焊接机器人在轨道交通装备制造中的应用

焊接机器人在轨道交通装备制造中的应用
摘要：随着我国科学技术和信息技术的不断进步与发展，焊接机器人的技术越
来越高，再加上我国轨道交通技术的提高和交通体系的完善，使得焊接机器人在
轨道交通装备制造中的应用也越来越广泛，而且靠着焊接机器人强的柔性化生产
能力和高度的智能化，大大提高了轨道交通装备制造业的生产管理效率。

基于此，本文首先简单的介绍一下焊接机器人的主要技术，随后谈一谈焊接机器人与在轨
道交通装备制造中的应用。

以此仅供相关人士进行交流与参考。

关键词：焊接机器人；轨道交通；装备制造；应用
引言：
在焊接生产领域中，焊接机器人的主要工作就是代替焊工进行焊接任务。

同
传统的人工焊接相比，机器人焊接有着焊接连续性好、焊接稳定性高、焊接质量高、焊后表面质量好等优点，最重要的是，应用焊接机器人能够大幅度的提高轨
道交通装备制造的质量和生产效率。

本文首先从目前焊接机器人的相关技术着手，然后对焊接机器人以及其在轨道交通装备制造业中的应用进行简要的分析。

一、焊接机器人的主要技术
（一）离线编程与路径规划技术
对于焊接机器人的离线编程与路径规划技术而言，主要是为了对焊接机器人
的控制程序进行设定，设定的过程中往往需要利用控制器编程。

另外在设定焊接
路径的编程时，需要以焊接的最终质量要求以及焊接的具体内容等要求参数为依据，同时焊接过程中的温度和轨迹也要引起编程人员的注意，从而将焊接机器人
的全自动化控制效果发挥到极致[1]。

随着现代社会科学技术的不断进步，我国的
离线编程和路径规划技术能够完美实现焊接质量的统一性，可以说是相当成熟了。

然而由于焊接机器人焊接路径的操作过于复杂，过程也比较繁琐，目前还没有达
到全自动编程的效果。

（二）焊接跟踪技术
焊接机器人应用中比较重要的一项技术就是焊接跟踪技术，这项技术的基本
原理就是实现焊接过程的智能化诊断，然后根据诊断的情况和实际的焊接状况来
调整相关的焊接参数和焊机路径，从而保障焊接机器人焊接过程中的焊接质量。

焊接跟踪技术最核心的操作是布置传感器，传感器在焊接过程中起到了十分重要
的作用，不仅能够检测焊接过程，而且还可以利用之前写入的控制理论方法对焊
接线路中出现的偏差进行精准计算，之后将计算的数据传递给控制中心，从而实
现对焊接机器人的焊接路径进行控制。

随着我国互联网技术的不断进步，数字化
和信息化技术都逐渐应用到焊接跟踪技术中，使得焊接跟踪技术逐步走向成熟，
更加趋于智能化[2]。

因此焊接机器人的焊接跟踪技术开始广泛应用在轨道交通装
备制造中。

（三）多机器人协调控制技术
在大多数焊接过程中，一般都是体积比较大的目标才会使用焊接机器人进行
焊接，因此为了便于焊接和提高焊接质量，往往会使用多个焊接机器人对目标进
行焊接作业，同时为了更好的协调多个机器人进行的工作路径和工作面，需要利
用多机器人协调控制技术来进行调控，从而有效控制多个焊接机器人的工作路径，达到更好的焊接效果。

而且随着工业生产的不断进步与发展，生产的设备也趋于
大型化，所以在进行大型设备的焊接任务时更加需要多个焊接机器人进行焊接操作，在这个焊接过程中多机器人的协调控制技术显得尤为重要，特别是对机器人
焊接路径的动作的控制，不仅能够提高焊接的质量，而且还可以保障焊接过程中
的安全问题。

二、焊接机器人与其在轨道交通装备制造中的应用
（下文没有出现KUKA焊接机器人、MOTORMAN焊接机器人？）。

随着机械化和智能化程度越来越高，焊接机器人在轨道交通装备制造领域的
应用越来越广。

下面从4个角度对焊接机器人的具体应用进行分析。

（一）轨道交通装备制造中焊接机器人的主要任务
在轨道交通装备制造中，焊接机器人承担了大量的生产任务。

以HXD3C型电
力机车为例它的电力底架牵引横梁、旁承梁横梁、中梁横梁的外部焊缝都采用了
焊接机器人进行焊接。

此外，HXD3C型电力机车的转向架构架的前端梁、左侧梁、牵引梁的外部的焊接也应用到了焊接机器人；对于LTZ800型路基处理车转向架构架测梁，也需要用焊接机器人对其外部焊缝进行焊接[3]。

同时对各种调车机车外
部焊缝、风岗纵焊缝、以及环焊缝等部分也使用了焊接机器人进行焊接作业。

焊
接机器人的最大特点就是焊缝外观优美、焊接质量高，如果有的机器人使用了变
位机，那么因为变位机位置摆放灵活的特点，能够适应多种机车钢结构的焊接，
能够更多地进行工装设计的开发。

（二）焊接机器人的参数
不同的焊接机器人的结构参数都大有不同，下面以IGM大型焊接机器人中的
S型机器人为例子，分析一下它的结构参数。

S型焊接机器人一般采用的是六轴
设计，所有轴全部采用交流伺服电动机驱动，其中的焊枪和焊枪座都装有传感器，从而能够更好地进行焊接操作。

同时，整个S型焊接机器人系统融入了很多数字
化和自动化技术，从而能够优化系统各个部分和控制柜之间的通信。

另外，为了
提高数据处理速度减少连接电缆数量，最好将总线连接应用整个系统中，进而降
低故障发生的概率，同时使得控制效果更加的精准。

（三）对焊接件的要求
对于焊接机器人熔透的缝隙而言，最大的缝隙是1mm，一旦超过这个缝隙的
大小，坡口就会被烧穿，焊接用的铁液就会全部流出，导致不能再进行焊接工作。

因此，我们需要根据对不同焊缝的使用经验来判断是否需要进行打底焊，具体的
情况见表1。

（四）焊后检查和程序改进
在工件组装过程中，因为各种各样的因素，少数部件会出现组装误差大的情况，从而导致焊接机器人的焊接质量大大下降。

因此为了保证工件的一致性以及
焊接产品的质量，需要进行工件的焊后检查，然后根据检查情况进行焊接机器人
内部程序的改进，从而不断提高焊接质量。

三、结束语
总而言之，焊接机器人在轨道交通装备制造业中的应用是一个比较复杂的系统，所以根据不同的焊接需要选用不同的焊接机器人，从而达到最好的焊接效果。

本文首先给出了焊接机器人最主要的三种技术，分别是：离线编程与路径规划技术、焊接跟踪技术、多机器人协调控制技术。

随后又简单介绍焊接机器人以及其
在轨道交通装备制造业中的应用，并通过对这些应用经验的不断积累，充分发挥
焊接机器人在轨道交通装备制造业中的作用，从而不断提高焊接机器人的焊接效
率和质量。

参考文献：
[1]李呈祥，王波.“中国制造2025”轨道交通装备智能化制造转型升级[J].金属
加工（冷加工），2016（s1）：667-670.
[2]莫金竹.焊接机器人在机械制造领域中的应用及发展趋势[J].现代焊接，2016（8）：7-10.
[3]曾威雄.三维切割技术在轨道交通装备制造中的应用研究[J].金属加工（热加工），2016（16）：11-14.。