移动焊接:大型零件的作业位置规划

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直接回答: 当零件尺寸过大,难以轻松吊装时,另一种方法是将焊接设备移至零件旁,并将零件留在支架上。这改变了规划需要解决的问题。在固定单元中,零件始终到达同一位置,因此工作框架稳定;一旦设备移动,每次停止时框架都会发生变化,因此停放位置和基准恢复就成为真正的工作位置问题。

本视频概述了应用场景。视频内容仅用于观察流程,不涉及特定型号的性能、安全性或验收声明。

这是给谁的: 本指南是为焊接大型结构组件的制造工程师和项目经理编写的,其中将零件移动到固定单元的成本比焊接本身的成本更高。

范围: 它涵盖了工作位置、停车精度、基准恢复和场地移动等因素如何决定移动设备是否是最佳选择,以及每项判断还需要哪些证据。它不涉及焊接工艺选择、结构设计或起重机和吊装工程。

一台自行式移动焊接设备停放在支架上的大型钢焊接件旁边,其焊接臂已伸出至接头处。
一台自行式移动焊接设备停放在支架上的大型钢焊接件旁边,其焊接臂已伸出至接头处。

当起重成本高于焊接成本时

在大型结构焊接工程中,成本最高的环节往往不是电弧焊接时间,而是之前的所有工序:吊装构件、等待起重机、将构件运送到工位、放置并调平,然后再重复上述步骤。这些步骤都会耗费人力和工时,而这些时间并不会体现在焊接参数表中。

移动焊接彻底改变了这种局面。在参考视频中,一辆搭载焊接臂的自行式设备停靠在放置在低矮支架上的大型焊接件旁,就地焊接接头,然后自动驶向走廊另一头的下一个零件。零件始终无需离开支架。

这并非反对固定工位,移动焊接也并非要取代它们。问题在于哪一方的移动难度更大。对于体积小、重复性高且数量多的零件,将其运送到固定工位显然是最佳选择;而对于体积大、形状不规则且数量少的零件,将设备运送到其所在位置则可以完全省去起重机的使用。

移动设备会改变基准面。

固定单元有一个容易被忽视的优势:零件每次都到达相同的位置,因此在程序运行之前,机器人与关节之间的关系就已经确定。正是这一优势使得程序可以无需修改即可重复使用。

移动设备则不具备这种特性。每次停车,机械臂与工件之间的关系都会发生变化,这种变化受到地面平整度、轮胎位置和支架高度等因素的影响。接缝的位置始终不变;发生变化的是程序描述接缝的框架。

根据 ISO 10218-2:2025评估范围涵盖应用和单元,而非孤立的机器人;对于移动单元而言,评估范围会随着设备移动而真正扩大。实际上,每个停车位置都是同一单元的全新安装,因此,每个停车位置都对应着一个安装单元的各项检查。

从零件及其接缝图出发,经过站点分割和停车位置,最终到达基准恢复、电缆和场地路线的决策路径
对于移动单元来说,规划单元是站点,而不是站点之间的路径。

停车位是规划单元

这就是为什么移动焊接的工位规划并非路线规划。工位之间的路线规划相对简单。规划单元本身就是工位:工位停放的位置、停放的精度、该位置覆盖的焊缝,以及工位停止后如何重新定位焊缝。

重新定位焊缝可以通过夹具和硬挡块、标记或传感来实现。选择哪种方法需要在准备时间和循环时间之间进行权衡,而且所有方法在每次停顿都会消耗时间。如果一个方案只计算电弧时间和行程时间,而不计算重新定位时间,那么它看起来总是比实际运行情况要好。

停靠次数也遵循同样的逻辑。停靠次数越少,意味着移动次数越少,但每次停靠的距离越长;停靠次数越多,意味着每次停靠的距离越短,但需要更多的准备工作。决定特定部分的分割方式是作品的实质,也是作品的一部分。 大型结构的柔性焊接 最值得仔细审查的提案。

决策表:零件和站点的合理性

该表格列出了零件和场地本身能够证明其合理性的内容,以及供应商仍需提供的证据。

该部件和站点证明了什么,以及还有哪些需要证明。
申请中的证据 选择它来证明其合理性 你仍需提供的证据
大部分部件,每个时期数量很少,接缝遍布整个结构。 移动单元,带工作站分隔器,成本包含周期内的搬迁时间 在最不利的站点进行试验,并计时重新定位和接缝定位
制造过程中必须始终放置在支架上的部件 工作岗位是根据现有展位布局而非单元布局来规划的。 地面及通道勘测,包括每个站点的站台高度变化和净空高度
尺寸不一,有些部件小到可以移动。 一个折衷方案:为流动家庭提供固定住所,为其余家庭提供移动住所。 对流动家庭进行处理比较,因此拆分是一种经过成本考量的选择。
拥挤的楼层,共用通道,人流量大。 设备选择前的路线和边界规划 场地移动计划中,安全边界按停靠点而非按单元格定义。

电缆、线路以及连接两者的人们

一台在车间内移动的设备会随身携带各种管线。电力、燃气和电线都跟随机器移动,它们的线路走向也成为规划的一部分:每到一个站点,它们会如何运行;移动过程中如何管理这些管线;以及它们沿途会经过哪些设施。这些工作并不光鲜亮丽,而这正是此类设备最容易令人失望的地方。

另一个后果是,这些设备现在会进入人员工作区域。固定单元只需设置围栏即可一次性解决这个问题。而移动单元每次停靠都必须重新评估,而且评估结果取决于空间大小、附近是否有人在工作,以及移动过程中有人靠近时会发生什么。

根据 ISO 12100:2010风险降低应从设计阶段开始,而不是在加装防护装置阶段才进行。对于移动设备而言,这意味着场地移动方案应纳入设备规格。实际上,该方案需要与车间布局图相匹配,因为通道宽度、临时存储和站位位置决定了方案的可行性。

这段视频证明了什么,又没有证明什么。

参考视频展现了整个焊接过程。一台自行式焊接机在一个位置完成焊接后,依靠自身动力穿过车间,再次展开焊臂,焊接另一个零件;整个过程中,零件始终固定在支架上。这些都是可以观察到的操作细节。

它并不能证明停车的准确性、搬迁时间、沉积情况或最终接合处的质量。根据…… ISO 3834-2:2021熔焊的全面质量要求是通过书面规定而不是从观察到的操作中推断出来的,这既适用于移动式装置,也适用于固定式装置。

明确界限才能确保比较的公正性。视频素材能够证明概念有效且效果逼真;而接下来需要在最不理想的停止位置进行测试,并测量而非假设重新定位和接缝位置。正因如此,EVST 将这两项视为独立的交付成果。

询价单上应该包含哪些内容

描述零件:尺寸、质量、支撑方式以及接缝位置。同时注明每个周期内的零件数量,因为一个为了少量零件而不断移动的移动单元与一个按固定队列作业的单元的情况截然不同。此外,提供可比的背景信息也很有必要,例如…… 大型工件姿态和伸展测试 或相邻产品上现有的钢结构焊接自动化。

然后说明场地情况:地面状况、通道宽度、可用停车位、站台高度以及设备运行路线。最后说明供应商需要提供的证据:在最不利站点进行试运行(包括重新定位和接缝定位的时间)、服务计划以及移动计划(需明确每个站点的安全边界)。有了这些证据,就可以基于相同的证据而非个人偏好来比较移动设备和固定站点。

常见问题

移动设备比固定基站慢吗?

通常情况下,每条接缝的处理时间都不同,因为每次停工都需要重新定位接缝。真正重要的比较是包括搬运在内的总时间。固定单元需要起重机、吊装和安装才能完成每个零件的作业,而移动单元仍然可能更快完成。

该设备需要多精确地泊车?

精度要足够高,以便在您预留的时间内再次定位接缝。这并非具体规格,而是系统层面的解决方案:快速传感的粗略停车位置定位可能优于慢速定位程序的精确定位。

一台设备能否加工尺寸差异很大的零件?

通常情况下是这样,但站点划分会随着零件的不同而变化,每个站点的作业范围也会有所不同。应将每个零件系列视为独立的作业岗位计划,而不是假设一个计划可以通用,并检查每个零件系列中最不利的站点。

这段视频能显示搬迁需要多长时间吗?

不。视频显示的是设备焊接、自动移动到下一个部件并再次展开的过程。重新定位和接缝定位时间取决于您的地面、支架和选择的定位方法,这些时间必须在现场测量,而不是从视频中读取。

项目输入内容以供申请审核

请发送以下信息,以便我们根据您的楼层平面图而非通用布局图来核对工作位置计划:

  • 零件尺寸和质量、支撑方式以及接缝图
  • 每个周期内的零件数量及其到达顺序
  • 地面状况、通道宽度和可用停车位
  • 每个岗位可提供的服务,包括电力、燃气和电线供应。
  • 附近有哪些工作人员?搬家过程中如果有人靠近该怎么办?

如果您有难以吊装的大型结构,请提供零件尺寸和接缝图、生产顺序、地面和通道勘测图、每个位置的可用服务以及人员在周围区域的移动路线。这样就可以根据实际情况规划工位划分、停车位位置和搬迁时间。相关阅读: 钢结构焊接自动化.

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