By Ван СиньРуководитель отдела интеграции сварочных ячеек · Команда по интеграции сварочных ячеек EVST · • Проверено инженерами по интеграции робототехники компании EVST.
Модульное сборное стальное строительство переживает бум — стальные балки и колонны изготавливаются заранее и устанавливаются на месте. Но на заводе сварка, шлифовка и нанесение покрытий по-прежнему осуществляются в виде трех отдельных, не связанных между собой линий. Сварка в одном отсеке, грузовик в другой для шлифовки, снова грузовик для нанесения покрытия. Три перемещения, три переналадки, каждое из которых увеличивает время цикла и ухудшает качество. Линия «под ключ» объединяет три станции на одном конвейере: роботизированную сварочную ячейку с 16 внешними осями, роботизированную шлифовальную станцию с гибкими головками постоянного усилия, автоматизированную камеру нанесения покрытий с рецептурой, загруженной по артикулу. Деталь закрепляется один раз и проходит весь цикл. Количество перемещений сокращается с трех до нуля, количество сварщиков и шлифовщиков на каждой линии уменьшается на четыре-шесть, а однородность шва повышается на протяжении всего процесса.
Основные выводы
- Одна линия, три соединенных последовательно участка: сварка → шлифовка → нанесение покрытия.
- Конец сварки: рельсы для перевозки грузов W500–W800 + Позиционер EVS-DWP, до 16 скоординированных внешних осей.
- Заточенный конец: податливый к постоянной силе Головка сглаживает поверхность сварного шва, удаляет брызги и заусенцы за один проход.
- Конец покрытия: рецепт по артикулуЦикл выпечки синхронизирован с вышестоящим сервером.
- Трансферы: 3 → 0 (Перемещение грузовиков между боксами запрещено).
- Было вытеснено 4–6 сварщиков и шлифовщиков. на строку; повышается качество швов.
- Стандарты: стандартами качества ISO 3834 качество сварки, стандартами качества ISO 10218 безопасность, AWS D1.1 структурный код.
Данная статья предназначена для владельцев предприятий, интеграторов и инженеров-технологов, занимающихся строительством или расширением линий модульного сборного стального строительства. В ней рассматривается архитектура трехпозиционной цепной линии «под ключ»; она не охватывает процесс сборки на площадке, проектирование конструкций или сам модульный строительный продукт.
Почему три изолированные линии не масштабируются
На большинстве существующих заводов по производству модульных стальных конструкций сварка производится в одном цехе, шлифовка — в другом, а нанесение покрытий — в третьем. Детали перемещаются между цехами на платформах или мостовых кранах. Каждая операция перемещения включает в себя:
- 30–60 минут на установку и демонтаж оборудования в отсеке.
- Каждый раз используется новый светильник (поскольку конструкция светильника в каждом отсеке зависит от его геометрии).
- Переориентация относительно береговой линии (питание занимает 0.5–1 час на каждую часть тела)
- Риск для качества (каждый цикл работы оснастки сопряжен с вероятностью появления царапин, вмятин или смещения).
Для типичной балки массой 200 кг, Три пересылки добавляют 3–5 часов неэффективного времени на каждую деталь. плюс целый ряд рисков, связанных с качеством. Масштабирование производства за счет открытия еще одного сварочного цеха лишь увеличивает количество пересылок, но не решает проблему.
Когда готовые решения окупаются — и когда нет.
Решающими факторами являются объем детали, семейство геометрических форм и класс качестваИспользуйте эту рамку:
| Выбирайте готовые решения, когда… | Пересмотрите свои планы, когда… |
|---|---|
| Объем > 50 частей в день в семье, соблюдающей режим питания | Мелкосерийное кустарное производство |
| Балки и колонны используют общую логику крепления. | Для каждой детали требуется уникальное крепление. |
| Класс качества требует наличия прослеживаемости результатов инспекции. | Визуальный осмотр достаточен. |
| Квалифицированных сварщиков и шлифовщиков крайне мало. | Наличие достаточного количества квалифицированных рабочих. |
| Имеется свободный этаж для планировки с цепочкой. | Отсеки физически не могут быть соединены. |
Компания EVST разрабатывает комплексную производственную линию "под ключ". Метод непрерывного потокаДеталь закрепляется один раз в начале линии, каждая станция работает с одним и тем же приспособлением по мере продвижения вниз по потоку, и перекрепление происходит только в конце (для отгрузки). Такая конструкция снимает ограничение с «скорости движения станции» на «стабильность потока на линии».
Ручное управление против однопозиционного робота против линии «под ключ»
| фактор | Ручное управление островными бухтами | Сварка одним роботом | Готовая к использованию цепная линия |
|---|---|---|---|
| Переводы по частям | 3+ | 2 (вход/выход из ячейки) | 0 |
| Переустановка оборудования | 3× на деталь | 1× на деталь | 1× (только вход) |
| Время простоя между станциями | 1–2 часа на каждую часть | 30 минут на часть | 0 |
| Количество сварщиков/шлифовщиков на линию | 4-6 | 2 | 0 (1 линейный руководитель) |
| Стабильность качества | дрейф из залива в залив | Дрейф на одной станции | Однопозиционный, полный ассортимент |
Как строится производственная линия «под ключ» EVST
| Станция | Продукция EVST | Основные характеристики |
|---|---|---|
| Сварочная камера | Тяжелый шестиосевой робот + рельсы для перевозки грузов W500–W800 + Позиционер EVS-DWP | До 16 скоординированных внешних осей, отслеживание шва ±0.5 мм при 2000 кадрах в секунду |
| шлифовальная станция | Промышленный робот с гибкой шлифовальной головкой постоянного усилия. | Контролируемое усилие, устойчивость к окислению/разбрызгиванию, длина пути ≤±0.5 мм. |
| Покрасочная камера | Автоматический робот для нанесения покрытий с библиотекой рецептов. | Загрузка рецептов на основе артикула товара, синхронизация цикла выпечки. |
| Конвейер и приспособление | Конвейер непрерывного потока с одноточечным креплением. | Деталь остается зафиксированной от входа до выхода. |
| Контроллер на уровне ячейки | Координирование интеграции ПЛК и линейной MES-системы | Обмен данными о рецептах и следах происхождения продуктов между станциями. |
На практике наиболее распространенная ошибка, которую мы наблюдаем, — это подход, при котором линия рассматривается как три проекта с тремя контроллерами. EVST же рассматривает линию как один проект с одним контроллером на уровне ячейки, который обменивается данными о рецептуре и трассировке на этапах сварки → шлифовки → нанесения покрытия.
Сварочный конец — до 16 внешних осей
Сварочный цех в начале линии представляет собой наиболее сложную инженерную задачу. Сварку выполняет тяжелый промышленный робот; направляющая W500–W800 перемещает робота вдоль балки; позиционер EVS-DWP вращает и наклоняет деталь. Все три элемента поступают в контроллер в виде скоординированных внешних осей — до 16 в типичной конфигурации EVST.
В частности, для балок и колонн направляющая охватывает всю длину; позиционер вращает деталь для кольцевых и вертикальных швов; робот сваривает каждый шов в плоском положении под действием силы тяжести. Отслеживание шва с точностью ±0.5 мм корректирует отклонения в подгонке по ходу направляющей. Многопроходная сварка выполняется при контролируемой температуре между проходами.ISO-3834 2 Комплексный курс) для обеспечения качества, соответствующего стандартам контроля.
Завершающий этап шлифовки — податливость при постоянной силе.
Роботизированная шлифовальная станция, которая сглаживает каждый шов, брызги и заусенцы за один проход. Гибкая шлифовальная головка обеспечивает... постоянное усилие, приложенное к заготовкеПоложение не постоянное — поэтому оно следует за изменениями формы сварного шва, не теряя давления и не царапая основной металл. Траектория движения следует за сварным швом; удаление брызг и заусенцев происходит за один проход.
Шлифовальная головка имеет регулируемое усилие в диапазоне 50–500 Н, типичном для конструкционной стали, с абразивными материалами, устойчивыми к оксидам и брызгам. EVST определяет диапазон усилия в соответствии с фактическим профилем сварного шва, а не с категорией.
Конец покрытия — рецепт по артикулу
Автоматический робот для нанесения покрытия загружает нужный рецепт краски в соответствии с артикулом. Циклы грунтовки, финишного покрытия и спекания синхронизируются с вышестоящими станциями, поэтому линия никогда не останавливается. Время работы цикла спекания согласовано с временем работы цикла шлифовки на вышестоящей станции, поэтому линия работает непрерывно.
В частности, в рецептах для модульных строительных элементов указаны следующие пункты:
- Система грунтовки (с высоким содержанием цинка, эпоксидная и т. д.) в зависимости от архитектурного класса.
- Верхнее покрытие (цвет в соответствии с фирменным стилем заказчика, с QR-кодом накладной)
- Режим спекания (согласно спецификации производителя покрытия, проверенной с учетом тепловой инерции теплового пучка)
Результаты
Ниже представлены три результата по линейкам продукции, развернутым компанией EVST «под ключ»:
- Количество переводов сократилось с трех до нуля. Часть крепится на входе, все три станции работают на одном и том же креплении, перенавешивается только на выходе.
- Было вытеснено 4–6 сварщиков и шлифовщиков. за линию. На линии работает руководитель и оператор погрузки.
- Последовательность швов улучшается на всем протяжении процесса. Потоковая обработка с использованием одного приспособления исключает необходимость переориентации между рабочими местами; нанесение покрытия по рецептуре для каждого артикула исключает различия в окраске от одного секции к другой; шлифовка с постоянным усилием исключает вариативность, определяемую визуально.
Увеличение производительности зависит от ассортимента комплектующих и количества артикулов, но типичные производственные линии достигают примерно в 2 раза большей пропускной способности на одну деталь по сравнению с тремя изолированными цехами.
Стандарты, которым соответствует линейка продукции «под ключ».
- стандартами качества ISO 3834 — Требования к качеству сварки; технологическая карта сварки (WPS) данной линии относится к одному из трех классов.
- стандартами качества ISO 10218 — Безопасность роботов; стандарты ISO 10218-1 (роботы) и -2 (системная интеграция) охватывают всю линейку продукции.
- стандартами качества ISO 9283 — Критерии производительности для внешних осей сварочной ячейки.
- AWS D1.1 — Строительный кодекс для сварки металлоконструкций: сталь; распространен в североамериканских сборных стальных конструкциях.
- стандартами качества ISO 12944 — Системы лакокрасочного покрытия для конструкционной стали; библиотека рецептов покрытий относится к категории защитных покрытий данного стандарта.
FAQ
Какая самая короткая линия имеет смысл? Типичным начальным вариантом является двухпозиционная линия сварки и шлифовки (без нанесения покрытия). Нанесение покрытия добавляется по мере того, как объемы сварки и шлифовки оправдывают капиталовложения. Для заказчика, производящего 50 деталей в день со структурными сварными швами, требующими контрольного качества обработки, одни только работы по сварке и шлифовке окупаются за 12–18 месяцев; добавление нанесения покрытия увеличивает срок до 24 месяцев, но исключает необходимость в третьем рабочем месте.
Могут ли действующие сварщики руководить производственной линией в качестве супервайзеров? Да, это типичная модель комплектации штата. На линии работает руководитель (часто бывший старший сварщик, который делится своими знаниями о процессе) и один или два грузчика/инспектора. Сварщики и шлифовщики, которых уволили, переходят на контроль качества, в отделы совершенствования процессов или на другие линии.
Как в однопозиционном режиме обработки лучей используются лучи разной длины? Система конвейера и зажимного устройства проектируется для диапазона длин балок, заданного заказчиком (например, 3–12 м). В пределах заданного диапазона длина зажимного устройства изменяется; деталь проходит через все три станции на одном и том же зажимном устройстве. За пределами заданного диапазона требуется другое зажимное устройство; компания EVST определяет диапазон длин балок на этапе проектирования.
Какова пропускная способность по сравнению с тремя изолированными отсеками? Типичный прирост производительности составляет примерно 2 раза на деталь. Фактический прирост зависит от времени перемещения деталей между изолированными отсеками (которое сильно варьируется — иногда узким местом является грузовик между отсеками). EVST проводит измерения до и после модернизации в рамках соответствующих проектов.
Способна ли данная линия обрабатывать сварные швы класса А (ISO 3834-2 Comprehensive)? Да — сварочная ячейка в стандартной комплектации рассчитана на комплексный класс сварки. Отслеживание шва, многопроходный контроль параметров и координация по внешней оси обеспечивают полную поддержку технологической карты сварки класса А. Неразрушающий контроль (УЗ/рентген) интегрирован в линии контроля качества после сушки покрытия.
Какова типичная площадь, занимаемая линией связи? Сварочный цех ~80–120 м², шлифовальный цех ~30–50 м², покрасочная камера ~50–100 м², плюс 30–50 м² конвейера. Итого ~200–300 м² для типичной линии среднего объема производства. Площадь, занимаемая этими цехами, меньше, чем у трех отдельных секций плюс пространство для перегрузки между ними.
Перенесите это на ваше растение.
Масштабирование модульных сборных стальных конструкций не подразумевает открытия еще одного сварочного цеха — оно заключается в объединении трех станций в одну линию. Решение начинается с выбора объема, типа геометрии и класса качества; инженерные решения, обеспечивающие работоспособность системы, заложены в контроллере на уровне ячейки и в единой системе подачи заготовки. ЭВСТ Проектирует производственные линии «под ключ» с использованием метода непрерывного потока, объединяя сварочный цех (робот + направляющая + позиционер), шлифовальную станцию и камеру нанесения покрытий в рамках одного проекта. См. наши руководства по... как выбрать направляющую для робота, выбор позиционера сварки и многопроходная сварка толстых пластинили обратитесь в EVST, чтобы обсудить возможность создания готовой производственной линии «под ключ».
Об авторе - Ван Синь ведет Команда по интеграции сварочных ячеек EVSTОбладая 14-летним опытом проектирования скоординированных сварочных ячеек и линий «под ключ» для конструкционной стали, строительной техники, сосудов под давлением и модульного строительства, он определяет объемы производства, геометрические параметры и класс качества, рассчитывая параметры сварочно-шлифовально-покрасочной цепи для каждого проекта. Данные проверены инженерами по робототехнике EVST на предмет технической точности; цифры представляют собой типичные достижимые диапазоны, а не гарантии, и рассчитаны для каждого проекта отдельно. Исправления и обновления: см. дату последнего обновления.