起重机主梁智能制造探索与实施

供稿/奥力通起重机（北京）有限公司 黄小伟 编辑/马晨

传统工艺生产起重机主梁，以铆工、焊工的手工制造为主，属于劳务密集性产业，成高、效率低、质量不稳定，而且在人口红利逐渐消退、劳动力日益短缺的当今时代，这种劳动密集型生产模式已经越来越突显劣势。

近年来，随着工业领域智能制造技术日趋成熟，起重机主梁智能制造也是行业提升和发展的必然趋势。为此，奥力通起重机自2020 年开始，投入近亿元资金和几十名工程师的研发团队，经过两年不懈努力，通过对起重机主梁智能制造的不断探索和试验，终于在2023 年初开发成功了“效率高、用工少、质量稳定”的主梁智能生产线。

起重机主梁标准化是智能制造先决条件

采用模块化设计的欧式起重机主梁，标准化程度较高，容易实现智能制造。目前，奥力通公司的3 -80 t 欧式起重机，全部用起重机设计软件“KING”自动计算主梁，每根主梁具有相对稳定的尺寸，其高度、宽度、翼缘尺寸、内部隔板和加强筋布局都已经完全标准化，生产工艺也完全固化。模块化标准设计，为主梁智能制造创造了先决条件，我们的智能制造探索基于欧式主梁展开。

起重机主梁智能制造开发路径

“分段智能”是奥力通起重机主梁智能制造的开发路径，即按主梁制造工艺各个环节，逐一分段定制智能解决方案，并相应研制自动化设备。

根据奥力通起重机近二十年欧式起重机主梁生产经验，我们先把主梁制造过程划分为加强筋点焊、隔板组焊、主梁组立、端梁组立、预组装等工艺环节，再逐一探索单一环节的智能制造可行性，最后通过与智能设备供应链合作，联合开发定制智能设备。

奥力通起重机主梁智能生产线

通过我们在扬州新工厂的实施和试用，新研制的加强筋自动点焊生产线、隔板自动组焊机器人系统、主梁组立机器人系统、主梁预组装机器人系统、端梁组焊机器人系统等智能制造各个模块，都已成功投产。

加强筋自动点焊生产线

欧式起重机主梁加强筋，经过标准化，整合为三种角钢材料和四种位置组合，这就为加强筋的自动化提供了最有效的先决条件。

加强筋自动组焊的最大难点是拱度跟踪。由于起重机主梁有拱度，而且还每根主梁拱度都不一样，自动点焊如果仅仅按预设线路运行，加强筋就无法和拱度保持平行，就很难保证焊道位置精度和焊角高度。

为此奥力通研发人员运用仿形跟踪原理，巧妙地解决了起重机主梁拱度难题，仿形跟踪机构由跟踪滑轮、定位杆和伺服平移机构组成，定位精准、稳定性好。

主梁加强筋自动点焊生产线

加强筋自动点焊生产线可以实现多条加强筋同步点焊，生产效率比传统人工点焊提升3 倍以上。加强筋自动点焊生产线，节约80+%人工，节约50+%生产场地。

隔板自动组焊机器人系统

奥力通起重机已经把主梁隔板尺寸和间隔完全标准化，相对比较容易实现主梁智能制造。

隔板自动组焊机器人系统，由搬运机器人、焊接机器人、数控线轨小车、专用料盘、组焊胎架等组成，专用料盘采用预定位模块化设计，便于机器人识别。数控线轨小车配置二次定位机构，便于机器人精准取料和精准定位，定位精度达到±0.5mm。焊接机器人自带激光寻迹功能，能精准定位焊接点，确保焊接质量。隔板自动组焊机器人系统，节约60+%人工，双工位布局可以提升效率2 倍以上。

隔板自动组焊机器人系统

主梁组立机器人系统

欧式主梁的箱型尺寸也已经模块化和标准化，但是如何把上盖板、下盖板、主腹板、副腹板，在组立胎架上一次性自动完成合箱和盖板，并且最后点焊成一根长达40 m、宽1 m、高2 m、重达30 吨的起重机主梁，还必须确保主梁旁弯、拱度、垂直度等各项精度，是主梁智能制造中最难实现的工艺环节。

主梁组立机器人系统

奥力通研发团队通过向欧美同行学习取经，以及三十多次分节点试验、几十根主梁预演，终于研制成功主梁组立机器人系统。主梁组立机器人系统由的推压靴、压紧轮和多台机器人组成，整个系统能实现11 轴联动，其自动化工艺复杂程度堪称起重机制造设备之巅峰。主梁组立机器人系统，节约80+%人工，双工位效率翻倍。

主梁预组装机器人系统

主梁预组装机器人系统，由高精度预组装胎架、激光测量系统、数控微调机构、焊接机器人等组成，让原本繁琐耗时的预组装工艺，变得更简单、更高效，每套系统还解放了3 名焊工。

端梁组焊机器人系统

端梁焊接机器人系统，其难度在于自动拼接成型，奥力通设计团队为智能制造优化设计端梁，采用榫卯原理，把原本高难度的专业拼接工作变得像堆积木一样简单，而且还能确保成型尺寸。

拼接成型后，焊接机器人自动寻迹自动完成所有焊道的焊接。

端梁组焊机器人系统，可以提升端梁组焊效率3 倍以上。

端梁组焊机器人系统

主梁智能制造经济效益

奥力通公司自主研制的主梁智能制造系统，已经成功运行6 个月以上，系统稳定可靠，经济效益非常可观。

一条主梁智能制造生产线，只需要操控所有机器人和数控设备5名普工，不再需要劳多强度大、作业技能要求高的铆工、焊工，而且单班可产出主梁8 根以上。同样产量，如果按传统工艺生产至少需要50 人，场地至少要扩大两倍。由此可见，主梁智能制造不仅可以节约大量人工，还能降低厂房需求。

根据奥力通扬州工厂主梁智能制造半年运行经验测算，主梁智能制造年均节省人工费用近1000 万元，智能制造设备投资预计三年内全部收回。