案例研究:中国首例!采矿设备中部槽的全自动化产线落地(山东矿机集团股份有限公司)

山东矿机川崎机器人智能制造车间

总部位于中国山东省的山东矿机集团股份有限公司,是深耕矿山机械与物料输送设备制造多年的综合制造商,长期为国内外矿山、基建行业提供设备支撑。企业产品线丰富,为满足严苛的品质标准,始终积极推进生产工艺升级、生产效率提升。

近年来,厚板焊接大型零部件生产环节暴露出诸多痛点:产品质量难以统一、生产效率偏低、过度依赖人工操作。其中焊接工序高度依赖技工实操经验,依靠自动化手段稳定产品品质成为企业亟待解决的难题。

在此背景下,企业引入川崎重工超大型通用机器人 MX700N*¹ 搭配焊接机器人 BA006L,打造国内首条中部槽自动化生产线,实现装配、转运、打底焊、内侧角焊全流程一体化自动作业。

本文将结合该企业生产负责人的访谈内容,为大家介绍这条创新产线的导入初衷与落地成效。

*¹ 注:现有升级替代机型为 MXP710L。

中国の鉱山機械産業をリードする企業山東鉱機集団
山东矿山装备集团,中国矿山装备行业的龙头企业

山东省正在进行焊接和装配线的先进自动化研究

センタートラフ製造工場
中部槽生产车间

整套自动化产线落地于山东矿机集团中部槽生产车间。车间负责各类大型结构件的锻造、装配、焊接、翻转、内侧角焊加工,对工艺水平要求极高,需同时兼顾成品品质与生产效率。

-什么是中部槽?

  • 中部槽是各类机械设备、输送系统中央位置槽型结构件的统称。
    整体为长条凹槽结构,起到支撑周边配件的作用,同时可作为管线布设通道,也承担矿石、粉体、金属废料等物料的承载与输送功能。
溝(トラフ)形状の構造部材
图片仅供参考。

中部槽以厚钢板为主要原材料,焊缝数量庞大,传统生产模式完全依靠资深技工手工完成。人工焊接不仅劳动强度大,还存在成品质量参差不齐、各工序生产周期不可控等诸多现场痛点。

自动化覆盖全套工序清单

  • 物料转运:将大型工件精准输送至工装夹具并定位
  • 工件翻转:安全完成重型构件姿态切换
  • 精准对位:与装配工装高精度校准匹配
  • 打底焊:高精度完成首层关键焊缝焊接
  • 多层多道焊:连续完成厚板工件多层、多道焊接作业
  • 内侧角焊:长距离完成大型腔体结构内部焊缝焊接。

以上工序对加工精度、作业速度要求严苛,人工操作劳动负荷极高,同时存在大量安全优化空间。

为何最终选择川崎重工?

超大型汎用ロボットとアーク溶接ロボットを用いた複数工程の自動化
超大型通用机器人 + 弧焊接机器人,实现多工序全自动化

如前文所述,中部槽生产的转运、对位、打底焊、多层焊、内侧角焊全部环节均需实现自动化。山东矿机集团设计负责人表示,川崎重工机器人产品线齐全,可通过超大型通用机器人搭配弧焊机器人的组合方案,一站式完成全流程自动化改造,这是企业选择川崎的核心原因。

整条产线共搭载 23 台川崎机器人,设备按照长时间连续运行标准设计。系统集成自动寻位、激光导引、焊缝跟踪技术,针对 16–50mm 中厚板材、长焊缝工况,可稳定复刻从首层打底到多层填充的统一焊接质量。

23 台川崎机器人同步投产,配套智能系统大幅缩短换型时间

产线搭载工艺数据库,可根据历史作业数据自动匹配最优焊接参数;同时具备参数自动切换功能,能够根据不同产品、工件类型自动调整加工条件,即便多品种小批量生产,也能大幅缩减工装换型耗时。

除此之外,企业对川崎重工的售后服务体系给予高度评价。设计负责人介绍,川崎重工并非仅交付机器人设备,而是搭建覆盖设备进场、产线调试、长期连续运维的本地化全周期服务体系,完善的售后支持是项目落地后的一大加分项。

山東鉱機集団の設計担当者 冯佳氏
山东矿机集团设计师冯佳先生

落地现场显著变革:生产效率翻倍,兼顾节拍稳定与品质一致性

川崎重工のロボットが実際に稼働する現場
实际运行中的川崎重工机器人。

谈及自动化产线落地后的变化,设计负责人给出如下介绍:

“我司中部槽生产线整体生产效率较改造前提升一倍。核心依托 MX700N 机器人完成工件转运、翻转,搭配 BA006L 机器人完成打底焊至多层填充焊,各工序节拍高度稳定。设备可长时间不间断运行,生产波动极小,现已稳定实现单班 20 套成品焊接装配产能。”

“品质层面,依托自动寻位、激光导引、焊缝跟踪一体化技术,针对 16–50mm 厚板与超长焊缝,首层打底到多层盖面的焊接成型效果高度统一。产品尺寸一致性、装配精度得到稳定保障,大幅降低了返修、返工的工作量。”

ロボットによる安定した溶接品質を実現
机器人实现焊接质量标准化、无偏差输出。

自动化改造同时重构了车间人员分工:工件翻转、长距离焊接等高负荷人工作业全部交由机器人完成,工人可专职负责工装调试、成品检测、辅助配套工序。既降低工人劳动疲劳、规避作业安全隐患,也打造了更舒适安全的作业环境。

現場作業員がロボットのティーチング作業をする様子
配图:现场操作人员调试机器人示教程序

未来规划:持续工艺优化,迈向全无人自动化生产

本次改造依托川崎全系列机器人,打通中部槽装配、转运、翻转、打底焊、多层焊、内侧角焊全流程自动化,建成国内首条同类产线,是国内中部槽制造领域里程碑式突破。该自动化项目还在国内制造业创新大赛中获评优秀创新成果。

中国国内の製造業イノベイティブコンテストで優秀成果として表彰
在中国国内制造业创新大赛中被评为优秀成果。

此次机器人导入,是矿山重型构件车间迈向全自动化、极致提效的标志性一步。

未来川崎重工将持续深耕矿山机械行业自动化升级,除中部槽工序外,同步布局全生产链条智能化改造,持续助力行业开拓智能制造新赛道。。

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