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日前，中國(guo)鐵(tie)建所屬中鐵(tie)十四局參與研發(fa)制造的全國(guo)首臺盾(dun)構(gou)(gou)管片“收面機器(qi)人”，在濟(ji)南地鐵(tie)項目(mu)部正式(shi)投入使用(yong)，標志著(zhu)盾(dun)構(gou)(gou)管片生(sheng)(sheng)產取(qu)得突破(po)性進展。下一(yi)步，該(gai)公司將通過“收面機器(qi)人”生(sheng)(sheng)產42067環盾(dun)構(gou)(gou)管片應用(yong)在濟(ji)南地鐵(tie)R2線、R3線。

在盾構管(guan)片(pian)(pian)生產的自(zi)動化(hua)流水生產線上，“收(shou)面(mian)(mian)”是指管(guan)片(pian)(pian)模具澆(jiao)筑完混凝(ning)土(tu)后，工人拿抹子把混凝(ning)土(tu)表層抹平。由于管(guan)片(pian)(pian)呈一(yi)(yi)定弧度(du)(du)，人工收(shou)面(mian)(mian)難(nan)度(du)(du)較(jiao)大(da)，標準(zhun)不好把控。作為最早參與制造管(guan)片(pian)(pian)的廠(chang)家(jia)，中鐵十四(si)局(ju)一(yi)(yi)直在研究“又快又好收(shou)面(mian)(mian)”這一(yi)(yi)課題。

走進(jin)(jin)濟南(nan)地鐵(tie)項目部車間內(nei)，可(ke)以看到一臺(tai)長5米、寬3.5米、高4.5米的(de)(de)白色(se)機(ji)器人(ren)，這就是(shi)自動化技術與人(ren)工(gong)智能相(xiang)結合(he)“抹(mo)面機(ji)器人(ren)”，體積(ji)雖大，但操作簡單靈(ling)活(huo)。技術人(ren)員只需提前(qian)在機(ji)器人(ren)系統內(nei)輸入相(xiang)關的(de)(de)技術參(can)數及模具排(pai)列(lie)順序，待模型緩(huan)緩(huan)運行(xing)至機(ji)械臂(bei)下，末端帶有(you)刮桿及抹(mo)子(zi)的(de)(de)機(ji)械臂(bei)，便(bian)沿管(guan)(guan)片圓(yuan)弧角度上下移動，進(jin)(jin)行(xing)管(guan)(guan)片外圓(yuan)弧面的(de)(de)刮平(ping)和(he)抹(mo)光工(gong)作。

在盾構管片生產車(che)間(jian)內，管片模(mo)具運(yun)行至收面機(ji)(ji)器人處，旁邊(bian)的機(ji)(ji)械臂便(bian)自動“伸出(chu)”手臂，先用(yong)刮(gua)(gua)桿從中間(jian)向兩端將多余(yu)的混凝土刮(gua)(gua)掉，然后自動切換(huan)末端的抹子進行第二(er)遍刮(gua)(gua)平，約3.5分鐘，一塊管片初(chu)次收面結束。

機器人(ren)(ren)全程只需1至2名工(gong)人(ren)(ren)輔助即可，收面(mian)工(gong)人(ren)(ren)可減少(shao)5至6人(ren)(ren)。按目前的作業量計算，一年(nian)可節(jie)約(yue)近百萬人(ren)(ren)工(gong)費。更重(zhong)要(yao)的是，管片的收面(mian)質量大(da)大(da)提高。

之前(qian)，國內的(de)盾構管(guan)片生產，抹面(mian)工(gong)(gong)序(xu)均采用(yong)人(ren)工(gong)(gong)收面(mian)，在(zai)生產時容易受(shou)到(dao)人(ren)為因素(su)干擾，出現管(guan)片外圓(yuan)弧(hu)面(mian)表面(mian)不(bu)平(ping)整(zheng)、不(bu)密實(shi)等(deng)情(qing)況。在(zai)沒有任(ren)何經驗可借鑒的(de)情(qing)況下，該(gai)公司技術人(ren)員不(bu)斷(duan)摸索、咨詢，通過與計算(suan)機(ji)(ji)(ji)輔助系(xi)統編程單(dan)位溝(gou)通、到(dao)大型機(ji)(ji)(ji)器人(ren)生產使(shi)用(yong)單(dan)位走(zou)訪學習等(deng)實(shi)踐，參照大型機(ji)(ji)(ji)械(xie)加(jia)(jia)工(gong)(gong)CAD及(ji)CAM技術，優化計算(suan)機(ji)(ji)(ji)輔助加(jia)(jia)工(gong)(gong)程序(xu)，使(shi)計算(suan)機(ji)(ji)(ji)控(kong)制系(xi)統突破原有四軸聯(lian)動，達到(dao)國內少有的(de)五軸聯(lian)動系(xi)統來控(kong)制機(ji)(ji)(ji)械(xie)臂移動速度、運行軌跡，進而達到(dao)控(kong)制抹面(mian)時間、保證刮平(ping)、抹光及(ji)圓(yuan)弧(hu)角度的(de)有效跟蹤。

為了進一步提高管片(pian)抹(mo)(mo)面(mian)機器(qi)人(ren)對模具的精準定位，研究人(ren)員還在(zai)既定抹(mo)(mo)面(mian)區(qu)域(yu)增加了3個液壓頂。同時還攻克了機器(qi)人(ren)抹(mo)(mo)面(mian)方式、機械臂運(yun)動軌跡、抹(mo)(mo)光裝置選型、抹(mo)(mo)面(mian)時間控制、模型精準定位等難題(ti)，使其精度(du)更高、更準確。