Робот для удаления цинковой корки

Когда говорят про робот для удаления цинковой корки, многие сразу представляют себе полностью автономную машину, которая сама всё видит, решает и чистит. На практике же, особенно в условиях наших цехов, это часто оказывается скорее сложным механизированным инструментом, требующим оператора и постоянных корректировок. Основная загвоздка — не в самом манипуляторе или щётках, а в непредсказуемости самой корки: её толщина, адгезия, наличие наплывов после электролиза. Один участок может сняться пластами, другой придётся долбить. И вот здесь начинается настоящая работа.

От концепции 'полной автоматизации' к операторскому пульту

Изначально мы, как и многие, грезили о системе, которая по заданной программе проходит по катодам и всё очищает. Закупили одну из европейских моделей, которая на бумаге и в чистом демо-цехе работала идеально. Но на нашей площадке, где геометрия катодов 'гуляет' после выгрузки, а корка часто имеет включения более твёрдых сплавов, робот начал постоянно 'теряться'. Датчики давления показывали перегрузку, система останавливалась, требуя сброса ошибки. Автоматический обход препятствий не срабатывал, если корка откалывалась неровно и создавала выступ, не зафиксированный в 3D-модели. Месяц ушёл на то, чтобы понять: без оператора, который видит эти нюансы и может в реальном времени скорректировать траекторию или силу нажатия, не обойтись.

Пришлось пересматривать концепцию. Теперь наш робот для удаления цинковой корки — это, по сути, мощный манипулятор на рельсовом ходу с системой обратной связи по усилию, но управляемый человеком с пульта. Оператор ведёт головку, система помогает, компенсируя основную нагрузку и не допуская критического давления, которое может повредить сам катод. Это не та автономия, о которой писали в журналах, но это рабочее решение, которое даёт реальную экономию по сравнению с ручной очисткой и сохраняет здоровье людей — пыль-то всё равно летит страшная.

Кстати, о пыли. Система аспирации, которая шла в комплекте с роботом, оказалась слабовата для нашего объёма. Пришлось отдельно проектировать и подключать более мощный отсос. Это типичная история — продавцы роботов часто рассматривают очистку как чисто механическую задачу, забывая про сопутствующие производственные условия. В итоге, стоимость доработок и адаптации иногда достигала 30% от первоначальной цены самого оборудования.

Ключевые узлы: на чём нельзя экономить

Если говорить об устройстве, то сердце такого робота — это приводы и система управления. Сэкономить здесь — значит обречь себя на постоянные простои. Мы через это прошли, попробовав на втором участке установить более дешёвый аналог. Суставы манипулятора не выдерживали постоянных ударных нагрузок при долблении, начинались люфты, точность позиционирования падала. Через полгода пришлось менять. Дорого.

Второй критичный узел — рабочий орган, та самая 'головка' для снятия корки. Бывают щёточные, скребковые, комбинированные. Мы остановились на комбинированной системе с предварительным рыхлением твёрдых наплывов пневмоинструментом и последующей зачисткой полимер-абразивными щётками. Важно, чтобы был быстросъёмный механизм — щётки изнашиваются очень быстро, иногда за смену, и менять их должно быть делом пяти минут. Первая версия нашего робота требовала для этого инструмент и 20 минут времени — недопустимые потери.

И третий момент — система безопасности. Казалось бы, мелочь. Но когда многотонная махина движется по цеху, даже на малой скорости, нужно дублирование датчиков. У нас был случай: основной лазерный сканер загрязнился цинковой пылью и перестал видеть препятствие. Если бы не резервный ультразвуковой датчик, робот бы вписался в штабелёр. Теперь это обязательный пункт в наших ТЗ для поставщиков.

Интеграция в существующую линию: подводные камни

Внедрение робота редко происходит на пустом месте. Обычно его нужно вписать между существующими участками выгрузки катодов и транспортировки. И здесь главная проблема — синхронизация. Робот работает по своему циклу, а конвейер или тельфер — по своему. Простой жёсткой привязки по времени недостаточно, потому что катоды могут приходить с разной степенью загрязнения.

Мы решили это через систему визуального контроля (камеры) перед заходом в зону робота. Камера примерно оценивает состояние поверхности, и система сама корректирует примерное время обработки, отправляя сигнал предыдущему участку о небольшой задержке или, наоборот, ускорении. Не идеально, но снижает простои. Кстати, эту систему камер нам помогли доработать и настроить специалисты из ZHONGJI SUNWARD. Мы обратились к ним, потому что их профиль — именно комплексные решения 'под ключ' в цветной металлургии. У них есть понимание всей технологической цепочки, а не только отдельного станка. Их сайт — https://www.zjsunward.ru — в своё время стал для нас полезным источником, чтобы понять, как можно системно подойти к модернизации участка очистки.

Ещё одна интеграционная головная боль — энергопотребление и пневматика. Робот, особенно в момент долбления, — это пиковая нагрузка на сеть. Если не просчитать заранее, будут просадки напряжения, влияющие на всё оборудование в линии. Пришлось закладывать отдельный силовой кабель и ставить стабилизатор. С пневмоснабжением та же история — давление должно быть стабильным. Об этом почему-то часто забывают в самом начале проекта.

Экономика процесса: когда окупаемость не по графику

Расчёт окупаемости обычно строят на экономии фонда оплаты труда (замене нескольких рабочих) и повышении качества очистки. Но в реальности первые полгода-год уходят на отладку, доработки и обучение персонала. Экономия на зарплате если и появляется, то сразу съедается затратами на инженерную поддержку и запчасти. Настоящая выгода приходит позже, когда система стабилизируется, а операторы набираются опыта.

Главный экономический эффект, который мы увидели в итоге, — даже не в прямой экономии, а в снижении потерь металла. При ручной очистке вместе с коркой часто снимали и часть самого катода, особенно если рабочие спешили. Робот, настроенный на определённое усилие, снимает слой более точно. Это дало прирост выхода товарного цинка, который в деньгах оказался значительнее, чем экономия на зарплате. Это тот параметр, который изначально мало кто закладывает в расчёт.

Второй момент — возможность работы в условиях, которые раньше требовали остановки линии. Например, повышенная запылённость или температура. Робота можно оснастить дополнительной защитой и вентиляцией, и он продолжит работу. Это увеличивает общий фонд времени работы оборудования. Но для этого робот изначально должен быть спроектирован для тяжёлых условий. Вот здесь как раз компетенции компаний, которые занимаются полным циклом, от проектирования до 'под ключ', как ZHONGJI SUNWARD, критически важны. Они, как ведущий китайский подрядчик EPC-проектов в цветной металлургии, понимают, что оборудование должно работать не в стерильных условиях, а в реальном цеху, и закладывают это в конструкцию.

Взгляд вперёд: что ещё нужно, кроме 'железа'

Сейчас наш робот работает. Но я вижу, что будущее — за сбором данных. Каждый катод, который проходит очистку, — это информация: время обработки, затраченная энергия, сопротивление корки. Если эти данные начать анализировать, можно выйти на диагностику более ранних этапов производства. Например, если резко выросло время очистки для партии катодов, возможно, были отклонения в процессе электролиза.

Пока что у нас эта информация просто теряется. Нет единой цифровой среды, куда бы она стекалась и анализировалась. Думаю, следующий шаг — это интеграция робота в общую систему управления производством (MES). И здесь снова нужен не просто поставщик оборудования, а партнёр, способный увидеть всю цепочку. Технологические компетенции, на которые опирается ZHONGJI SUNWARD, восходящие к институтам вроде Чаншаского проектно-исследовательского института, как раз про это системное видение.

И последнее. Самый ценный ресурс сейчас — это операторы, которые научились чувствовать робота. Они уже не просто нажимают кнопки, они по звуку и вибрации могут определить, нормально ли идёт процесс. Их опыт нужно как-то формализовать и, возможно, использовать для обучения нейросетей, чтобы со временем действительно приблизиться к той самой автономии, с которой всё начиналось. Но это уже совсем другая история, и она пишется прямо сейчас, в цехах, а не в рекламных брошюрах.