广州市库维自动化科技有限公司

1. 焊接机器人应用情况

　　中铁山桥集团有限公司(原山海关桥梁厂)是我国桥梁钢结构制造业中综合实力**强的企业，桥梁钢结构制造水平始终引领行业的发展，在国内外享有极高的声誉，被喻为中国“钢桥”的摇篮。公司先后完成了苏通长江公路大桥、香港昂船洲大桥、武汉天兴洲长江大桥、重庆朝天门长江大桥、南京大胜关长江大桥、矮寨公路大桥、崇启大桥、厦漳跨海大桥及鸭绿江大桥等多座**重点工程项目。同时，作为国内**进军欧美市场的造桥企业，成功制造了德国多瑙河铁路桥、塞尔维亚 sava桥及美国阿拉斯加铁路桥等;目前正承担着港珠澳大桥、美国纽约韦拉扎诺海峡大桥、挪威halogaland公路桥和孟加拉公铁两用大桥等项目的制造任务。

　　2011年，中铁山桥集团有限公司承担了港珠澳大桥钢箱梁制造自动化研究课题，针对港珠澳大桥钢箱梁结构特点和制造中大量的正交异性板单元结构的焊接，与唐山开元机器人系统有限公司合作开发了桥梁钢结构机器人焊接装备，研发了板单元自动组装和机器人定位焊系统(见图1)、U形肋和板肋板单元机器人焊接系统(见图2)和横隔板单元机器人焊接系统(见图3)，建成了正交异性板单元的机器人焊接生产线，成功应用于港珠澳大桥CB01标段18万t钢结构的制造，并为我公司一举中标美国韦拉扎诺海峡大桥更换桥面板钢结构制造合同奠定了基础。该桥梁钢结构自动化焊接装备在中铁山桥集团有限公司成功应用后，国内主要钢桥生产厂已陆续引进同类系统，很大程度上推动了行业技术进步。

在机器人焊接成功应用于港珠澳大桥厂内板单元的焊接生产后，我们又开展了小型焊接机器人进行对接焊缝和熔透角焊缝爬坡焊、立焊的试验研究，并成功应用于钢箱梁整体拼装时斜底板对接爬坡焊(见图2)和索塔钢锚箱主角焊缝的立焊(见图3)。

2.机器人焊接的特点

　　焊接机器人具有智能化程度高，焊接质量稳定，一次探伤合格率高。与人工焊接相比有很大的优势，生产效率提高1倍以上，大大降低了工人劳动强度，同时改善了劳动条件。在桥梁钢结构制造中，机器人焊接除了具有接触传感、电弧自动跟踪、示教编程、离线编程、自动清枪剪丝及自动除烟尘等常规机器人焊接所具有的功能外，还具有以下特点。

**，机器人焊接与反变形焊接技术的结合，大大减小焊接变形。桥梁钢结构的板单元尺寸大、焊缝多、焊缝的填充量大，焊接过程中变形严重，如果仅仅采用常规的机器人焊接方法，焊接效果不理想，焊后对变形的修整工作量很大，经济效益不明显。然而新的U 形肋和板肋板单元自动化焊接系统，将焊接机器人与液压反变形翻转胎架整合到一起。通过设计论证和大量试验，应用了将板单元预置反变形，翻转成船位，然后采用机器人焊接的方法，并采用多个机械手同时施焊，克服了常规机器人焊接后变形大，外观质量较差的缺点，减小了焊接变形，节省了80%的焊后修整工作量，提高了焊接质量和效率，经济效益明显提高。

　　第二，机器人焊接的焊缝抗疲劳性能好。在桥梁钢结构中，桥面板U形肋或板肋角焊缝直接承受车轮碾压力，其焊接质量直接影响钢桥的耐久性。桥面板U形肋或板肋角焊缝采用了机器人配合反变形翻转胎架船位焊接的工艺，焊缝匀顺，无咬边缺陷，外观成形好，焊缝熔深稳定，内部质量好。通过疲劳试验对比，机器人焊接的U形肋角焊缝比传统的跟踪小车工艺焊接的焊缝抗疲劳强度提高约40MPa。

　　第三，机器人角焊缝包角焊功能。横隔板焊接机器人采用两个机器人同时焊接横隔板上加劲肋两侧的角焊缝，这样**减小了焊接变形。通过程序设置，实现板肋端部自动连续包角焊接，既保证了焊接质量，也提高了焊缝的疲劳等级。横隔板加劲肋端部包角焊缝如图6所示。

3.焊接机器人发展的建议

　　目前，机器人焊接在桥梁钢结构制造领域的应用还**于钢箱梁桥正交异性板单元结构的焊接，小型焊接机器人在钢箱梁整体拼装、桥上焊接还没有推广应用，需要进一步推广。

　　此外，由于钢桁梁桥整体节段弦杆结构复杂，钢板厚度大，焊接质量严格，杆件外形尺寸精度高，所以有待进一步研究开发高性能焊接机器人系统，实现机器人全位置焊接，拓宽机器人焊接在整个钢桥制造领域的应用范围