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自動電焊機(jī)設(shè)計方案
目前，市場上存在著各式各樣的電焊機(jī)設(shè)備，如：MZ自動埋弧焊機(jī)，可以焊接開坡口或不開坡口的對接焊縫、搭接焊縫、角焊縫及容器密封焊。此種焊縫可位于水平面或水平面成10度角的斜面上，但是，焊機(jī)需要人工輸送板料，而且每次只能焊接一個點；DNZ單面雙點焊機(jī)雖然可以一次加工兩個焊點，但是板料的輸送依然需要工人手工完成，焊接的人工利用率不高。
由于存在著上述的各項問題，因此，設(shè)計一種自動電焊機(jī)設(shè)備是必要的，本項目以惠州（公司名）PCB板上電池焊接為背景，設(shè)計了一款自動電焊機(jī)，各功能模塊如下：
一、 PCB板加工（電焊）前的位置粗調(diào)
為了實現(xiàn)PCB板電池的自動焊接，在其進(jìn)入電焊前，必須對板的擺放位置進(jìn)行粗調(diào)，使板的擺放方向與電焊加工時的精確位置大致相同。
1、 方案一：人工放板
目前，該公司都是用人工放板的形式，每名工人既是板的拾放著，又是板的焊接著，若在電焊工序采用機(jī)械自動化設(shè)備后，工人只需負(fù)責(zé)拌料的上架、下架（工作臺），勞動力利用率低下，不利用減員增效。
2、 方案二：V型縮口裝置調(diào)整
滇池安裝在PCB板上工序與電焊工序間采用傳遞帶連接，前道工序完成后，只需把PCB板放到傳遞帶上即可。在板的傳輸過程中，由于V型縮口的作用，板的方向不斷調(diào)整，當(dāng)板進(jìn)入縮口的平行槽裝置時，板的朝向與加工時的要求已經(jīng)大致相同。為實現(xiàn)一機(jī)多用的功能，要求加工不同尺寸規(guī)格的PCB板，所以，V型縮口的大小必須可調(diào)節(jié)，V型縮口采用如圖1-1所示結(jié)構(gòu)。
圖1-1 V型縮口裝置
二、 電焊加工前后PCB板的輸送裝置
參考目前手工電焊加工過程，焊槍頭與焊點之間有一個相對接近運動，焊接完成后，在相對離開的過程。因此，在設(shè)計自動焊接機(jī)時，可分為焊槍頭下降和PCB板上勝兩種方案。
1、 方案一：PCB板上升的自動電焊方案
本項目中，PCB板上安裝電池面水平，所以，可以以電池母線構(gòu)成的平面為基準(zhǔn)，加工焊接。
考慮到“有相對運動的兩個機(jī)構(gòu)，盡可能把結(jié)構(gòu)簡單機(jī)構(gòu)裝置為活動件”的原則，本項目中，安裝有焊槍的裝置較復(fù)雜，而PCB板的頂升裝置相對較簡單。因此，在本方案設(shè)計時采用焊槍Z向不動，而升降PCB板的思路，在升降PCB板方案設(shè)計時，由于現(xiàn)場觀測的PCB板又可分為支托電池的頂升裝置與支撐PCB板邊沿頂升裝置兩種。
2.1.1 支持電池的頂升裝置傳輸帶設(shè)計
通過加工前位置粗調(diào)裝置后，PCB板在傳輸帶上的位置擺放精度已經(jīng)與電焊加工所需精度十分接近，因此，在該方案中，采用兩根平行帶傳輸方式。
在該設(shè)計方案中當(dāng)傳感器檢測到有PCB板時，控制系統(tǒng)停止傳輸帶的運動，托架向上運動，PCB板進(jìn)入托架內(nèi)。
2.1.2 支撐PCB板邊沿頂升裝置的設(shè)計
由工廠的現(xiàn)場調(diào)研，PCB板上電池安裝好后，外邊緣仍然還有一段余量，因此，可以采用兩根平行條支撐板邊沿上升的方式。
在該方案設(shè)計中當(dāng)傳感器檢測到有PCB板時，控制系統(tǒng)停止傳輸帶的運動，托板上升，頂升PCB板。
方案分析：2.1.1節(jié)設(shè)計方案中，當(dāng)傳感器感應(yīng)到有PCB板到來后，傳輸帶運動停止，U型托架上升，由于V型斜面的作用，PCB板再托架中下滑過程中，X向不斷調(diào)整，當(dāng)PCB板滑落到槽底時，X向以達(dá)到設(shè)計為止，Y軸方向需要采用外部裝置實現(xiàn)調(diào)整，在方案設(shè)計中如采用此種結(jié)構(gòu)當(dāng)托架上升到設(shè)計高度時，氣缸運動，實現(xiàn)PCB板Y方向的調(diào)節(jié)。
優(yōu)點：電焊過程中，焊槍Z向不運動，只是升降PCB板，結(jié)構(gòu)相對較簡單。
缺點：PCB板的X向調(diào)整完全取決于V型塊的斜面，對斜面的精度要求太高，有時會出現(xiàn)PCB板一端已到達(dá)托架內(nèi)底，而一端仍搭在斜面上的情況，成功率難以保證。
2.1.2節(jié)設(shè)計方案中，當(dāng)傳感器感應(yīng)到有PCB板到來后，傳輸帶停止運動，邊沿托板上升頂升PCB板，此方案中，PCB板的X、Y向安裝調(diào)整裝置，可以采用氣缸調(diào)節(jié)裝置：
優(yōu)點：不需要設(shè)計高精度斜面的V型托架，在設(shè)計工程中，調(diào)節(jié)如氣缸的位置就可以精確定位PCB板。
缺點：加工件的PCB板是由12塊小板接成的一塊大板，該方案只是對大板的兩條外邊沿支撐，在氣缸撞擊，焊槍電焊過程可能會把大板壓開。
上述兩種方案在設(shè)計思路上都需要用頂升裝置，升降PCB板，然后通過汽缸調(diào)節(jié)板的位置精度。
2、 方案二：焊槍頭下降的自動電焊方案
采用焊槍頭Z向運動，而PCB板不升降運動的裝置，雖然焊槍頭固定部分的裝置較簡單，但是引入了PCB板傳輸帶的設(shè)計與頂升裝置的設(shè)計。而且，由于頂升裝置的不同，氣缸調(diào)整裝置的設(shè)計難度也會改變，總體上說，采用“有相對運動的兩個機(jī)構(gòu)，盡可能把結(jié)構(gòu)簡單機(jī)構(gòu)裝置為活動件”原則在本項目中并沒有發(fā)揮出它的優(yōu)勢，所以，在本項目中采用PCB板相對不動，而焊槍頭升降運動的裝置。在設(shè)計方案中采用的傳輸帶裝置如圖2-1所示：
圖2-1 齒形帶傳送裝置
當(dāng)PCB板經(jīng)過V型縮口裝置后，被送上齒形帶，合理設(shè)計齒形帶上向鄰齒間的距離，使兩齒間距剛好為一節(jié)電池的寬度，當(dāng)PCB板運動到齒形帶上后，板的X向精度已經(jīng)調(diào)好，Y向的精度仍需用氣缸調(diào)節(jié)，由于X向已經(jīng)受齒固定，所以，Ｙ軸向只需一次即可調(diào)節(jié)到位。
齒形帶上兩齒間的距離也可以設(shè)計成一整塊PCB板的長度，這樣，兩齒間正好容納一塊PCB板塊。
比較上述齒形帶的兩種設(shè)計方案可知，當(dāng)齒間距為一整塊PCB板時，需要嚴(yán)格控制板上帶的位置，否則，會出現(xiàn)整塊板是在一個齒上的情況，精度不容易控制，采用兩齒間距剛好為一節(jié)電池的寬度的設(shè)計方案，每節(jié)電池均由兩個齒定位，Ｘ向定位精度較高。
采用齒形帶可以實現(xiàn)Ｘ向的定位，減小結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，但是，因為齒形帶在此方案中也既是加工平臺，因此，需要帶上擺放一平臺，防止在電焊過程中，受力影響發(fā)生齒形帶變形，影響焊接精度。
三、 焊槍自動化設(shè)計
3.1 焊槍沿傳輸帶方向傳動設(shè)計（Ｘ向）
在本項目設(shè)計中，當(dāng)PCB板到達(dá)設(shè)計位置停止運動后，焊槍裝置安裝在龍門架上，在控制系統(tǒng)的作用下，向下運動完成一次焊接動作，提升，然后沿Ｘ方向前進(jìn)一定距離，由向下運動進(jìn)行焊接，直到整塊PCB板上的焊點加工完成為止。
3.1.1 方案一：平帶傳動設(shè)計
龍門架橫跨在傳送帶兩端， 在機(jī)床的平行軌道上，一條設(shè)計成內(nèi)嵌平帶機(jī)構(gòu)，一條蛇集成導(dǎo)軌裝置，龍門架一端固定在平帶上，另一端與導(dǎo)軌圓柱配合，當(dāng)平帶運動時，龍門架既即可沿傳輸帶方向（Ｘ向）左右移動，采用平帶裝置，結(jié)構(gòu)設(shè)計較簡單，但是由于平帶與帶輪之間會發(fā)生相對滑動，而龍門架的運動位置是由帶輪控制。因此，會發(fā)生運動不到位的情況，影響加工精度。
3.1.2 方案二：齒輪齒條結(jié)構(gòu)設(shè)計
由3.1.1分析可知，采用平帶結(jié)構(gòu)，會由于平帶的相對滑動，導(dǎo)致運動精度不高。因此，在本方案中，采用齒輪齒條傳動。齒輪軸固定在龍門架上，齒條固定在機(jī)座上，通過控制電機(jī)驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動即可實現(xiàn)龍門架沿Ｘ向的運動。由于是齒輪齒條傳動，龍門架的運動精度較高，但是由于齒輪齒條機(jī)構(gòu)沒有引入導(dǎo)軌平衡裝置，由于另一側(cè)是圓柱配合，若龍門架繞ｘ軸的傾覆力矩會導(dǎo)致龍門架發(fā)生傾斜，齒輪齒條分離。
3.1.3 方案三：同步帶傳動設(shè)計
由3.1.1和3.1.2節(jié)分析可知，平帶傳動雖然能實現(xiàn)龍門架在ｘ軸繞向上不發(fā)生傾斜，但是傳動位置精度上不精確，而齒輪齒條傳動方案雖然解決了傳動精度問題，但是卻引入了龍門架傾斜的問題。因此，結(jié)合上述兩種方案思路，本項目中采用同步帶傳動的思想，吸收了平帶傳動和齒輪齒條傳動的優(yōu)點，同時較好的克服了上述兩種方案的缺點。同步帶結(jié)構(gòu)的示意圖如圖3-1所示：
圖3-1 同步帶傳送示意圖
如圖3-1所示，滾輪裝置保證即使龍門架受到繞ｘ軸的傾覆力矩仍然能保持水平。同步帶裝置在傳動過程中不打滑，從而能精確控制龍門架的運動位置。
3.2 焊槍沿龍門架橫梁方向的運動設(shè)計（Ｙ向）
在本項目中，一塊PCB板一行需要焊接的地方有四點，而只用一把焊槍在工作節(jié)拍上就被否定了。所以采用龍門架上四把焊槍頭并聯(lián)的設(shè)計方案。
目前，工廠代加工的PCB板上都是一行四個焊點。因此，可以采用四把焊槍并聯(lián)的機(jī)構(gòu)，焊槍裝置每次運動能對四個焊點同時加工，提高了加工效率，焊槍的裝置可以考慮如下的設(shè)計方案。
3.2.1 四把焊槍頭分別與龍門架連接的設(shè)計方案
考慮到PCB板上電池的間隙可能變化，因此，四把焊槍間的距離應(yīng)該設(shè)計為可調(diào)的。四把焊槍即可單獨實現(xiàn)下移焊接，又可以通過控制系統(tǒng)控制四把焊槍同時運動，同時，在PCB板上焊接一行焊點，但是由于四把焊槍分開控制，需要四個下移裝置，加大了成本的投入。
3.2.2 四把焊槍做成整體后與龍門架相連的設(shè)計方案
由3.2.1節(jié)所述的方案需要四個移動裝置，不僅加大了成本投入，而且，為了達(dá)到四把焊槍下移高度一致，需要很高的安裝精度。在本方案中，把四把焊槍做成一個整體，然后與龍門架線連，只需要一個下移驅(qū)動裝置，而且，四把焊槍的下移距離能夠保證始終一致，示意圖如圖3-2：
圖3-2 焊槍與龍門架的相連裝置
如圖3-2所示，四把焊槍安裝在同一個滑塊上，滑塊通過夾緊裝置連接在龍門架上，通過此種結(jié)構(gòu)，當(dāng)下移裝置向下移動一段距離時，四把焊槍移動距離始終一樣，提高了加工精度。微調(diào)裝置（通過安裝彈簧片，可以分別實現(xiàn)四個焊槍頭的微調(diào)）
為了實現(xiàn)焊槍之間的距離可以隨意調(diào)節(jié)，焊槍與龍門架的相連裝置采用彈簧片卡盤裝置。裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-3所示：
圖 3-3 彈簧片卡盤裝置
如圖3-3所示，手動拉動卡子，卡盤裝置上的卡子在彈簧片的作用下可以實現(xiàn)左右移動，當(dāng)卡盤安裝到工字梁上后放開卡子卡子在彈簧里的作用下扣緊工字梁實現(xiàn)固定。
3.3 焊槍升降傳動方案設(shè)計（Ｚ向）
由第二章的分析，確定了PCB板沿Z向不運動，所以，為了實現(xiàn)焊接，必須是焊槍能夠上下移動。目前，市場上流行直線運動的驅(qū)動裝置有氣缸和絲桿機(jī)構(gòu)傳動等。
3．3．1氣缸傳動下移裝置設(shè)計方案
在3.2.2節(jié)中設(shè)計的滑塊裝置與焊槍間安裝一氣缸，滑塊裝置與焊槍分別連接在氣缸與活塞上，控制壓力源輸送的氣體可以實現(xiàn)焊槍的升降運動。示意圖如圖3-4所示：
圖3-4 氣缸控制焊槍的上下運動裝置
如圖3-4所示。控制系統(tǒng)通過控制氣體的進(jìn)出實現(xiàn)活塞的升降，從而實現(xiàn)焊槍的升降運動。采用氣動裝置能夠快速實現(xiàn)焊槍的升降運動，但是啟動很難控制焊槍的移動精度，而且氣動裝置易發(fā)生漏氣，如圖3-6所示機(jī)構(gòu)，活塞下端還安裝有焊槍等，在重力作用下，易發(fā)生下滑現(xiàn)象，導(dǎo)致控制不精確。即使在焊接不需要時，氣源仍需要開啟，否則，活塞在重力作用下運動到最下端，下次很難把活塞上拉。（抽/壓真空了底部）
3.3.2絲桿機(jī)構(gòu)傳動下移裝置設(shè)計方案設(shè)計
由3.3.1節(jié)中氣缸氣壓驅(qū)動可知，裝置到氣源，密封性要求極高，而且運動精度難以控制。在本方案中，絲桿機(jī)構(gòu)示意圖如圖3-5所示：
圖 3-5 絲桿控制焊槍上下運動裝置
如圖3-5所示，控制系統(tǒng)控制絲桿機(jī)構(gòu)中電機(jī)的啟停，實現(xiàn)焊槍的升降運動，已知螺距后，通過控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)可以精確的控制焊槍移動的距離，而且，絲桿機(jī)構(gòu)相比于氣動裝置不會有突然沖擊現(xiàn)象。
四、 輔助裝置設(shè)計
4.1 廢氣處理裝置設(shè)計方案
由于焊接過程中存在高壓作業(yè)，而焊絲內(nèi)有松香等助焊劑，因此，在焊接過程中有廢氣產(chǎn)生，若不及時把廢氣排除會惡化工作環(huán)境。由于整套焊機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸不是很大，可以采用一密封罩套住焊機(jī)的方案。然后用管子把密封罩與詩外連通，通過此方法可以把廢氣導(dǎo)出室外。但是，由于密封罩會阻礙工作人員的觀察，不易及時排除電焊機(jī)內(nèi)部的隱患，而且，廢氣直接排放到室外會污染環(huán)境。因此，本項目采用在電焊焊接點處加一抽氣裝置，把焊接過程產(chǎn)生的廢氣抽入一容器，經(jīng)處理后再排放到大氣中的方案。裝置示意圖如圖4-1所示：
圖4-1 廢氣抽除裝置
圖4-1中，通過調(diào)節(jié)鉸鉸點，可以控制抽氣管的位置，實現(xiàn)廢氣的完全抽出。
4.2 焊槍頭上廢渣處理裝置設(shè)計方案
焊槍在焊接過程中，并不能保證焊絲能夠全部附在管腳上，經(jīng)常會出現(xiàn)焊錫附在焊槍頭上的情況，時間久了，焊槍頭上附上一層焊錫，影響焊槍頭的導(dǎo)熱性，浪費電能。因此，目前在人工電焊過程中，經(jīng)常在焊接一定數(shù)量后擦拭焊槍頭，除掉依附焊錫。在本項目中，由于采用自動化電焊，若停機(jī)下來擦拭焊槍頭，不僅浪費勞動力，而且影響加工效率。因此，本方案中采用高壓氣吹方式除掉焊槍頭上的依附物。裝置示意圖如圖4-2所示：
圖4-2 廢物吹除裝置
如圖4-2所示，通過調(diào)節(jié)鉸鏈點，可以控制吹氣管與焊槍頭之間的夾角。在焊接一定數(shù)量的焊頭后，啟動吹氣管裝置，吹除依附物。
4.3 焊絲輸送裝置設(shè)計方案
目前，工廠內(nèi)工人電焊時，采用的是一手推漢強烙鐵，一手輸送焊絲的方式實現(xiàn)焊接。采用自動電焊后，需要在每次電焊后，焊絲自動進(jìn)給一段，便于下次電焊。在本項目中，采用滾輪裝置驅(qū)動焊絲的進(jìn)給運動，在通過導(dǎo)管輸送到焊槍頭實現(xiàn)電焊。焊絲輸送裝置示意圖如圖4-3所示：
圖 4-3 焊絲輸送裝置
如圖4-3所示，控制系統(tǒng)控制滾輪裝置運動，實現(xiàn)焊絲的自動進(jìn)給，由第三章可知，焊槍能夠上下運動（Z向移動）。但焊槍頭的運動位移很小，焊絲的伸出量不大，不會妨礙到焊槍頭的運動，因此可以把焊絲卷與滾輪裝置分別裝在龍門架與焊槍上。即將焊絲卷固定在龍門架上。
4.4 焊槍裝配體方案設(shè)計
綜合第4章中輔助裝置的結(jié)構(gòu)分析，為了實現(xiàn)各個裝置在整機(jī)焊接過程中能夠協(xié)調(diào)工作，需要把各輔助裝置裝配到一體，下面給出幾種裝配方式，通過分析各種方式的優(yōu)缺點，最后采用最優(yōu)方式。裝配體示意圖如圖4-4~4-5所示：
圖4-4焊槍裝配體方式一
圖4-5 焊槍裝配體方式二
比較圖4-4和4-5可以知道，在PCB板上的焊點間距比較小，所以采用圖4-4所示的方式較好。
5.整體設(shè)計方案
5.1工作臺的設(shè)計方案
在本方案設(shè)計中，為了便于傳送帶和傳動輪安裝，需要把工作臺設(shè)計成可以拆卸的活動機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)示意圖如圖5-1所示：
、
圖5-1活動機(jī)座示意圖
在工作臺上安裝好傳送帶、龍門架、滾輪后，把工作臺固定在基座上，基座示意圖如圖5-2所示：
圖5-2 基座示意圖
5.2焊槍擺放位置設(shè)計方案
在本方案中，考慮到每塊板電焊的時間在6s之內(nèi)，結(jié)合電焊和待焊接PCB板的特點，因此，需要四把焊槍同時運動，焊槍的擺放位置可以采用四把焊槍朝一個方向傾斜、三把焊槍同邊與另一把焊槍異邊或者四把焊槍交替擺放的方式，擺放示意圖如圖 5-3~5-5 所示：
圖5-3 三把焊槍同邊與另一把焊槍一邊的安裝方式
圖5-4 四把焊槍同邊的安裝方式
圖5-5 四把焊槍兩兩交錯安裝的方式
5.3 PCB板固定方案設(shè)計
在第二章已經(jīng)討論過幾種PCB板的傳送、定位方式綜合各種方法的優(yōu)缺點，設(shè)計如下的PCB板固定方案。
設(shè)計思路如下：工人在板料上安裝好電池后，把PCB板電池朝下放置在傳送帶上，PCB板經(jīng)過V型縮口后到達(dá)Y向定位塊，同時PCB板接觸X向的定位擋板，當(dāng)PCB板完全觸發(fā)X向擋板上的傳感器后（此時PCB板的X向已經(jīng)位置調(diào)整準(zhǔn)確），傳送帶停止轉(zhuǎn)動，Y向氣缸運動夾緊PCB板從而把板料固定。
為了方便加工完成后的PCB板能夠順利的傳送到下道工序，X向的擋板必須能夠在PCB板加工完成后自動讓開的功能，在本設(shè)計方案中，采用氣缸控制的旋轉(zhuǎn)裝置。裝置示意圖如圖 5-6 所示。
圖5-6 PCB板位置調(diào)整、固定裝置
5.4 同步帶滑動絲桿方案設(shè)計
本方案中，龍門架的X向傳動由同步帶驅(qū)動，為了提高同步帶的控制精度，需要把整個龍門架的重量轉(zhuǎn)移到基座上，所以在基座的兩邊設(shè)計采用平行的光桿承擔(dān)龍門架的重量，由于對兩光桿的平行度要求很高，因此在本方案中設(shè)置微調(diào)裝置實現(xiàn)對光桿平行度的微調(diào)。機(jī)構(gòu)示意圖如圖 5-7~5-8 所示：
圖5-7 光桿安裝裝置一
圖5-8 光桿安裝裝置二
5.5 自動電焊機(jī)整體機(jī)構(gòu)設(shè)計
自動電焊機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)PCB板料的位置調(diào)整、板料固定、自動電焊、板料輸送等功能，綜合上述各種功能的設(shè)計模塊，得到自動電焊機(jī)的整體設(shè)計方案，整體方案示意圖如圖5-9所示：
圖5-9 整體裝配機(jī)構(gòu)
傳送帶的設(shè)計
采用平帶傳動。PCB板在進(jìn)入傳送帶之前，先人工安裝好電池，通過一塊平板裝置，限制電池Z方向的運動，防止電池脫離PCB板，固定好后，人工（或滾筒自動翻轉(zhuǎn)）將其轉(zhuǎn)到與傳送帶水平的位置上，用右手將PCB板推到傳送帶上。經(jīng)過V型縮口，慢慢調(diào)整PCB板的位置。當(dāng)傳感器檢測到PCB板到焊槍頭下方的時候，對角線上的兩個氣缸作用，活塞推動（）對PCB板進(jìn)行X、Y向精確定位。
自動電焊機(jī)焊槍Z向傳動和焊槍與龍門架連接裝置設(shè)計方案
一、 Z向傳動方案設(shè)計
在本項目中，焊槍的Z向運動能夠?qū)崿F(xiàn)焊槍的焊接功能，要實現(xiàn)焊槍的Z向運動，可以采用氣動裝置、液壓裝置、絲桿裝置等。
1.1氣動裝置設(shè)計方案
氣動裝置如圖1-1所示，具有運動快速，氣源安裝方便等優(yōu)點，如今在各類型工廠中得到廣泛的運用，但是，由于氣動裝置氣壓難以保證穩(wěn)定，很難實現(xiàn)微量調(diào)節(jié)，而且，對氣缸的密封性要求很高，增加了成本的投入。所以，在需要對裝置實現(xiàn)微調(diào)的機(jī)構(gòu)中一般不采用氣動裝置。
圖1-1 氣動閥
1.2 液壓裝置設(shè)計方案
液壓裝置如圖1-2所示，具有徑向尺寸小、重量輕、扭矩大，輸出軸較大的徑向與軸向外力，起動效率高（0.87-0.9），低速穩(wěn)定性好，傳動效率高，低噪音，經(jīng)濟(jì)性好等特點，但是液壓裝置運動速度較小，而且，液壓油容易泄露，污染工作臺，所以液壓裝置一般用在輸出力較大的場合。
圖1-2 液壓閥
1.3 絲桿裝置設(shè)計方案
滾珠絲杠如圖1-3所示，能夠?qū)⒒剞D(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動。
滾珠絲杠的特點：
1、與滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩為1/3
由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲母之間有很多滾珠在做滾動運動,所以能得到較高的運動效率。與過去的滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩達(dá)到1/3以下,即達(dá)到同樣運動結(jié)果所需的動力為使用滾動絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。
2、高精度的保證
滾珠絲杠副在制造過程中在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面,對溫度·濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制,由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。
3、微進(jìn)給可能
滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動,所以啟動力矩極小,不會出現(xiàn)滑動運動那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實現(xiàn)精確的微進(jìn)給。
4、無側(cè)隙、剛性高
滾珠絲杠副可以加予壓,由于予壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值,進(jìn)而得到較高的剛性(滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力,在實際用于機(jī)械裝置等時,由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強)。
5、高速進(jìn)給可能
滾珠絲杠由于運動效率高、發(fā)熱小、所以可實現(xiàn)高速進(jìn)給(運動)。
圖1-3 絲桿機(jī)構(gòu)
綜合上述各種裝置的優(yōu)缺點，結(jié)合本方案中焊槍的運動控制，所以，在本方案中采用絲桿傳動實現(xiàn)焊槍的上下電焊動作。
圖1-4 Z向絲桿傳動示意圖
如圖1-4所示，龍門架和下面的焊槍連接裝置通過絲桿機(jī)構(gòu)連接，在絲桿的兩邊安裝兩根導(dǎo)向柱，可以保證下面的焊槍機(jī)構(gòu)只是沿Z向的平動，而不產(chǎn)生繞Z軸的轉(zhuǎn)動。
二．焊槍機(jī)構(gòu)與絲桿機(jī)構(gòu)連接裝置方案設(shè)計
為了使焊槍機(jī)構(gòu)有更大的柔性，在設(shè)計連接機(jī)構(gòu)時應(yīng)該盡可能的使各把焊槍之間的距離能夠方便的調(diào)節(jié)，為了達(dá)到焊槍之間的距離能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)可以采用絲桿機(jī)構(gòu)、螺栓連接機(jī)構(gòu)、卡盤機(jī)構(gòu)等。
2.1 采用絲桿機(jī)構(gòu)的連接裝置設(shè)計
絲桿機(jī)構(gòu)具有高精度保證、無側(cè)縫隙、剛度高、微進(jìn)給的優(yōu)點，如果4把焊槍都分別采用絲桿機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)間距調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)間距的精確調(diào)節(jié)，而且調(diào)節(jié)較方便，但是，由于制造高精度的絲桿機(jī)構(gòu)成本很高，當(dāng)所需機(jī)構(gòu)精度沒有達(dá)到微米級別時，采用絲桿機(jī)構(gòu)的使用成本太高；如果每把焊槍分別采用絲桿機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)，則會使4把焊槍在空間中擺放占據(jù)很大的空間，安裝難度加大。
2.2采用螺栓連接的裝置設(shè)計
螺栓連接具有安裝、組裝方便、制造成本低等優(yōu)點，在使用精度要求不是很高的情況下，使用螺栓裝置在成本控制上具有很大的優(yōu)勢，而本項目中需要焊槍之間的距離能夠?qū)崿F(xiàn)毫米級別的調(diào)節(jié)，如果采用螺栓裝置由于螺紋孔之間的距離不能太小，否則在連接裝置上鉆孔容易產(chǎn)生破壞。所以，在需要微距調(diào)節(jié)的裝置中一般不使用螺栓連接裝置。
2.3采用卡盤裝置的連接裝置
為了節(jié)約成本、安裝調(diào)節(jié)方便的角度出發(fā)，在本項目中可以采用卡盤裝置，卡盤裝置示意圖如圖1-5所示：
圖1-5 卡盤裝置示意圖
如圖1-5所示，卡盤裝置上的卡子在外力的作用下可以在卡盤上左右移動，卡盤裝置一般和工字梁配合使用，當(dāng)卡盤套在梁上時，放開卡子，卡子在彈簧片的作用下，扣緊工字梁達(dá)到安裝固定。
安裝示意圖如圖1-6所示：
圖1-6 卡盤安裝示意圖
卡盤與焊槍的安裝示意圖如圖1-7所示：
圖1-7 卡盤與焊槍的安裝示意圖
如圖1-7所示，T字梁與絲桿機(jī)構(gòu)焊接在一起，焊槍機(jī)構(gòu)與卡盤機(jī)構(gòu)的卡盤通過螺栓連接在一起，沿T型梁的長度方向移動卡盤就可以調(diào)節(jié)4把焊槍之間的距離，然后放開卡盤裝置上的卡子，卡子在彈簧力的作用下，壓緊T型梁，從而實現(xiàn)卡盤與T型梁的連接。
線性直線導(dǎo)軌副
一、 結(jié)構(gòu)
滾動直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成。當(dāng)導(dǎo)軌與滑塊作相對運動時，鋼球就沿著導(dǎo)軌上的經(jīng)過淬硬和精密磨削加工而成的四條滾道滾動，在滑塊端部鋼球又通過返向裝置（返向器）進(jìn)入返向孔后再進(jìn)入滾道，鋼球就這樣周而復(fù)始地進(jìn)行滾動。返向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效地防止灰塵、屑末進(jìn)入滑塊內(nèi)部。
二、特點
滾動直線導(dǎo)軌副是在滑塊與導(dǎo)軌之間放入適當(dāng)?shù)匿撉?，使滑塊與導(dǎo)軌之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動、靜摩擦力之差很小，隨動性極好，即驅(qū)動信號與機(jī)械動作滯后的時間間隔極短，有益于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度。
驅(qū)動功率大幅度下降，只相當(dāng)于普通機(jī)械的十分之一。
與V型十字交叉滾子導(dǎo)軌相比，摩擦阻力可下降約40倍。
適應(yīng)高速直線運動，其瞬時速度比滑動導(dǎo)軌提高約10倍。
能實現(xiàn)高定位精度和重復(fù)定位精度。
動摩擦，大大降低二者之間的運動摩擦阻力，從而獲得：能實現(xiàn)無間隙運動，提高機(jī)械系統(tǒng)的運動剛度。
成對使用導(dǎo)軌副時，具有“誤差均化效應(yīng)”，從而降低基礎(chǔ)件（導(dǎo)軌安裝面）的加工精度要求，降低基礎(chǔ)件的機(jī)械制造成本與難度。
導(dǎo)軌副滾道截面采用合理比值的圓弧溝槽，接觸應(yīng)力小，承接能力及剛度比平面與鋼球點接觸時大大提高，滾動摩擦力比雙圓弧滾道有明顯降低。
導(dǎo)軌采用表面硬化處理，使導(dǎo)軌具有良好的可校性；心部保持良好的機(jī)械性能。簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制造。