本實(shí)用新型涉及機(jī)械傳動(dòng)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種新型機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及具有該機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的裝置。

背景技術(shù)：

3D打印機(jī)是快速成型技術(shù)的一種裝置，熔融沉積型技術(shù)(Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM)是3D打印主流技術(shù)之一。它利用熱塑性材料(ABS或PLA，peek等)的熱熔型、粘接性，將熱塑材料在打印噴頭內(nèi)加熱成熔融態(tài)。打印噴頭在設(shè)定程序控制下，沿著模型輪廓軌跡進(jìn)行X-Y平面運(yùn)動(dòng)，打印材料被擠出后迅速固化，并與周圍材料粘接，每一個(gè)層面都是在上一層層面上堆積而成，直至按模型層層堆積完成為止。

因同步帶具有：無滑動(dòng)，傳動(dòng)比精確；傳動(dòng)效率高達(dá)0.98，節(jié)能效果好；傳動(dòng)比可達(dá)到10左右，結(jié)構(gòu)緊湊；維護(hù)保養(yǎng)方便低廉等優(yōu)點(diǎn)，在高速低負(fù)荷的機(jī)械傳動(dòng)中得到廣泛的應(yīng)用。

熔融沉積型(FDM)3D打印機(jī)等高速低負(fù)荷機(jī)器，大都采用較窄的同步帶，具有多種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，但隨著機(jī)器尺寸加大，傳動(dòng)距離加大，同步帶長(zhǎng)度隨之增加，同步帶彈性變形量增加，又因?yàn)閯?dòng)力傳遞過程中，力多次改變方向，造成動(dòng)力傳遞延誤加大，影響傳動(dòng)效率和精度，使得大型機(jī)器特別是大型3D打印機(jī)器的進(jìn)一步發(fā)展受到制約。

為了保證工作精度，大型的機(jī)器僅能夠降速運(yùn)行，無法全速運(yùn)行。

因此，如何設(shè)計(jì)一種全新的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，使其在應(yīng)用在大型機(jī)械上時(shí)依然具有較高的傳動(dòng)效率與精度，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型所提供的傳動(dòng)具有可以進(jìn)行二軸聯(lián)動(dòng)，特別適用于3D打印機(jī)和雕刻機(jī)等高速低負(fù)荷機(jī)器利用同步帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)XY方向高效精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，并具有傳動(dòng)精度高、壽命可靠的優(yōu)點(diǎn)。

為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種新型機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，包括：

位于左、右兩側(cè)的Y方向滑軌，每個(gè)Y方向滑軌上均具有一個(gè)Y方向滑塊；

與所述Y方向滑塊固定連接的X方向滑軌，該X方向滑軌上具有X方向滑塊；

位于所述Y方向滑軌端部外側(cè)的電機(jī)，每個(gè)電機(jī)的主軸上均安裝有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，所述電機(jī)共有四個(gè)；

兩Y方向滑塊上，均具有兩個(gè)從動(dòng)輪，一同步帶繞過四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪與四個(gè)從動(dòng)輪后與X方向滑塊固定連接。

優(yōu)選的，所述電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。

優(yōu)選的，所述X方向滑軌與Y方向滑軌垂直。

優(yōu)選的，所述四個(gè)電機(jī)完全相同。

優(yōu)選的，所述四個(gè)電機(jī)包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)和第四電機(jī)；

第一電機(jī)和第二電機(jī)由第一驅(qū)動(dòng)器控制；

第三電機(jī)和第四電機(jī)由第二驅(qū)動(dòng)器控制。

優(yōu)選的，所述第一電機(jī)和第二電機(jī)中心的連線與位于同一側(cè)滑塊上的兩從動(dòng)輪的連線平行。

同時(shí)，Y方向的同步帶互相平行并且與X方向同步帶互相垂直。

優(yōu)選的，所述第一電機(jī)和第二電機(jī)中心的連線與第三電機(jī)和第四電機(jī)中心的連線平行。

在提供上述傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案的同時(shí)，本實(shí)用新型還提供了一種裝置，該裝置上安裝有上述的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。

上述的裝置，優(yōu)選為3D打印機(jī)，其中，所述X方向滑塊上安裝有擠出頭。

上述的裝置，優(yōu)選為激光雕刻機(jī)，其中，所述X方向滑塊上安裝有激光雕刻頭。

本實(shí)用新型的有益效果是：

(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于安裝和調(diào)試，低故障，零件精度要求不高，降低了生產(chǎn)成本和維護(hù)費(fèi)用。

(2)縮短了動(dòng)力源和工作模塊之間的同步帶長(zhǎng)度，解決了大尺寸機(jī)器隨著同步帶增長(zhǎng)后，同步帶反應(yīng)滯后以及彈性增加，影響精度和速度的問題，動(dòng)力傳遞更迅速，提高了傳動(dòng)精度和速度。

(3)采用XY聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)，X軸和Y軸方向都是兩個(gè)電機(jī)協(xié)調(diào)配合進(jìn)行傳動(dòng)，使得傳動(dòng)效率更高，能夠設(shè)計(jì)出更加低功耗的設(shè)備。

(4)整機(jī)采用一根同步帶，便于調(diào)節(jié)整條同步帶張力一致。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型中X方向滑塊45°方向進(jìn)給示意圖；

圖3是本實(shí)用新型中X方向滑塊30°方向進(jìn)給示意圖；

圖4是本實(shí)用新型中X方向滑塊75°方向進(jìn)給示意圖；

圖中：

1、第一電機(jī)，2、第二電機(jī)，3、第三電機(jī)，4、第四電機(jī)，

5、第一同步輪，6、第二同步輪，7、第三同步輪，8、第四同步輪，

9、同步帶，

10、第一從動(dòng)輪，11、第二從動(dòng)輪，12、第三從動(dòng)輪，13、第四從動(dòng)輪，

14、同步帶固定處A，15、同步帶固定處B，

16、X方向滑軌，17、X方向滑塊，18、Y方向滑軌，19、Y方向滑塊，20、工作模塊，21、控制模塊。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1：一種新型機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括：

位于左、右兩側(cè)的Y方向滑軌18，每個(gè)Y方向滑軌18上均具有一個(gè)Y方向滑塊19；兩個(gè)Y方向滑塊19與同一X方向滑軌16的兩端固定連接，X方向滑軌16上具有X方向滑塊17，所述X方向滑軌16與Y方向滑軌18垂直。

在左側(cè)Y方向滑軌18的上、下兩端分別設(shè)置有第四電機(jī)4和第三電機(jī)3；在右側(cè)Y方向滑軌18的上、下兩端分別設(shè)置有第二電機(jī)2和第一電機(jī)1。

其中，在第一電機(jī)1上安裝有第一同步輪5，在第二電機(jī)2上安裝有第二同步輪6，在第三電機(jī)3上安裝有第3同步輪7，在第四電機(jī)4上安裝有第四同步輪8。

四個(gè)同步輪在各自對(duì)應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，均為主動(dòng)輪。

左側(cè)的Y方向滑塊19上安裝有第四從動(dòng)輪13和第三從動(dòng)輪12；右側(cè)的Y方向滑塊19上安裝有第二從動(dòng)輪11和第一從動(dòng)輪10。四個(gè)從動(dòng)輪均應(yīng)選擇為光滑無齒的從動(dòng)輪。

同步帶9的一端與X方向滑塊17的右端固定連接，形成同步帶固定處B15。然后同步帶9依次繞過第二從動(dòng)輪11、第二同步輪6、第一同步輪5、第一從動(dòng)輪10、第三從動(dòng)輪12、第三同步輪7、第四同步輪8和第四從動(dòng)輪13后與X方向滑塊17的左端固定連接，形成同步帶固定處A14。同步帶9的各部分，應(yīng)當(dāng)處于同一水平面，四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪和四個(gè)從動(dòng)輪亦是，以便減少阻力，確保傳遞精準(zhǔn)，高速高效。

同步帶9的寬度為市面常見的6-20毫米規(guī)格，容易采購，同步帶9可采用加強(qiáng)纖維或加強(qiáng)金屬，減少變形量，提高精度和傳動(dòng)效率。同步帶固定處A14和同步帶固定處B15盡量靠近工作模塊的重心，以便在X方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，減小工作模塊旋轉(zhuǎn)力，降低傳動(dòng)誤差和提高傳動(dòng)效率。

在X方向滑塊17上，安裝有工作模塊20。

根據(jù)不同的需要，四個(gè)電機(jī)可以選擇為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。作為較佳的選擇，四個(gè)電機(jī)的型號(hào)規(guī)格盡量完全相同。四個(gè)電機(jī)中，第一電機(jī)1和第二電機(jī)2由第一驅(qū)動(dòng)器控制；第三電機(jī)3和第四電機(jī)4由第二驅(qū)動(dòng)器控制，兩驅(qū)動(dòng)器均位于控制模塊21中。

忽略工作模塊20的情況下，處于提高運(yùn)動(dòng)精度的角度考慮，當(dāng)X方向滑軌16處于Y方向滑軌18的中間，且X方向滑塊17位于X方向滑軌16中央時(shí)，本裝置整體為中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)。

作為與本方案類似的情形，XY方向也可以互換。

工作模塊20根據(jù)不同的需要，可以選擇為激光頭，3D打印噴頭或畫筆等裝置。

繼續(xù)參考圖1所示，當(dāng)工作模塊向X方向移動(dòng)時(shí)，第一電機(jī)1、第二電機(jī)2、第三電機(jī)3、和第四電機(jī)4同時(shí)運(yùn)動(dòng)，都為順時(shí)針，轉(zhuǎn)速相同。

如圖2所示，當(dāng)工作模塊20進(jìn)行45度移動(dòng)時(shí)，假設(shè)單位時(shí)間內(nèi)工作模塊20移動(dòng)距離為1，根據(jù)三角函數(shù)sin45所知，同時(shí)在XY分別移動(dòng)了0.70711，那么單位時(shí)間內(nèi)第一電機(jī)1和第二電機(jī)2需要順時(shí)針移動(dòng)1.41422，第三電機(jī)3和第四電機(jī)4需要X方向順時(shí)針移動(dòng)0.70711，同時(shí)Y反方向逆時(shí)針移動(dòng)0.70711。因此進(jìn)行圖2所示45度運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一電機(jī)1和第二電機(jī)2順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，第三電機(jī)3和第四電機(jī)4保持靜止。

如圖3示，當(dāng)工作模塊30度移動(dòng)時(shí)，假設(shè)單位時(shí)間內(nèi)工作模塊20移動(dòng)距離為1，根據(jù)三角函數(shù)sin30＝y(tǒng)/1,cos30＝x/1,所以工作模塊20進(jìn)行Y方向移動(dòng)0.5，X方向移動(dòng)0.86603，那么單位時(shí)間內(nèi)第一電機(jī)1和第二電機(jī)2需要順時(shí)針轉(zhuǎn)到1.36603，第三電機(jī)3和第四電機(jī)4需要(0.86603-0.5＝0.36603)同時(shí)順時(shí)針移動(dòng)0.36603。此時(shí)，第一電機(jī)1、第二電機(jī)2與第三電機(jī)3、第四電機(jī)4轉(zhuǎn)速比為：3.7320165：1。

如圖4所示，當(dāng)工作模塊20進(jìn)行75度移動(dòng)時(shí)，假設(shè)單位時(shí)間內(nèi)工作模塊20移動(dòng)距離為1，根據(jù)三角函數(shù)sin75＝y(tǒng)/1,cos75＝x/1,所知，工作模塊20進(jìn)行Y方向移動(dòng)了0.96593，X方向移動(dòng)了0.25882，那么單位時(shí)間內(nèi)第一電機(jī)1和第二電機(jī)2需要順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)1.22475，第三電機(jī)3和第四電機(jī)4需要(0.86603-0.5＝0.36603)逆時(shí)針移動(dòng)0.70711。此時(shí)，第一電機(jī)1、第二電機(jī)2和第三電機(jī)3、第四電機(jī)4轉(zhuǎn)速比為：1.7320500176：1。

采用了四個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)后，本裝置縮短了同步帶傳動(dòng)距離，提高了傳動(dòng)效率和精度及速度。

實(shí)施例2：一種裝置，該裝置上安裝有X軸和Y軸的二軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)。其中，該結(jié)構(gòu)為實(shí)施例1所示的結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例3：一種3D打印機(jī)，該3D打印機(jī)至少為二軸二聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)。其中，該打印機(jī)采用了實(shí)施例1所示的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，且該打印機(jī)上的工作模塊20被替換為擠出頭。

實(shí)施例4：一種雕刻機(jī)，該雕刻機(jī)至少為二軸二聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)。其中，該雕刻機(jī)采用了實(shí)施例1所示的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，且該雕刻機(jī)上的工作模塊20被替換為激光雕刻頭。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)，未予以詳細(xì)說明和局部放大呈現(xiàn)的部分，為現(xiàn)有技術(shù)，在此不進(jìn)行贅述。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。