焊接機器人在軌道交通裝備制造中的應用

王瑞捷

摘要：目前我國的交通體系建設越來越完善，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，焊接機器人具有自動化、柔性化以及智能化等生產優勢，在制造軌道交通裝備中具有重要的應用作用。實際使用焊接機器人進行生產時，其具備的柔性化以及智能化，能夠將制造效率和質量大幅提高，并且能夠將生產管理效率提高。本文首先分析焊接機器人技術，根據實例分析焊接機器人在制造軌道交通裝備中的應用，以供參考。

關鍵詞：焊接機器人;軌道交通裝備;智能化

0 ?引言

焊接機器人這一系統具有綜合性和復雜性，為良好應用焊接機器人，應該將應用對象選擇好，將工藝準備和工裝結構設計工作做好，保證上道工序產品生產管理以及質量可以滿足焊接機器人開展工作的要求。并在長時間的使用中積累更多經驗，從而在制造軌道交通裝備過程中將焊接機器人作用充分發揮出來。

1 ?焊接機器人技術

1.1 焊縫跟蹤技術

在焊接機器人中焊縫跟蹤技術十分重要，在焊接過程中，使用焊接跟蹤技術智能化診斷焊接過程，以此結合實際焊接狀況調整焊接路徑和焊接參數，將焊接質量提高。這一焊接技術主要是以悍接機器人布置的傳感器為基礎，通過傳感器對焊接過程進行檢測，并運用控制理論方法，對焊接路線會產生的偏移值進行計算，進而向控制中心及時傳送數據，對焊接機器人焊接的路徑加以控制?，F階段神經網絡技術和模糊數字技術有著較為廣泛的應用，這能夠在一定程度上提高這一技術的智能化程度，目前我國開始推廣使用系統化焊接機器人的焊接跟蹤系統。

1.2 離線編程和規劃路徑技術

離線編程和規劃路徑技術是通過控制器編程來設定控制焊接機器人的程序，此外按照焊接任務實際內容與質量要求等參數有效編程焊接路徑。編程焊接路徑過程中應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階段離線編程和規劃路徑技術較為成熟，通過編程可以達到焊接機器人自動化焊接這一目的，也可以確保焊接質量一致性。但是因為焊接機器人存在較為復雜的焊接路徑，無法達成全自動編程。

1.3 多機器人協調控制技術

在焊接機器人實際應用過程中，因為焊接目標通常有較大的體積，所以大多數情況下需要使用多個焊接機器人共同作業[1]?；谶@一情況，應該使用多機器人的協調控制技術來協調多個機器人工作路徑和工作面?，F階段工業生產中出現了越來越多的焊接目標大型化情況，為確保多焊接機器人安全、順利開展復雜焊接操作流程，十分有必要提前對控制機器人的工作路徑和動作進行協調。

2 ?焊接機器人及其應用

2.1 焊接機器人在制造交通軌道裝備中的具體應用

在制造交通軌道裝備過程中焊接機器人的應用有以下幾種：①焊接HXD3C型電力機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型電力機車的轉向架構架牽引梁、前端梁、后端梁、中梁、右側梁及左側梁等外部焊縫;④焊接LTZ-800型處理路基車轉向架構架的側梁外部焊縫;⑤焊接各類出口機車和調車機車的箱型梁外部焊縫;⑥焊接風缸環焊縫以及縱焊縫。焊接機器人的特點是具有穩定的焊接質量、優美焊縫外觀等，其可通過尋找以及示教功能，利用編程對程序進行優化，以實現批量生產。在這之中焊接機器人選用L型變位機的，因為變位機能夠靈活地進行位置擺放，設計開發其工裝，在焊接多種鋼結構上都適用。

2.2 焊接機器人參數

將RTi330—S型的焊接機器人作為應用對象，這一焊接機器人運用6軸設計，應用交流伺服的電動機驅動所有軸，具有焊槍碰撞傳感器和焊槍座。其系統使用全數字化控制技術，其中可數字化控制各系統部分及焊接電源與控制柜間通信。使用總線連接整個系統，可以減少連接電纜數量，將處理數據速度提高，進行更精準的控制，降低故障率。焊接系統使用TPS5000逆變焊接電源，其可進行全數字化控制，適合用CO2/MIG/MAG、脈沖MIG和脈沖MAG焊接方法;可在有效焊接區域開展全方位焊接，使焊縫滿足TB/T 1580—1995、EN15085與有關標準要求;機械手使用內置蒸餾水與酒精混合防凍液的封閉式循環系統，設置有缺水的報警裝置;應用單絲焊槍，使用一體化水冷焊槍，水冷至噴嘴和導電桿。其可數字化控制焊接過程，在焊接質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，將其當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行合理應用，對于形狀不同的工件有著較高適應性。比如HXD3C型電力機車的底架牽引梁整體具有復雜鋼結構，可通過L型變位機焊接，利用變位機能夠變化的位置，適應哪些難以接近的焊縫進行焊接。在開發這一工裝時，應該對其工作狀態下承載狀況進行充分考慮，不應超過最大承載重量[2]。

2.3 焊接件要求

因為焊接機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行。能否進行打底焊，需要按照焊縫不同的使用經驗，以此總結出了焊接間隙控制數據。

3 ?結束語

通過上述分析可知，工業生產中應用焊接機器人進行焊接，將比傳統人工焊接效率高很多，也可以將焊接質量提高，有效呈現出焊接的智能化、自動化和柔性化優勢。在制造軌道交通裝備中，使用焊接機器人是現階段發展技術的一個重要方向。加強對焊接機器人應用的研究，不斷在實踐中積累經驗，推廣焊接機器人在鐵路機車生產中的應用，促進這一技術進一步發展。

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