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1、气动技术在汽车车身焊装生产线上的应用陶明元,曹彪,吴澄ApplicationofPneumaticTechnologyinAutoBodyWeldingandAssemblingLineTaoMing2yuan,CaoBiao,WuCheng(华中科技大学,湖北省武汉市430074)摘要:文章较详细地介绍了各种气动技术在汽车车身焊装生产线上的应用。关键词:气动;控制;汽车中图分类号:TH138文献标识码:B文章编号:100024858(2002)1220021202定位板和定位销之分,定位板和定位销一般为固定式,在特殊(避免落料和取料干涉)情况下需要移动或转动。
2、车身零件定位后,压板由气缸驱动夹紧工件。一般同一工件或同一动作顺序的夹紧气缸由同一电磁换向阀控制同时动作,不过由于供气的原因,1个电磁换向阀最好只控制8个气缸。图2是某工位的夹具气动回路,该工位有8套夹具,3个移动销。当3个移动销PIN1～PIN3定位完毕后,夹具U1～U4和U5～U8一起夹紧。由于出口节流调速与进口节流调速相比有起动加速度大、运行平稳以及缓冲能力大等特点,所以控制气动夹具的气动回路大多采用出口节流调速。夹具的加压力以夹紧部位的冲压件不产生压痕为极限,根据经验夹具气缸直径一般为63mm,也有用直径50mm的。移动销用气缸的直径为50mm。1前言在
3、现代汽车制造业中,气动技术大量用于汽车自动化生产线,尤其是汽车车身的焊装生产线,几乎无一例外的采用了气动技术,如:车身冲压件的夹紧和定位、自动焊钳快速接近焊点部位、车身外壳被真空吸盘吸起和放下、车身在各工位之间和各线之间的运送等,都是通过各种气动回路及相应的电气控制系统控制气动执行器来完成的。2汽车车身焊装生产线气动系统的组成一辆现代轿车车身一般由400～500个薄板冲压件经过各种焊接及其他工艺连接而成。汽车车身的焊装过程是:各车身冲压件在各焊装线的子线上的某一工位经过夹具定位和夹紧,然后焊接在一起,焊接完毕再送到下一工位,直至车身分总成焊接完毕,将分总成运送到
4、主线上焊接成白车身总成。气动系统的基本组成如图1所示。图2控制气动夹具的气动回路图1气动系统的基本组成212气动焊钳气动焊钳分固定式和移动式,由专业制造厂家生产,气缸直径为63mm～200mm不等,同夹具一样,焊钳的加压力以焊点部位的冲压件不产生压痕为极限,同时又要焊接牢靠,设计时根据焊点部位的工件厚度,合理车身焊装生产线的气动系统是由气源处理元件、压力控制阀、方向控制阀、流量控制阀和气动辅助元件(管路、消声器等)组成的各种气动回路来控制各种气动夹具、气动焊钳、气动提升装置、气动移送装置去实现工件的定位和夹紧、焊接以及工件在工位之间和各线之间运送的。211气动夹
5、具气动夹具包括定位元件和夹紧元件。定位元件有收稿日期:2002207201作者简介:陶明元(1964—),男,湖北省武汉市人,高级工程师,工学学士,主要从事机电一体化设计工作。液压与气动2002年第12期22选用焊钳的形式,包括气缸直径的大小。图3为某工位控制气动焊钳的气动回路,其中焊钳2和4为固定式,焊钳1和5先移动到焊点位置再焊接,焊钳3需要旋转后再焊接。由于焊接加压力因焊点处板金件的厚度不同而不同,所以进口气压力需要一个减压阀来调整加压力。焊接时各焊钳按事先预定的动作顺序单独动作,所以每个焊钳的动作分别由一个换向阀控制。完成举起的动作,不但要用较大的缸径,
6、而且会因为受力不均卡死。所以在生产线上大多数采用如图6a的形式,将两个气缸连起来,由齿轮齿条机构保证两气缸同步上升下降。在单工位的情况下,也有采用如图6b所示的连杆机构保证两气缸同步动作的。图5真空吸盘提升机构图3控制气动焊钳的气动回路213气动提升装置车身零部件(如顶棚、左右侧围、车门等)在线与线之间搬运时,用到气动提升装置。汽车焊装线多为空间立体布局,有时需要在不同的高度上实现工件的搬运,如从某高度的工作台上抓取工件,送到另一高度的工作台上,这就需要中位准确停止。由于气体的可压缩性,气缸活塞很难准确定位。为此需采用一些特殊的气动元件来实现这一目的。如图4所示
7、,采用制动气缸和中位加压式三位五通阀组成的气动回路来实现任意(只要有开关信号)位置的准确停止。气缸运动到位时,二位五通阀动作,气缸内的抱闸机构迅速将活塞杆锁住,从而实现迅速准确停止,定位准确度可达015mm。图6实现同步提升动作情况3气动系统的控制气动系统的控制方式各式各样,有气动逻辑元件或气控阀组成的全气动控制,也有利用电气技术的电气控制。现代汽车车身焊装生产线的气动系统绝大多数由中大型可编程控制器(PLC)控制。进行可编程控制系统设计时,首先应对焊装线整个气动系统进行分析,确定整个系统的输入、输出设备的数量,从而确定PLC的I/O点数,包括开关量I/O,模拟
8、量I/O以及特殊功能的模
