一种机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及矿用钻杆和穿越钻杆之类较短钻杆的生产领域，特别是一种机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统和方法，包含机械子系统和通信控制子系统。机械子系统包含工艺单元和机器人。机器人将管料在不同的工艺单元中传递。由同一个机器人完成管料传递的多组工艺单元，围绕在以机器人为圆心的圆周上。多个机器人并列放置在不同的工位上，对应的圆周部分交叠。通信控制子系统控制机器人将管料从上料区开始，依次传递给每一个工艺单元，最后在下料区得到成品；同时还控制工艺单元对管料进行加工或者检测。本发明专利技术还包含方法。本发明专利技术不仅利用双圆交叠区域设计，提高了场地面积利用率，还实现了钻杆生产的全自动化和智能化，提高了劳动效率和产量。高了劳动效率和产量。高了劳动效率和产量。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统和方法


[0001]本专利技术涉及矿用钻杆和穿越钻杆之类较短钻杆的生产领域，特别是一种机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统和方法。

技术介绍

[0002]钻杆是钻机进行钻孔施工的重要工具，不管石油钻机、煤矿瓦斯抽采钻机，还是穿越工程施工钻机，其钻进作业都需要钻杆。从结构上讲，钻杆可分为公接头、母接头和管体三部分，公接头和母接头分别通过焊接连接在管体的两端，公接头外部和母接头内部加工有螺纹。矿用钻杆、穿越钻杆的基本生产过程主要包括：接头加工、管体热处理、接头与管体的焊接、焊缝热处理、质量检测等。
[0003]我国是钻杆生产大国，但是在钻杆生产线方面还在沿用二十多年前的旧方法，即：人工操作机械的半自动直线布局流水线生产模式。这种方法在信息技术高度发达、PLC技术快速推广、工业4.0积极推进的背景下，已经十分落后，具体体现在，工艺过程人工操作比例高，尤其是工艺环节衔接，生产效率低；生产线占地面积大，操作人员多造成的人工成本高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统，主要解决上述现有技术存在的问题，它可实现矿用钻杆生产自动化，部分工艺过程智能化，节约生产线占地面积，减少操作工人数，提高钻杆工艺质量稳定性，并降低钻杆的生产成本。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是提供一种机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统，其特征在于，包含机械子系统和通信控制子系统；
[0006]机械子系统包含多组工艺单元，以及一个或者多个机器人；所述机器人将管料在不同的所述工艺单元中传递，所述工艺单元对所述管料进行加工或者检测；由同一个所述机器人完成管料传递的多组所述工艺单元，布置在以所述机器人为圆心的圆周上；
[0007]所述通信控制子系统控制所述机器人将管料从上料区开始，依次传递给每一个所述工艺单元，最后在下料区得到成品；所述工艺单元在所述通信控制子系统的控制下，对所述管料进行加工或者检测。
[0008]进一步地，当所述机器人为多个时，不同所述机器人对应的所述圆周部分交叠，形成交叠区域；在所述交叠区域，设置上行移交区和下行移交区，用于在两个所述机器人之间传递交接所述管料。
[0009]进一步地，所述工艺单元包含径向模组和加工设备或检测设备；所述径向模组将所述机器人递交的所述管料转移至所述加工设备以进行加工，或者将所述管料转移至所述检测设备以进行检测；当加工或者检测完成后，所述径向模组将所述管料转移回至所述机器人处，交由所述机器人处理。
[0010]进一步地，所述加工设备为管螺纹车床、摩擦焊机、中频感应加热炉、喷淋淬火圈、风机、喷雾装置和修磨机。
[0011]进一步地，所述管螺纹车床和所述径向模组构成管体端面加工单元或者焊缝车削单元；所述摩擦焊机和所述径向模组构成摩擦焊单元；所述中频感应加热炉、所述喷淋淬火圈和所述径向模组构成焊缝淬火单元；所述中频感应加热炉和所述径向模组构成焊缝回火单元；所述风机、所述喷雾装置和所述径向模组构成焊缝冷却单元；所述修磨机和所述径向模组构成焊缝修磨单元。
[0012]进一步地，所述检测设备包含三点弯曲试验机、液压系统和磁粉探伤设备。
[0013]进一步地，所述三点弯曲试验机、所述液压系统和所述径向模组构成压力试验单元；所述磁粉探伤设备和所述径向模组构成磁粉探伤单元。
[0014]进一步地，所述径向模组由台架、滚轮组、滚珠丝杠副、挡板、伺服电机、变频电机和气动卡盘构成；所述伺服电机、所述滚轮组和所述滚珠丝杠副固定在所述台架上；所述挡板、所述变频电机、所述气动卡盘固定在所述滚珠丝杠副上，由所述伺服电机的驱动，沿着所述滚珠丝杠副的方向运动；所述机器人放置的所述管料，由所述滚轮组和所述滚珠丝杠副上的所述挡板支撑；所述气动卡盘夹持所述管料，所述变频电机带动所述管料转动，所述伺服电机带动所述管料转移。
[0015]进一步地，所述通信控制子系统包含信息采集模块、控制执行模块和数据输出与显示模块；所述信息采集模块收集所述工艺单元和所述机器人的状态，传递给所述控制执行模块完成计算和分析；所述控制执行模块根据计算和分析的结果，向所述工艺单元或所述机器人发出控制指令；所述数据输出与显示模块连接到所述控制执行模块，实时记录或者展示所述控制执行模块计算和分析的结果。
[0016]进一步地，所述信息采集模块是光电传感器；所述光电传感器设置在每个所述工艺单元和所述机器人处，用于采集所述工艺单元和所述机器人的状态信息。
[0017]进一步地，所述控制执行模块包含可编程控制器、存储器、输入输出子模块和电源；所述可编程控制器利用所述存储器对来自所述信息采集模块的信息进行计算和分析，并将结果通过所述输入输出子模块展示；所述电源为所述可编程控制器、所述存储器和所述输入输出子模块提供电力支持。
[0018]进一步地，所述数据输出与显示模块包含监控终端、警报器和数据存储器；所述控制执行模块将分析和计算结果传送给所述监控终端，并且根据分析和计算结果触发所述警报器动作；所述数据存储器用于保存来自所述控制执行模块的分析和计算结果。
[0019]本专利技术还提供了一种利用如上述的机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统进行矿用钻杆生产的方法，其特征在于，包含步骤：
[0020]步骤S101，初始化所述机械子系统和所述通信控制子系统，并设置每个所述工艺单元的运行节拍和空闲信号；
[0021]步骤S102，利用上料机构将所述管料移动到所述上料区，所述上料区发出完成信号；
[0022]步骤S103，所述通信控制子系统侦测到所述上料区的完成信号后，进入步骤S104，否则继续等待；
[0023]步骤S104，当下一个工序的所述工艺单元发出空闲信号时，调度所述机器人将所述管料转移到下一个工序的所述工艺单元上；
[0024]步骤S105，所述通信控制子系统侦测到所述管料就位到所述工艺单元后，调度所
述工艺单元对所述管料进行加工或者检测；当所述工艺单元完成加工或者检测后，向所述通信控制子系统发出完成信号；
[0025]步骤S106，所述通信控制子系统侦测所述管料在所述工艺单元上的完成信号，如果下一个工序为所述工艺单元，跳转到步骤S104；如果下一个工序是所述下料区，则当所述下料区发出空闲信号后，所述通信控制子系统调度所述机器人将所述管料转移到所述下料区，完成所述管料的加工。
[0026]本专利技术还提供了一种利用上述的机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统进行矿用钻杆生产的方法，其特征在于，包含步骤：
[0027]步骤S201，初始化所述机械子系统和所述通信控制子系统，并设置每个所述工艺单元的运行节拍和空闲信号；
[0028]步骤S202，利用上料机构将所述管料移动到所述上料区，所述上料区发出完成信号；
[0029]步骤S203，所述通信控制子系统侦测到所述上料区的完成信号后，进入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统，其特征在于，包含机械子系统和通信控制子系统；机械子系统包含多组工艺单元，以及一个或者多个机器人；所述机器人将管料在不同的所述工艺单元中传递，所述工艺单元对所述管料进行加工或者检测；由同一个所述机器人完成管料传递的多组所述工艺单元，布置在以所述机器人为圆心的圆周上；所述通信控制子系统控制所述机器人将管料从上料区开始，依次传递给每一个所述工艺单元，最后在下料区得到成品；所述工艺单元在所述通信控制子系统的控制下，对所述管料进行加工或者检测。2.根据权利要求1所述的机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统，其特征在于，当所述机器人为多个时，不同所述机器人对应的所述圆周部分交叠，形成交叠区域；在所述交叠区域，设置上行移交区和下行移交区，用于在两个所述机器人之间传递交接所述管料。3.根据权利要求1或2所述的机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统，其特征在于，所述工艺单元包含径向模组和加工设备或检测设备；所述径向模组将所述机器人递交的所述管料转移至所述加工设备以进行加工，或者将所述管料转移至所述检测设备以进行检测；当加工或者检测完成后，所述径向模组将所述管料转移回至所述机器人处，交由所述机器人处理。4.根据权利要求3所述的机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统，其特征在于，所述加工设备为管螺纹车床、摩擦焊机、中频感应加热炉、喷淋淬火圈、风机、喷雾装置和修磨机。5.根据权利要求4所述的机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统，其特征在于，所述管螺纹车床和所述径向模组构成管体端面加工单元或者焊缝车削单元；所述摩擦焊机和所述径向模组构成摩擦焊单元；所述中频感应加热炉、所述喷淋淬火圈和所述径向模组构成焊缝淬火单元；所述中频感应加热炉和所述径向模组构成焊缝回火单元；所述风机、所述喷雾装置和所述径向模组构成焊缝冷却单元；所述修磨机和所述径向模组构成焊缝修磨单元。6.根据权利要求3所述的机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统，其特征在于，所述检测设备包含三点弯曲试验机、液压系统和磁粉探伤设备。7.根据权利要求6所述的机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统，其特征在于，所述三点弯曲试验机、所述液压系统和所述径向模组构成压力试验单元；所述磁粉探伤设备和所述径向模组构成磁粉探伤单元。8.根据权利要求3所述的机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统，其特征在于，所述径向模组由台架、滚轮组、滚珠丝杠副、挡板、伺服电机、变频电机和气动卡盘构成；所述伺服电机、所述滚轮组和所述滚珠丝杠副固定在所述台架上；所述挡板、所述变频电机、所述气动卡盘固定在所述滚珠丝杠副上，由所述伺服电机的驱动，沿着所述滚珠丝杠副的方向运动；所述机器人放置的所述管料，由所述滚轮组和所述滚珠丝杠副上的所述挡板支撑；所述气动卡盘夹持所述管料，所述变频电机带动所述管料转动，所述伺服电机带动所述管料转移。9.根据权利要求1或2所述的机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统，其特征在于，所述通信控制子系统包含信息采集模块、控制执行模块和数据输出与显示模块；所述信
息采集模块收集所述工艺单元和所述机器人的状态，传递给所述控制执行模块完成计算和分析；所述控制执行模块根据计算和分析的结果，向所述工艺单元或所述机器人发出控制指令；所述数据输出与显示模块连接到所述控制执行模块，实时记录或者展示所述控制执行模块计算和分析的结果。10.根据权利要求9所述的机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统，其特征在于，所述信息采集模块是光电传感器；所述光电传感器设置在每个所述工艺单元和所述机器人处，用于采集所述工艺单元和所述机器人的状态信息。11.根据权利要求9所述的机器人多工位作业的矿用钻杆自动化生产系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：余荣华，郁德辉，徐万东，李振奎，陈泽键，侯家华，袁鹏斌，周勇其，
申请(专利权)人：上海亦又新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：