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随着汽车市场竞争的日益激烈，各大汽车厂商推出新车型的周期越来越短，利润空间被逐步压缩。为平衡利润和车型周期之间的关系，汽车各大工艺的生产线逐步向多元化和共线模式发展，追求着高速度、高柔性化和高自动化，其中尤以焊装线为甚。焊装线的控制系统主要以气控为主，对于大型共线模式的焊装线而言，气控系统设计的合理与否直接影响整条生产线的节拍、成本、操作性和安全性等问题。
气动技术
气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，利用压缩空气的压力和流动进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段。在工业应用中，气缸是应用最为广泛的一种启动元件，采用如下原理：在圆柱形的容器中，活塞受到压缩空气的压力作用，活塞上固定着活塞杆，活塞杆将活塞的运动传递到圆柱形容器外面。
气动技术具有以下特点：气动装置结构简单，安装维护方便，压力等级低，使用安全；工作介质取之不尽、用之不竭，成本低且不污染环境；输出力及工作速度容易控制，易实现高速驱动；可靠性高，使用寿命长；空气有压缩性，能量可储存，可集中供应，远程输送；全气控控制可对应防火、防爆和防潮能力；执行元件速度易受负载影响；输出力偏小。
气控系统
各种自动机械和自动化生产线大多是按程序工作的。所谓气动程序控制系统（气控系统），就是根据生产过程的要求，使被控制的执行元件按预先规定的顺序协调动作的一种自动控制方式。
气控系统可分为5个模块（见图1），分别为能量供给；通过信号元件指示状态（传感器）；对控制信号进行处理（处理器）；通过最终控制元件驱动执行器；通过执行元件完成工作（执行器）。为了控制系统工作，需要建立复杂的逻辑结构并满足转换条件，这就需要气动或部分气动系统中的处理器、传感器、控制元件和执行元件相互协作。 （图片） 一个完整气控系统的功能元件包括空气压缩机、后冷却器、气罐、主过滤器、干燥机、FRL、残压释放阀、压力开关、方向控制阀、调速阀、气缸以及压力传感器、流量传感器和消音器等辅助元件（见图2）。
其中，空气压缩机到干燥机属于气源部分，后面元件属于气控部分。气控部分的元件组成了信号流的控制路径，从信号输入开始直到执行装置，根据从信号处理装置获得的信号，控制元件控制执行装置的运动方式，是整个气控系统的核心。
基本气控系统的设计
按钮阀、方向阀和气缸3个元件可以构成一个最基本的气动回路，如图3所示的气动回路始终处于通气状态：
1. 当手控阀C压紧时，阀B收到来自右侧的瞬间信号，aDb构成回路，此时气缸处于打开状态；
2. 当手控阀A压紧时，阀B收到来自左侧的瞬间信号，cDd构成回路，此时气缸处于夹紧状态。
以此思路进行扩展，若多个气缸的动作一致，则所有气缸全部并联至阀B即可实现预期动作；若多缸且行程不一致时，为每一种行程设计一个类似ABCD回路，并联至主气路上即可实现预期动作，此类设计方法为设计师所常用。但是当整个气路系统中存在较多的行程种类或气缸存在复杂的交叉使用情况时，使用此法进行设计会造成气路冗余、阀体过多、工作效率低下以及易出现操作失误等问题。（图片） 多车型切换工位是一种典型的兼有行程复杂、气缸频繁共用的气控系统，对于此类气控系统的设计必须寻求更为简洁高效的方法。
多车型切换气控系统的设计
以江淮汽车的某生产工位为例，此工位共集成了R002、R003和R004三种车型，且R002与R003的部分气动元件存在共用现象。
图4为该工位局部功能模块的简图。该工位的气缸存在多种不同行程，且相互之间存在借用现象，情况复杂。对该工位的气缸行程种类进行统计，共有12种类型，若简单采用前述并联至主气路的方式，则至少需要24个按钮。如此庞大的按钮站极易造成操作失误，并给生产效率带来负面影响。
为了简化气控系统，必须对所有的气缸进行分类，以大的功能模块代替原先的小功能模块。鉴于该工位的生产模式是以车型为单位展开的，可以尝试将每一车型的模块划分至统一类别，对车型之间相互交叉的气缸采用功能阀进行切换。如图所示，利用方向控制阀的换向性对每一车型模块进行单独控制。
当图中阀c收到左侧信号时，即整个气路开始接受工作指令，此时记忆阀a、b的拧紧或松弛可起到切换车型的作用。
记忆阀b首先收到来自阀c的气动信号，若此时阀b处于打开状态，则R004模块接受信号，阀a没有信号输入，即R004的气控系统处于待命状态，整个控制系统仅控制有关R004车型的气动元件，此时该工位的生产车型为R004；若此时阀b处于压紧状态，则R004模块的夹具均无信号输入，处于卸载状态。
记忆阀a接受信号：当阀a接收到信号时，C端始终有信号，R002与R003的共用模块一直处于待命状态；若阀a处于压紧状态，则R003模块接受信号，R003的气控系统处于待命状态，整个控制系统控制R003的专用气动元件与R003和R002的共用气动元件，此时该工位的生产车型为R003；若阀a处于打开状态，则R002模块接受信号，R002的气控系统处于待命状态，整个控制系统控制R002的专用气动元件和R002与R003的共用气动元件，此时该工位的生产车型为R002。
上述设计通过对记忆阀的巧妙使用把每个车型的气动元件和共用部分的气动元件分别分成一个个大模块，在操作过程中可通过对每个模块的切换实现车型切换，然后在每个车型的子控制系统下对相应的气动元件进行操控，解决了前述按钮阀过多、操作复杂等问题。
结语
随着汽车工业的不断发展，各大汽车厂商推出新车型的频率不断加快，汽车生产线各工位的压力逐渐增加。为了适应市场的发展潮流，研发人员必须与时俱进，不断变通思进，在利润和效率间寻找平衡点，为自主汽车品牌乃至整个汽车行业的发展贡献力量。
6/13/2013
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