套管生产线拧接护丝工位自动化改造_安中望.pdf
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1、动化技术 套管生产线拧接护丝工位自动化 改造安中望秦双双张伟(中海油 能源发展装备技术有限公司加工制造分公司,天津;山东德晟机器人股份有限公司,山东济南)摘要:根据某自动化套管生产线的工艺特点,研制了一款用于自动拧接套管护丝的机械手,并提出了拧接护丝作业自动化改造方案。重点介绍了自动化改造方案的工艺 流程,以及作为核心部分的旋转夹具拧接系统和智能视觉系统。该方案实现了套管护丝从抓取到拧接的自动化作业,可以有效提高生产效率,降低人工成本,提高生产线的自动化和智能化水平。关键词:套管;拧接;机械手;护丝;自动化;智能化:开放科学(资源服务)标识码():,(,;,):,?,:;目前,国 内多数的石油
2、套管制造企业的自动化水平依旧较低,除了水压、拧接箍、车丝等重要工序已实现自动化作业,拧接护丝、通径等辅助性工序依旧保持着人工作业,这些工序因无操作难度,往往得不到企业的重视。现如今,随着套管销售利润逐渐被压缩,如何进一步提高生产效率、降低生产成本成为了套管制 造业的“瓶颈”;因此,提高生产线的自动 化率,减少人工干预作业成为了上述问题的突破口。安中望(),男,硕士,工程师,从事制造数字化转型及石油专用管智能制造工作。随着机械手集成的开发度越来越髙,机械手在制造业的应用广度和深度都有 质的飞跃。上料、码垛、搬运、装配等机械手的形式越来越多,为制造业提供了许多优质的自动化解决方案,可以代替人工完成
3、一些单调、重复、低操作要求的作业,将人员解放出来进行技能或技术提升,可以为企业创造更多的价值。现以某套管制造企业的套管生产线拧接护丝工位作为研究对象,形成一套完整的拧接护丝工位自动化改造解决方案。所选企业的生产线水平具有代表性,可以作为国内多数套管制造企业进行产线相关工位自动化改造的设计依据。,钢管年月第卷第期自动化技术生产线现状分析及技术路线中海油能源发展装备技术有限公司(简称中海油装备技术公司)现在的套管生产线设计了两个拧接工位,即拧接外护丝工位和拧接内护丝工位,两个拧接工位分别分布在生产线两侧设计初期,拧接护丝作业并没有考虑自动化,均由人工进行护丝油涂抹及护丝拧接,因此相应工位辅机仅有翻
4、板提供翻料功 能,输送轮实现轴向进给功能,不具备升降功 能及旋转功能。拧接护丝作业每班次需名工人才能完成生产任务,存在用工成本高、效率低下、工人危险系数高等缺点。拧接护丝工位如图所示拧接内护丝工位根据改造要求,需要给拧接外护丝工位辅机增加一组旋转辊实现钢管旋转功能,给输送辊下端连接杆增加气缸实现钢管升降功能。结合拧接护丝作业的工作情况,设计一种复合轻量机械手,其工作半径為,负载能力,重复定位精度矣,可进行规格的护丝抓取及拧接,工作节拍为。卡 爪数量不宜太多,当变化较大,可手动调整机械手卡爪。自动化改造方案工艺流程自动化改造方案的拧接护丝作业工艺流程如下(内外护丝拧接流程仅在喷涂护丝油作业有所差
5、异,故不进行赘述):()辅机翻板将套管移送至拧接内(外)护丝工位。()拧接内(外)护丝工位输送辊转动,将套管输送至对齐挡板处,输送辊停止转动。()套管对齐后,对齐挡板落下,内涂油装置接近套管接箍端部给内螺纹喷涂护丝油。套管对齐后,输送辊下 降,套管落至旋转辊上,旋转辊带动套管开始转动,对齐挡板落下,外涂油装置接近套管螺纹端部,给外螺纹喷涂护丝油。()完成喷涂护丝油后,内(外)涂油装置快速撤离至工作等待位置,并向机械手发送抒环信号。()机械手在智能视觉系统的引导下,先将内(外)护丝抓起,放置在转换平台上,再从转换平台上抓起等待拧接(该步骤与涂油工序同时完成)。()机械手接到拧环信号后,快速接近套
6、 管,并开始检测管端位置,随后根据管端的实际位置调整拧接开始位置,到达拧接开始位置后,按设定的程序完成拧环工作。拧接合格判断方式及不合格处理方式拧环结束后,扭矩检测系统与距离检测系统开始检测拧接扭矩实际值与护丝前进位移值,两个参数必须全部满足,护丝拧 接才能判断为拧接合格。检测到护丝拧接合格后,则机械手向辅机发出拧接完成信号,辅机将已完成护丝拧接的套管移出拧接工位,如果有其中任何一项不能满足,则判定为拧接不合格。如拧接不合格,机械手会将护丝自动拧下,进行再次拧接。如往复经过两次不合格后,系统将判定为该护丝不合格,机械手会将护丝自动拧下,丢入不合格护丝收料框,抓取新的护丝,继续护丝拧接工作,如果
7、出现再次判 定为不合格的情形,系统将通知机械手停留在拧接等待工位,系统发出报警信号,提示人工干预。自动化 改造方案总体设计拧接护丝工作自动化改造方案如图所示,主要由机械手本体、机械手底座、旋 转 夹 具拧接系统、智能视觉系统、放料平台、转换平台、对齐挡板、旋转辊、气缸组成。其中,核心部分为旋转夹具拧接系统、智能视觉系统。机械手本体机械手底座转换平台护丝放料平台图拧接护 丝工作自动化改造方案 示 意()机械手本体。机械手本体选用工业六轴机械 手,手臂 臂 长为,负载为,重复定位精度。机械 手安装了工作域软 件保护、防碰撞检测软件保护,防止意外发生,提高 ,动化技术安全性。()机械手底 座。整体为
8、碳钢钢板矩形套管型材焊接经去应力退火处理后加工而成,可 为机械手运行提供可靠稳定的基础,使用化学螺栓固定在地面,与机械手之间采用螺栓连接。()旋转夹具拧接系统。执行护丝抓取和拧接作业的部位。可根据不同规格的套管,调整拧接扭矩参数。每个卡爪上设有刻度线,方便操作工进行调整。为了解决设备卡爪种类繁多带来的不便,整套设备只配置了种规格卡爪,就可以满足所有规格护丝的使用。()智能视觉系统。智能视觉系统对放料平台上的护丝进行精准定位,并将护丝位置发送给机械手。机械手根据视觉系统发送的位置信息,对工件进行抓取。在视觉区域内任意位置的同种规格都可以识别并抓取。()放料平台。用于存放护丝的平台,作业人员可一次
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