日前，中國(guó)鐵建所屬中鐵十四局參與研發(fā)制造的全國(guó)首臺(tái)盾構(gòu)管片“收面機(jī)器人”，在山東濟(jì)南地鐵項(xiàng)目部正式投入使用，標(biāo)志著盾構(gòu)管片生產(chǎn)取得突破性進(jìn)展。下一步，該公司將通過(guò)“收面機(jī)器人”生產(chǎn)42067環(huán)盾構(gòu)管片應(yīng)用在濟(jì)南地鐵R2線、R3線。
在盾構(gòu)管片生產(chǎn)的自動(dòng)化流水生產(chǎn)線上，“收面”是指管片模具澆筑完混凝土后，工人拿抹子把混凝土表層抹平。由于管片呈一定弧度，人工收面難度較大，標(biāo)準(zhǔn)不好把控。作為最早參與制造管片的廠家，中鐵十四局一直在研究“又快又好收面”這一課題。
走進(jìn)濟(jì)南地鐵項(xiàng)目部車間內(nèi)，可以看到一臺(tái)長(zhǎng)5米、寬3.5米、高4.5米的白色機(jī)器人，這就是自動(dòng)化技術(shù)與人工智能相結(jié)合“抹面機(jī)器人”，體積雖大，但操作簡(jiǎn)單靈活。技術(shù)人員只需提前在機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)輸入相關(guān)的技術(shù)參數(shù)及模具排列順序，待模型緩緩運(yùn)行至機(jī)械臂下，末端帶有刮桿及抹子的機(jī)械臂，便沿管片圓弧角度上下移動(dòng)，進(jìn)行管片外圓弧面的刮平和抹光工作。
在盾構(gòu)管片生產(chǎn)車間內(nèi)，管片模具運(yùn)行至收面機(jī)器人處，旁邊的機(jī)械臂便自動(dòng)“伸出”手臂，先用刮桿從中間向兩端將多余的混凝土刮掉，然后自動(dòng)切換末端的抹子進(jìn)行第二遍刮平，約3.5分鐘，一塊管片初次收面結(jié)束。
機(jī)器人全程只需1至2名工人輔助即可，收面工人可減少5至6人。按目前的作業(yè)量計(jì)算，一年可節(jié)約近百萬(wàn)人工費(fèi)。更重要的是，管片的收面質(zhì)量大大提高。
之前，國(guó)內(nèi)的盾構(gòu)管片生產(chǎn)，抹面工序均采用人工收面，在生產(chǎn)時(shí)容易受到人為因素干擾，出現(xiàn)管片外圓弧面表面不平整、不密實(shí)等情況。在沒有任何經(jīng)驗(yàn)可借鑒的情況下，該公司技術(shù)人員不斷摸索、咨詢，通過(guò)與計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)編程單位溝通、到大型機(jī)器人生產(chǎn)使用單位走訪學(xué)習(xí)等實(shí)踐，參照大型機(jī)械加工CAD及CAM技術(shù)，優(yōu)化計(jì)算機(jī)輔助加工程序，使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)突破原有四軸聯(lián)動(dòng)，達(dá)到國(guó)內(nèi)少有的五軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)控制機(jī)械臂移動(dòng)速度、運(yùn)行軌跡，進(jìn)而達(dá)到控制抹面時(shí)間、保證刮平、抹光及圓弧角度的有效跟蹤。
為了進(jìn)一步提高管片抹面機(jī)器人對(duì)模具的精準(zhǔn)定位，研究人員還在既定抹面區(qū)域增加了3個(gè)液壓頂。同時(shí)還攻克了機(jī)器人抹面方式、機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)軌跡、抹光裝置選型、抹面時(shí)間控制、模型精準(zhǔn)定位等難題，使其精度更高、更準(zhǔn)確。
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