寬葉片螺旋鉆桿(以下簡稱螺旋鉆桿)是松軟突出煤層瓦斯抽采鉆孔施工的主要裝備之一,其主要由桿體和葉片組成。葉片焊接是螺旋鉆桿生產(chǎn)的關(guān)鍵工序之一,其上下料效率影響焊接生產(chǎn)效率。針對(duì)螺旋鉆桿焊接工作站人工輔助上下料方式存在勞動(dòng)強(qiáng)度大和生產(chǎn)效率低等問題,結(jié)合螺旋鉆桿葉片焊接工藝,設(shè)計(jì)自動(dòng)上下料系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)寬葉片螺旋鉆桿焊接過程的全自動(dòng)化。主要研究內(nèi)容包括:(1)通過對(duì)碼垛機(jī)器人和桁架機(jī)械手的分析比較,確定了寬葉片螺旋鉆桿焊接自動(dòng)化上下料系統(tǒng)方案。(2)對(duì)所采用方案中的桁架機(jī)械手和手爪進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),并建立了機(jī)械手剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型,進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真和模態(tài)分析,采用有限元分析法對(duì)手爪的關(guān)鍵部件進(jìn)行靜力學(xué)分析。(3)對(duì)上下料控制系統(tǒng)展開深入研究。首先,提出了上下料系統(tǒng)控制部分的設(shè)計(jì)要求,并對(duì)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上,對(duì)PLC和傳感器等進(jìn)行選型、分配I/O地址、設(shè)計(jì)電氣控制線路等。然后,詳細(xì)研究系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能,采用模塊化思想總體規(guī)劃控制系統(tǒng)軟件架構(gòu),開發(fā)PLC程序和開發(fā)觸摸屏程序;并解決了軟件開發(fā)中鉆桿碼垛坐標(biāo)及位置計(jì)算和運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃等關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。(4)將研制的自動(dòng)上... 

【文章來源】：煤炭科學(xué)研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
        1.2.1 發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 發(fā)展趨勢(shì)
    1.3 研究目標(biāo)及內(nèi)容
        1.3.1 研究目標(biāo)
        1.3.2 主要研究內(nèi)容
        1.3.3 技術(shù)路線
第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
    2.1 焊接工作站概述
    2.2 設(shè)計(jì)要求
    2.3 系統(tǒng)機(jī)械部分方案
        2.3.1 上下料機(jī)器人方案
        2.3.2 輔助裝置方案
    2.4 電氣控制系統(tǒng)方案
        2.4.1 控制系統(tǒng)方案
        2.4.2 伺服系統(tǒng)方案
    2.5 本章小結(jié)
第3章 系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)及分析
    3.1 機(jī)械手設(shè)計(jì)及分析
        3.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.1.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.1.3 動(dòng)態(tài)特性分析
    3.2 手爪設(shè)計(jì)及分析
        3.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.2.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.2.3 夾持力及關(guān)鍵部件靜力學(xué)分析
    3.3 本章小結(jié)
第4章 控制系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)
    4.1 設(shè)計(jì)要求
    4.2 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
    4.3 硬件選型
        4.3.1 PLC選型
        4.3.2 觸摸屏選型
        4.3.3 傳感器選型
    4.4 I/O地址配置
    4.5 電氣線路設(shè)計(jì)
    4.6 以太網(wǎng)通信
    4.7 本章小結(jié)
第5章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    5.1 設(shè)計(jì)要求
    5.2 軟件總體架構(gòu)
    5.3 PLC程序設(shè)計(jì)
        5.3.1 手動(dòng)運(yùn)行方式
        5.3.2 自動(dòng)運(yùn)行方式
        5.3.3 運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃
        5.3.4 鉆桿碼垛坐標(biāo)及位置計(jì)算
        5.3.5 暫存架上下料邏輯設(shè)計(jì)及計(jì)算
        5.3.6 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換
        5.3.7 其他輔助子程序
    5.4 觸摸屏程序設(shè)計(jì)
        5.4.1 功能需求
        5.4.2 核心界面設(shè)計(jì)
    5.5 本章小結(jié)
第6章 系統(tǒng)調(diào)試、集成及試運(yùn)行
    6.1 系統(tǒng)調(diào)試
        6.1.1 現(xiàn)場查線
        6.1.2 聯(lián)機(jī)調(diào)試
    6.2 系統(tǒng)集成
    6.3 試運(yùn)行
    6.4 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄1 部分桁架機(jī)械手等圖紙
附錄2 部分電氣原理圖圖紙
附錄3 部分PLC程序
附錄4 機(jī)械手及電控柜實(shí)物圖
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]干熄焦裝入裝置外置限位設(shè)計(jì)與實(shí)踐應(yīng)用[J]. 余長青.  福建冶金. 2017(06)
[3]基于Abaqus桁架機(jī)械手動(dòng)靜態(tài)性能分析[J]. 陳彥宇,田東莊,許翠華,周春,鄢忠方.  煤礦機(jī)械. 2017(11)
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[9]松軟煤層螺旋鉆桿與壓風(fēng)復(fù)合排渣鉆進(jìn)技術(shù)裝備[J]. 張宏鈞,姚克,張幼振.  煤礦安全. 2017(07)
[10]礦用螺旋鉆桿焊接加工上下料系統(tǒng)的研究[J]. 陳彥宇,田東莊,董萌萌,楊虎偉.  煤礦機(jī)械. 2017(04)

博士論文
[1]直角坐標(biāo)柔性機(jī)器人操作臂機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)及振動(dòng)特性研究[D]. 劉玉飛.中國礦業(yè)大學(xué) 2016

碩士論文
[1]上下料用模塊化直角坐標(biāo)機(jī)器人研究[D]. 劉夢(mèng)茹.天津大學(xué) 2010
[2]基于DSP+FPGA的永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)研究[D]. 農(nóng)先鵬.華中科技大學(xué) 2008



本文編號(hào)：2935466