在鐵路客車、地鐵、輕軌車輛的生產(chǎn)領(lǐng)域，波紋板底板和牽引架之間的焊接是一個(gè)非常重要的工序。該工序的質(zhì)量與鐵路客車的使用安全和壽命直接相關(guān)，同時(shí)在實(shí)際生產(chǎn)中也是對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)效率影響比較大的一個(gè)部分。

　　1. 手動(dòng)焊接存在的問題

　　用戶的最終產(chǎn)品為鐵路客車、地鐵和輕軌用客車，該工序的作業(yè)任務(wù)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(jìn)行弧焊連接，為總拼裝做準(zhǔn)備。客戶原來采用的是手動(dòng)焊接，但因該項(xiàng)目中工件的焊接范圍比較大，分布在長(zhǎng)30m，寬3.2m的區(qū)域，所以手動(dòng)焊接在生產(chǎn)中存在以下幾個(gè)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(shí)際操作中，因各個(gè)操作工的熟練程度和工作集中度的不同導(dǎo)致焊接時(shí)間控制不好，從而引起工件燒穿。

　�。�2）虛焊 波紋板運(yùn)輸時(shí)容易變形，焊接時(shí)靠人工無法對(duì)工件進(jìn)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(qū)域虛焊；另外因中間隔著工件，工人也無法用肉眼確認(rèn)。

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

　　（4）勞動(dòng)強(qiáng)度大 手動(dòng)焊接時(shí)該工位焊工工作姿勢(shì)為半蹲式，而且工作范圍大，導(dǎo)致焊工不斷重復(fù)半蹲－移動(dòng)－半蹲的過程，很容易引起特定部位的肌體勞損。

[$page]　　2. 自動(dòng)化解決方案

　　為了解決上述所涉及的問題，用戶提出了生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化的要求。解決該項(xiàng)目問題的關(guān)鍵在于保證焊接質(zhì)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(xiàn)代重工提出了由龍門架、弧焊機(jī)器人、加壓機(jī)構(gòu)及夾具組成的雙工位、雙機(jī)器人自動(dòng)化解決方案．

　　該方案具有以下特點(diǎn)：

　　（1）雙工位 為縮短工件上下料時(shí)間，設(shè)了兩個(gè)工位，設(shè)備整體長(zhǎng)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(dòng)機(jī)齒輪齒條驅(qū)動(dòng)方式，無級(jí)調(diào)速，齒輪齒條間隙可調(diào)。行程為55m，重復(fù)定位精度為±0.1mm。機(jī)器人的控制器按附加軸方式，直接對(duì)龍門架的位置進(jìn)行控制。

　�。�3）雙機(jī)器人 為了靈活對(duì)應(yīng)各位置的焊點(diǎn)要求，配備了兩臺(tái)六軸工業(yè)機(jī)器人，龍門架與機(jī)器人采用同一個(gè)控制器。

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

　　（5）內(nèi)藏式PLC 用機(jī)器人控制器內(nèi)藏式專用PLC替代了普通商用PLC，提供更加簡(jiǎn)便的梯形圖編輯功能。亦可對(duì)PLC動(dòng)作中的梯形圖進(jìn)行監(jiān)控。PLC的編程在Windows平臺(tái)上進(jìn)行，具有友好的梯形圖編輯界面。

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

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

　�。�8）位置補(bǔ)償 為解決離線編程與實(shí)際焊點(diǎn)之間的位置偏差，利用機(jī)器人的位置補(bǔ)償功能，在水平和垂直方向進(jìn)行軌跡跟蹤和補(bǔ)償，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

[$page]　　3.設(shè)備主要單元配置

　　（1）龍門架 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用3.0 kW交流伺服電動(dòng)機(jī)，左右電動(dòng)機(jī)采用電氣方式同步驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)方式為齒輪齒條式，無級(jí)調(diào)速，最高速度可達(dá)到20 000mm/min，重復(fù)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?jiǎn)卧?nbsp;為了加壓力的均勻，采用三個(gè)汽缸，每個(gè)汽缸的加壓力為4000N（400kgf），總加壓力為12 000N（1200kgf）。加壓?jiǎn)卧�具有上下浮�?dòng)功能，以解決波紋板不同的彎曲，寬度為3.2m。

　　（3）工業(yè)機(jī)器人 采用現(xiàn)代重工自行開發(fā)的HR006工業(yè)機(jī)器人，該機(jī)器人負(fù)載能力為6kg，重復(fù)定位精度達(dá)到±0.05mm，采用倒掛安裝方式。

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

　　4. 結(jié)語

　　通過波紋板自動(dòng)化焊接系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)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(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化焊接。不但大幅度地提高了生產(chǎn)效率，而且在穩(wěn)定焊接質(zhì)量、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本等方面取得了良好的效果。