2018-03-12 15:37:39
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高端液压支架智能化焊接的研究与应用

完成单位:山东塔高矿业机械装备制造有限公司

登记编号:ZSCX-D4-J-1-167      登记年份:2020      登记日期:2020-09-21

项目概况

1、立项背

我国是世界上最大的液压支架生产制造及使用国,年总产值近200亿元,自2004年液压支架实现完全国产化以来,支护阻力及工作高度都大幅增加,主体材料也由原来的Q450发展到以Q690、Q890为主。大采高开采以及越来越多的深部开采使得液压支架承受着更加严峻的考验,发生扭转、偏载及冲击的概率上升,设备强度及可靠性要求更高

2、内涵和主要做(方)

液压支架作为矿井作业的保护伞,为井下最重要的支护设备,整体结构主要以中厚高强板焊接而成,其箱形结构件是承受重载、冲击的主要部件,因而其焊接质量的好坏将直接影响工作面安全生产。针对液压支架焊接生产过程存在的共性技术难题,以实现液压支架结构件自动化焊接为主要目标,开发适用于液压支架结构件的机器人焊接系统,研发配套的焊接生产线、外部轴系统、夹具及物流4类子系统,形成一套年产2万台套液压支架结构件的自动化焊接流水线

3、主要创新

(1)研发了大型结构件机器人焊接智能化生产线,编制了专业控制程序,攻克了分层多道焊接、激光视觉监控等关键技术,解决了焊接机器人与液压支架的焊接适应性问题,实现了焊缝类别识别及自动参数选择、焊接质量在线监测、设备运行工况检测及系统故障诊断等功能,保证了焊接质量,提高了焊接效率

(2)研制出与机器人焊接核心控制系统配套的龙门架、变位机、工件夹具、生产线控制、智能物流等装置,具备工件自动上下料、装夹自适应等功能,实现了自动化焊接

(3)基于MES制造执行系统建立了车间级的智能化生产管控系统,采用PLC和工业现场总线技术解决了数据格式兼容性、通信协议统一化等难题,实现了整个车间的统一管理和数字化生产

(4)将激光跟踪技术与视觉识别融合,实现了生产线上工件焊接的自动调节

基于液压支架自动化焊接关键技术的年产2万台套液压支架结构件的焊接生产线,自2015年1月投入运行,各项经济技术指标均达到国际领先水平

本项目实施过程中获国家发明专利1项,实用新型专利12项,科技论文10篇

经中国煤炭工业协会鉴定,成果在液压支架的生产焊接应用方面达到国际领先水平。荣获中国煤炭工业科学技术三等奖、省企业技术创新一等奖、省装备制造创新大赛二等奖、市科学技术二等奖、省第三届智能制造创新创业大赛二等奖、省机械工业科技进步奖二等奖

4、实施应用前后效果(益)情况对

本课题成果旨在提高焊接工艺水平,改善焊接作业环境,实现工作效率最大化、焊接智能化,突破我国高端液压支架结构件手工焊接的传统模式,降低 70%的劳动强度,解放 50%的劳动力,新增 70 个就业岗位;设备智能环保,在能耗方面具有明显优势;安装有空气净化系统,减少锰尘等焊接气体排放,对排放气体进行无害化处理,员工工作环境明显改善,空气质量达到良好以上;设备采用集中立体全方位布置,更加节省空间,占地面积明显减少,节约土地

5、推广应用情

本课题成果已在广西百色矿山机械厂有限公司、山东能源重装集团乾泰精密机械有限公司、济宁鼎轩机械制造有限公司等 6 家单位进行推广应用,实现经济效益 119712 万元,以示范作用推动我国高端液压支架行业的技术进步