智能化起重设备助力企业高效生产

作者:中国航天科工集团第三研究院北京星航机电装备有限公司 计划部K&P项目办副主任工艺师、技术总监 杨军 文章来源:MM《现代制造》 点击数:328 发布时间:2018-09-14
作为一种集物料起重、运输和装卸为一体的输送设备和工业安装设备,起重机在现代化企业生产中起着不可或缺的作用。
智能化起重设备助力企业高效生产

中国航天科工集团第三研究院北京星航机电装备有限公司 计划部K&P项目办副主任工艺师、技术总监 杨军
中国航天科工集团第三研究院北京星航机电装备有限公司
计划部K&P项目办副主任工艺师、技术总监 杨军先生

从事制造业的企业,目前多使用电动葫芦桥式起重机和梁式起重机,钢丝绳电动葫芦是成批生产的轻小型起重设备,具有结构紧凑、自重轻、外形尺寸小、操作简单、适用性强和应用广泛等特点。通常安装在直线或曲线工字型轨道上用来提升和搬运重物,也可与电动单梁、悬挂、双梁、门式和旋臂起重机等配套组成各类起重机械。目前很多企业在用的设备有上海科尼SWF品牌的单梁起重机、双梁起重机、旋臂起重机以及电动葫芦。德马格第六代全新的DR型钢丝绳电动葫芦,无级变频调速满足小吨位葫芦在较低工作级别的使用需求。德马格的DR系列和以前的DH系列相比,葫芦的基型数由8个减少为4个,提高了通用化程度,更加适合大批量生产。整个系列取消了M3工作级别,相同起重量和工作级别的葫芦起升速度大大加快,一般增加50%以上,满足高效率搬运的需求。起升机构增加了变频调速的选项,运行机构全部采用无级变频调速,起、制动平稳,使葫芦吊运物品摆动小,定位精确,操作性能大大改善。德国ST标准环链葫芦,环链葫芦可以用作固定式葫芦配有挂钩和吊眼或刚性安装,或配手推小车或电动小车,而且特别适用于条件恶劣的工业环境。得益于 ST 系列模块化设计,针对棘手的问题研发了其适合的非标葫芦。这样的开发使客户找到了标准葫芦方案:例如,超低净空小车占用极其小的空间,或 STD 双钩环链葫芦,并且现在有电动调节钩间距双钩葫芦 STD Vario 可供选择。

智能起重机应具备全面感知、自动规划、主动动作、多机协同、自主学习以及决策控制等能力,为此采用环境自识别、轨迹规划、自动避障碍、远程操控、自主作业、故障诊断等智能化技术,将是起重机智能化的目标。

由于工业生产规模不断扩大,生产效率日益提高,以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加,促使大型或高速起重机的需求量不断增长。起重量越来越大,工作速度越来越高,并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要易于操作,容易维护,还要具有很高的安全性,可靠性,具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。

目前,起重机结构已由刚性发展到刚性和柔性并存,起重机驱动已由单速发展到多速,起重机的数字化和智能化越来越受现代制造企业的青睐,起重机智能化要求设备具有自动化操作、智能化作业规划和自适应环境识别的功能,要求工程机械具备机器人系统,解决工程机械安全、高效、精准作业的问题。智能化起重机的另一方向是研究具有人工智能的吊装作业动作,融入人的经验,从而在快捷的基础上实现吊装作业安全、平稳、高效。可根据起重机工作典型特性,将汽车与航天的导航、环境识别、人工智能、精密遥控等融入进来,以固定模式、方法来简化操作人员技能要求,从而提高操作安全性。将现代的机械技术和电子技术相结合,将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统,实现起重机的自动化、智能化和高度安全性。大型高效起重机新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速、数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用。使起重机具有更高的柔性,以适合多批次少批量的柔性生产模式,提高单机综合自动化水平。

最终开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置,使起重机具有优良的调速和静动特性,可进行操作的自动控制、自动显示与记录,起重机运行的自动保护与自动检测,特殊场合的远距离遥控等,以适应自动化生产的需要。这将是未来起重机智能化的发展方向,国外先进葫芦的全部运行信息、状态信息和故障信息都实时保存在存储器内,类似于飞机上的“黑匣子”。通过远红外或DST接口可传输到掌上电脑或笔记本电脑上,可实行有效的运行状态监控、维修保养信息显示、故障诊断和运行参数优化。当葫芦需要改变旋转方向或速度时,只是主接触器被用于切断电机电流,其他继电器的触点被转换到无载状态,因此可以选用小功率继电器,并大大延长使用寿命,也防止电器发生故障造成葫芦误动作引发事故。主接触器安装在端盖顶部,容易更换。接触器的使用寿命由计数器进行监控记录,当达到使用寿命极限后,在手电门或遥控器的显示屏上会及时发出警告,接触器更换后计数器重新开始记录并反映在控制单元上。葫芦在启动前控制器都会进行自检,包括电源电压高低、是否缺相、各安全保护装置的有效性及按钮的零位情况。只有通过自检,葫芦才能运行。葫芦还具有失压保护和自动复位功能。未来,这种高性能智能化的起重和搬运设备的使用,将会大大提升企业的智能化管理水平和企业加工效率,给企业带来巨大的收益。

随着“以人为中心”设计思想逐渐被认可,传统的人机关系也在发生改变,人机系统的重心从“机”的因素转移到了“人”的因素上。在人机交互方面,近期的研究方向应考虑以下四个方向:一、将汽车、航天的导航、环境识别、人工智能、精密遥控等技术根据起重机工作典型特性融入进来,以简化对操作人员技能要求,降低劳动强度,提高操作安全性。二、使用人机工程软件,例如利用PROE、UG等三维设计软件自带的人机模块指导产品设计。三、搭建专有人机实验验证系统,利用眼动仪、数据手套等电子设备,通过数据采集判断产品显示、攀爬、维修、拆装等装置设置的合理性。四、搭建虚拟操作平台,系统评判起重机操纵系统的人性化水平。其中重点是考虑整机人性化,提高与人相关的视、听、说、触、做等各方面的人性化水平,并搭建参数化的测评系统,给出具体测评指标。相信,把现代科技集于一身的起重设备,以后在使用时,就像使用遥控器那样简单,而且配合大数据和云数据,未来的起重机也将成为智能企业提高生产效率的一个贡献点,也必将成为起重机企业重点盈利的方向。