在鐵路客車、地鐵、輕軌車輛的生產領域，波紋板底板和牽引架之間的焊接是一個非常重要的工序。該工序的質量與鐵路客車的使用安全和壽命直接相關，同時在實際生產中也是對企業的生產效率影響比較大的一個部分。

　　1. 手動焊接存在的問題

　　用戶的最終產品為鐵路客車、地鐵和輕軌用客車，該工序的作業任務是把上工序中拼好的波紋板底板組件與牽引架骨架組件之間進行弧焊連接，為總拼裝做準備。客戶原來采用的是手動焊接，但因該項目中工件的焊接范圍比較大，分布在長30m，寬3.2m的區域，所以手動焊接在生產中存在以下幾個方面的問題。

　　（1）燒穿 波紋板厚度僅1mm，與之焊接的牽引架骨架為型鋼。在實際操作中，因各個操作工的熟練程度和工作集中度的不同導致焊接時間控制不好，從而引起工件燒穿。

　　（2）虛焊 波紋板運輸時容易變形，焊接時靠人工無法對工件進行足夠的加壓使工件之間貼合，造成波紋板與牽引架之間部分區域虛焊；另外因中間隔著工件，工人也無法用肉眼確認。

　　（3）生產效率低 工件本身比較大，上下一次工件所需時間比較長，同時在焊接過程中工人需要不斷移動位置，造成直接或間接的時間浪費比較多。

　　（4）勞動強度大 手動焊接時該工位焊工工作姿勢為半蹲式，而且工作范圍大，導致焊工不斷重復半蹲－移動－半蹲的過程，很容易引起特定部位的肌體勞損。

[$page]　　2. 自動化解決方案

　　為了解決上述所涉及的問題，用戶提出了生產設備自動化的要求。解決該項目問題的關鍵在于保證焊接質量和提高工作效率，下面介紹一下具體方案。

　　由于要求的焊接工作覆蓋范圍大，現代重工提出了由龍門架、弧焊機器人、加壓機構及夾具組成的雙工位、雙機器人自動化解決方案．

　　該方案具有以下特點：

　　（1）雙工位 為縮短工件上下料時間，設了兩個工位，設備整體長寬高為60m×6m×3.5m。 

　　（2）龍門架 為了解決工作覆蓋范圍問題，采用了龍門架方式。龍門架采用伺服電動機齒輪齒條驅動方式，無級調速，齒輪齒條間隙可調。行程為55m，重復定位精度為±0.1mm。機器人的控制器按附加軸方式，直接對龍門架的位置進行控制。

　　（3）雙機器人 為了靈活對應各位置的焊點要求，配備了兩臺六軸工業機器人，龍門架與機器人采用同一個控制器。

　　（4）編程簡便 工作要求中焊點為矩陣式布置，編程采用坐標輸入方式，具有快速、編程準確的特點。通過離線編程方式編程后，用以太網通信接口向機器人控制器輸入程序。

　　（5）內藏式PLC 用機器人控制器內藏式專用PLC替代了普通商用PLC，提供更加簡便的梯形圖編輯功能。亦可對PLC動作中的梯形圖進行監控。PLC的編程在Windows平臺上進行，具有友好的梯形圖編輯界面。

　　（6）焊機和送絲機 采用了歐洲銷量第一的奧地利福尼斯公司的焊機和送絲機，有效地保證了焊接質量。

　　（7）加壓機構 為了解決波紋板變形造成的虛焊問題，并把變形對焊接質量的影響降到最小，配備了工件加壓機構。加壓機構由高壓彈簧、低壓彈簧、加壓氣缸及壓力調整手柄組成。

　　（8）位置補償 為解決離線編程與實際焊點之間的位置偏差，利用機器人的位置補償功能，在水平和垂直方向進行軌跡跟蹤和補償，保證產品質量。

[$page]　　3.設備主要單元配置

　　（1）龍門架 驅動電動機采用3.0 kW交流伺服電動機，左右電動機采用電氣方式同步驅動，驅動方式為齒輪齒條式，無級調速，最高速度可達到20 000mm/min，重復定位精度為±0.1mm，行程為55 000mm。為便于清理軌道，配備清理軌道表面的清理刷。

　　（2）加壓單元 為了加壓力的均勻，采用三個汽缸，每個汽缸的加壓力為4000N（400kgf），總加壓力為12 000N（1200kgf）。加壓單元具有上下浮動功能，以解決波紋板不同的彎曲，寬度為3.2m。

　　（3）工業機器人 采用現代重工自行開發的HR006工業機器人，該機器人負載能力為6kg，重復定位精度達到±0.05mm，采用倒掛安裝方式。

　　（4）焊機 采用奧地利福尼斯（Fronius）TS5000 MV焊接電源，焊絲送絲機構選用同一個廠家的VR 1500 4R/F++ 送絲機，各配兩套。

　　4. 結語

　　通過波紋板自動化焊接系統的現場使用，原來需要多名焊接工人完成的工作，除了工件上下料之外全部實現了自動化焊接。不但大幅度地提高了生產效率，而且在穩定焊接質量、降低工人勞動強度和生產成本等方面取得了良好的效果。