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一種并聯(lián)臂3D打印機及控制系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:12097092閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種并聯(lián)臂3D打印機,其特征在于,包括底座、三個立柱、三個并聯(lián)臂、材料罩、打印材料、擠出機、三個導(dǎo)軌滑塊組件、打印頭;

所述底座位于并聯(lián)臂3D打印機的底部,用于作為整機的安裝底座;

所述三個立柱呈120°對稱分布,用于作為導(dǎo)軌滑塊組件的安裝基座;

所述并聯(lián)臂包括第一連桿、第二連桿,第一連桿與第二連桿不交叉不相互接觸;

所述第一連桿的一端與第二連桿的一端分別安裝在對應(yīng)的導(dǎo)軌滑塊組件的滑塊的左右兩側(cè),第一連桿的另一端與第二連桿的另一端相鄰地安裝在打印頭上形成一個打印頭并聯(lián)臂安裝點;

三個打印頭并聯(lián)臂安裝點在打印頭上呈120°對稱分布;

所述材料罩安裝在并聯(lián)臂3D打印機的最頂部,用于蓋住打印材料與擠出機以符合人體工學(xué);

所述打印材料安裝在位于三個立柱頂端的中間位置,用于通過擠出機與打印頭融化后打印成型;

所述擠出機安裝在打印材料隔壁,用于推送材料到打印頭中;

每個導(dǎo)軌滑塊組件分別安裝在三個立柱上,用于帶動并聯(lián)臂使打印頭移動;

所述打印頭安裝在第一連桿與第二連桿的另一端,用于融化打印材料并使融化后的打印材料流出打印頭。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)臂3D打印機,其特征在于,底座還包括控制板、顯示面板;

所述控制板安裝在底座內(nèi)部,用于控制或檢測步進電機以及與顯示面板通信;

所述顯示面板安裝在底座外表面,用于顯示與輸入整機各項控制參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的并聯(lián)臂3D打印機,其特征在于,任意一個如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)軌滑塊組件,包括電機座、步進電機、第一同步輪、第一固定同步帶螺釘、滑塊安裝塊、滑塊、第一動滑輪、第二同步輪、第二固定同步帶螺釘、第二動滑輪、線性滑軌、同步帶;

所述電機座安裝在底座內(nèi),用于給步進電機提供安裝基座;

所述步進電機安裝在電機座,用于驅(qū)動第一同步輪轉(zhuǎn)動;

所述第一同步輪安裝在步進電機的軸上,用于通過自身轉(zhuǎn)動以帶動同步帶;

所述第一固定同步帶螺釘安裝在立柱下部,用于將同步帶的一端固定在立柱;

所述滑塊安裝塊安裝在線性滑軌上,用于給滑塊7提供安裝基座;

所述滑塊安裝在滑塊安裝塊上,用于給第一所述動滑輪與第二動滑輪提供安裝基座;

所述第一動滑輪安裝在滑塊上,根據(jù)滑輪組原理用于帶動滑塊向下移動;

所述第二同步輪安裝在立柱上部,用于作為同步帶的定滑輪;

所述固定同步帶螺釘安裝在立柱上部,用于將同步帶的另一端固定在立柱;

所述第二動滑輪安裝在滑塊上,根據(jù)滑輪組原理用于帶動滑塊向上移動;

線性滑軌安裝在立柱上,用于給滑塊安裝塊提供安裝導(dǎo)軌;

所述同步帶通過特定的繞線方式纏繞在所述第一動滑輪、第二動滑輪、第一同步輪、第二同步輪上并被第一固定同步帶螺釘、第二固定同步帶螺釘所固定,用于帶動滑塊安裝塊在線性滑軌上移動。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的并聯(lián)臂3D打印機,其特征在于,同步帶具體的繞線方式如下:

同步帶的一端通過第一固定同步帶螺釘固定在立柱上,同步帶穿過第一動滑輪,然后繞過第一同步輪,下一段同步帶繞到第二同步輪,然后再繞到第二動滑輪,最后將同步帶的另一端固定到第二固定同步帶螺釘上。

5.一種并聯(lián)臂3D打印機控制系統(tǒng),其特征在于,所述控制板還包括速度協(xié)同控制器、電流矢量協(xié)同控制器,所述導(dǎo)軌滑塊組件還包括編碼器;

所述速度協(xié)同控制器用于讀取編碼器的脈沖并進行速度的半閉環(huán)協(xié)同控制;

所述電流矢量協(xié)同控制器用于監(jiān)測與反饋電機電流矢量并進行電流矢量的半閉環(huán)協(xié)同控制;

所述編碼器安裝在步進電機的轉(zhuǎn)軸上,用于檢測步進電機的轉(zhuǎn)速并發(fā)送脈沖給控制板。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的并聯(lián)臂3D打印機控制系統(tǒng),其特征在于,該系統(tǒng)的工作流程如下:

(1)由協(xié)同速度控制器接收程序的速度設(shè)定值,然后通過電壓轉(zhuǎn)化,輸入到電流矢量協(xié)同控制器,電流矢量協(xié)同控制器是通過空間電壓矢量脈寬調(diào)制方法(SVPWM技術(shù))將控制步進電機的PWM方波傳遞給步進電機,步進電機進行使能運動,最終通過并聯(lián)臂結(jié)構(gòu)輸出指定的運動,完成打??;

(2)編碼器讀取步進電機的轉(zhuǎn)速并發(fā)送脈沖給協(xié)同速度控制器,協(xié)同速度控制器是控制速度的閉環(huán),將速度設(shè)定值與閉環(huán)系統(tǒng)速度反饋值相比較,經(jīng)速度控制器進行相關(guān)計算與轉(zhuǎn)化,得到電流給定值;

(3)通過監(jiān)控步進電機的電流,在電流的閉環(huán)中,將在協(xié)同速度控制器中得到的電流設(shè)定值采取最大轉(zhuǎn)矩/電流控制的控制策略,并與反饋電流的矢量形式進行比較,在電流矢量協(xié)同控制器中進行相關(guān)計算與轉(zhuǎn)化,并經(jīng)過電壓矢量轉(zhuǎn)換與空間電壓矢量脈寬調(diào)制方法(SVPWM技術(shù)),對兩相混合步進電機進行控制,從而實現(xiàn)步進電機的閉環(huán)控制。

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