范宏宇
中车沈阳机车车辆有限公司 辽宁 沈阳 110142
摘要：铁路货车端墙焊接机器人生产线中，不仅包含焊接机器人系统，同时还包含外围的机械系统、电控系统。其能够对端墙所有焊缝实施焊接，并且能够获得良好成效。工件自动传输、定位、翻转机构，具有良好的稳定性与可靠性，能够对铁路货车端墙的焊接要求进行有效满足。文中着手于端墙技术的规格与要求，阐释端墙焊接机器人生产线的设计方案以及工作站设备组成、工件传输、工位设计方案，希望能够为相关工作者提供一些帮助。
关键词：铁路；货车；端墙；焊接机器人；生产线
铁路货车实际生产中需要现代化技术手段，焊接技术具有极为关键的作用。焊接机器人的工作柔性较好，适用于多种焊接位置的工件进行大量生产，焊接机器人操控工作站的实际组成，使用焊接机器人与外围机械系统、电控系统，其是满足国情的自动化焊接设备，同时也是实现低成本自动化的有效措施，机器人焊接中基于协调管控方式，对工件的传输系统进行构建，更好地达成端墙自动化焊接、生产，其具有良好的可靠性、适用性等。
一、技术规格与要求
在端墙焊接过程当中，要求相关工作者对工件的材料与尺寸进行合理选择，通常焊缝的形式是搭接焊缝与角焊缝，同时在焊接方式方面也有相应要求。
二、设计方案
端墙焊接机器人的生产线中有两条生产线，所有生产线都包含组装焊、待焊、机器人焊接、正面补焊、翻转、背面焊接等工位，先对端墙部件实施定位焊，之后将其自动传输至待焊工位上，等待机器人焊接工位的空闲。在机器人焊接工位出现空闲之后，工件会自动传输至机器人焊接工位上，同时对工件进行定位夹紧，之后自动管控机器人焊接工件[1]。机器人先寻找激光焊缝的起始点，明确了焊缝起点位置之后实施焊接，并且实际焊接中基于电弧焊缝的实时跟踪相关技术对焊缝偏差进行纠正。完成焊接之后，自动传输至第三个焊接工位之上，对正面小部件进行焊接，并且对工件进行自动翻转，焊接工件背面的焊接缝。
三、设备组成
机器人工作站当中包含焊接机器人系统以及外围的机械系统、管控系统。机器人系统中包含机器人本体、控制柜以及启动盒、编程器、传感器、滑轨、焊接系统等。焊接系统中有焊接电源、剪丝清嘴装置净化装置等。传感装置中有激光装置与电弧传感装置。为了能够拓展机器人运动范围，提升其的实用性，对机器人进行倒装，让其能够在滑轨上边移动，同时还能够进行协调运动。
外围机械系统中有机器人C型架、工位夹紧、定位机构、挂轨以及自动化传输机构等，管控系统能够对生产线、流程、动作等进行管控，也能够和机器人系统实现通信，管控程序的起动与停止，将管控系统连接成一体。
四、工件传输
所有工位基于程序管控进行自动化工件传输，机器人完成焊接工作回到初始位置上，则工件开始进行传输。所有工位传输的滚轮基于交流变频电机实现驱动，所有传输滚轮随之转动。定位焊工位上具备顶升机构，其能够将端墙地板和横带之间存在的间隙消除掉，完成组装焊之后，顶升机构可以顶起工件，脱离了焊接胎具，并且传输到下一个工位上。工件传输至焊接工位且触碰到定位销，检测元件就会发出指令，停转并且自动夹紧。所有工位上的定位销都能够进行升降，保证传输不被影响，定位销的刚度、耐磨性较好，其使用寿命也比较长。为了能够让工件传输方向不出现偏移，所有工位都要装备侧向的导向滚轮。工件接近定位销的时候，传输速度会降下来，组装焊工位之外，工件自动完成夹紧与定位，夹紧机构不会影响机器人正常焊接。
五、焊接工位的设计方案
（一）焊工位组装
焊工位是框架形式的一个整体，其具有良好的刚性与抗热变形能力。端墙底板包含多个定位块，实际装配中需要在底板上进行定位操作，上端梁外侧的定位轴可以基于升降进行纵向定位，上端梁的定位板可以基于翻转实现横向定位。横带定位基于夹具刻线实现对中定位。端墙底板设置了顶升装置，将底板和侧柱间存在的间隙消除掉。组装焊操作中，其可顶升工件，和焊接夹具脱离并向下一个工位传输工件。每个夹紧机构都要具备翻转让位的功能，确保不会对工件传输产生影响。基于现代化气缸的扩力将组合气缸夹紧，这个气缸的头部安装了三连杆机构，在压紧行程完成到位之后，其具备反向自锁的功能[2]。
（二）机器人焊接工位
多组传输滚轮基于链轮以及链条而实现了连接，基于交流变频电机实施驱动，确保其能够实现同步转动。胎夹具的前段位置上具有定位销，其是可升降形式的，机器人在完成焊接操作之后，夹具松开且降下定位销，传输滚轮在转动过程中把工件传输到下一个工位上。
工件从工位中一处之后，定位销会升起来，传入新的工件，在工件与定位销接近的时候，其传送速度会降下来，碰到了定位销之后，滚轮不再转动，夹紧机构会自动夹紧工件。工件传输、升降和机器人运动在程序上实现互锁，当机器人完成了焊接操作任务之后，其会回到初始的位置上，这个时候传输运动也就重新开始了。焊接胎具的两侧有多组不同的导向滚轮，顶于左右角柱板内侧，确保工件始终顺着直线进行传输。为了能够让机器人具备良好的可达性，且具舒适、良好的焊接姿态，机器人制作于纵向滑轨上进行布置，滑轨基于直线滚动导轨，交流伺服电机对其提供驱动动力，同时和机器人进行协调运动，基于高精度减速机，实现平稳运行，同时要对重复定位的精度进行合理管控。
六、机器人C型架与滑轨
国内自主研发出来的机器人C型架、滑轨，和机器人系统实现有效连接，其能够和国外同种产品的性能进行媲美，同时能够对用户的成本投入数额进行有效降低。机器人滑轨和工件传输的方向平行，滑轨滑台上设置了立柱与悬臂梁。机器人于C型架悬臂梁前段倒挂，机器人的第一轴心线处在工件中线纵向中心位置上。悬臂梁基于滑轨实现移动，行走运动和机器人轴实现协调管控，也就是说，所有机器人系统都是一整套弧焊机器人。焊接机器人行走导轨是直线形式的，并且基于交流伺候电机进行有效驱动，因此其具有良好的行走精度，其的可靠性、稳定性也更为良好，重复定位的精度更高，能够让焊接机器人稳定、有序地进行端墙焊缝焊接处理。焊接机器人工作区域当中的工件需要进行焊接处理的所有焊缝位置，并且能够对所有工位的焊接要求进行有效满足[3]。
七、外部设备的管控系统
端墙焊接机器人的工作站包含机器人系统、传送系统、外围设备等，其能够对焊接工作进行有效协调与管控。外围设备和管控系统的有效通信，能够对工作站整体工作、进程实施管控。外部设备管控系统有多个功能模式，通信过程中基于8位信息编码而实现。
结束语：
综上所述，对焊接机器人的协调管控工作站进行合理设计，符合铁路货车端墙搭接、角接焊缝的相关要求。传输系统、定位机构的稳定性、可靠性能够确保工作站的稳定运行。焊接机器人操控工作者的开发探索，可在端墙自动化焊接生产当中进行有效应用。
参考文献：
[1]李远.敞车端墙自动化柔性焊接生产线的研制[J].机械制造文摘(焊接分册),2019,No.284(06):48-51.
[2]董杏昕,曹润宁,徐斌,等.高速车车体端墙板生产中自动装配焊接系统的研究及应用[J].机电产品开发与创新,2019,032(005):47-49.
[3]王建伟,张宗先,李辉.全自动焊牌机器人在棒材轧制生产线的应用[J].冶金自动化,2019(6).