2016年5月6日，長(zhǎng)沙中低速磁浮工程線路正式通車，這是中國(guó)第一條自主設(shè)計(jì)、自主制造、自主施工、自主管理的中低速磁懸浮交通線。除已建的線路外，還有天津?yàn)I海新區(qū)60公里的沿海觀光線、張家界50公里的線路等，其他如西安、洛陽(yáng)、常州、濟(jì)南等城市也有意向建設(shè)中低速磁浮線路，磁浮軌道市場(chǎng)需求量巨大。
磁浮列車在軌道上必須平穩(wěn)運(yùn)行，所以對(duì)軌排的質(zhì)量及施工要求極高。中國(guó)鐵建某公司是國(guó)內(nèi)唯一的中低速磁懸浮軌排供應(yīng)商，年可生產(chǎn)軌排2萬噸，仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足龐大的市場(chǎng)需求。其主要生產(chǎn)矛盾來自于前端部件的快速供應(yīng)，而后續(xù)的裝配節(jié)拍低于供應(yīng)速度，致使中間品庫(kù)存積壓，生產(chǎn)效率受到影響。在中國(guó)制造2025的戰(zhàn)略背景下，集團(tuán)工藝研究院響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，反復(fù)論證力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)軌排裝配的自動(dòng)化，以期提高生產(chǎn)效率、降低用工成本。
圖1 人工檢測(cè)軌排裝配質(zhì)量
經(jīng)過慎重調(diào)研，業(yè)主單位從合格供應(yīng)商庫(kù)中選擇了北鋼聯(lián)進(jìn)行項(xiàng)目合作，由業(yè)主方提供軌排裝配工藝，北鋼聯(lián)提供集成化的軟硬件設(shè)計(jì)技術(shù)，雙方共同打造了一條具有智能制造示范意義的自動(dòng)化裝配檢測(cè)生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線集成了重型桁架機(jī)械手、直線輥道機(jī)、電動(dòng)扭剪扳手、激光準(zhǔn)直儀、線陣掃描視覺系統(tǒng)、直線/彎曲感應(yīng)板裝配平臺(tái)、安全光幕系統(tǒng)、助力懸臂吊、專用吊具、涂膠機(jī)、自動(dòng)化鉆孔設(shè)備及軟件控制系統(tǒng)等。
圖2 自動(dòng)化裝配軌排3D模擬圖
實(shí)時(shí)在線自動(dòng)化檢測(cè)
在裝配質(zhì)量方面，實(shí)現(xiàn)了整線視覺自動(dòng)化檢測(cè)，裝配精度<0.1mm，檢測(cè)精度達(dá)0.01mm，比傳統(tǒng)游標(biāo)卡尺檢測(cè)更準(zhǔn)確高效。
在軌道粗糙度檢測(cè)方面，機(jī)械檢測(cè)避免了人工檢測(cè)時(shí)存在的主觀因素，通過與軌道粗糙度數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)參數(shù)，科學(xué)合理的程序判斷，實(shí)現(xiàn)了粗糙度在線檢測(cè)。各檢測(cè)參數(shù)可通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)向主控室實(shí)時(shí)反饋。
自動(dòng)化粘接磁極感應(yīng)板
為保證列車運(yùn)行平穩(wěn)，無噪聲，磁力感應(yīng)板的粘接是核心工藝，而粘接是否良好取決于膠層質(zhì)量。在以往的傳統(tǒng)生產(chǎn)中，人工涂膠存在膠層厚度不可控、膠層不穩(wěn)定等缺陷。不同于保守的兩管雙組份點(diǎn)膠方案，北鋼聯(lián)專家團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性的提出了三管點(diǎn)膠方案，采用專業(yè)的TP-160平臺(tái)，雙組份膠提前混合，三管同時(shí)噴涂，能保證膠量均勻、穩(wěn)定，膠量大小可以進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)。杜絕了膠層厚度不均勻；膠面層有斷點(diǎn)、氣泡等現(xiàn)象發(fā)生。
圖3 三渠道多用途點(diǎn)膠噴頭
雙桁架機(jī)械臂解決裝配精度難題
為解決單根軌道長(zhǎng)度跨度大，定位精度困難的問題，采用重型雙桁架機(jī)械臂，起吊重量1.6T，運(yùn)行速度可達(dá)到0.6M/S，并配以聯(lián)動(dòng)輔助裝置，解決了雙桁架的啟動(dòng)、停止慣量不可控的難題，使雙桁架同步（差補(bǔ)<3mm）運(yùn)行。
圖4 重型雙桁架機(jī)械臂在吊裝鋼軌
三坐標(biāo)可移動(dòng)平臺(tái)組合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)彎曲軌道的裝配定位
單臺(tái)三坐標(biāo)定位平臺(tái)可靈活運(yùn)動(dòng)，組合在一起可實(shí)現(xiàn)軌枕回轉(zhuǎn)中心和F型彎曲軌曲率中心線相重合，保證每一系列彎曲軌排的裝配精度。
圖5 定位臺(tái)組合可實(shí)現(xiàn)彎曲軌的精確定位
中低速磁懸浮軌排自動(dòng)化裝配線的順利投產(chǎn)，將原有生產(chǎn)線的人工數(shù)量由56人減至8人，裝配效率由人工20米/天提高至雙線208米/天，生產(chǎn)效率提升10倍以上，產(chǎn)品合格率由86%提升至99%，真正實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品良率可控，實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。此生產(chǎn)線技術(shù)適用于各類軌道的自動(dòng)化裝配，高速軌排、常導(dǎo)軌排、超導(dǎo)軌排等，并可向上、向下兼容各類軌距、枕距、軌寬不同的產(chǎn)品，是一條具有典型示范意義的全自動(dòng)化裝配檢測(cè)生產(chǎn)線。