焊接機(jī)器人在軌道交通裝備制造中的應(yīng)用

王瑞捷

摘要：目前我國的交通體系建設(shè)越來越完善，在此一定程度上提高了制造軌道交通裝備的水平。在這之中，焊接機(jī)器人具有自動化、柔性化以及智能化等生產(chǎn)優(yōu)勢，在制造軌道交通裝備中具有重要的應(yīng)用作用。實際使用焊接機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)時，其具備的柔性化以及智能化，能夠?qū)⒅圃煨屎唾|(zhì)量大幅提高，并且能夠?qū)⑸a(chǎn)管理效率提高。本文首先分析焊接機(jī)器人技術(shù)，根據(jù)實例分析焊接機(jī)器人在制造軌道交通裝備中的應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：焊接機(jī)器人;軌道交通裝備;智能化

0 ?引言

焊接機(jī)器人這一系統(tǒng)具有綜合性和復(fù)雜性，為良好應(yīng)用焊接機(jī)器人，應(yīng)該將應(yīng)用對象選擇好，將工藝準(zhǔn)備和工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計工作做好，保證上道工序產(chǎn)品生產(chǎn)管理以及質(zhì)量可以滿足焊接機(jī)器人開展工作的要求。并在長時間的使用中積累更多經(jīng)驗，從而在制造軌道交通裝備過程中將焊接機(jī)器人作用充分發(fā)揮出來。

1 ?焊接機(jī)器人技術(shù)

1.1 焊縫跟蹤技術(shù)

在焊接機(jī)器人中焊縫跟蹤技術(shù)十分重要，在焊接過程中，使用焊接跟蹤技術(shù)智能化診斷焊接過程，以此結(jié)合實際焊接狀況調(diào)整焊接路徑和焊接參數(shù)，將焊接質(zhì)量提高。這一焊接技術(shù)主要是以悍接機(jī)器人布置的傳感器為基礎(chǔ)，通過傳感器對焊接過程進(jìn)行檢測，并運(yùn)用控制理論方法，對焊接路線會產(chǎn)生的偏移值進(jìn)行計算，進(jìn)而向控制中心及時傳送數(shù)據(jù)，對焊接機(jī)器人焊接的路徑加以控制?，F(xiàn)階段神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模糊數(shù)字技術(shù)有著較為廣泛的應(yīng)用，這能夠在一定程度上提高這一技術(shù)的智能化程度，目前我國開始推廣使用系統(tǒng)化焊接機(jī)器人的焊接跟蹤系統(tǒng)。

1.2 離線編程和規(guī)劃路徑技術(shù)

離線編程和規(guī)劃路徑技術(shù)是通過控制器編程來設(shè)定控制焊接機(jī)器人的程序，此外按照焊接任務(wù)實際內(nèi)容與質(zhì)量要求等參數(shù)有效編程焊接路徑。編程焊接路徑過程中應(yīng)該重視焊接軌跡以及溫度等，從而全自動化控制焊接過程?，F(xiàn)階段離線編程和規(guī)劃路徑技術(shù)較為成熟，通過編程可以達(dá)到焊接機(jī)器人自動化焊接這一目的，也可以確保焊接質(zhì)量一致性。但是因為焊接機(jī)器人存在較為復(fù)雜的焊接路徑，無法達(dá)成全自動編程。

1.3 多機(jī)器人協(xié)調(diào)控制技術(shù)

在焊接機(jī)器人實際應(yīng)用過程中，因為焊接目標(biāo)通常有較大的體積，所以大多數(shù)情況下需要使用多個焊接機(jī)器人共同作業(yè)[1]。基于這一情況，應(yīng)該使用多機(jī)器人的協(xié)調(diào)控制技術(shù)來協(xié)調(diào)多個機(jī)器人工作路徑和工作面?，F(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)了越來越多的焊接目標(biāo)大型化情況，為確保多焊接機(jī)器人安全、順利開展復(fù)雜焊接操作流程，十分有必要提前對控制機(jī)器人的工作路徑和動作進(jìn)行協(xié)調(diào)。

2 ?焊接機(jī)器人及其應(yīng)用

2.1 焊接機(jī)器人在制造交通軌道裝備中的具體應(yīng)用

在制造交通軌道裝備過程中焊接機(jī)器人的應(yīng)用有以下幾種：①焊接HXD3C型電力機(jī)車的底架牽引梁橫梁、中梁橫梁以及旁承梁橫梁等外部焊縫;②焊接HXD3C型的電力機(jī)車底架牽引梁整體、中梁整體以及旁承梁整體等外部焊縫;③焊接HXD3C型電力機(jī)車的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架牽引梁、前端梁、后端梁、中梁、右側(cè)梁及左側(cè)梁等外部焊縫;④焊接LTZ-800型處理路基車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的側(cè)梁外部焊縫;⑤焊接各類出口機(jī)車和調(diào)車機(jī)車的箱型梁外部焊縫;⑥焊接風(fēng)缸環(huán)焊縫以及縱焊縫。焊接機(jī)器人的特點是具有穩(wěn)定的焊接質(zhì)量、優(yōu)美焊縫外觀等，其可通過尋找以及示教功能，利用編程對程序進(jìn)行優(yōu)化，以實現(xiàn)批量生產(chǎn)。在這之中焊接機(jī)器人選用L型變位機(jī)的，因為變位機(jī)能夠靈活地進(jìn)行位置擺放，設(shè)計開發(fā)其工裝，在焊接多種鋼結(jié)構(gòu)上都適用。

2.2 焊接機(jī)器人參數(shù)

將RTi330—S型的焊接機(jī)器人作為應(yīng)用對象，這一焊接機(jī)器人運(yùn)用6軸設(shè)計，應(yīng)用交流伺服的電動機(jī)驅(qū)動所有軸，具有焊槍碰撞傳感器和焊槍座。其系統(tǒng)使用全數(shù)字化控制技術(shù)，其中可數(shù)字化控制各系統(tǒng)部分及焊接電源與控制柜間通信。使用總線連接整個系統(tǒng)，可以減少連接電纜數(shù)量，將處理數(shù)據(jù)速度提高，進(jìn)行更精準(zhǔn)的控制，降低故障率。焊接系統(tǒng)使用TPS5000逆變焊接電源，其可進(jìn)行全數(shù)字化控制，適合用CO2/MIG/MAG、脈沖MIG和脈沖MAG焊接方法;可在有效焊接區(qū)域開展全方位焊接，使焊縫滿足TB/T 1580—1995、EN15085與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求;機(jī)械手使用內(nèi)置蒸餾水與酒精混合防凍液的封閉式循環(huán)系統(tǒng)，設(shè)置有缺水的報警裝置;應(yīng)用單絲焊槍，使用一體化水冷焊槍，水冷至噴嘴和導(dǎo)電桿。其可數(shù)字化控制焊接過程，在焊接質(zhì)量及性能上可以反映出控制的可靠性和安全性。

如圖1L型變位機(jī)，將其當(dāng)做胎位開展編程以及焊接工作，其可按照工件形狀在各種焊縫焊接位置進(jìn)行合理應(yīng)用，對于形狀不同的工件有著較高適應(yīng)性。比如HXD3C型電力機(jī)車的底架牽引梁整體具有復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)，可通過L型變位機(jī)焊接，利用變位機(jī)能夠變化的位置，適應(yīng)哪些難以接近的焊縫進(jìn)行焊接。在開發(fā)這一工裝時，應(yīng)該對其工作狀態(tài)下承載狀況進(jìn)行充分考慮，不應(yīng)超過最大承載重量[2]。

2.3 焊接件要求

因為焊接機(jī)器人可以熔透的縫隙最大為1mm，超出1mm后，將會燒穿把坡口，使鐵液流出，阻礙著焊接工作順利進(jìn)行。能否進(jìn)行打底焊，需要按照焊縫不同的使用經(jīng)驗，以此總結(jié)出了焊接間隙控制數(shù)據(jù)。

3 ?結(jié)束語

通過上述分析可知，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用焊接機(jī)器人進(jìn)行焊接，將比傳統(tǒng)人工焊接效率高很多，也可以將焊接質(zhì)量提高，有效呈現(xiàn)出焊接的智能化、自動化和柔性化優(yōu)勢。在制造軌道交通裝備中，使用焊接機(jī)器人是現(xiàn)階段發(fā)展技術(shù)的一個重要方向。加強(qiáng)對焊接機(jī)器人應(yīng)用的研究，不斷在實踐中積累經(jīng)驗，推廣焊接機(jī)器人在鐵路機(jī)車生產(chǎn)中的應(yīng)用，促進(jìn)這一技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

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