宽叶片螺旋钻杆(以下简称螺旋钻杆)是松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工的主要装备之一,其主要由杆体和叶片组成。叶片焊接是螺旋钻杆生产的关键工序之一,其上下料效率影响焊接生产效率。针对螺旋钻杆焊接工作站人工辅助上下料方式存在劳动强度大和生产效率低等问题,结合螺旋钻杆叶片焊接工艺,设计自动上下料系统,实现宽叶片螺旋钻杆焊接过程的全自动化。主要研究内容包括:(1)通过对码垛机器人和桁架机械手的分析比较,确定了宽叶片螺旋钻杆焊接自动化上下料系统方案。(2)对所采用方案中的桁架机械手和手爪进行结构设计、驱动系统设计,并建立了机械手刚柔耦合动力学模型,进行了动力学仿真和模态分析,采用有限元分析法对手爪的关键部件进行静力学分析。(3)对上下料控制系统展开深入研究。首先,提出了上下料系统控制部分的设计要求,并对控制系统硬件结构进行总体设计。在此基础上,对PLC和传感器等进行选型、分配I/O地址、设计电气控制线路等。然后,详细研究系统需要实现的功能,采用模块化思想总体规划控制系统软件架构,开发PLC程序和开发触摸屏程序;并解决了软件开发中钻杆码垛坐标及位置计算和运动路径规划等关键技术难点。(4)将研制的自动上下料系统与原有螺旋钻杆机器人焊接工作站进行系统集成,并针对试运行过程中存在的问题进行优化。通过本文的研究,自主研制了一套宽叶片螺旋钻杆焊接自动上下料系统。系统运行结果表明,上下料系统满足了实际需求,减少了用工数量,且操作简单、稳定性好,具有良好的经济效益和实用价值。