焊接機(jī)器人編程第一人劉建樹

在中車四方股份公司的動車組轉(zhuǎn)向架焊接車間里，嗤嗤響的電焊聲伴著一個(gè)個(gè)機(jī)器人電焊手臂的擺動傳來，仿佛是科幻電影里的場景。劉建樹穿梭在一臺臺機(jī)械手臂之間，查看著一個(gè)個(gè)動車轉(zhuǎn)向架橫梁或側(cè)梁的焊接生產(chǎn)。這里的30多臺機(jī)器人是生產(chǎn)的主角，它們背后的“導(dǎo)演”則是劉建樹，指揮機(jī)器人完成復(fù)雜焊接工藝的程序，都出自他的手筆。

自1999年參加工作以來，他始終從事生產(chǎn)一線的工作，“剛工作時(shí)也干手工焊，這是焊接崗位的技能基礎(chǔ)，很快就轉(zhuǎn)到焊接機(jī)器人的崗位，學(xué)習(xí)編程和操作。我發(fā)現(xiàn)里面很有樂趣，很適合我的性格?！眲⒔湓谶@個(gè)崗位上，一干就是17年，能在這個(gè)枯燥崗位上堅(jiān)守下來的，同批工人里只有他一個(gè)。

與手工焊的手持焊槍、全副裝不同，焊接機(jī)器人的操作辛苦在編程上，“想不拿焊槍完成復(fù)雜的電焊工藝，就要付出更多的辛苦，才能用技術(shù)換來質(zhì)量?！眲⒔涫掷锬玫摹斑b控器”學(xué)名是“示教器”，相當(dāng)于一臺小型電腦，與機(jī)器人內(nèi)部軟件相連，焊接機(jī)器人的編程和操作，都由它完成。

在缺少相關(guān)技術(shù)文件的情況下，劉建樹自學(xué)成才，獨(dú)立開發(fā)了三十余種大部件近200套自動焊程序，解決了眾多國內(nèi)外編程專家都頭疼甚至難以解決的難題，被公認(rèn)為“igm機(jī)器人編程第一人”。在2015年和2017年，先后被聘任為中車四方股份公司技能專家和中國中車技能專家。

操控焊接機(jī)器人效率提升4倍

“焊接機(jī)器人的編程，需要操縱它干一遍活，并把所有的操縱數(shù)據(jù)形成程序，并做優(yōu)化調(diào)整，之后機(jī)器人就能獨(dú)立工作了?！眲⒔溥@樣解釋焊接機(jī)器人的原理，在工件的每一個(gè)焊接點(diǎn)上，他將所需的焊槍角度、焊接參數(shù)和軌跡、只能修正參數(shù)等操作流程輸入電腦，焊接機(jī)器人把活干一遍就能記住，“每次編程后，還要做小批量的工件焊接測試，來優(yōu)化編程，剛干時(shí)要測試十多個(gè)，現(xiàn)在熟悉了，測試一兩個(gè)工件就足夠。”

劉建樹說，他把焊接機(jī)器人的工作過程劃分為一個(gè)個(gè)布點(diǎn)，每個(gè)布點(diǎn)上包含大量焊接程序數(shù)據(jù)，在動車組的轉(zhuǎn)向架上，這樣的布點(diǎn)有7000多個(gè)，其工作量和嚴(yán)謹(jǐn)程度可想而知，而編程的過程，相當(dāng)于劉建樹手把手教機(jī)器人干一次工件焊接。

劉建樹首創(chuàng)的“多層多道錯層一次性堆焊”機(jī)器人編程方式，解決了轉(zhuǎn)向架橫梁組成堆焊層數(shù)多、人工焊接成型差、機(jī)器人定位難的難題，“堆焊要求部件之間要焊接很多道、很多層，來確保轉(zhuǎn)向架橫梁安全穩(wěn)定，但手工焊每焊一層或一道，就要清理一次焊面，速度慢、精度差。”劉建樹表示，通過機(jī)器人編程，縱橫交錯的焊接面改成機(jī)器人去做，每一條焊縫都精確無比，相對位置也都永遠(yuǎn)固定，而且焊接過程中不用停頓。首次實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架橫梁組成焊接的自動化，使焊接時(shí)間由原先人工的3至4個(gè)班次約30個(gè)小時(shí)，縮短到了6個(gè)小時(shí)左右，效率提升了近4倍，節(jié)省的人力和物力成本更是一個(gè)龐大的數(shù)字。

狹窄空間里機(jī)器人輾轉(zhuǎn)騰挪

中車四方股份公司擁有國內(nèi)首條動車組自動焊接柔性生產(chǎn)線，在程序開發(fā)過程中，側(cè)梁內(nèi)腔狹小的空間里，卻有走向復(fù)雜的焊縫軌跡，機(jī)器人程序始終無法準(zhǔn)確定位，側(cè)梁定位臂和橫梁焊接成形差，超聲波探傷發(fā)現(xiàn)的缺陷過多。廠家的編程專家在報(bào)廢了4根側(cè)梁后依然難解決問題，嚴(yán)重影響了柔性生產(chǎn)線正常使用。

擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的電焊技師劉建樹臨危受命重新編程，“空間狹小，寬度只有10厘米，是半盲焊，很多焊縫看不見，操作機(jī)械手臂來控制焊槍，焊接編程難度非常大?！钡珣{借豐富的焊接機(jī)器人操作經(jīng)驗(yàn)，劉建樹一點(diǎn)點(diǎn)摸索焊縫的每一個(gè)拐彎，太快了造成位置偏差，太慢了焊縫不合格。他把每一個(gè)焊縫軌跡細(xì)分成更多焊接點(diǎn)，用了8天的時(shí)間加班加點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了狹小空間內(nèi)機(jī)器人焊槍快速變換角度的高難度編程，這讓外國專家都贊嘆不已。“主要是理論和實(shí)際操作的結(jié)合，編程的時(shí)候滿腦子都是焊接數(shù)據(jù)和軌跡，在我的操作下，機(jī)械手臂比人手還靈活，那種感覺特別讓人著迷?！眲⒔湔f，轉(zhuǎn)向架側(cè)梁早就實(shí)現(xiàn)了自動化焊接，質(zhì)量檢測合格率100%，橫梁焊接也從人工焊接實(shí)現(xiàn)了自動化焊接，超聲波探傷檢測的缺陷率，從5%下降到了0.3%。

劉建樹電焊工獲得中車科技一等獎

很多人難以想象，能破解外國專家都難以攻克的難題，讓機(jī)器人的操作如臂使指，劉建樹最初卻只有中專學(xué)歷，所有的技術(shù)全靠自學(xué)，甚至一邊查字典一邊學(xué)習(xí)國外文獻(xiàn)資料，最終實(shí)現(xiàn)了自我突破。在機(jī)器人編程方面名聲在外，劉建樹也成了業(yè)內(nèi)名人，但在他看來，他的成長離不開高鐵這項(xiàng)事業(yè)?！叭缤哞F的發(fā)展一樣，首先是公司給我創(chuàng)造了發(fā)展的平臺，同時(shí)在機(jī)器人編程開發(fā)應(yīng)用方面給予了我極大的信任和支持?！眲⒔湔f，從2010年起，機(jī)器人承擔(dān)了轉(zhuǎn)向架各大部件主體焊縫80%以上的焊接，所以這是一個(gè)四兩撥千斤的崗位。

因?yàn)楹附訖C(jī)器人崗位枯燥，劉建樹對技術(shù)傳幫帶下了更多苦功，目前他的三個(gè)徒弟，已經(jīng)能夠獨(dú)立完成部分編程工作，“干編程必須要熬得住，全身心的撲在工作上，只有積累多年的經(jīng)驗(yàn)，才能獲得那種靈光一現(xiàn)的編程靈感?！眲⒔涞膶Ｗ樗A得了榮譽(yù)，2015年他被評為青島市勞動模范，還榮獲火車頭獎?wù)拢鳛楹诵某蓡T參與的科技創(chuàng)新項(xiàng)目《高速列車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架柔性焊接制造技術(shù)》，于2016年獲得中國中車科學(xué)技術(shù)一等獎。