一種3d打印頭的雙向傳動(dòng)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種3D打印頭的雙向傳動(dòng)裝置，包括X向傳動(dòng)組件和Y向傳動(dòng)組件；Y向傳動(dòng)組件包括一對(duì)Y向支撐軸、X電機(jī)座、Y向滑動(dòng)座、一對(duì)Y向傳動(dòng)軸和Y向步進(jìn)電機(jī)；一對(duì)Y向支撐軸相互平行，X電機(jī)座設(shè)置于其中一個(gè)Y向支撐軸上，Y向滑動(dòng)座設(shè)置于另一個(gè)Y向支撐軸上；一對(duì)Y向傳動(dòng)軸相互平行，且一端通過(guò)主動(dòng)皮帶連接，主動(dòng)皮帶由Y向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，一對(duì)Y向傳動(dòng)軸的另一端通過(guò)從動(dòng)皮帶連接；X電機(jī)座與從動(dòng)皮帶固定連接，Y向滑動(dòng)座與主動(dòng)皮帶固定連接；X向傳動(dòng)組件的兩端分別固定于X電機(jī)座和Y向滑動(dòng)座上，3D打印頭活動(dòng)設(shè)置于X向傳動(dòng)組件上。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行平穩(wěn)精準(zhǔn)，占用空間小，使同等體積的整機(jī)打印體積更大。
【專利說(shuō)明】
一種3D打印頭的雙向傳動(dòng)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及3D打印領(lǐng)域，特別是涉及一種3D打印頭的雙向傳動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印是一種快速成型技術(shù)，一般使用可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。其中熔融擠出成型(FDM)大多使用ABS、PLA等作為耗材以絲狀供料。耗材在噴頭內(nèi)被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將熔化的材料擠出，材料迅速固化，并與周?chē)牟牧险辰Y(jié)。每一個(gè)層片都是在上一層上堆積而成，上一層對(duì)當(dāng)前層起到定位和支撐的作用。在3D打印機(jī)構(gòu)建方面則是通過(guò)在XYZ三個(gè)維度上各安放一個(gè)步進(jìn)式步進(jìn)電機(jī)，電腦軟件通過(guò)數(shù)字模型的分層位置確定每一個(gè)需要打印的點(diǎn)，來(lái)對(duì)應(yīng)的控制3個(gè)步進(jìn)步進(jìn)電機(jī)的協(xié)同運(yùn)作，從而實(shí)現(xiàn)了三維方向上的立體造型。
[0003]但是，傳統(tǒng)的用于傳輸FDM3D打印頭的傳動(dòng)裝置，其運(yùn)行不平穩(wěn)，不能精確控制打印頭的位移，影響打印精度，進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量;同時(shí)，現(xiàn)有的傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高，占用空間較大，使同等體積的整機(jī)打印體積較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種3D打印頭的雙向傳動(dòng)裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行平穩(wěn)精準(zhǔn)，占用空間小，使同等體積的整機(jī)打印體積更大。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種3D打印頭的雙向傳動(dòng)裝置，包括X向傳動(dòng)組件和Y向傳動(dòng)組件;所述的Y向傳動(dòng)組件包括一對(duì)Y向支撐軸、X電機(jī)座、Y向滑動(dòng)座、一對(duì)Y向傳動(dòng)軸和Y向步進(jìn)電機(jī);所述的一對(duì)Y向支撐軸相互平行，所述的X電機(jī)座通過(guò)直線軸承設(shè)置于其中一個(gè)Y向支撐軸上，所述的Y向滑動(dòng)座通過(guò)直線軸承設(shè)置于另一個(gè)Y向支撐軸上;所述的一對(duì)Y向傳動(dòng)軸相互平行且分別與一對(duì)Y向支撐軸垂直相交;一對(duì)Y向傳動(dòng)軸的一端通過(guò)主動(dòng)皮帶連接，主動(dòng)皮帶由Y向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，一對(duì)Y向傳動(dòng)軸的另一端通過(guò)從動(dòng)皮帶連接;所述的X電機(jī)座與從動(dòng)皮帶固定連接，所述的Y向滑動(dòng)座與主動(dòng)皮帶固定連接;所述X向傳動(dòng)組件的一端固定于X電機(jī)座上，另一端固定于Y向滑動(dòng)座上，3D打印頭活動(dòng)設(shè)置于X向傳動(dòng)組件上。
[0006]上述Y向傳動(dòng)組件中，X電機(jī)座與Y向滑動(dòng)座分別通過(guò)直線軸承可以在規(guī)定的Y方向上沿著Y向支撐軸精確的滑動(dòng)。一對(duì)Y向支撐軸均是直徑為8MM的不銹鋼光滑桿，其通過(guò)高精度CNC件精確的固定，從而大大的減少了打印頭在X方向上的震動(dòng)。Y向步進(jìn)電機(jī)出于整體結(jié)構(gòu)尺寸和美觀方面的考慮，安裝在整機(jī)中時(shí)，設(shè)計(jì)到底座上的隱藏空間內(nèi)。通過(guò)精確控制Y向步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)主動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，Y向滑動(dòng)座跟隨主動(dòng)皮帶一起沿Y向支撐軸運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)皮帶帶動(dòng)Y向傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，Y向傳動(dòng)軸帶動(dòng)從動(dòng)皮帶運(yùn)動(dòng)，X電機(jī)座跟隨從動(dòng)皮帶一起沿Y向支撐軸運(yùn)動(dòng)，從而精確的控制X電機(jī)座與Y向滑動(dòng)座在Y方向的運(yùn)動(dòng)。
[0007 ]本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述的X向傳動(dòng)組件包括X向傳動(dòng)皮帶、XY雙向軸承、X向步進(jìn)電機(jī)和垂直于Y向支撐軸的X向支撐軸;所述X向支撐軸的一端固定于所述的X電機(jī)座上，X向支撐軸的另一端固定于所述的Y向滑動(dòng)座上;所述的Y向滑動(dòng)座上設(shè)有凹槽，XY雙向軸承套在Y向支撐軸上并位于所述的凹槽內(nèi)，且Y向滑動(dòng)座上還設(shè)有擋片將XY雙向軸承檔在凹槽內(nèi)；所述的X向步進(jìn)電機(jī)固定于X電機(jī)座上，X向步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與所述的XY雙向軸承通過(guò)X向傳動(dòng)皮帶連接，且X向傳動(dòng)皮帶與X向支撐軸平行;所述的3D打印頭通過(guò)直線軸承設(shè)置于X向支撐軸上，且打印頭與X向傳動(dòng)皮帶固定連接。
[0008]上述X向傳動(dòng)組件中，XY雙向軸承為一段長(zhǎng)度為17mm的直線軸承，被限制在Y向滑動(dòng)座的凹槽內(nèi)，既能跟隨Y向滑動(dòng)座沿著Y向支撐軸在Y方向上滑動(dòng)，同時(shí)能繞著Y向支撐軸在X方向上旋轉(zhuǎn);X向支撐軸是直徑為8mm的不銹鋼光滑桿并設(shè)置有兩根，兩根X向支撐軸的兩端分別固定于X電機(jī)座和Y向滑動(dòng)座上，從而大大的減少了打印頭在使用過(guò)程中的Y方向上的震動(dòng);打印頭通過(guò)直線軸承可以在規(guī)定的X方向上沿著X向支撐軸精確的滑動(dòng)，X向傳動(dòng)皮帶為跑道型，當(dāng)X向步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)X向傳動(dòng)皮帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，打印頭跟隨X向傳動(dòng)皮帶一起沿X向運(yùn)動(dòng)。
[0009]進(jìn)一步地，所述X向步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上設(shè)置有X向同步輪，所述X向傳動(dòng)皮帶的兩端分別套在X向同步輪和所述的XY雙向軸承上，且X向傳動(dòng)皮帶為帶齒的膠帶，X向傳動(dòng)皮帶與X向同步輪之間齒合傳動(dòng)。
[0010]通過(guò)精確控制X向步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)的運(yùn)動(dòng)通過(guò)精確控制X向同步輪的轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)X向傳動(dòng)皮帶的沿X方向運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)打印頭通過(guò)直線軸承可以在規(guī)定的X方向上沿著X向支撐軸精確的滑動(dòng);X向傳動(dòng)皮帶與X向同步輪之間齒合傳動(dòng)，可以減小傳動(dòng)誤差。
[0011]在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述的X電機(jī)座上設(shè)有X向限位開(kāi)關(guān)和Y向限位開(kāi)關(guān)，所述的X向限位開(kāi)關(guān)朝向3D打印頭設(shè)置。
[0012]Y向限位開(kāi)關(guān)的作用是確定打印頭在Y方向上的初始位置Yo，當(dāng)整個(gè)Y向傳動(dòng)組件運(yùn)動(dòng)到Y(jié)o位置時(shí)，Y向限位開(kāi)關(guān)會(huì)剛好觸碰到一個(gè)固定座的邊緣，從而確定打印頭的Yo值;X向限位開(kāi)關(guān)的作用是確定打印頭在X方向上的初始位置Xe，打印頭在X方向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，當(dāng)靠近X電機(jī)座時(shí)，一旦觸碰到X向限位開(kāi)關(guān)，就能確定整個(gè)打印頭的Xo值。通過(guò)Xo、Yo這樣的初始值，就能精確控制打印頭在預(yù)定的區(qū)域內(nèi)工作。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:打印頭運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程平穩(wěn)，受外界震動(dòng)影響小，能精確控制打印頭的位移，打印精度較高，所有的關(guān)鍵部件全部采用CNC技術(shù)精加工而成，從而將打印精度提高到100微米級(jí)別；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本較低，設(shè)計(jì)緊湊，占用的空間小，能滿足整機(jī)的小型化要求，使同樣尺寸的整機(jī)能夠達(dá)到更大的打印體積。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是實(shí)施例中3D打印頭的雙向傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是圖1中X向傳動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是圖2中X電機(jī)座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0018]110-Χ電機(jī)座，Ill-X向同步輪，112-Υ向傳動(dòng)皮帶固定螺絲，113-Χ向步進(jìn)電機(jī)，114-Υ向限位開(kāi)關(guān)，115-Χ向限位開(kāi)關(guān)，120-Υ向支撐軸，130-Υ向傳動(dòng)軸，140-主動(dòng)皮帶，141-從動(dòng)皮帶，150-Υ向滑動(dòng)座，151-ΧΥ雙向軸承，160-Υ向步進(jìn)電機(jī)，170-Χ向支撐軸，180-打印頭。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]實(shí)施例1
[0021 ]參考圖1和圖2，一種3D打印頭的雙向傳動(dòng)裝置，包括X向傳動(dòng)組件和Y向傳動(dòng)組件；所述的Y向傳動(dòng)組件包括一對(duì)Y向支撐軸120、X電機(jī)座110、Y向滑動(dòng)座150、一對(duì)Y向傳動(dòng)軸130和Y向步進(jìn)電機(jī)160;所述的一對(duì)Y向支撐軸120相互平行，所述的X電機(jī)座110通過(guò)直線軸承設(shè)置于其中一個(gè)Y向支撐軸120上，所述的Y向滑動(dòng)座150通過(guò)直線軸承設(shè)置于另一個(gè)Y向支撐軸120上;所述的一對(duì)Y向傳動(dòng)軸130相互平行且分別與一對(duì)Y向支撐軸120垂直相交;一對(duì)Y向傳動(dòng)軸130的一端通過(guò)主動(dòng)皮帶140連接，主動(dòng)皮帶140由Y向步進(jìn)電機(jī)160驅(qū)動(dòng)，一對(duì)Y向傳動(dòng)軸130的另一端通過(guò)從動(dòng)皮帶141連接;所述的X電機(jī)座110與從動(dòng)皮帶141通過(guò)Y向傳動(dòng)皮帶固定螺絲112固定連接，所述的Y向滑動(dòng)座150與主動(dòng)皮帶140固定連接;所述X向傳動(dòng)組件的一端固定于X電機(jī)座110上，另一端固定于Y向滑動(dòng)座150上，打印頭180活動(dòng)設(shè)置于X向傳動(dòng)組件上。
[0022]上述Y向傳動(dòng)組件中，Χ電機(jī)座110與Y向滑動(dòng)座150分別通過(guò)直線軸承可以在規(guī)定的Y方向上沿著Y向支撐軸120精確的滑動(dòng)。一對(duì)Y向支撐軸120均是直徑為8ΜΜ的不銹鋼光滑桿，其通過(guò)高精度CNC件被精確地固定，從而大大的減少了整機(jī)在使用過(guò)程中的X方向上的震動(dòng)。Y向步進(jìn)電機(jī)160出于整體結(jié)構(gòu)尺寸和美觀方面的考慮，安裝在整機(jī)中時(shí)，設(shè)計(jì)到底座上的隱藏空間內(nèi)。通過(guò)精確控制Y向步進(jìn)電機(jī)160的轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)主動(dòng)皮帶140轉(zhuǎn)動(dòng)，Y向滑動(dòng)座跟150隨主動(dòng)皮帶140—起沿Y向支撐軸120運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)皮帶140帶動(dòng)Y向傳動(dòng)軸130轉(zhuǎn)動(dòng)，Y向傳動(dòng)軸130帶動(dòng)從動(dòng)皮帶141運(yùn)動(dòng)，X電機(jī)座110跟隨從動(dòng)皮帶141 一起沿Y向支撐軸120運(yùn)動(dòng)，從而精確的控制X電機(jī)座110與Y向滑動(dòng)座150在Y方向的運(yùn)動(dòng)。
[0023]實(shí)施例2
[0024]參考圖2和圖3，本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上:
[0025]所述的X向傳動(dòng)組件包括X向傳動(dòng)皮帶190、ΧΥ雙向軸承151、Χ向步進(jìn)電機(jī)113和垂直于Y向支撐軸120的X向支撐軸170;所述X向支撐軸170的一端固定于所述的X電機(jī)座110上，X向支撐軸170的另一端固定于所述的Y向滑動(dòng)座150上;所述的Y向滑動(dòng)座150上設(shè)有凹槽，XY雙向軸承151套在Y向支撐軸120上并位于所述的凹槽內(nèi)，且Y向滑動(dòng)座150上還設(shè)有擋片將XY雙向軸承151檔在凹槽內(nèi)；所述的X向步進(jìn)電機(jī)113固定于X電機(jī)座110上，X向步進(jìn)電機(jī)113的輸出軸與所述的XY雙向軸承151通過(guò)X向傳動(dòng)皮帶190連接，且X向傳動(dòng)皮帶190與X向支撐軸170平行;所述的打印頭180通過(guò)直線軸承設(shè)置于X向支撐軸170上，且打印頭180與X向傳動(dòng)皮帶190固定連接。
[0026]上述X向傳動(dòng)組件中，XY雙向軸承151為一段長(zhǎng)度為17mm的直線軸承，被限制在Y向滑動(dòng)座150的凹槽內(nèi)，XY雙向軸承151既能跟隨Y向滑動(dòng)座150沿著Y向支撐軸120在Y方向上滑動(dòng)，同時(shí)能繞著Y向支撐軸120在X方向上旋轉(zhuǎn);X向支撐軸170是直徑為8mm的不銹鋼光滑桿并設(shè)置有兩根，兩根X向支撐軸170的兩端分別固定于X電機(jī)座110和Y向滑動(dòng)座150上，從而大大的減少了整機(jī)在使用過(guò)程中的Y方向上的震動(dòng);打印頭180通過(guò)直線軸承可以在規(guī)定的X方向上沿著X向支撐軸170精確的滑動(dòng)，X向傳動(dòng)皮帶190為跑道型，當(dāng)X向步進(jìn)電機(jī)113帶動(dòng)X向傳動(dòng)皮帶190運(yùn)動(dòng)時(shí)，打印頭180跟隨X向傳動(dòng)皮帶190—起沿X向運(yùn)動(dòng)。
[0027]實(shí)施例3
[0028]本實(shí)施例在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上:
[0029]所述X向步進(jìn)電機(jī)113的輸出軸上設(shè)置有X向同步輪111，所述X向傳動(dòng)皮帶190的兩端分別套在X向同步輪111和所述的XY雙向軸承151上，且X向傳動(dòng)皮帶190為帶齒的膠帶，X向傳動(dòng)皮帶190與X向同步輪111之間齒合傳動(dòng)。通過(guò)精確控制X向步進(jìn)電機(jī)113的轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)的運(yùn)動(dòng)精確控制X向同步輪111的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)X向傳動(dòng)皮帶190沿X方向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)打印頭180通過(guò)直線軸承可以在規(guī)定的X方向上沿著X向支撐軸170精確的滑動(dòng);X向傳動(dòng)皮帶190與X向同步輪111之間齒合傳動(dòng)，可以減小傳動(dòng)誤差。
[0030]實(shí)施例4
[0031]本實(shí)施例在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上:
[0032]所述的X電機(jī)座110上設(shè)有X向限位開(kāi)關(guān)115和Y向限位開(kāi)關(guān)114，所述的X向限位開(kāi)關(guān)115朝向打印頭180設(shè)置。Y向限位開(kāi)關(guān)114的作用是確定打印頭180在Y方向上的初始位置Yo，當(dāng)整個(gè)Y向傳動(dòng)組件運(yùn)動(dòng)到Y(jié)o位置時(shí)，Y向限位開(kāi)關(guān)114會(huì)剛好觸碰到一個(gè)固定座的邊緣，從而確定打印頭180的Yo值;X向限位開(kāi)關(guān)115的作用是確定打印頭180在X方向上的初始位置Χο，打印頭180在X方向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，當(dāng)靠近X電機(jī)座110時(shí)，一旦觸碰到X向限位開(kāi)關(guān)115，就能確定整個(gè)打印頭180的Xo值。通過(guò)Xo、Yo這樣的初始值，就能精確控制打印頭180在預(yù)定的區(qū)域內(nèi)工作。
[0033]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種3D打印頭的雙向傳動(dòng)裝置，其特征在于:包括X向傳動(dòng)組件和Y向傳動(dòng)組件;所述的Y向傳動(dòng)組件包括一對(duì)Y向支撐軸、X電機(jī)座、Y向滑動(dòng)座、一對(duì)Y向傳動(dòng)軸和Y向步進(jìn)電機(jī)；所述的一對(duì)Y向支撐軸相互平行，所述的X電機(jī)座通過(guò)直線軸承設(shè)置于其中一個(gè)Y向支撐軸上，所述的Y向滑動(dòng)座通過(guò)直線軸承設(shè)置于另一個(gè)Y向支撐軸上;所述的一對(duì)Y向傳動(dòng)軸相互平行且分別與一對(duì)Y向支撐軸垂直相交;一對(duì)Y向傳動(dòng)軸的一端通過(guò)主動(dòng)皮帶連接，主動(dòng)皮帶由傳動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，一對(duì)Y向傳動(dòng)軸的另一端通過(guò)從動(dòng)皮帶連接;所述的X電機(jī)座與從動(dòng)皮帶固定連接，所述的Y向滑動(dòng)座與主動(dòng)皮帶固定連接;所述X向傳動(dòng)組件的一端固定于X電機(jī)座上，另一端固定于Y向滑動(dòng)座上，3D打印頭活動(dòng)設(shè)置于X向傳動(dòng)組件上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印頭的雙向傳動(dòng)裝置，其特征在于:所述的X向傳動(dòng)組件包括X向傳動(dòng)皮帶、XY雙向軸承、X向步進(jìn)電機(jī)和垂直于Y向支撐軸的X向支撐軸;所述X向支撐軸的一端固定于所述的X電機(jī)座上，X向支撐軸的另一端固定于所述的Y向滑動(dòng)座上;所述的Y向滑動(dòng)座上設(shè)有凹槽，XY雙向軸承套在Y向支撐軸上并位于所述的凹槽內(nèi)，且Y向滑動(dòng)座上還設(shè)有擋片將XY雙向軸承檔在凹槽內(nèi)；所述的X向步進(jìn)電機(jī)固定于X電機(jī)座上，X向步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與所述的XY雙向軸承通過(guò)X向傳動(dòng)皮帶連接，且X向傳動(dòng)皮帶與X向支撐軸平行；所述的3D打印頭通過(guò)直線軸承設(shè)置于X向支撐軸上，且打印頭與X向傳動(dòng)皮帶固定連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3D打印頭的雙向傳動(dòng)裝置，其特征在于:所述X向步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上設(shè)置有X向同步輪，所述X向傳動(dòng)皮帶的兩端分別套在X向同步輪和所述的XY雙向軸承上，且X向傳動(dòng)皮帶為帶齒的膠帶，X向傳動(dòng)皮帶與X向同步輪之間齒合傳動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的3D打印頭的雙向傳動(dòng)裝置，其特征在于:所述的X電機(jī)座上設(shè)有X向限位開(kāi)關(guān)和Y向限位開(kāi)關(guān)，所述的X向限位開(kāi)關(guān)朝向3D打印頭設(shè)置。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK106042395SQ201610607538
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月29日
【發(fā)明人】馬強(qiáng)
【申請(qǐng)人】深圳市加維科技有限公司