在铁路客车、地铁、轻轨车辆的生产领域，波纹板底板和牵引架之间的焊接是一个非常重要的工序。该工序的质量与铁路客车的使用安全和寿命直接相关，同时在实际生产中也是对企业的生产效率影响比较大的一个部分。

1. 手动焊接存在的问题

用户的最终产品为铁路客车、地铁和轻轨用客车，该工序的作业任务是把上工序中拼好的波纹板底板组件与牵引架骨架组件之间进行弧焊连接，为总拼装做准备。客户原来采用的是手动焊接，但因该项目中工件的焊接范围比较大，分布在长30m，宽3.2m的区域，所以手动焊接在生产中存在以下几个方面的问题。

(1)烧穿 波纹板厚度仅1mm，与之焊接的牵引架骨架为型钢。在实际操作中，因各个操作工的熟练程度和工作集中度的不同导致焊接时间控制不好，从而引起工件烧穿。

(2)虚焊 波纹板运输时容易变形，焊接时靠人工无法对工件进行足够的加压使工件之间贴合，造成波纹板与牵引架之间部分区域虚焊;另外因中间隔着工件，工人也无法用肉眼确认。

(3)生产效率低 工件本身比较大，上下一次工件所需时间比较长，同时在焊接过程中工人需要不断移动位置，造成直接或间接的时间浪费比较多。

(4)劳动强度大 手动焊接时该工位焊工工作姿势为半蹲式，而且工作范围大，导致焊工不断重复半蹲-移动-半蹲的过程，很容易引起特定部位的肌体劳损。

2. 自动化解决方案

为了解决上述所涉及的问题，用户提出了生产设备自动化的要求。解决该项目问题的关键在于保证焊接质量和提高工作效率，下面介绍一下具体方案。

由于要求的焊接工作覆盖范围大，现代重工提出了由龙门架、弧焊机器人、加压机构及夹具组成的双工位、双机器人自动化解决方案(见附图)。

双工位、双机器人自动化解决方案

该方案具有以下特点：

(1)双工位 为缩短工件上下料时间，设了两个工位，设备整体长宽高为60m×6m×3.5m。

(2)龙门架 为了解决工作覆盖范围问题，采用了龙门架方式。龙门架采用伺服电动机齿轮齿条驱动方式，无级调速，齿轮齿条间隙可调。行程为55m，重复定位精度为±0.1mm。机器人的控制器按附加轴方式，直接对龙门架的位置进行控制。

(3)双机器人 为了灵活对应各位置的焊点要求，配备了两台六轴工业机器人，龙门架与机器人采用同一个控制器。

(4)编程简便 工作要求中焊点为矩阵式布置，编程采用坐标输入方式，具有快速、编程准确的特点。通过离线编程方式编程后，用以太网通信接口向机器人控制器输入程序。

(5)内藏式PLC 用机器人控制器内藏式专用PLC替代了普通商用PLC，提供更加简便的梯形图编辑功能。亦可对PLC动作中的梯形图进行监控。PLC的编程在Windows平台上进行，具有友好的梯形图编辑界面。

(6)焊机和送丝机 采用了欧洲销量第一的奥地利福尼斯公司的焊机和送丝机，有效地保证了焊接质量。

(7)加压机构 为了解决波纹板变形造成的虚焊问题，并把变形对焊接质量的影响降到最小，配备了工件加压机构。加压机构由高压弹簧、低压弹簧、加压气缸及压力调整手柄组成。

(8)位置补偿 为解决离线编程与实际焊点之间的位置偏差，利用机器人的位置补偿功能，在水平和垂直方向进行轨迹跟踪和补偿，保证产品质量。

3.设备主要单元配置

(1)龙门架 驱动电动机采用3.0 kW交流伺服电动机，左右电动机采用电气方式同步驱动，驱动方式为齿轮齿条式，无级调速，最高速度可达到20 000mm/min，重复定位精度为±0.1mm，行程为55 000mm。为便于清理轨道，配备清理轨道表面的清理刷。

(2)加压单元 为了加压力的均匀，采用三个汽缸，每个汽缸的加压力为4000N(400kgf)，总加压力为12 000N(1200kgf)。加压单元具有上下浮动功能，以解决波纹板不同的弯曲，宽度为3.2m。

(3)工业机器人 采用现代重工自行开发的HR006工业机器人，该机器人负载能力为6kg，重复定位精度达到±0.05mm，采用倒挂安装方式。

(4)焊机 采用奥地利福尼斯(Fronius)TS5000 MV焊接电源，焊丝送丝机构选用同一个厂家的VR 1500 4R/F++ 送丝机，各配两套。

4. 结语

通过波纹板自动化焊接系统的现场使用，原来需要多名焊接工人完成的工作，除了工件上下料之外全部实现了自动化焊接。不但大幅度地提高了生产效率，而且在稳定焊接质量、降低工人劳动强度和生产成本等方面取得了良好的效果。