任曉慶

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所，北京100176)

工作臺(tái)多維調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)與研究

任曉慶

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所，北京100176)

概述了一種用于手動(dòng)或半自動(dòng)印刷機(jī)工作臺(tái)的多方位調(diào)節(jié)裝置，主要對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析研究，并對(duì)其多方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和原理作了敘述，闡述了一種全新的多方位工作臺(tái)調(diào)節(jié)裝置。既能滿足太陽(yáng)能行業(yè)的印刷機(jī)對(duì)工作臺(tái)的調(diào)節(jié)功能要求，也能滿足對(duì)套印精度和印刷精度以及調(diào)節(jié)方式和功能要求較高的厚膜電路印刷機(jī)工作臺(tái)調(diào)節(jié)功能的要求。

印刷機(jī)；工作臺(tái)；多方位調(diào)節(jié)裝置；調(diào)節(jié)原理

目前，手動(dòng)或半自動(dòng)印刷機(jī)的工作臺(tái)——作為印刷機(jī)的核心部件，大多數(shù)只有二維調(diào)節(jié)功能，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，設(shè)計(jì)成本高，在太陽(yáng)能行業(yè)或厚膜電路的印刷上對(duì)其工作臺(tái)的精度要求很高，要求工作臺(tái)在各個(gè)方向都能單獨(dú)調(diào)節(jié)、單獨(dú)鎖緊，尤其厚膜電路對(duì)套印精度和膜厚要求更高，現(xiàn)有工作臺(tái)的調(diào)節(jié)裝置已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要；加之手動(dòng)或半自動(dòng)印刷機(jī)由于其本身的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)能力的影響，其設(shè)備的銷量本身就不大，要想使手動(dòng)或半自動(dòng)印刷機(jī)在現(xiàn)在競(jìng)爭(zhēng)激烈的太陽(yáng)能行業(yè)或厚膜電路行業(yè)占領(lǐng)一定的市場(chǎng)，不僅要求手動(dòng)或半自動(dòng)印刷機(jī)功能可靠、機(jī)構(gòu)功能齊全、還要求其成本低，這樣才能在市場(chǎng)上立于不敗之地，這就對(duì)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)和功能提出了非常高的要求，該工作臺(tái)調(diào)整機(jī)構(gòu)正是在這種情況下應(yīng)用而生。

1 分析與研究

目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)手動(dòng)或半自動(dòng)印刷設(shè)備上常用的工作臺(tái)三維調(diào)整機(jī)構(gòu)主要有以下幾種：

(1)工作臺(tái)Z向調(diào)整。采用的有絲杠、電機(jī)帶動(dòng)蝸輪蝸桿的螺旋升降器，或者是電機(jī)帶動(dòng)絲杠，由電機(jī)走步距帶動(dòng)絲杠，從而帶動(dòng)工作臺(tái)Z向移動(dòng)，這兩種結(jié)構(gòu)外形尺寸大、安裝空間要求高，其成本也非常高；

（2）工作臺(tái)的X、Y及θ的調(diào)節(jié)。采用的是交叉滾子導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，該交叉滾子導(dǎo)軌安裝要求高，并且導(dǎo)軌自身具有一定的高度，這使得設(shè)計(jì)出來(lái)的工作臺(tái)高度無(wú)形之中增高很多，而且在實(shí)際應(yīng)用中存在有滑移現(xiàn)象；也有采用自行設(shè)計(jì)的滑動(dòng)塊在十字槽中移動(dòng)，該結(jié)構(gòu)對(duì)滑動(dòng)塊的尺寸公差和形位公差要求很高，加工精度很難保證，裝配后會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)不暢，或一個(gè)方向滑動(dòng)沒(méi)有問(wèn)題，另一個(gè)方向無(wú)法滑動(dòng)等現(xiàn)象。在這種情況下，經(jīng)過(guò)大量的研究和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了該工作臺(tái)的X、Y、Z及θ的三維調(diào)整裝置。

2 總體方案設(shè)計(jì)

根據(jù)以上對(duì)國(guó)內(nèi)外手動(dòng)或半自動(dòng)印刷機(jī)工作臺(tái)的分析和研究，確定了工作臺(tái)的調(diào)整裝置包括X向、Y向、θ向、Z向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及鎖緊機(jī)構(gòu)等五部分構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 工作臺(tái)調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)和布局

其中Z向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在工作臺(tái)三維調(diào)整裝置的最下面，X向、Y向、θ調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)依次逐層向上互為制約連接，鎖緊機(jī)構(gòu)處在逐層疊加的Z向、X向、Y向、θ角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)四者共同的平面中心位置。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究分析

3.1 X、Y向調(diào)節(jié)導(dǎo)向方式

工作臺(tái)X向調(diào)節(jié)和Y向調(diào)節(jié)其關(guān)鍵技術(shù)是采用什么樣的導(dǎo)向方式？為此對(duì)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外手動(dòng)或半自動(dòng)印刷機(jī)工作臺(tái)X向調(diào)節(jié)和Y向調(diào)節(jié)的導(dǎo)向方式進(jìn)行分析研究：

第一種采用在國(guó)內(nèi)手動(dòng)或半自動(dòng)印刷機(jī)上已使用的自行設(shè)計(jì)加工的滑動(dòng)塊導(dǎo)向方式，如圖2所示。

圖2 滑動(dòng)塊導(dǎo)向

這種自行設(shè)計(jì)的滑動(dòng)塊在十字槽中移動(dòng)的導(dǎo)向方式對(duì)滑動(dòng)塊的尺寸公差以及形位公差要求很高，尤其是在X向或Y向調(diào)節(jié)要實(shí)現(xiàn)其導(dǎo)向，必須是配對(duì)使用，這就要求其兩個(gè)滑動(dòng)塊的中心距尺寸也很嚴(yán)格和準(zhǔn)確，加工精度很難保證，且裝配后無(wú)法避免出現(xiàn)滑動(dòng)不暢，或一個(gè)方向無(wú)法滑動(dòng)的現(xiàn)象。

第二種國(guó)內(nèi)手動(dòng)或半自動(dòng)印刷機(jī)上已使用的交叉滾子導(dǎo)軌導(dǎo)向如圖3所示。

所謂交叉滾子導(dǎo)軌，如圖4所示，它采用的是圓柱滾子代替滾珠，且相鄰滾子安裝位置交錯(cuò)90°，采用V型導(dǎo)軌，其接觸面長(zhǎng)為一般常見(jiàn)導(dǎo)軌的1.7倍，剛性為其2倍，壽命為6倍，由鋼板沖制成型，質(zhì)量輕、滾動(dòng)輕便、摩擦阻力小、慣性小、反應(yīng)靈敏等優(yōu)點(diǎn)，適用于輕、重載荷，無(wú)間隙，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無(wú)沖擊的場(chǎng)合。

圖3 交叉滾子導(dǎo)軌導(dǎo)向安裝示意圖

圖4 交叉滾子導(dǎo)軌剖面圖

在工作臺(tái)X向調(diào)節(jié)和Y向調(diào)節(jié)采用交叉滾子導(dǎo)軌導(dǎo)向，交叉滾子導(dǎo)軌必須安裝在上下兩塊板上（如圖3所示），并且必須成對(duì)使用，該導(dǎo)軌一對(duì)總寬度為18 mm，在X、Y導(dǎo)向上共用該導(dǎo)軌2副，分別安裝在兩塊大小為240 mm×240 mm的板兩側(cè)，為了保證X/Y導(dǎo)向滑快自如，兩板中間留有0.5 mm的間隙，范圍為190 mm×190 mm，而鎖緊裝置安裝在各層板的中心位置，鎖緊時(shí)從上向下的鎖緊力使調(diào)整好的工作臺(tái)在導(dǎo)軌面上有一定的滑移量。在這種導(dǎo)向方式下，X向和Y向調(diào)整好后，鎖緊時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用光柵數(shù)顯表對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行測(cè)試：

實(shí)驗(yàn)一：X向和Y向調(diào)整好后，鎖緊時(shí)對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行測(cè)量，其結(jié)果如下

第一次鎖緊時(shí)滑移量為0.03 mm；

第二次鎖緊時(shí)滑移量為0.044 mm；

第三次鎖緊時(shí)滑移量為0.034 mm；

第四次鎖緊時(shí)滑移量為0.032 mm；

第五次鎖緊時(shí)滑移量為0.038 mm；

在調(diào)整好后，鎖緊工作臺(tái)，多次測(cè)量發(fā)現(xiàn)X向或Y向最大滑移量為0.044 mm；

實(shí)驗(yàn)二：為了優(yōu)化該結(jié)構(gòu)，在靠近鎖緊位置的100 mm見(jiàn)方位置加四個(gè)0.5 mm×φ5 mm的聚四氟乙烯小柱，再次進(jìn)行調(diào)整后鎖緊，多次測(cè)量發(fā)現(xiàn)滑移量最大為0.020 mm；

實(shí)驗(yàn)三：以鎖緊位置為中心，加一個(gè)φ50 mm× φ30 mm×0.5 mm的聚四氟乙烯的薄環(huán)，再次進(jìn)行調(diào)整后鎖緊，多次測(cè)量發(fā)現(xiàn)滑移量最大為0.023 mm；

由此可以得出：采用交叉滾子導(dǎo)軌導(dǎo)向存在工作臺(tái)鎖緊時(shí)有滑移現(xiàn)象出現(xiàn)。采用實(shí)驗(yàn)二和三的方法，滑移現(xiàn)象雖有所改善，但由于每批次導(dǎo)軌厚度尺寸有誤差，在中間加聚四氟乙烯的小柱或薄環(huán)，厚度尺寸不好確定：厚度大一點(diǎn)，導(dǎo)軌滑動(dòng)不暢，厚度小一點(diǎn)，鎖緊時(shí)滑移量增大，工作臺(tái)的調(diào)整精度無(wú)法保證。

綜上實(shí)驗(yàn)和分析，翻閱大量的外購(gòu)件資料，初步選擇螺栓軸承作為X、Y向調(diào)節(jié)導(dǎo)向方式。

所謂螺栓軸承又稱滾針凸輪導(dǎo)向器,如下圖5所示。它是一種結(jié)構(gòu)緊湊、具有高剛性帶軸軸承。它具有以下幾種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和特長(zhǎng)：

圖5 螺栓軸承示意圖

第一，其內(nèi)部裝有滾針軸承，在直線運(yùn)動(dòng)中可作為導(dǎo)向滾輪使用。

第二，由于其外圈在與配合面直接接觸同時(shí)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此產(chǎn)品以厚壁構(gòu)造，在設(shè)計(jì)上能承受沖擊負(fù)荷。

第三，在外圈內(nèi)部，裝有帶精密保持器的滾針，從而可防止產(chǎn)品側(cè)倒，實(shí)現(xiàn)了有意的旋轉(zhuǎn)性能，并且能夠承受高速旋轉(zhuǎn)。

第四，外圈外表面形狀分為球面形和圓柱形。球面外圈易于吸收軸中心的變形，有助于減輕偏置負(fù)荷。

第五，滾針凸輪導(dǎo)向器應(yīng)用范圍廣泛，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的設(shè)計(jì)。

故最后確定采用普通型的滾針凸輪導(dǎo)向器，即螺栓滾針軸承導(dǎo)向來(lái)作為X向和Y向調(diào)整導(dǎo)向方式。

3.2 Z向調(diào)節(jié)方式

最初采用如圖6所示的Z向調(diào)節(jié)方式。

圖6 氣缸楔塊軸承方式

采用行程可調(diào)氣缸帶動(dòng)楔塊推動(dòng)與兩個(gè)軸承固定在一起的連接塊，帶動(dòng)其上的工作臺(tái)在楔塊的斜面上做Z向上升或下降，達(dá)到Z向調(diào)節(jié)的目的。

對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析研究，對(duì)直線軸承和光杠的配合要求非常嚴(yán)，配合過(guò)緊，光杠上下運(yùn)動(dòng)不靈活，配合過(guò)松，承片臺(tái)受力，承片臺(tái)的四角抬升高度就不一致，從而影響印刷層薄厚不一致。

另外，四個(gè)導(dǎo)柱和中間抬升面很難保證在同一平面上，裝配好工作臺(tái)后，用手輕按工作臺(tái)出現(xiàn)上下晃動(dòng)現(xiàn)象，用光柵數(shù)顯表對(duì)工作臺(tái)四周均布點(diǎn)和連接塊中間點(diǎn)五點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)5點(diǎn)不在同一平面上，只有3點(diǎn)在同一平面上，并且總有兩個(gè)點(diǎn)處于懸空狀態(tài)，無(wú)法保證工作臺(tái)平面度和精度。

為此對(duì)上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，其設(shè)計(jì)靈感來(lái)源于汽車剎車系統(tǒng)，如圖7所示。

圖7 改進(jìn)后氣缸楔塊軸承方式

把直線軸承換成夾緊環(huán)，夾緊環(huán)無(wú)開口半圓固定在底板上，開口半圓固定一小軸，聚氨脂環(huán)是一開口環(huán)，相當(dāng)于汽車剎車片，當(dāng)固定在底板上的鎖緊氣缸動(dòng)作，推動(dòng)夾緊環(huán)上的小軸使聚氨脂環(huán)死死抱住光杠，使4個(gè)光杠上表面與工作臺(tái)完全接觸，裝配好后用手輕按工作臺(tái)進(jìn)行測(cè)試仍然出現(xiàn)工作臺(tái)上下晃動(dòng)現(xiàn)象。而且用光柵數(shù)顯表測(cè)量，四角的高度差最大為0.29 mm。

分析發(fā)現(xiàn)4個(gè)氣缸同時(shí)動(dòng)作，由于行程不同，行程差異造成四角的高度差。這種改進(jìn)也沒(méi)有達(dá)到滿意的效果。

最后，對(duì)上述兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和重新設(shè)計(jì)，采用如圖8所示的Z向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

Z向調(diào)節(jié)上升高度由軸承頂光杠上面靠死，無(wú)論工作臺(tái)受多大的力，軸承始終是頂光杠上面的，從下板到軸承上下面以及光杠上面和工作臺(tái)下面各個(gè)面始終接觸從而保證工作臺(tái)不會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象。Z向抬升由一個(gè)氣缸推動(dòng)4點(diǎn)同時(shí)上升，保證抬升高度一致；從而保證了印刷層薄厚的一致性要求。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及調(diào)節(jié)原理

4.1 X、Y向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及調(diào)節(jié)原理

在前面已經(jīng)確定了X、Y向的導(dǎo)向方式，采用螺栓軸承導(dǎo)向方式，初步選擇采用普通型CF型，型號(hào)為CF4-A的螺栓軸承，其導(dǎo)向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖9所示。

圖9 X、Y向的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)

4.1.1 X向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

工作臺(tái)中X向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要由下板1、中板2、X向滑動(dòng)軸承3、X向下板掛簧釘4、X向中板掛簧釘4-1、X向彈簧5、固定螺釘6、X向調(diào)節(jié)支座7、X向測(cè)微頭8組成，見(jiàn)圖10所示。

圖10 X向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

其中，下板1通過(guò)4個(gè)角處與4個(gè)升降結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)位置由固定件6固定在升降光杠上，下板1四角偏向中心的位置上呈正方形設(shè)有4個(gè)孔Ⅴ，每個(gè)孔上通過(guò)螺母固定一個(gè)其軸承端處在下板1上表面的X向滑動(dòng)軸承，下板1上面前后兩端各對(duì)稱固定有一個(gè)X向掛簧釘，X向掛簧釘掛接X(jué)向彈簧的一端，兩個(gè)X向彈簧5的另一端分別掛接在中板下面的兩個(gè)X向中板掛簧釘4-1上，X向彈簧5處在X向彈簧槽中，X向調(diào)節(jié)支座7固定X向測(cè)微頭8，X向測(cè)微頭8的右端與中板2中心線位置貼合，當(dāng)順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)X向測(cè)微頭8，使中板通過(guò)滑動(dòng)槽Ⅳ以及X向滑動(dòng)軸承在下板1向X向或負(fù)X向移動(dòng)一定的距離，帶動(dòng)連接在兩側(cè)X向掛簧釘上的X向彈簧也被拉伸或縮回同樣的距離，移動(dòng)距離的多少可以通過(guò)X向測(cè)微頭的刻度直觀的讀出，也可直接設(shè)定需要移動(dòng)的距離，即按要求的調(diào)整量直接邊看刻度邊調(diào)整，直到滿足要求為止。

4.1.2 Y向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

工作臺(tái)中Y向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要由中板2、上板9、Y向滑動(dòng)軸承10、Y向上板掛簧釘11、Y向中板掛簧釘11-1、Y向彈簧12、Y向調(diào)節(jié)支座13、Y向測(cè)微頭14組成，見(jiàn)圖11所示。

圖11 Y向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

其中，上板上設(shè)有與下板上四個(gè)孔Ⅴ位置相同的四個(gè)孔，每個(gè)孔上通過(guò)螺母固定一個(gè)Y向滑動(dòng)軸承，上板下面對(duì)稱固定有1個(gè)Y向上板掛簧釘，Y向上板掛簧釘掛接Y向彈簧的一端，兩個(gè)Y向彈簧的另一端分別掛接在中板上面的處于左右中心線前側(cè)的左右兩個(gè)Y向中板掛簧釘上，Y向彈簧處于Y向彈簧槽中，Y向調(diào)節(jié)支座固定Y向測(cè)微頭，Y向測(cè)微頭的端頭與上板前面中心線位置貼合，通過(guò)順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)固定在Y向調(diào)節(jié)支座上的Y向測(cè)微頭，使上板在中板上有一定形位公差和尺寸公差要求的滑動(dòng)槽中沿Y向測(cè)微頭轉(zhuǎn)動(dòng)方向Y向或負(fù)Y向移動(dòng)一定的距離，帶動(dòng)連接在兩側(cè)Y向掛簧釘上的Y向彈簧也被拉伸或縮回同樣的距離，移動(dòng)距離的多少可以通過(guò)Y向測(cè)微頭的刻度直觀的讀出，也可直接設(shè)定需要移動(dòng)的距離，即按要求的調(diào)整量直接邊看刻度邊調(diào)整，直到滿足要求為止。

4.1.3 壽命校核

對(duì)初選導(dǎo)向采用的型號(hào)為CF4-A的螺栓軸承其進(jìn)行壽命校核，看其是否能滿足要求。其在工作臺(tái)所在設(shè)備的使用條件如下：

工作溫度在80°C以下；

工作臺(tái)在X/Y向調(diào)節(jié)范圍為正負(fù)5 mm；

工作臺(tái)在X/Y向?qū)驎r(shí),所受徑向載荷大小為12.16 N；

工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)屬于無(wú)沖擊平滑運(yùn)動(dòng)。

（a）額定壽命校核

對(duì)初選導(dǎo)向采用的型號(hào)為CF4-A的螺栓軸承其進(jìn)行額定壽命校核，計(jì)算如下：

式中：L為額定壽命（指一批相同的滾針凸輪導(dǎo)向器在相同條件下分別運(yùn)動(dòng)時(shí)，其中的90%不因滾動(dòng)疲勞產(chǎn)生表面剝落所能到達(dá)的總轉(zhuǎn)數(shù)；

C為基本動(dòng)額定載荷；

Pc為徑向載荷，由上可知其為12.16 N；

fr為溫度系數(shù)，由THK樣本，查得fr=1.0；

fw為負(fù)荷系數(shù)由外購(gòu)件樣本，查得在無(wú)沖擊平滑運(yùn)動(dòng)的情況下fw=1.1。

其中滾針凸輪導(dǎo)向器基本動(dòng)額定載荷C是指，使一批相同的滾針凸輪導(dǎo)向器在相同條件下分別運(yùn)行，其額定壽命L等于100萬(wàn)轉(zhuǎn)時(shí)，方向和大小都不變的負(fù)荷。

由外購(gòu)件樣本，查得型號(hào)為CF4-A的螺栓軸承的C=2.06

把以上各值代入公式（1）得：

（b）計(jì)算壽命時(shí)間

求得額定壽命(L)后，工作壽命(Lh)可用式（2）計(jì)算。

在工作臺(tái)X/Y導(dǎo)向方式中采用的CF4-A的螺栓軸承用于導(dǎo)向，只做直線運(yùn)動(dòng)，故可進(jìn)行壽命校核：

直線運(yùn)動(dòng)用：

式中：L為額定壽命；

D為軸承外徑；

ls為行程長(zhǎng)度；

n1為每分鐘往返次數(shù)。

其中，由外購(gòu)件樣本差得CF4-A的螺栓軸承：D=12 mm

ls=5 mm（由工作臺(tái)指標(biāo)可知），代入計(jì)算式(2)得：

由此可以看出Lh＜L，故選定的外購(gòu)件的CF4-A的螺栓軸承作為X、Y向的導(dǎo)向方式可以滿足工作臺(tái)的導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)要求。

4.2 θ角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

工作臺(tái)中θ向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由工作臺(tái)31、上板9、θ向工作臺(tái)掛簧釘34-1、θ向上板掛簧釘34、θ向彈簧33、θ角調(diào)節(jié)支座36、θ向測(cè)微頭37、上板中間套32組成，見(jiàn)圖12所示。

圖12 θ角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)

其中，工作臺(tái)的中心設(shè)有一個(gè)螺紋孔，上板中間套為具有內(nèi)螺紋孔的階梯軸，其細(xì)頸段設(shè)計(jì)有外螺紋，粗頸段設(shè)計(jì)為光軸，上板中間套通過(guò)細(xì)頸段螺紋緊密連接在工作臺(tái)的螺紋孔上，粗頸段的光軸呈動(dòng)配合地插接在上板正中心的孔內(nèi)，安裝在θ向調(diào)節(jié)支座上的θ向測(cè)微頭向前調(diào)節(jié)時(shí)，推動(dòng)固定在工作臺(tái)上的兩θ向掛簧釘和另一頭固定在上板上的兩θ向掛簧釘上的兩θ向彈簧也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，使工作臺(tái)以上板中間套為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，從而實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)θ向調(diào)節(jié)。

4.3 Z向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

工作臺(tái)中Z向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)單元、水平推動(dòng)支撐單元和升降單元三部分組成，見(jiàn)圖13所示。

其中，驅(qū)動(dòng)單元由氣缸、浮動(dòng)接頭、氣缸連接塊、氣缸行程調(diào)節(jié)螺母、鎖緊螺母以及固定板組成，見(jiàn)下圖14所示。

水平推動(dòng)支撐單元由1個(gè)連接推板21、4個(gè)設(shè)計(jì)有直面和斜面的斜塊22、兩根滑軌25組成；升降單元由4個(gè)升降結(jié)構(gòu)組成，每一個(gè)升降結(jié)構(gòu)各由外固定套23a、內(nèi)襯套23b、升降光杠24、抬升彈簧26、光杠鎖母27、軸承30、銷軸29組成，見(jiàn)圖15所示。

圖13 Z向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成圖（一）

圖15 Z向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)升降單元剖視圖

4個(gè)升降結(jié)構(gòu)通過(guò)外固定套下面固定在固定板的4個(gè)角處，升降光杠頂部連接一個(gè)固定件6，升降光杠底端的螺紋部分螺紋連接光杠鎖母，升降光杠上與光杠鎖母及外固定套法蘭的底面貼合安裝1個(gè)抬升彈簧，升降光杠通過(guò)斜塊在內(nèi)襯套中做升降往返運(yùn)動(dòng)；

驅(qū)動(dòng)單元中行程可調(diào)氣缸通過(guò)浮動(dòng)接頭與氣缸座連接在固定板上，通過(guò)調(diào)節(jié)氣缸上的調(diào)節(jié)母來(lái)確定氣缸的行程，調(diào)節(jié)好后，用鎖定氣缸的行程；由氣缸驅(qū)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)水平推動(dòng)支撐單元中與其相連浮動(dòng)接頭、氣缸連接塊、連接推板和滑軌以及連接在其上的斜塊做水平向前或向后的移動(dòng)，水平推動(dòng)支撐單元的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)連接在其上的Z向抬升或下降單元做Z向的抬升或下降運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)Z向調(diào)節(jié)，其中Z向調(diào)節(jié)量可以根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)。

4.4 鎖緊機(jī)構(gòu)

工作臺(tái)中鎖緊機(jī)構(gòu)由上板中間套32、鎖緊軸38、鎖緊棘輪40、鎖緊棘軸39、鎖緊板41、鎖緊手把42組成，見(jiàn)圖16所示。

圖16 鎖緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

其中，鎖緊軸設(shè)計(jì)為階梯軸，其上端設(shè)計(jì)有外螺紋，與固定在工作臺(tái)上的上板中間套的內(nèi)螺紋連接，下板、中板、上板通過(guò)中心孔依次安裝在鎖緊軸的上部，鎖緊軸中部凸臺(tái)軸的階梯面上套接鎖緊板，鎖緊板與下板中間支口面貼合，鎖緊軸的下部軸設(shè)有齒狀凸槽，鎖緊棘軸內(nèi)孔設(shè)有齒狀凹槽，鎖緊棘軸通過(guò)凸鍵、凹槽安裝在鎖緊軸的下部軸上，鎖緊棘輪與鎖緊棘軸通過(guò)孔軸結(jié)構(gòu)的內(nèi)外棘齒連接，鎖緊棘輪上螺紋連接鎖緊手把；當(dāng)工作臺(tái)三維調(diào)節(jié)完成時(shí)，把鎖緊棘輪上推與鎖緊棘爪結(jié)合，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊手把使工作臺(tái)通過(guò)鎖緊棘輪、鎖緊軸以及上板中間套的帶動(dòng)做上下直線微動(dòng)，鎖緊板與下板下面充分接觸，從而實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)三維調(diào)節(jié)后位置的鎖緊和固定。

5 結(jié)束語(yǔ)

該裝置已成功應(yīng)用于中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所的多種半自動(dòng)印刷機(jī)上，如WY-216型精密對(duì)位絲網(wǎng)印刷機(jī)、WY-216T型精密對(duì)位絲網(wǎng)印刷機(jī)、CY-131側(cè)印機(jī)以及CY-211側(cè)印機(jī)等。

該工作臺(tái)調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單，小巧，整個(gè)裝置高度不到200 mm（包括鎖緊機(jī)構(gòu)），它合理地使用了價(jià)廉可靠性高的氣缸、滑動(dòng)軸承、測(cè)微頭和彈簧等外購(gòu)件，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單緊湊、零件形狀簡(jiǎn)單、加工成本低，對(duì)加工設(shè)備要求低，其造價(jià)較傳統(tǒng)的三維調(diào)整裝置降低十多倍，極大地降低了設(shè)備成本，其驅(qū)動(dòng)方法簡(jiǎn)單緊湊，調(diào)節(jié)方便，調(diào)節(jié)精度高。該裝置既適用于要求有三維調(diào)整功能的手動(dòng)或半自動(dòng)印刷設(shè)備的工作臺(tái)上，也適應(yīng)于其他需要三維調(diào)整的小型化設(shè)備上。適用范圍廣，應(yīng)用價(jià)值高，該工作臺(tái)多方位調(diào)節(jié)裝置已申請(qǐng)專利。

[1] THK直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)B輔助手冊(cè),B19-10[Z].

[2] THK直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)A產(chǎn)品解說(shuō),,A19-18[Z].

Design and Research of the Multidimensional Adjustment of a Working Device

REN Xiaoqing

(The 45th Research Institute of CETC,Beijing 100176，China)

The article summarizes a multidimensional adjusting work device used to manual or semi-automatic printing,not only on the analysis and research of the key technology,and the multi direction adjusting mechanism structure and adjusting principle are described in detail,the kind of working adjusting device can not only meet the regulating function of the solar industry printing machine on the table and can meet the requirement for multi range table new to overprint and print accuracy and thick film circuit printing machine high requirements.

Printing Machine；Worktable；Multidimensional adjusting device；Adjusting principle

TP215

B

1004-4507(2015)05-0030-08

任曉慶(1971-),女，甘肅平?jīng)鋈耍?996年畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)，高級(jí)工程師，華中科技大學(xué)工程碩士，畢業(yè)至今一直從事電子專用設(shè)備尤其是印刷設(shè)備的研發(fā)工作。

2014-10-10