錨桿自動化作業系統應用技術分析

張春海 宗仲勇

摘 要：近年來，集團公司礦井采深不斷加大，地質條件越來越復雜，我礦井下開掘主要支護品種的高強度左旋錨桿，其桿體直徑達到Φ22mm，桿體長度達到了2800～3000mm，工人每天手工搬運錨桿10多噸，勞動強度非常大，效率低下，人工操作，個體差異造成產品質量不穩定，已經不能滿足生產需要。從毛坯到成品，讓錨桿生產實現自動化成為解決錨桿生產的最佳方案。根據錨桿生產工藝流程，參考國內外錨桿自動化作業系統的先進技術，通過對自動化錨桿作業系統的改造實施，結合國內現有的錨桿生產工藝路線，需要研制適合自身單位自動化錨桿作業系統。

關鍵詞：錨桿;支護;自動化;作業

1 錨桿自動化作業的實施應用背景及目的意義

為了適應集團公司要求井下生產和支護向“大支護、強支護”發展的形勢需要，擴大產品覆蓋能力，提高職工經濟收入，實現企業增收。錨桿自動化作業系統應用于生產實踐，可以有力支持礦井支護技術升級，生產線職工無需動手搬運，減輕了職工勞動強度，全自動化運行，最大限度的解決了人工操作造成的技術指標偏差，產品質量更穩定可靠，操作人員遠離工件，杜絕人身安全隱患，增加企業銷售收入和職工工資收入，滿足礦井生產需要。

2 錨桿自動化作業系統應用技術結構組成

錨桿生產技術改造組成包括：剪切→擠壓→滾絲→戴螺母→捆扎。根據錨桿生產工藝流程，沿錨桿生產方向依次設置有儲料架、撥料輸送機、錨桿擠壓縮徑機、滾絲機、戴螺母機、捆扎機。其特征是：儲料架上放置有錨桿坯料，儲料架外側設置有鏈式輸送機，輸送機輸送帶上設置有固定擋板，根據所要求的尺寸進行直頭切斷和45°斜頭切斷，輸送裝置將錨桿坯料依次運送至擠壓縮徑機、滾絲機、戴螺母機進行自動操作，戴螺母機后方設置有自動捆扎機，捆扎完成后，機械手臂將錨桿成品移動至成品堆放區。把每臺獨立運行的設備都設計成自動設備，設計一條自動輸送大線，讓各臺設備掛靠在這條線上，采用CNC數控系統控制機械手抓取錨桿捆扎和投放;利用中央控制臺監控各設備自動加工錨桿，在中央控制臺上，設置PLC可編程序控制器和CNC數控伺服系統，PLC發出指令控制各臺設備加工和運輸，中央控制臺上設置LED顯示屏，顯示屏上可設置錨桿生產效率，生產管理、打印、儲存、故障報警、工藝流程顯示等。通過互聯網可以對自動生產線進行異地操控修復;設計出錨桿自動切斷機、錨桿自動戴螺母機、撥料輸送機、錨桿自動捆扎機系統并進行連接，實現一體化運行和集中控制。

3 錨桿自動化作業系統解決的主要技術問題

（1）錨桿自動生產線采用步進方式運送錨桿，各工序加工同步進行，連續出成品。在生產過程中無需人工傳遞，降低工人勞動強度，提高生產率。各臺加工設備能夠實現自動控制，設備之間實現互相控制，建立每臺設備智能化和中央總線實現遙測、遙信、遙控、互控、遙調等網絡信息自動化控制系統。在主運輸線上可以隨意增減和掛靠多種設備，實現一線多功能布置設備。當生產工藝改變時，稍加改變就可以適應生產線的生產要求，實現快速應變。

（2）錨桿戴螺母機首次實現上螺母成功率高于99%，并且在戴螺母過程中，對首次未安裝成功錨桿進行二次上螺母，進一步提高成功率，在戴螺母過程中可以自動檢測出無法戴螺母的錨桿，從而在后續步驟中解決，錨桿戴螺母機與錨桿自動生產線高度集成，提高自動化進程，解放人力，提高錨桿產品質量控制能力。

（3）錨桿自動生產線上的錨桿自動捆扎機，能夠滿足錨桿捆扎過程的捆扎根數變化，每捆3～5根可以根據需要設定，實現多根錨桿的自動化捆扎，捆扎精度高，捆扎過程中無殘留的多余捆絲，保證了自動化生產的順利進行。無需人工捆扎，節約人員使用，捆扎效率大幅提高。

（4）主控程序實現模塊化編程。所謂模塊化編程就是將實現某一功能的程序封裝成一個子程序，在實現此功能時，主程序調用該子程序即可。模塊化設計思想具有以下突出優點：a.程序結構清晰，可讀性強。b.簡化編程，主程序調用子程序模塊即可實現功能。c.可移植性強。在設計自動化生產線時，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、為了細化控制功能，錨桿全自動生產線工作時設計有三種工作模式，分別是手動模式、自動模式、調試模式。

4 錨桿自動化作業應用工業試驗分析

錨桿自動化作業系統于在第一次試生產過程中，基本實現了設計目標，發現的問題采取的優化措施：

一是下料過程中由于桿體直徑大，強度高，單次截斷4根，振動過大，造成下料機地基開裂。由于錨桿坯料直徑最大為φ22，強度最大達到600Mpa，設計單次同時截斷4根，振動和沖擊力巨大，下料機預埋地基出現裂紋，地基造成了部分損害。我們對地基和地腳螺絲、預埋鋼板、緊固件進行了更換和加固，升級切斷刀具，徹底解決了這個問題。

二是自動戴螺母機不能匹配多種規格型號的螺母。由于錨桿規格多，造成螺母規格多，M22扭矩螺母、M22六角螺母、M24扭矩螺母、M24六角螺母，原始設計的自動戴螺母機不能通用，必須更換振動盤，安裝程序繁瑣，更換工作耗時長，調整后可靠性差、通用性差。在實際生產中，自動戴螺母機成為提高生產效率的制約性瓶頸。我們經過反復試驗，制作了數套螺母機內部控制程序和抓取機械手，實現了不同規格螺母的通用性，生產效率大幅度提高，完全可以滿足預定的技術指標要求。

5 錨桿自動化作業系統應用效果分析

錨桿自動化作業系統在應用期三個月時間已經產生了顯著的經濟效益和社會效益，實現銷售收入658.4萬元，實現利潤13.9萬元。根據我礦市場容量，年實現銷售收入2640萬元，實現利潤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強度，減少工資支出1094256元，降低生產成本，增強了產品競爭力和自動化裝備水平，值得在集團公司內外進行推廣使用。

參考文獻

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