起重機主梁智能制造探索與實施

供稿/奧力通起重機（北京）有限公司 黃小偉 編輯/馬晨

傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)起重機主梁，以鉚工、焊工的手工制造為主，屬于勞務密集性產(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、勞動力日益短缺的當今時代，這種勞動密集型生產(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，奧力通起重機自2020 年開始，投入近億元資金和幾十名工程師的研發(fā)團隊，經(jīng)過兩年不懈努力，通過對起重機主梁智能制造的不斷探索和試驗，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。

起重機主梁標準化是智能制造先決條件

采用模塊化設計的歐式起重機主梁，標準化程度較高，容易實現(xiàn)智能制造。目前，奧力通公司的3 -80 t 歐式起重機，全部用起重機設計軟件“KING”自動計算主梁，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)部隔板和加強筋布局都已經(jīng)完全標準化，生產(chǎn)工藝也完全固化。模塊化標準設計，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。

起重機主梁智能制造開發(fā)路徑

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

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

奧力通起重機主梁智能生產(chǎn)線

通過我們在揚州新工廠的實施和試用，新研制的加強筋自動點焊生產(chǎn)線、隔板自動組焊機器人系統(tǒng)、主梁組立機器人系統(tǒng)、主梁預組裝機器人系統(tǒng)、端梁組焊機器人系統(tǒng)等智能制造各個模塊，都已成功投產(chǎn)。

加強筋自動點焊生產(chǎn)線

歐式起重機主梁加強筋，經(jīng)過標準化，整合為三種角鋼材料和四種位置組合，這就為加強筋的自動化提供了最有效的先決條件。

加強筋自動組焊的最大難點是拱度跟蹤。由于起重機主梁有拱度，而且還每根主梁拱度都不一樣，自動點焊如果僅僅按預設線路運行，加強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)人員運用仿形跟蹤原理，巧妙地解決了起重機主梁拱度難題，仿形跟蹤機構(gòu)由跟蹤滑輪、定位桿和伺服平移機構(gòu)組成，定位精準、穩(wěn)定性好。

主梁加強筋自動點焊生產(chǎn)線

加強筋自動點焊生產(chǎn)線可以實現(xiàn)多條加強筋同步點焊，生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)人工點焊提升3 倍以上。加強筋自動點焊生產(chǎn)線，節(jié)約80+%人工，節(jié)約50+%生產(chǎn)場地。

隔板自動組焊機器人系統(tǒng)

奧力通起重機已經(jīng)把主梁隔板尺寸和間隔完全標準化，相對比較容易實現(xiàn)主梁智能制造。

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

隔板自動組焊機器人系統(tǒng)

主梁組立機器人系統(tǒng)

歐式主梁的箱型尺寸也已經(jīng)模塊化和標準化，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完成合箱和蓋板，并且最后點焊成一根長達40 m、寬1 m、高2 m、重達30 噸的起重機主梁，還必須確保主梁旁彎、拱度、垂直度等各項精度，是主梁智能制造中最難實現(xiàn)的工藝環(huán)節(jié)。

主梁組立機器人系統(tǒng)

奧力通研發(fā)團隊通過向歐美同行學習取經(jīng)，以及三十多次分節(jié)點試驗、幾十根主梁預演，終于研制成功主梁組立機器人系統(tǒng)。主梁組立機器人系統(tǒng)由的推壓靴、壓緊輪和多臺機器人組成，整個系統(tǒng)能實現(xiàn)11 軸聯(lián)動，其自動化工藝復雜程度堪稱起重機制造設備之巔峰。主梁組立機器人系統(tǒng)，節(jié)約80+%人工，雙工位效率翻倍。

主梁預組裝機器人系統(tǒng)

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

端梁組焊機器人系統(tǒng)

端梁焊接機器人系統(tǒng)，其難度在于自動拼接成型，奧力通設計團隊為智能制造優(yōu)化設計端梁，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，焊接機器人自動尋跡自動完成所有焊道的焊接。

端梁組焊機器人系統(tǒng)，可以提升端梁組焊效率3 倍以上。

端梁組焊機器人系統(tǒng)

主梁智能制造經(jīng)濟效益

奧力通公司自主研制的主梁智能制造系統(tǒng)，已經(jīng)成功運行6 個月以上，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟效益非常可觀。

一條主梁智能制造生產(chǎn)線，只需要操控所有機器人和數(shù)控設備5名普工，不再需要勞多強度大、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)奧力通揚州工廠主梁智能制造半年運行經(jīng)驗測算，主梁智能制造年均節(jié)省人工費用近1000 萬元，智能制造設備投資預計三年內(nèi)全部收回。