本發(fā)明涉及一種教學(xué)演示裝置，具體是一種多功能三維運(yùn)動(dòng)教學(xué)演示裝置，屬于教學(xué)用具技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在目前的高等職業(yè)教育中，對(duì)機(jī)電及自動(dòng)化類專業(yè)學(xué)生進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的三維運(yùn)動(dòng)控制教學(xué)講解時(shí)，普遍缺乏相應(yīng)的演示裝置。市場(chǎng)上雖然有很多數(shù)控雕刻機(jī)、3d打印機(jī)、激光打碼機(jī)等成熟的產(chǎn)品可以作為替代演示裝置，但成熟產(chǎn)品往往價(jià)格昂貴且功能相對(duì)單一，更重要的是，成熟產(chǎn)品一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很多運(yùn)動(dòng)部件都被遮蔽起來(lái)，不容易讓學(xué)生直觀地觀測(cè)到三維運(yùn)動(dòng)的具體實(shí)現(xiàn)方式，不利于教學(xué)的展開(kāi)。

為此，我們希望能開(kāi)發(fā)一種集機(jī)械設(shè)計(jì)、電子技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制理論等機(jī)電一體化技術(shù)為一體的多功能三維運(yùn)動(dòng)教學(xué)演示裝置，通過(guò)更換不同的部件可用于分別演示數(shù)控雕刻機(jī)、3d打印機(jī)、激光打碼機(jī)等機(jī)器的工作過(guò)程，而且裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠讓學(xué)生直觀的觀測(cè)到三維運(yùn)動(dòng)的具體實(shí)現(xiàn)方式，以更好地為學(xué)生進(jìn)行教學(xué)演示，提高教學(xué)成效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種多功能三維運(yùn)動(dòng)教學(xué)演示裝置，以解決目前學(xué)校教學(xué)中缺乏合適的演示裝置導(dǎo)致影響教學(xué)效果的問(wèn)題。

本發(fā)明所采取的具體技術(shù)方案如下：

一種多功能三維運(yùn)動(dòng)教學(xué)演示裝置，其底部前后兩側(cè)各設(shè)有一塊橫向立置的底座支撐板，兩底座支撐板內(nèi)側(cè)左右兩邊各連接有一條縱向的y軸導(dǎo)軌座，兩y軸導(dǎo)軌座上各固定安裝有一條縱向的y軸導(dǎo)軌，兩底座支撐板內(nèi)側(cè)中部還通過(guò)軸承架設(shè)有縱向的y軸滾珠絲桿，y軸滾珠絲桿由安裝在前側(cè)底座支撐板上的y軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，兩底座支撐板的上端面固定鋪設(shè)有帶縱向十字形長(zhǎng)槽的工作臺(tái)；在左右兩y軸導(dǎo)軌上架設(shè)有一個(gè)龍門(mén)架，龍門(mén)架由穿過(guò)工作臺(tái)下方的橫向平底板和固定連接在平底板左右兩側(cè)的兩個(gè)龍門(mén)立柱組成，平底板的底面左右兩側(cè)各固定設(shè)有兩個(gè)y軸滑塊，左右兩側(cè)的y軸滑塊分別滑動(dòng)連接在左右兩側(cè)的y軸導(dǎo)軌上，平底板的底面中部還固定設(shè)有y軸滾珠絲桿螺母，y軸滾珠絲桿螺母對(duì)應(yīng)活動(dòng)連接在y軸滾珠絲桿上。

在龍門(mén)架左右兩龍門(mén)立柱上端的內(nèi)側(cè)連接有兩條上下排列的橫向的x軸導(dǎo)軌座，兩x軸導(dǎo)軌座上各固定安裝有一條橫向的x軸導(dǎo)軌，兩龍門(mén)立柱內(nèi)側(cè)在上下兩x軸導(dǎo)軌中間的位置還通過(guò)軸承架設(shè)有橫向的x軸滾珠絲桿，x軸滾珠絲桿由安裝在左側(cè)龍門(mén)立柱上的x軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；在上下兩x軸導(dǎo)軌上架設(shè)有一個(gè)匚形架，匚形由立置平板和固定連接在立置平板上下兩側(cè)并向前伸出的兩塊水平支板組成，立置平板的背面上下兩側(cè)各固定設(shè)有兩個(gè)x軸滑塊，上下兩側(cè)的x軸滑塊分別滑動(dòng)連接在上下兩側(cè)的x軸導(dǎo)軌上，立置平板的背面中部還固定設(shè)有x軸滾珠絲桿螺母，x軸滾珠絲桿螺母對(duì)應(yīng)活動(dòng)連接在x軸滾珠絲桿上。

在匚形架上下兩水平支板的內(nèi)側(cè)左右兩邊各連接有一條豎直的z軸導(dǎo)軌，兩水平支板內(nèi)側(cè)中部通過(guò)軸承架設(shè)有豎直的z軸滾珠絲桿，z軸滾珠絲桿由安裝在上水平支板上的z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在左右兩側(cè)的z軸導(dǎo)軌上架設(shè)有一個(gè)主軸電機(jī)固定底板，主軸電機(jī)固定底板的背面左右兩側(cè)各固定設(shè)有兩個(gè)z軸滑塊，左右兩側(cè)的z軸滑塊分別滑動(dòng)連接在左右兩側(cè)的z軸導(dǎo)軌上，主軸電機(jī)固定底板的背面中部還固定設(shè)有z軸滾珠絲桿螺母，z軸滾珠絲桿螺母對(duì)應(yīng)活動(dòng)連接在z軸滾珠絲桿上；主軸電機(jī)通過(guò)固定座安裝在主軸電機(jī)固定底板上。

所述x軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、y軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)均采用57系列步進(jìn)電機(jī)，各驅(qū)動(dòng)電機(jī)均通過(guò)聯(lián)軸器與相應(yīng)的滾珠絲桿相連接。

所述x軸導(dǎo)軌和x軸滑塊、y軸導(dǎo)軌和y軸滑塊、z軸導(dǎo)軌和z軸滑塊均采用sbr20帶支托導(dǎo)軌和sbr20滑塊，所述x軸導(dǎo)軌座和y軸導(dǎo)軌座均采用帶有t形長(zhǎng)槽的空心鋁型材。

本裝置用于演示數(shù)控雕刻機(jī)時(shí)，在主軸電機(jī)的輸出端連接相應(yīng)的刀具即可實(shí)現(xiàn)，需要演示3d打印機(jī)或激光打碼機(jī)時(shí)，需將所述主軸電機(jī)替換為3d打印頭或激光頭，并將固定座替換為與3d打印頭或激光頭相匹配的類型。

本多功能三維運(yùn)動(dòng)教學(xué)演示裝置的優(yōu)點(diǎn)為：通過(guò)更換不同的部件本裝置可用于分別演示數(shù)控雕刻機(jī)、3d打印機(jī)、激光打碼機(jī)等機(jī)器的工作過(guò)程，而且本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，三軸聯(lián)動(dòng)的具體部件均直接顯露出來(lái)，能夠讓學(xué)生直觀的觀測(cè)到三維運(yùn)動(dòng)的具體實(shí)現(xiàn)方式，因此有助于學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)器三維運(yùn)動(dòng)控制的理解，具有很好的教學(xué)演示效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的正向視圖。

圖3為圖2的a-a剖面圖。

圖中：1-底座支撐板，2-y軸導(dǎo)軌座，3-y軸導(dǎo)軌，4-y軸滾珠絲桿，5-y軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，6-工作臺(tái)，7-平底板，8-龍門(mén)立柱，9-y軸滑塊，10-y軸滾珠絲桿螺母，11-x軸導(dǎo)軌座，12-x軸導(dǎo)軌，13-x軸滾珠絲桿，14-x軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，15-立置平板，16-水平支板，17-x軸滑塊，18-x軸滾珠絲桿螺母，19-z軸導(dǎo)軌，20-z軸滾珠絲桿，21-z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，22-主軸電機(jī)固定底板，23-z軸滑塊，24-z軸滾珠絲桿螺母，25-主軸電機(jī)，26-固定座，27-聯(lián)軸器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1-3所示，本多功能三維運(yùn)動(dòng)教學(xué)演示裝置底部前后兩側(cè)各設(shè)有一塊橫向立置的底座支撐板1，兩底座支撐板1內(nèi)側(cè)左右兩邊各連接有一條縱向的y軸導(dǎo)軌座2，兩y軸導(dǎo)軌座2上各固定安裝有一條縱向的y軸導(dǎo)軌3，兩底座支撐板1內(nèi)側(cè)中部還通過(guò)軸承架設(shè)有縱向的y軸滾珠絲桿4，y軸滾珠絲桿4由安裝在前側(cè)底座支撐板上的y軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)5驅(qū)動(dòng)，兩底座支撐板1的上端面固定鋪設(shè)有帶縱向十字形長(zhǎng)槽的工作臺(tái)6；在左右兩y軸導(dǎo)軌3上架設(shè)有一個(gè)龍門(mén)架，龍門(mén)架由穿過(guò)工作臺(tái)6下方的橫向平底板7和固定連接在平底板7左右兩側(cè)的兩個(gè)龍門(mén)立柱8組成，平底板7的底面左右兩側(cè)各固定設(shè)有兩個(gè)y軸滑塊9，左右兩側(cè)的y軸滑塊9分別滑動(dòng)連接在左右兩側(cè)的y軸導(dǎo)軌3上，平底板7的底面中部還固定設(shè)有y軸滾珠絲桿螺母10，y軸滾珠絲桿螺母10對(duì)應(yīng)活動(dòng)連接在y軸滾珠絲桿4上。

在龍門(mén)架左右兩龍門(mén)立柱8上端的內(nèi)側(cè)連接有兩條上下排列的橫向的x軸導(dǎo)軌座11，兩x軸導(dǎo)軌座11上各固定安裝有一條橫向的x軸導(dǎo)軌12，兩龍門(mén)立柱8內(nèi)側(cè)在上下兩x軸導(dǎo)軌12中間的位置還通過(guò)軸承架設(shè)有橫向的x軸滾珠絲桿13，x軸滾珠絲桿13由安裝在左側(cè)龍門(mén)立柱上的x軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)14驅(qū)動(dòng)；在上下兩x軸導(dǎo)軌12上架設(shè)有一個(gè)匚形架，匚形由立置平板15和固定連接在立置平板15上下兩側(cè)并向前伸出的兩塊水平支板16組成，立置平板15的背面上下兩側(cè)各固定設(shè)有兩個(gè)x軸滑塊17，上下兩側(cè)的x軸滑塊17分別滑動(dòng)連接在上下兩側(cè)的x軸導(dǎo)軌12上，立置平板15的背面中部還固定設(shè)有x軸滾珠絲桿螺母18，x軸滾珠絲桿螺母18對(duì)應(yīng)活動(dòng)連接在x軸滾珠絲桿13上。

在匚形架上下兩水平支板16的內(nèi)側(cè)左右兩邊各連接有一條豎直的z軸導(dǎo)軌19，兩水平支板16內(nèi)側(cè)中部通過(guò)軸承架設(shè)有豎直的z軸滾珠絲桿20，z軸滾珠絲桿20由安裝在上水平支板16上的z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)21驅(qū)動(dòng)，在左右兩側(cè)的z軸導(dǎo)軌19上架設(shè)有一個(gè)主軸電機(jī)固定底板22，主軸電機(jī)固定底板22的背面左右兩側(cè)各固定設(shè)有兩個(gè)z軸滑塊23，左右兩側(cè)的z軸滑塊23分別滑動(dòng)連接在左右兩側(cè)的z軸導(dǎo)軌19上，主軸電機(jī)固定底板22的背面中部還固定設(shè)有z軸滾珠絲桿螺母24，z軸滾珠絲桿螺母24對(duì)應(yīng)活動(dòng)連接在z軸滾珠絲桿20上；主軸電機(jī)25通過(guò)固定座26安裝在主軸電機(jī)固定底板22上。

所述x軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)14、y軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)5、z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)21均采用57系列步進(jìn)電機(jī)，各驅(qū)動(dòng)電機(jī)均通過(guò)聯(lián)軸器27與相應(yīng)的滾珠絲桿相連接。

所述x軸導(dǎo)軌12和x軸滑塊17、y軸導(dǎo)軌3和y軸滑塊9、z軸導(dǎo)軌19和z軸滑塊23均采用sbr20帶支托導(dǎo)軌和sbr20滑塊，所述x軸導(dǎo)軌座11和y軸導(dǎo)軌座2均采用帶有t形長(zhǎng)槽的空心鋁型材。

本裝置用于演示數(shù)控雕刻機(jī)時(shí)，在主軸電機(jī)25的輸出端連接相應(yīng)的刀具即可實(shí)現(xiàn)，其三維運(yùn)動(dòng)的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：x軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)14通過(guò)驅(qū)動(dòng)x軸滾珠絲桿13帶動(dòng)匚形架橫向平移，進(jìn)而控制刀具在x軸上運(yùn)動(dòng)；y軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)5通過(guò)驅(qū)動(dòng)y軸滾珠絲桿4帶動(dòng)龍門(mén)架縱向平移，進(jìn)而控制刀具在y軸上運(yùn)動(dòng)；z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)21通過(guò)驅(qū)動(dòng)z軸滾珠絲桿20帶動(dòng)主軸電機(jī)固定底板22在豎直方向平移，進(jìn)而控制刀具在z軸上運(yùn)動(dòng)。需要演示3d打印機(jī)或激光打碼機(jī)時(shí)，需將所述主軸電機(jī)25替換為3d打印頭或激光頭，并將固定座26替換為與3d打印頭或激光頭相匹配的類型。

上述圖例僅為本發(fā)明的典型實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改或等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。