By Wang Xin, Suvirinimo celės integracijos vadovas · EVST suvirinimo celės integracijos komanda · · Apžvalgą atliko EVST robotikos integracijos inžinerija
Modulinių surenkamųjų plieninių konstrukcijų gamyba išgyvena populiarumą – plieninės sijos ir kolonos yra iš anksto pagamintos ir įkeliamos į vietą statybvietėje. Tačiau gamykloje suvirinimas, šlifavimas ir dengimas vis dar vyksta kaip trys atskiros linijos, kurios nėra sujungtos. Suvirinimas viename skyriuje, sunkvežimis šlifavimui, vėl sunkvežimis dengimui. Trys perkėlimai, trys pakartotiniai tvirtinimai, kiekvienas iš jų kainuoja ciklo laiką ir kokybę. „Iki rakto“ linija sujungia tris stotis ant vieno konvejerio: robotinę suvirinimo celę su iki 16 išorinių ašių, robotinę šlifavimo stotį su pastovios jėgos reikalavimus atitinkančiomis galvutėmis, automatinę dengimo kabiną su SKU įkeltu receptu. Detalė tvirtinama vieną kartą ir atliekama visa seka. Perkėlimų skaičius sumažėja nuo trijų iki nulio, kiekvienoje linijoje perkeliami nuo keturių iki šešių suvirinimo ir šlifavimo aparatų, siūlės vientisumas didėja visoje sekoje.
Svarbiausi paėmimai
- Viena linija, trys sujungtos stotys: suvirinimas → šlifavimas → dengimas.
- Suvirinimo galas: W500–W800 kelionių bėgis + EVS-DWP pozicionierius, iki 16 koordinuotų išorinių ašių.
- Šlifavimo galas: suderinamas su pastovia jėga Galvutė vienu ypu išlygina suvirinimo vainikėlį, taškymus ir šerpetojančias siūles.
- Dangos galas: receptas pagal SKU, kepimo ciklas sinchronizuotas prieš srovę.
- Pervedimai: 3 → 0 (sunkvežimių tarp platformų statyti draudžiama).
- 4–6 suvirinimo ir šlifavimo aparatai perkelti kiekvienai eilutei; siūlės nuoseklumas padidėja.
- Standartai: ISO 3834 suvirinimo kokybė, ISO 10218 saugumas, AWS D1.1 struktūrinis kodas.
Šis straipsnis skirtas gamyklų savininkams, integratoriams ir procesų inžinieriams, statantiems arba plečiantiems modulines surenkamųjų plieno konstrukcijų linijas. Jame aptariama trijų stočių grandininė „iki rakto“ linijos architektūra; jame neaptariamas surinkimo procesas statybvietėje, konstrukcijų projektavimas ar pats modulinis statybos produktas.
Kodėl trys salų linijos nėra mastelio keitimo
Daugumoje esamų modulinių plieno konstrukcijų gamyklų suvirinimas vyksta viename skyriuje, šlifavimas – kitame, o dengimas – trečiame. Detalės tarp skyrių juda sunkvežimiais su platforma arba tiltiniais kranais. Kiekvienas perkėlimas yra:
- 30–60 minučių sandėliavimo patalpoje ir išmontavimo
- Kiekvieną kartą naujas tvirtinimo elementas (nes kiekvieno skyriaus tvirtinimo elementas yra būdingas geometrijai)
- Perorientavimas pagal įlankos orientyrą (užtrunka 0.5–1 valandą vienai detalei)
- Kokybės rizika (kiekvienas tvirtinimo ciklas yra galimybė subraižyti, įlenkti ar iškreipti padėtį)
Tipinei 200 kg konstrukcinei sijai, Trys perkėlimai prideda 3–5 valandas nekuriančio vertės kiekvienai daliai laiko plius daugybė kokybės rizikos. Gamybos didinimas atidarant dar vieną suvirinimo barą tik padidina perkėlimų skaičių, bet jų neišsprendžia.
Kada atsiperka „iki rakto“ linija – ir kada ne
Lemiami veiksniai yra detalės tūris, geometrijos šeima ir kokybės klasėNaudokite šį rėmelį:
| Rinkitės „iki rakto“ sistemą, kai… | Apsvarstykite dar kartą, kada… |
|---|---|
| Tūris > 50 dalių/dieną pastovioje šeimoje | Mažos apimties amatininkų gamyba |
| Sijos ir kolonos naudoja bendrą tvirtinimo logiką | Kiekvienai daliai reikalingas unikalus tvirtinimo elementas |
| Kokybės klasei reikalingas patikrinimo atsekamumas | Vizualinė apžiūra tinkama |
| Trūksta kvalifikuotų suvirintojų ir šlifuotojų | Pakankamai amatininkų darbo jėgos |
| Grandininiam išdėstymui laisvas aukštas | Įlankos fiziškai negali prisijungti |
EVST projektuoja iki galo užbaigtą liniją su Nuolatinio srauto metodasDetalė tvirtinama vieną kartą linijos pradžioje, kiekviena stotis juda pasroviui su tuo pačiu įtaisu, o pakartotinis tvirtinimas atliekamas tik pabaigoje (gabenimui). Projekte apribojimas nebebus „kaip greitai juda stotis“, o „kaip tolygiai juda linija“.
Rankinis, vienos stoties robotas ir „iki rakto“ linija
| Veiksnys | Rankomis valdomos salelės | Vieno roboto suvirinimas | Rakto grandinės linija |
|---|---|---|---|
| Pervedimai vienai daliai | 3+ | 2 (į langelį / iš jo) | 0 |
| Pakartotinis tvirtinimas | 3× vienai daliai | 1× vienai daliai | 1× (tik įėjimas) |
| Tarpstočių prastovos laikas | 1–2 val. vienai daliai | 30 min. kiekvienai daliai | 0 |
| Suvirinimo/šlifavimo aparatų vienoje linijoje | 4-6 | 2 | 0 (1 tiesioginis vadovas) |
| Kokybės pastovumas | Dreifas tarp įlankų | Vienos stoties dreifas | Vieno šviestuvo, visos linijos |
Kaip statoma EVST linija pagal raktą
| Stotis | EVST produktas | Pagrindinės specifikacijos |
|---|---|---|
| Suvirinimo ląstelė | Sunkus šešių ašių robotas + W500–W800 kelionių bėgis + EVS-DWP pozicionierius | Iki 16 koordinuotų išorinių ašių, siūlės sekimas ±0.5 mm esant 2000 kadrų per sekundę greičiui |
| Šlifavimo stotis | Pramoninis robotas su pastovios jėgos reikalavimus atitinkančia šlifavimo galvute | Jėgos kontroliuojamas, atsparus oksidams / taškymams, ≤±0.5 mm kelias |
| Dengimo kabina | Automatinio dengimo robotas su receptų biblioteka | SKU pagrįstas receptų įkėlimas, kepimo ciklo sinchronizavimas |
| Konvejeris ir armatūra | Nuolatinio srauto konvejeris su vieno tvirtinimo elementu | Dalis lieka pritvirtinta nuo įėjimo iki išėjimo |
| Ląstelės lygio valdiklis | Koordinuojantis PLC + linijos MES integravimas | Receptų ir pėdsakų duomenys, keičiami tarp stočių |
Praktiškai dažniausiai pasitaikanti problema yra ta, kad linija traktuojama kaip trys projektai su trimis valdikliais. EVST liniją apibrėžia kaip vieną projektą su vienu langelio lygio valdikliu, kuris keičiasi receptūrų ir sekimo duomenimis tarp suvirinimo, šlifavimo ir dengimo.
Suvirinimo galas – iki 16 išorinių ašių
Suvirinimo celė linijos pradžioje pasižymi sudėtingiausiu inžineriniu procesu. Suvirina sunkusis pramoninis robotas; W500–W800 bėgelis judina robotą išilgai sijos; EVS-DWP padėties nustatymo įrenginys suka ir pakreipia detalę. Visos trys ašys į valdiklį patenka kaip koordinuotos išorinės ašys – tipinėje EVST konfigūracijoje jų yra iki 16.
Sijų ir kolonų atveju bėgis apima ilgį; padėties nustatymo įrenginys pasuka detalę apskritiminėms ir vertikalioms siūlėms; robotas suvirina kiekvieną siūlę horizontalioje gravitacijos padėtyje. Siūlės judėjimo kryptis ±0.5 mm tikslumu koreguoja suderinimo skirtumus bėgio eigos ilgyje. Daugiasluoksniai suvirinimo siūlės atliekamos kontroliuojamoje tarpslankio temperatūroje (ISO-3834 2 Išsami klasė), skirta patikrinimo lygio kokybei.
Šlifavimo galas – pastovios jėgos paklusnumas
Robotinė šlifavimo stotis, kuri vienu ėjimu išlygina kiekvieną suvirinimo vainikėlį, taškymąsi ir užvartą. Lanksti šlifavimo galvutė laiko pastovi jėga, nukreipta į ruošinį, o ne pastovi padėtis – todėl jis seka suvirinimo vainiko kitimą neprarandant slėgio ir nesubraižant pagrindinio metalo. Trajektorija seka suvirinimo siūlę; purslai ir šerpetojančios dalelės pašalinamos tuo pačiu praėjimu.
Šlifavimo galvutės valdoma jėga yra 50–500 N, būdinga konstrukciniam plienui, naudojant oksidams / taškymams atsparias abrazyvo medžiagas. EVST jėgos diapazoną nustato pagal faktinį suvirinimo siūlės profilį, o ne pagal kategoriją.
Dangos galas — receptas pagal SKU
Automatinio dengimo robotas parenka tinkamą dažų receptą pagal SKU. Grunto, viršutinio sluoksnio ir kepimo ciklai sinchronizuojami su priešsrovio stotimis, todėl linija niekada nesustoja. Kepimo ciklo trukmė suderinta su priešsrovio šlifavimo ciklu, todėl linija veikia nepertraukiamai.
Konkrečiai modulinių pastato dalių receptų įrašai apima:
- Grunto sistema (cinko prisotinta, epoksidinė ir kt.) pagal architektūrinę klasę
- Viršutinis sluoksnis (pagal kliento prekės ženklo spalvą, su QR kodu pažymėtu užsakymo bilietu)
- Kepimo grafikas (pagal dangos gamintojo specifikaciją, sutikrintas su sijos termine mase)
Rezultatai
Trys rezultatai pateikiami EVST įrengtose „iki rakto“ linijose:
- Pervedimų sumažėjo nuo trijų iki nulio. Dalis tvirtinama įeinant, visos trys stotys veikia su tuo pačiu tvirtinimu, tik iš naujo tvirtinama išeinant.
- 4–6 suvirinimo ir šlifavimo aparatai perkelti kiekvienai linijai. Linija veikia su vadovu ir stoties įkrovėju.
- Siūlės nuoseklumas didėja visoje sekoje. Vieno tvirtinimo elemento srautas panaikina poreikį perorientuoti darbą tarp stočių; receptūra pagal SKU panaikina dažų skirtumus tarp sekcijų; pastovios jėgos šlifavimas panaikina rankų ir akių skirtumus.
Ciklo prieaugis priklauso nuo detalių mišinio ir SKU skaičiaus, tačiau tipinės linijos pasiekia ~2 kartus didesnį vienos detalės pralaidumą nei trys izoliuotos sekcijos.
Standartai, pagal kuriuos veikia „iki rakto“ linija
- ISO 3834 — Suvirinimo kokybės reikalavimai; linijos WPS priskiriama vienai iš trijų klasių.
- ISO 10218 — Robotų sauga; ISO 10218-1 (robotai) ir -2 (sistemų integracija) standartai taikomi visai linijai.
- ISO 9283 — Suvirinimo celės išorinių ašių eksploatacinių savybių kriterijai.
- AWS D1.1 — Konstrukcijų suvirinimo kodas: plienas; įprastas Šiaurės Amerikos surenkamųjų plieno konstrukcijų gaminiams.
- ISO 12944 — Konstrukcinio plieno dažų dangų sistemos; dangų receptų biblioteka pateikiama pagal šio standarto apsauginių dangų klasifikaciją.
DUK
Kokia mažiausia prasminga eilutė? Įprastas pradinis etapas yra dviejų stočių suvirinimo ir šlifavimo linija (be padengimo). Danga uždedama, kai suvirinimo ir šlifavimo apimtis pateisina kapitalines išlaidas. Klientui, atliekančiam 50 dalių per dieną konstrukcinius suvirinimus, kuriems reikalinga patikros lygio apdaila, vien suvirinimas ir šlifavimas atsiperka per 12–18 mėnesių; padengimas pailgina išlaidas iki 24 mėnesių, tačiau nereikia trečio skyriaus.
Ar esami suvirintojai gali vadovauti linijai kaip prižiūrėtojai? Taip – tai tipinis personalo modelis. Linijoje dirba vadovas (dažnai buvęs vyresnysis suvirintojas, kuris suteikia žinių apie procesą) ir vienas ar du krovikai / inspektoriai. Pakeisti suvirintojai ir šlifuotojai pereina į patikros, procesų tobulinimo ar kitas linijas.
Kaip vieno šviestuvo srautas apdoroja skirtingus sijų ilgius? Konvejerio ir tvirtinimo sistema yra suprojektuota atsižvelgiant į kliento sijų ilgių diapazoną (pvz., 3–12 m). Diapazone tvirtinimo elementas yra kintamo ilgio; detalė juda per visas tris to paties tvirtinimo elemento stotis. Už diapazono ribų reikalingas skirtingas tvirtinimo elementas; EVST sijų diapazonas nustatomas projektavimo metu.
Koks pralaidumas, palyginti su trimis izoliuotomis įlankomis? Įprastas ~2× vienos detalės pralaidumas. Faktinis padidėjimas priklauso nuo perkėlimo į atskiras platformas laiko (kuris labai skiriasi – kartais kliūtimi tampa sunkvežimis tarp platformų). EVST matuoja tiek prieš, tiek po modernizavimo projektų.
Ar linija gali apdoroti A kokybės klasės suvirinimo siūles (ISO 3834-2 išsamus standartas)? Taip – suvirinimo celė standartiškai sukurta pagal „Comprehensive“ klasę. Siūlių sekimas, daugiapakopis parametrų valdymas ir išorinių ašių koordinavimas palaiko visą A klasės WPS. Kontrolinės klasės linijose po dangos kepimo atliekama neardomoji kontrolė (UT/rentgeno spinduliai).
Koks yra tipiškas linijos ilgis? Suvirinimo celė ~80–120 m², šlifavimas ~30–50 m², dengimo kabina ~50–100 m² plius 30–50 m² konvejerio. Iš viso ~200–300 m² tipinei vidutinio tūrio linijai. Užimama mažiau nei trys izoliuotos sekcijos plius jų tarp sekcijų perkėlimo erdvė.
Įneškite jį į savo gamyklą
Modulinių surenkamųjų plieninių konstrukcijų mastelio keitimas nėra dar vieno suvirinimo skyriaus atidarymas – tai trijų stočių sujungimas į vieną liniją. Sprendimas prasideda nuo tūrio, geometrijos šeimos ir kokybės klasės; inžineriniai sprendimai, užtikrinantys šio proceso veikimą, slypi langelio lygio valdiklyje ir vieno tvirtinimo įtaiso sraute. EVST projektuoja „iki rakto“ linijas, naudodamas nepertraukiamo srauto metodą, integruodamas suvirinimo celę (robotas + bėgis + pozicionierius), šlifavimo stotį ir dengimo kabiną į vieną projektą. Žr. mūsų vadovus, kaip Kaip išsirinkti robotinį kelionių bėgelį, Suvirinimo pozicionieriaus pasirinkimasir storų plokščių daugiasluoksnis suvirinimasarba pasikalbėkite su EVST apie „iki rakto“ linijos įrengimo apimtį.
Apie autorių - Wang Xin veda EVST suvirinimo celės integracijos komanda, turintis 14 metų patirtį projektuojant koordinuotas suvirinimo kameras ir „iki rakto“ linijas konstrukciniam plienui, inžinerinėms mašinoms, slėginiams indams ir modulinėms pastatų konstrukcijoms. Jis nustato linijų apimtį pagal tūrį, geometrijos šeimą ir kokybės klasę, kiekvienam projektui pritaikydamas suvirinimo / šlifavimo / dengimo grandinės dydį. EVST robotikos integracijos inžinerijos komanda peržiūrėjo techninį tikslumą; skaičiai yra tipiniai pasiekiami diapazonai, o ne garantijos, ir yra apskaičiuoti kiekvienam projektui atskirai. Pataisymai ir atnaujinimai: žr. paskutinio atnaujinimo datą.