转变，缩小与国外同类产品的差距、促进产品技术水平全面升级。 参考文献： 1邵军力，张景，魏长华.人工智能基础M.电子工业出版社，2000. 2余锡存，曹国华.单片机原理及接口技术M.二版. 3齐占庆，王振辰.机床电气控制技术M.四版.
