钢筋锚杆生产线自动传输装置的研究

钢筋 锚杆生产线自动传输装置的 研究

孙全明

霍州煤电集团霍源通新产业投资有限公司矿用材料分公司

摘要：钢筋锚杆在我国煤矿井下巷道支护方面有着极为广泛的应用，每年对于钢筋锚杆的需求量开始逐渐增大，为了应对当前对于钢筋锚杆的需求，在生产过程中应该做出相应的改进。当前我国在生产钢筋锚杆的过程中仍然采用了较为传统的生产模式，这样的模式在生产过程中存在着诸多的不足，尤其是生产工艺落后、产品成本偏高、职工劳动强度巨大，导致无法大幅度的提高安全性能和提升生产效率。对此，已经开始有更多的技术人员投入到了对钢筋锚杆生产线自动化技术的研究，希望能够通过单元式柔性组合生产线自动传输装置的组织形式，来配合不同的机械加工设备进行相应的生产加工。由于生产线在运行的过程中能够使用更多种性能的加工设备，生产线的自动化技术也得到了很大的提升，很好的解决了当前钢筋锚杆需求量增大的问题。

关键词：生产线；自动化；传输装置

前言

钢筋锚杆的用途是十分广泛的。锚杆支护是当前煤矿井下支护的重要形式之一，锚杆在生产过程中充当着十分重要的作用。煤炭是我国的基础能源，近年来，受国民经济快速发展的推动，煤碳需求不断增大，在煤矿井下生产过程中每年消耗的钢筋锚杆数量也开始逐渐增多，当前预估计每年所消耗掉的锚杆数量可达到数千万根。而国内煤矿对于锚杆的生产要求又是十分严格的，因为这将会影响到煤矿井下开采工作过程中的安全可靠性，普遍使用的是螺纹钢式树脂锚杆。这种钢筋锚杆在生产过程中工艺流程较为繁琐，传统的生产过程需要通过人工上料、人工传送、直切、斜切、人工传送、挤压缩径、人工传送、滚丝、人工传送、人工带螺帽、人工打捆、人工码垛（100-200根）后转运至库房等复杂而艰苦的工作，工人在生产的过程中需要进行劳动强度很大的工作。而且人工生产出来的锚杆质量有可能会受到人为因素的影响，生产工作的效率也比较低。我们当前正在对钢筋锚杆生产线自动传输装置进行相应的研究，希望能够借鉴国内外高新的技术设备来进行钢筋锚杆自动化生产线的技术提升，从而促进我国钢筋锚杆的生产效率。

一、钢筋锚杆的特点

钢筋锚杆的长度一般在1.0m到3.0m之间，直径一般为18mm-22mm，质量较好的锚杆钢在直径方面精确程度能控制到小数点后两位。如果制作的材料方面没有出现问题，那么钢筋锚杆的直径也是最能够体现锚杆质量的一个数据，为了能够确保钢筋锚杆在生产过程中有着更高的精度，加工设备的引用已经是当前发展的必要趋势。锚杆的表面上会存在着一些螺纹，锚杆杆体的直线度较差就有可能会导致锚杆的滚动和导向性能较差。在自动化生产线工作的过程中，针对钢筋锚杆的传送过程采用斜面滚落的方式，但是由于钢筋锚杆自身表面上存在着一定的螺纹，在滚落的过程中如果出现卡位的情况，就有可能会导致钢筋锚杆的倾斜，传送的过程也会出现问题。

二、关键传输设备

（一）自动平移转运装置

对于钢筋锚杆的转运机械装置，采用横向步进平移装置能够更好的完成锚杆的转运工作。平移装置主要由两组平移装置横向对称组成，两组平移装置能够更好的保障锚杆的转运工作，转运的速度和效率都能够得到有效的提高。每一组平移装置都包括一个活动板和一个固定板，固定板负责固定钢筋锚杆本体，活动板负责转运杆体。除了活动板和固定板之外，该装置每组活动板和固定板上都开有六个凹槽和装有一个传感器。凹槽的内部用来储存锚杆，凹槽之间的间距应该小于活动板和固定板的偏心距，在进行送料的过程中，主要通过电机提供动力，通过链传动带动曲轴旋转。这个装置的工作优点是活动板旋转一周，锚杆就能够在固定板上平移一个凹槽，转运的效果和精确度得到了明显的提升。

（二）自动拖轮送料装置

自动拖轮送料装置也是当前运用的较为频繁的送料装置。主要是由底座、气缸、传感器、伺服电机、防滑轮、直线排列的锥形拖轮等组成。这些拖轮在进行送料过程中起到了导向的作用，能够引导钢筋锚杆的转运方向。自动拖轮送料装置由伺服电机通过链传动进行传送，通过拖轮正反转将锚杆送入到加工的机器中，也能够很好的将加工好的钢筋锚杆退出加工设备。该装置在生产过程中还会出现滚丝油污的问题，针对其进行红外光栅监测，在锚杆滚丝完后退出滚丝模具时给予相应的信号，将锚杆放置在合适的区域后进行油污的回收，这样不仅能够加强对于滚丝模具冷却润滑机油的回收，还能够更好的解决滚丝油污的问题。但是由于部分钢筋锚杆表面存在着一定的变形，在转运的过程中不能够跟每一个拖轮都进行良好的接触。如果存在钢筋锚杆打滑的现象就会影响转运的效率。这个时候，防滑轮就能够发挥出很好的作用，对钢筋锚杆施加一定向下的力，确保钢筋锚杆与拖轮之间的压力增加，从而增大钢筋锚杆的摩擦力，有效的提升了钢筋锚杆转运的工作效率。

（三）机械手传送装置

并不是所有的工作环境都能够适应以上两种转运装置。这样的情况就可以使用机械手传送装置，这种转运工作方式在精准程度方面上比前两种转运装置更加的精确。而且在工作的过程中，对于周围的环境条件没有过多的要求，能够很好的适应钢筋锚杆的生产制造环境。但是机械手传送装置也有属于自身的缺点，该装置在工作的过程中，对于每一组钢筋锚杆的传送都需要返回到原点进行操作。转运机械手主要由执行机构、驱动机构、控制系统等组成，执行机构由基座、导轨和单爪机械手等组成。机械手传送装置，在工作的过程中控制系统发出指令，根据程序伺服电机驱动导轨内部的齿形带动机械臂进行工作，实现单爪机械手的上下左右移动，帮助钢筋锚杆进行运转工作。机械手可以一次性抓取多根锚杆，技术人员可以通过人机界面进行自由灵活的工作状态调整。

三、自动化控制系统

钢筋锚杆生产线自动传输装置的控制系统主要由PLC程序控制器和人机界面两大部分组成。PLC程序控制器与人机界面相连，确保技术人员能够直接管理自动化生产线。而PLC程序控制器是连接各种装置的核心模块。PLC程序控制器采用模块化的编程方式，可以有效的针对各种装置进行相应的程序管理，PLC程序控制器也是控制系统的核心部件，确保装置在工作过程中有序执行。而信息转换模块则是运用在生产线与设备之间的工作信息转换。信息转换模块的工作方式有多种类型，可以根据钢筋锚杆的制造生产环境进行相应的选择，在通信方式方面有着一定的自由灵活性，确保技术人员能够更好的管理生产线的制造工作。

四、结语

总的来说，钢筋锚杆生产线自动传输装置的研究，对于今后的锚杆生产有着至关重要的意义。自动化技术和加工设备的组合运用，能让钢筋锚杆生产企业的工作效率得到有效的提升，也证明了自动化技术能够很好的运用在当前的锚杆生产线传输过程中，证明了该工作方案的实用性和可行性。过去使用的传统手工钢筋锚杆生产方式存在着很大的缺陷和不足，希望通过改进锚杆生产线的自动化技术方案，不断的去提升钢筋锚杆生产线的安全生产效率，利用自动化技术来加强生产制造过程中的安全可靠性，促进我国钢筋锚杆制造业更加健康有序发展。

参考文献：

[1]范国伟.电气控制与PLC应用技术[J].人民邮电出版社,2013年2月.

[2]林健,康红普.螺纹钢树脂锚杆的研究现状与趋势[J].煤矿开采,2009-08：1006-6225（2009）04-0001-04.

[3]赵立莹.PLC在实现产品生产自动化中的应用研究[J].中国设备工程,2017（9）：145-146.

[4]李伯根,任伟中,郑文衡,符贵军.GFRP筋与钢筋锚杆在边坡加固中的应用对比[J].西华大学学报(自然科学版),2017,36(04):98-102+112.

[5]任婷婷.自动化生产线的安装与调试[J].电子技术与软件工程,2018年第03期.