一、立項背景

　　隨著(zhù)裝配式建筑在我國發(fā)展的速度加快、需求提升，預制構件裝備及生產(chǎn)線(xiàn)的制造成為業(yè)內關(guān)注的焦點(diǎn)。當前，在國家和地方政府的積極引導和培育下，國內建成大量的預制構件廠(chǎng)，從早期單純以生產(chǎn)預制疊合板、陽(yáng)臺板、樓梯板等產(chǎn)品為主的生產(chǎn)廠(chǎng)，到如今結合綠色建筑、綜合管廊、被動(dòng)式超低能耗建筑產(chǎn)品生產(chǎn)和集成的綜合型生產(chǎn)基地，生產(chǎn)線(xiàn)的效率、性能和信息化水平也都得到了很大的提升。

　　然而，我國裝配式建筑的發(fā)展也面臨著(zhù)許多挑戰。首先，我國建筑形式多樣，結構的基本尺寸不統一，形式多樣化，異形構件多，導致構件標準化難度大、程度低；其次，不同類(lèi)型的各類(lèi)預制構件千差萬(wàn)別，生產(chǎn)工藝不盡相同，在生產(chǎn)不同類(lèi)型的預制構件時(shí)，往往需要建立多條不同的生產(chǎn)線(xiàn)，導致投資成本過(guò)高；或者根據構件的要求對生產(chǎn)線(xiàn)的工藝、模具和相關(guān)設備進(jìn)行改造，在提升成本的同時(shí)，生產(chǎn)周期也過(guò)高；最后，生產(chǎn)線(xiàn)多個(gè)工序需要人工操作，效率低、耗時(shí)長(cháng)、自動(dòng)化程度低、人工成本高。

　　為了進(jìn)一步推動(dòng)裝配式建筑的發(fā)展應用，解決在預制構件生產(chǎn)過(guò)程中存在的實(shí)際問(wèn)題，形成具有特色的預制混凝土異形構件生產(chǎn)技術(shù)，青島環(huán)球集團重工科技有限公司、青島環(huán)球集團股份有限公司針對中小型構件，特別是生態(tài)護坡、景觀(guān)護坡、市政景觀(guān)產(chǎn)品等具有成品模具的異形構件的市場(chǎng)需求，經(jīng)過(guò)自主創(chuàng )新，設計并開(kāi)發(fā)出“中小型預制構件自動(dòng)化通用生產(chǎn)線(xiàn)”。

本項目生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)的中小型市政景觀(guān)預制構件

　　二、研究?jì)热?/strong>

　　青島環(huán)球集團重工科技有限公司、青島環(huán)球集團股份有限公司技術(shù)團隊主要從控制系統、工作線(xiàn)、蒸養線(xiàn)、牽引系統、運輸小車(chē)、混凝土澆注振搗系統、養護系統和混凝土周轉系統幾大部分進(jìn)行了研究：

　　1.控制系統

　　生產(chǎn)線(xiàn)全自動(dòng)運行，全系統計算機監控，全自動(dòng)PLC程序控制，及計算機全系統控制管理。生產(chǎn)線(xiàn)對運行順序的選擇要求穩定,整個(gè)系統協(xié)調統一，既分散又集中，對信號傳送要求穩定，無(wú)干擾。生產(chǎn)過(guò)程中對各生產(chǎn)線(xiàn)的選取、記憶及互鎖、置位等必須協(xié)調一致，哪個(gè)環(huán)節出現問(wèn)題都會(huì )造成整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的停滯。

　　2.牽引系統

　　工作線(xiàn)模具的行進(jìn)由牽引系統來(lái)完成。本系統是在模具的下方鋪設導軌，平移車(chē)裝載異形構件模具行走在導軌上。工作時(shí)通過(guò)牽引油缸控制中間拉桿的伸縮，來(lái)實(shí)現將模具推入或拉下平移車(chē)。每一個(gè)模具位置設置一個(gè)推點(diǎn)，為模具的端模操作預留大約800mm 的操作空間。

　　牽引系統的所有運行動(dòng)作均由 PLC 控制，在接到 PLC 的推進(jìn)指令后，電磁閥帶電，液壓缸開(kāi)始動(dòng)作，推進(jìn)系統到達指定位置并觸動(dòng)限位開(kāi)關(guān)后，PLC 發(fā)出退回指令，推進(jìn)裝置返回初始位置。

　　3.平移車(chē)

　　平移車(chē)是把模具從澆注工作線(xiàn)運送到蒸養線(xiàn)和從蒸養線(xiàn)運送到澆注工作線(xiàn)的轉運設備。每條線(xiàn)的模具在動(dòng)作之前平移車(chē)都要處在這條線(xiàn)的兩端。因為，一座模具在其中的一個(gè)平移車(chē)上向前推出，另一個(gè)橫移車(chē)就必須在這條線(xiàn)的另一端接住前面的模具，平移車(chē)把等待養護的管片運送到養護窯養護，把養護好的構件運送到生產(chǎn)線(xiàn)脫模，這樣就形成了循環(huán)。平移車(chē)的運行動(dòng)作全部由 PLC 控制，并利用接近開(kāi)關(guān)和定位油缸進(jìn)行精確定位。

　　4.混凝土的澆注系統

　　澆注系統是用來(lái)完成構件澆注成型的組成單元。主要包括布料機、振動(dòng)臺、澆筑控制臺、氣動(dòng)系統、氣源過(guò)濾系統等結構：在混凝土澆筑區域內，布料機可沿XYZ軸移動(dòng)，其中在Z軸方向上可實(shí)現1.4米到2米不等的移動(dòng)范圍，對不同尺寸規格的模具完成布料操作；澆注控制臺上設置有故障指示燈、操作按鈕、觸摸屏?？筛鶕蛻?hù)需求，在監控室或者澆筑現場(chǎng)控制振動(dòng)電機的啟停、混凝土料斗下料和振動(dòng)等動(dòng)作；振動(dòng)臺通過(guò)油缸將模具與振動(dòng)臺固定在一起，振動(dòng)的時(shí)候需要皮囊汽缸頂起來(lái)之后振動(dòng)。

　　5.養護系統

　　養護系統是由熱源、溫度傳感器、溫度控制器組成?；炷敛捎谜麴B窯蒸汽養護，蒸養窯設置3個(gè)溫區：升溫區、保溫區、降溫區。每個(gè)區域都在溫度控制器上設定好溫度范圍，溫度控制器會(huì )根據傳感器反饋回來(lái)的溫度自動(dòng)控制各個(gè)區域的溫度，來(lái)保證構件的蒸養條件。蒸養窯溫度由PLC控制通過(guò)PID模式自動(dòng)調節，通過(guò)溫度傳感器檢測窯內溫度，經(jīng)過(guò)PID運算將結果輸出，通過(guò)比例閥控制蒸汽進(jìn)給量，從而控制各溫區的溫度。構件養護的溫度要求相對比較嚴格，升溫速度不超過(guò)15℃/h，降溫速度不超過(guò)20℃/h。

　　6.送料系統

　　送料系統主體包括鋼結構框架、軌道、運輸料斗、行走機構、氣動(dòng)機構。送料系統將混凝土從攪拌站運送到固定澆注口。送料系統設置有行走機構，以實(shí)現料斗行走，提高了混凝土的周轉效率，降低了運輸成本。主體框架需具備足夠的強度滿(mǎn)足運輸料斗的安全運行；輸送料斗采用電液推桿、油缸或者氣缸作為動(dòng)力，通過(guò)兩個(gè)擋板的同步運動(dòng)來(lái)控制放料口的開(kāi)合。輸送料斗側面安裝電動(dòng)振動(dòng)器，以便于混凝土的流動(dòng)下落。運輸料斗的運動(dòng)及定位采用傳感器和繼電器自動(dòng)控制，放料口的開(kāi)合采用手工控制。

通用式底盤(pán)適用各種模具

三維移動(dòng)式布料機

混凝土輸送系統

獨立通過(guò)式養護窯

　　三、關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng )新點(diǎn)

　　本項目開(kāi)發(fā)了中小型預制構件自動(dòng)化通用生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現了在一條自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上生產(chǎn)不同類(lèi)型和品種的構件。采用可拆卸可旋轉出料口、自動(dòng)稱(chēng)重計量系統、揺桿十字開(kāi)關(guān)控制布料技術(shù)，開(kāi)發(fā)了三維移動(dòng)式自動(dòng)布料機。研制的通用式移動(dòng)平臺，可固定不同構件的模具，提升了生產(chǎn)產(chǎn)品的多樣性。研制的組合式內空間可調養護窯、搖擺式和振搗式振動(dòng)臺、進(jìn)出模車(chē)導向糾偏機構、遠程監測與維護系統等，有效地提升生產(chǎn)效率、保障產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。

　　四、經(jīng)濟與社會(huì )效益

　　本項目從2016年開(kāi)始研發(fā)，形成了具有自主知識產(chǎn)權的異形構件生產(chǎn)設備和自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。該項目的成功研發(fā)，改變了我國尚無(wú)專(zhuān)業(yè)的中小型異形構件自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的行業(yè)現狀，為未來(lái)預制構件生產(chǎn)線(xiàn)的發(fā)展作出了有益的嘗試，提出了正確的發(fā)展方向，并做出了有效的示范，具有顯著(zhù)的社會(huì )效益。

　　公司于2018年售出一條生產(chǎn)線(xiàn)，新增產(chǎn)值165萬(wàn)元，新增利潤38萬(wàn)元，新增稅收11萬(wàn)元；目前已累計售出三條生產(chǎn)線(xiàn)，并預計于2019年底之前售出10條，新增產(chǎn)值1650萬(wàn)元，新增利潤380萬(wàn)元，新增稅收115萬(wàn)元。該生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率高，是目前國內首條可生產(chǎn)多構件的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，是當前國內混凝土構件生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò )化管理，實(shí)現轉型升級不可缺少的設備，具有顯著(zhù)的經(jīng)濟效益。

　　五、總結

　　該成果申請發(fā)明專(zhuān)利1項、實(shí)用新型6項，已授權實(shí)用新型專(zhuān)利3項，形成了具有自主知識產(chǎn)權的中小型預制構件自動(dòng)化通用生產(chǎn)線(xiàn)的成套關(guān)鍵技術(shù)。該生產(chǎn)線(xiàn)經(jīng)青島市產(chǎn)品質(zhì)量監督檢驗研究院檢測，符合國家相關(guān)標準。

　　中小型預制構件自動(dòng)化通用生產(chǎn)線(xiàn)自從投入市場(chǎng)以來(lái)，在中山建華墻體材料有限公司等多個(gè)預制構件企業(yè)得到了應用，受到了用戶(hù)的一致好評。隨著(zhù)預制構件的需求量在不斷加大，尤其是在政策的推動(dòng)下，相信預制構件行業(yè)會(huì )成為下一個(gè)藍海市場(chǎng)。中小型預制構件自動(dòng)化通用生產(chǎn)線(xiàn)為中小型構件的快速化、通用化生產(chǎn)，提供強有力的保證。