起重機(jī)主梁智能制造探索與實(shí)施

供稿/奧力通起重機(jī)（北京）有限公司 黃小偉 編輯/馬晨

傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)起重機(jī)主梁，以鉚工、焊工的手工制造為主，屬于勞務(wù)密集性產(chǎn)業(yè)，成高、效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定，而且在人口紅利逐漸消退、勞動(dòng)力日益短缺的當(dāng)今時(shí)代，這種勞動(dòng)密集型生產(chǎn)模式已經(jīng)越來越突顯劣勢。

近年來，隨著工業(yè)領(lǐng)域智能制造技術(shù)日趨成熟，起重機(jī)主梁智能制造也是行業(yè)提升和發(fā)展的必然趨勢。為此，奧力通起重機(jī)自2020 年開始，投入近億元資金和幾十名工程師的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過兩年不懈努力，通過對起重機(jī)主梁智能制造的不斷探索和試驗(yàn)，終于在2023 年初開發(fā)成功了“效率高、用工少、質(zhì)量穩(wěn)定”的主梁智能生產(chǎn)線。

起重機(jī)主梁標(biāo)準(zhǔn)化是智能制造先決條件

采用模塊化設(shè)計(jì)的歐式起重機(jī)主梁，標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，容易實(shí)現(xiàn)智能制造。目前，奧力通公司的3 -80 t 歐式起重機(jī)，全部用起重機(jī)設(shè)計(jì)軟件“KING”自動(dòng)計(jì)算主梁，每根主梁具有相對穩(wěn)定的尺寸，其高度、寬度、翼緣尺寸、內(nèi)部隔板和加強(qiáng)筋布局都已經(jīng)完全標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)工藝也完全固化。模塊化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，為主梁智能制造創(chuàng)造了先決條件，我們的智能制造探索基于歐式主梁展開。

起重機(jī)主梁智能制造開發(fā)路徑

“分段智能”是奧力通起重機(jī)主梁智能制造的開發(fā)路徑，即按主梁制造工藝各個(gè)環(huán)節(jié)，逐一分段定制智能解決方案，并相應(yīng)研制自動(dòng)化設(shè)備。

根據(jù)奧力通起重機(jī)近二十年歐式起重機(jī)主梁生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，我們先把主梁制造過程劃分為加強(qiáng)筋點(diǎn)焊、隔板組焊、主梁組立、端梁組立、預(yù)組裝等工藝環(huán)節(jié)，再逐一探索單一環(huán)節(jié)的智能制造可行性，最后通過與智能設(shè)備供應(yīng)鏈合作，聯(lián)合開發(fā)定制智能設(shè)備。

奧力通起重機(jī)主梁智能生產(chǎn)線

通過我們在揚(yáng)州新工廠的實(shí)施和試用，新研制的加強(qiáng)筋自動(dòng)點(diǎn)焊生產(chǎn)線、隔板自動(dòng)組焊機(jī)器人系統(tǒng)、主梁組立機(jī)器人系統(tǒng)、主梁預(yù)組裝機(jī)器人系統(tǒng)、端梁組焊機(jī)器人系統(tǒng)等智能制造各個(gè)模塊，都已成功投產(chǎn)。

加強(qiáng)筋自動(dòng)點(diǎn)焊生產(chǎn)線

歐式起重機(jī)主梁加強(qiáng)筋，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化，整合為三種角鋼材料和四種位置組合，這就為加強(qiáng)筋的自動(dòng)化提供了最有效的先決條件。

加強(qiáng)筋自動(dòng)組焊的最大難點(diǎn)是拱度跟蹤。由于起重機(jī)主梁有拱度，而且還每根主梁拱度都不一樣，自動(dòng)點(diǎn)焊如果僅僅按預(yù)設(shè)線路運(yùn)行，加強(qiáng)筋就無法和拱度保持平行，就很難保證焊道位置精度和焊角高度。

為此奧力通研發(fā)人員運(yùn)用仿形跟蹤原理，巧妙地解決了起重機(jī)主梁拱度難題，仿形跟蹤機(jī)構(gòu)由跟蹤滑輪、定位桿和伺服平移機(jī)構(gòu)組成，定位精準(zhǔn)、穩(wěn)定性好。

主梁加強(qiáng)筋自動(dòng)點(diǎn)焊生產(chǎn)線

加強(qiáng)筋自動(dòng)點(diǎn)焊生產(chǎn)線可以實(shí)現(xiàn)多條加強(qiáng)筋同步點(diǎn)焊，生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)人工點(diǎn)焊提升3 倍以上。加強(qiáng)筋自動(dòng)點(diǎn)焊生產(chǎn)線，節(jié)約80+%人工，節(jié)約50+%生產(chǎn)場地。

隔板自動(dòng)組焊機(jī)器人系統(tǒng)

奧力通起重機(jī)已經(jīng)把主梁隔板尺寸和間隔完全標(biāo)準(zhǔn)化，相對比較容易實(shí)現(xiàn)主梁智能制造。

隔板自動(dòng)組焊機(jī)器人系統(tǒng)，由搬運(yùn)機(jī)器人、焊接機(jī)器人、數(shù)控線軌小車、專用料盤、組焊胎架等組成，專用料盤采用預(yù)定位模塊化設(shè)計(jì)，便于機(jī)器人識別。數(shù)控線軌小車配置二次定位機(jī)構(gòu)，便于機(jī)器人精準(zhǔn)取料和精準(zhǔn)定位，定位精度達(dá)到±0.5mm。焊接機(jī)器人自帶激光尋跡功能，能精準(zhǔn)定位焊接點(diǎn)，確保焊接質(zhì)量。隔板自動(dòng)組焊機(jī)器人系統(tǒng)，節(jié)約60+%人工，雙工位布局可以提升效率2 倍以上。

隔板自動(dòng)組焊機(jī)器人系統(tǒng)

主梁組立機(jī)器人系統(tǒng)

歐式主梁的箱型尺寸也已經(jīng)模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化，但是如何把上蓋板、下蓋板、主腹板、副腹板，在組立胎架上一次性自動(dòng)完成合箱和蓋板，并且最后點(diǎn)焊成一根長達(dá)40 m、寬1 m、高2 m、重達(dá)30 噸的起重機(jī)主梁，還必須確保主梁旁彎、拱度、垂直度等各項(xiàng)精度，是主梁智能制造中最難實(shí)現(xiàn)的工藝環(huán)節(jié)。

主梁組立機(jī)器人系統(tǒng)

奧力通研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過向歐美同行學(xué)習(xí)取經(jīng)，以及三十多次分節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)、幾十根主梁預(yù)演，終于研制成功主梁組立機(jī)器人系統(tǒng)。主梁組立機(jī)器人系統(tǒng)由的推壓靴、壓緊輪和多臺(tái)機(jī)器人組成，整個(gè)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)11 軸聯(lián)動(dòng)，其自動(dòng)化工藝復(fù)雜程度堪稱起重機(jī)制造設(shè)備之巔峰。主梁組立機(jī)器人系統(tǒng)，節(jié)約80+%人工，雙工位效率翻倍。

主梁預(yù)組裝機(jī)器人系統(tǒng)

主梁預(yù)組裝機(jī)器人系統(tǒng)，由高精度預(yù)組裝胎架、激光測量系統(tǒng)、數(shù)控微調(diào)機(jī)構(gòu)、焊接機(jī)器人等組成，讓原本繁瑣耗時(shí)的預(yù)組裝工藝，變得更簡單、更高效，每套系統(tǒng)還解放了3 名焊工。

端梁組焊機(jī)器人系統(tǒng)

端梁焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其難度在于自動(dòng)拼接成型，奧力通設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)為智能制造優(yōu)化設(shè)計(jì)端梁，采用榫卯原理，把原本高難度的專業(yè)拼接工作變得像堆積木一樣簡單，而且還能確保成型尺寸。

拼接成型后，焊接機(jī)器人自動(dòng)尋跡自動(dòng)完成所有焊道的焊接。

端梁組焊機(jī)器人系統(tǒng)，可以提升端梁組焊效率3 倍以上。

端梁組焊機(jī)器人系統(tǒng)

主梁智能制造經(jīng)濟(jì)效益

奧力通公司自主研制的主梁智能制造系統(tǒng)，已經(jīng)成功運(yùn)行6 個(gè)月以上，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

一條主梁智能制造生產(chǎn)線，只需要操控所有機(jī)器人和數(shù)控設(shè)備5名普工，不再需要?jiǎng)诙鄰?qiáng)度大、作業(yè)技能要求高的鉚工、焊工，而且單班可產(chǎn)出主梁8 根以上。同樣產(chǎn)量，如果按傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)至少需要50 人，場地至少要擴(kuò)大兩倍。由此可見，主梁智能制造不僅可以節(jié)約大量人工，還能降低廠房需求。

根據(jù)奧力通揚(yáng)州工廠主梁智能制造半年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)測算，主梁智能制造年均節(jié)省人工費(fèi)用近1000 萬元，智能制造設(shè)備投資預(yù)計(jì)三年內(nèi)全部收回。