高速列车焊接自动化技术

奥地利机器人制造商igm Robotersysteme AG(igm机器人系统AG)为中国铁路制造商供应最新和先进的焊接机器人系统，其中的柔性制造生产线，可对所有机器人进行远程控制和监测，大大提高铁路建设的能力。

近几年，高速铁路已经走入了人们的生活，随着市场需求的不断提升，高铁各个部件的焊接质量变得极其重要，igm公司推出的焊接机器人及系统，为中国高速列车的生产提供了关键技术。它们的成功安装也证明了供应商和终端用户的技术能力。

大型部件铝焊接机器人

大型铝制部件的机器人化焊接是一项非常具有挑战性的任务，其中主要是对挤压型材进行接合，此类挤压型材的两个部位之间存在着各种间隙，因此需要对这些部位的间隙进行自动填充。这些部位位于高速列车或地铁车辆的底板、侧壁和大型组件，它们的长度一般达到20m或者更长，因此应进行连续焊接。

 

图1 机器人化的焊接龙门架 ，带有两个igm焊接机器人RTi330、串联式铝焊接设备、激光相机

针对该情况，公司专门设计了自移式龙门架机器人系统，它能承载2台RTi330的igm机器人。该装置的总长度可超过100m，能够覆盖3个甚至更多的台位 (见图1)。除了机器人工位的大量扩展以外，该系统的另外一个显著特点是焊接和传感技术。鉴于铝焊丝的柔软性，需要使用MIG(金属焊丝惰性气体保护焊)脉冲焊接技术，因此可以把特殊的焊丝进给装置直接安装在机器人的腕关节上。该焊丝进给装置被称为“腕部拉丝机”，是igm专门为这些应用而开发的装置，它确保了稳定和恒定的焊丝速度(见图2)。

此外，该系统具有良好的目标对准度，为了获得最好的焊接效果，机器人系统中装配了一种带有转刷的特殊设备。该转刷安装在垂直滑板和倾斜轴上，它们能把转刷调整到相应的工件位置和表面上，它的控制也是机器人步骤程序的一部分，由机器人的示教编程器进行相应的程序编制(见图3)。

 

图2 igm焊接机器人RTi330，带有腕关节的焊丝进给装置 “焊炬驱动器”、用于焊缝跟踪的激光相机iCAM、排烟系统

转向架柔性制造系统

在对高速列车转向架的柔性制造线进行设计时，柔性和最高生产率是要达到的设计目标。需要通过高度自动化将侧梁和横撑梁这2个工件焊接在一起，每个转向架需要2个侧梁和1个横撑梁。由此产生的全自动生产线主要包含：

1. 三个侧梁机器人焊接工位;

2. 两个横撑梁机器人焊接工位;

3. 一套缓冲器、手动工作台、装载和卸载工作台的冷却工位。

对所有工位生产线控制进行衔接的2个AGV(自动导引运输车)，长度为180m的生产线由中央控制单元进行控制，从而能对生产线内的所有机器进行远程监控。

 

图3 igm焊接龙门架，带有2台机器人和2个数值(nc)控制刷，以对接头进行清洁，并去除氧化物

为了利于服务和维护，并有助于igm技术人员提供即时支持，可以通过互联网访问所有的机器人控制器。

该生产线上的5台igm焊接机器人具有相同的原理，它们的特点是配置有具备垂直行程的旋转柱，从而把机器人提升到悬挂位置。

 

为了对工件进行操作，每个C梁上安装了两个头、尾座单元，它们将被提升到转台上。由此可以实现2个工位同时操作并提供不间断的操作，机器人在焊接的时候，AGV(自动导引运输车)对准备好的零件进行卸载，并将其带到缓冲器上，然后拿起下一个零件并将其放在能对其进行自动夹持的操纵器上。

应用案例

目前，igm已经供应了超过200台机器人，它们已在所有主要的制造商场所投入生产。其中一个最著名的客户是中国南车集团(CSR)青岛四方机车车辆厂。该厂使用igm焊接机器人已有将近10年的历史，目前已经安装有45台机器人，已经进行自动化的焊接操作如表所示。同时，中国政府在基础设施的改造和完善方面的大量投资使得公共交通设备的生产力需求大幅增加。目前，国家正在进行一个高速列车网络的大扩建项目。在以后的几年内，该网络将被扩建到约 12000km，而目前已有大约8000km正在建设之中。这意味着对新铁路车辆的极大需求。igm将致力于成为向中国铁路工业提供焊接机器人的一流供应商。