幕墙重型单元板块自动翻转上线系统研发与应用

幕墙重型单元板块自动翻转上线系统研发与应用

邓伟光   李宁

珠海兴业节能科技有限公司  广东珠海  519085

摘要：在这个日新月异的时代，先进创新制造装备正在工厂中发挥着越来越重要的作用。它们不仅提高了生产效率，降低了成本，而且还在推动着制造业的变革，引领着工厂走向更高效、更智能、更环保的未来。幕墙单元板块的生产制造领域正由传统手工劳动密集型产业逐步向智能装备5.0智慧工厂转型。这一转型的意义不仅在于保证安全生产、提高生产效率、降低成本，而且还有着深远的社会、经济和环境影响。

关键词：创新制造装备、幕墙单元板生产制造领域、提高生产效率

引言：

先进创新制造装备以其高度的智能化和自动化，极大地提高了生产效率。通过大数据和人工智能技术，它们能够自动检测、识别和调整，大大减少了人为错误，提高了产品质量。

同时装备能够快速、准确地完成各种复杂的生产任务，大大缩短了生产周期，提高了生产线的灵活性。使一线工人真正的解放双手，主动学习装备的工作原理，掌握操作和维护技能，具备数据分析、系统集成等综合能力。为工厂培养具有创新意识和专业技能的新时代产业一线人才提供了强有力的硬件和软件基础。

幕墙单元板翻转上线系统结构稳定，便于操作，现场应用彻底解放了幕墙生产组装线单元铝框翻转和上线工人的双手，相信一经推广会在整个幕墙单元生产制造领域掀起一股智慧智能装备的创新旋风。

一、幕墙重型单元板自动翻转上线系统工作的重要意义

近年来，国家在实施创新驱动战略、推动产业转型升级上进行了积极的探索。产业转型升级的关键是技术进步，在引进先进技术的基础上消化吸收，并加以研究、改进和创新，建立属于自己的技术体系。为积极响应国家及地方政策，公司根据自身的产业特点，对传统的幕墙单元板组装生产线进行技术升级及改造。

当前幕墙专业制造领域组装工序还是传统的人海堆垒方式，组装人均效率低，幕墙板块制作过程中人工手抬翻转搬运次数多，劳动强度大，存在潜在安全隐患。

该系统结合近20年幕墙生产现状及产线特点进行量身定制，系统包括遥控自动翻转上线机械部分和多功能组装位移工作台两个部分，可使1名普工轻松操作，完成单元板半成品铝框多次翻转及运送至组装流水线上的工作。

该系统的投入后大大降低幕墙生产制造领域组装产线一线操作工人的作业疲劳度，避免出现因搬运重物不慎造成的产品脱落倾倒，所带来的产品质量缺陷和人员安全事故；使公司在幕墙组装自动化领域行业迈出了一大步。

二、幕墙重型单元板自动翻转上线系统的工作原理

幕墙单元板块金属构件框的自动翻转搬运系统详见图例1-1，包括夹料翻转装置、升降旋转装置和平行电控运输装置。

图例1-1

（一）作业流程：

ADAS自动驾驶运输货架装载单元板半成品，通过手动遥控器或手机APP控制运输货架，运输至翻转工作站，翻转工作站通过夹料系统对单元板进行柔性装夹固定，升降至安全高度；翻转系统接到指令将幕墙单元板翻转180度；横向电控运输系统接到指令将翻转完成的幕墙单元板运输至流水线上方(采用齿轮齿条配合 图1-2)；升降系统将单元板铝框下降到流水线传送架上，夹料系统松开单元板块，复位完成一次全过程作业。

图例1-2

1、夹料翻转装置固定连接于升降旋转装置上，升降旋转装置设置于电控运输装置上；夹料翻转装置包括抓料机构和翻转机构，抓料机构设置于翻转机构上，用于抓取或松开幕墙单元板块金属构件框，翻转机构用于将抓料机构及其夹紧的幕墙单元板块金属构件框翻转至预设水平位置；

2、升降旋转装置包括升降伸缩机构和旋转机构，翻转机构两端固定连接于升降伸缩机构上，用于将夹料翻转装置提升至预设安全高度或下降至货架或流水线上，旋转机构用于将夹料翻转装置平面旋转至预设旋转位置；

3、电控运输装置包括电控单元和运输工具，电控单元设置于翻转工作站旁边并分别与抓料机构、翻转机构、升降伸缩机构和平行运输装置电气连接，新能源ADAS自动驾驶运输货架车用于将金属构件框从堆放区运送至组装翻转工作站。

4、同时装配MES生产资源系统软件，每日对翻转工作站的任务排产、生产效率、产品质量、设备故障进行大数据跟踪。

（二）关键技术参数

1、通过遥控手操器和手机APP可控制单元板翻转站和

ADAS自动驾驶运输货架实现全流程作业；

2、翻转角度：单元板能够＞270°平稳的翻转；

3、升降高度：单元板可升高3000mm；

4、平行运输位移：5000mm；

5、整体系统有效起重量为：1吨

（三）系统突破的关键技术壁垒

1、确定了最合适的装夹方式，并使用高精度传感器和控制器实现了自动装夹。

2、系统机械技术指标中的位移控制问题，多轴联动是指机械臂各个轴的协同工作，使整个机械臂能够完成多自由度的运动。解决多轴联动问题需要考虑以下几点：
   1）姿态规划：通过规划机械臂各个轴的运动轨迹，实现所需姿态的变化。
   2） 运动插补：通过插补算法，将所需的轨迹划分为多个轴的运动轨迹点，然后进行插补计算，确保多轴之间的运动协调性。

  3）轴间协调控制：根据所设计的运动轨迹和插补算法，对各个轴进行联动控制，以实现整体机械臂的运动。

总结：

科技创新是推动社会发展的重要动力，而本项目的幕墙单元板块自动翻转上线系统的研发与应用，正是这一理念的生动体现。该项目不仅将极大地提高幕墙生产的效率，降低劳动强度，同时也将对行业的可持续发展产生深远影响。我们期待更多创新性成果早日投入实际应用，为推动门窗幕墙行业的进步做出贡献

参考文献：

[1]周阳敏.回归式产业转移与集群升级研究——对固始银针产业集群的案例实证[J]. 产经评论. 2011(06)：20-31