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新型驱动装置降低焊接成本

汽车高强度钢板的焊接需要较高的焊接力，目前汽车生产企业为了降低这一流程的生产成本，希望利用低压气动生产设备代替传统设备。那么如何在压力较低的气动络中实现这一目的呢？Norgren公司利用申请了专利保护的焊钳驱动机构解决了这一问题。

基于能源价格的上涨和越来越严格的法律法规，生产设备的能源利用率这一话题也成为人们关注的焦点话题。在汽车白车架的生产中，经常使用的是高压气动络（1.2 MPa）来驱动的焊钳驱动装置（图1），而这也就意味着很高的压缩空气生产费用。汽车工业对于未来项目的一个最大要求是使用低压气动络（0.6MPa）。另外，为了满足较高的碰撞安全要求和进一步减轻车辆的重量，高强度钢车架的焊接需要很高的焊接力。这就需要新的工艺技术来解决这一矛盾。为此，Norgren公司为一种焊钳驱动装木器漆置申请了专利保护：一种体积小，安装简单且有着很大液压能密度的液压增力装置（图2）。

图1 焊钳驱动机构的3D模型：外部带有螺纹连接的控制阀安装板

图2 高压焊钳气缸的结构：此气缸的安装和功能与标准气缸相似，

其内部的液压油能够帮助系统产生足够的焊接压力

焊钳驱动装置禹城市委书记张安民介绍的工作原理

在汽车零部件的焊接过程中气缸的运动过程包括以下几个步骤（图3）：

第一步：环形的前进活塞和主活塞在液压增力器的帮助下一起运动。在进气口A中有压缩空气进入时，前进活塞开始运动，将油压向主活塞的方向，在液压的推动力作用下活塞杆向外运动。主活塞的运动在工作行程活塞的作用下停止，因为此时接口B处有压力作用。在运动到停止位置后，此时的气缸位于被焊接铁板之前。这一前进结束位置也是每一个焊接点开始焊接的起始位置，是焊钳准确到达焊接点的位置。

图3 焊钳驱动装置的工作步骤

第二步：开始焊接，接口B处泄荷，（接口A处仍然受到压缩空气的压力作用）。此时活塞杆继续外伸，焊条与被焊接铁板接触。此时，气缸位于工作行程位置。

第三步：为了产生焊接时所需要的压力，接口C与压缩空气接通。液压柱塞沿活塞杆运动方向运动，并进入液压增力器中。这样液压油的压力升高，从而生成很高的焊接力（在焊接位置处）。然后接通焊接电流，对相应的零部件进行焊接。

这种高压焊钳驱动气缸能够在很小的体积内产生足够大的焊接力，当活塞杆到位，电焊条与被焊接板材接触时，能够由0.6MPa的低压气动络提供压缩空气，经公称直径80mm的活塞增力，可以实现的最大增力比为1:25。表中所示为不同的作用在直径为80 mm缸径上的理论力数据。增力柱塞直径D与液压增力器直径DP之比规定了质量比的大小。与标准气缸直径成比例，前进和回退时的力主要取决于主活塞直径d和活塞杆直径DK。

图4 焊钳驱动装置的工作原理图 比例伺服阀调节着焊接力的大小，

二位五通换向阀控制着前进和回退，二位三通换向阀控制着工作行程和增力缸的回程

焊钳驱动装置的驱动控制原理

雕刻机为驱动控制Norgren焊钳，需要几种不同的控制阀。图4所示是焊钳驱动系统的驱动控制原理图。图中的比例伺服阀可调节焊接时所需焊接而夹具部位的螺钉的松紧情况也应当定期检查力的大小，按照给定的电压提供合适的工作压力，以使增力活塞能够运动（至C接口处）。在比例伺服阀的输出端允许压力首先达到工作压力，尤其是焊钳到达工作位置、焊接电极与被焊接铁板接触时。出于这一原因，由压力阀向比例伺服阀在工作行程活塞前腔（接口B）排气，压力低于0.03MPa时提高了工作效力发出一个信号（焊条还位于铁板上）。另一个二位五通换向阀控制着前进和退回（接口D和A），一个二位三通换向阀控制着工作行程（接口B）以及增力柱塞的回程（接口E）。

控制阀安装板提供理想安装空间

为了使气缸上的控制阀单元有最佳的移位器所需安装空间，为了尽可能的简化安装，气缸上连接有一块控制阀安装板。由于比例伺服阀并不是在各个工况条件下都必须使用控制阀，因此它没有安装在这块板上。当行程调节的压力与气缸提供的压力相适应时，比例伺服阀就无需采用控制阀了。此时，一个简单的电磁二位三通阀用于增力行程就足够了。控制阀安装板是按照模块式结构设计的，以便尽可能的完成更多的控制阀安装任务。例如，可安装其他附加控制阀，实现更多功能。

高压焊钳驱动装置

利用高压焊钳驱动装置，使得汽车工业在白车架的焊接生产过程中可以使用低压气动络。从而可以结束安装使用高压气动系统，减少在焊钳驱动装置中更大的能源损失。它甚至在高强度钢材的焊接中提供了进一步提高焊接力的可能性。另外，这种驱动装置还可以在摆动铆接或者过渡平衡连接中使用。结合Norgren公司提供的智能化控制系统，还可以实现更多的应用控制：实现操作力要求较大，工作过程中操作力要求有变化的生产过程的控制。