悬锤式竖直平面打印机的制作方法

本发明涉及一种打印机，特别涉及一种适用于竖直平面的悬锤式打印机。

背景技术：

在传统的打印设备中，打印方式主要采用水平面打印，打印对象也主要是纸张。如平常办公所用的喷墨打印机，通过带动打印头在横向导轨上左右移动，再配合纸张在前后方向的进给，以扫描的方式完成打印。也有保持纸张不动，通过相互垂直的两支导轨控制打印头在同一个平面上的x向和y向的移动来完成打印，这种打印方式可以应用于竖直面的打印。由于受导轨长度限制，在垂直平面内，打印幅度有限，如果打印平面太高，导轨的安装难度也大。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，提供悬锤式竖直平面打印机，这种打印机结构合理，安装方便。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

悬锤式竖直平面打印机，包括打印头，在打印头的两侧设有步进电机，两条同步带一端分别与打印头的两侧固定连接，两条同步带分别绕过步进电机的输出轴后与重锤固定连接。

上述的悬锤式竖直平面打印机，在电机的输出轴上安装有旋转式角度编码器。

上述的悬锤式竖直平面打印机，打印头内侧下方设有万向轮。

上述的悬锤式竖直平面打印机，同步带与打印头的固定端设于打印头上方的内侧。

本发明将打印头两侧的电机固定在竖直平面的上端，通过控制两侧电机的转向与转速达到控制同步带的长度变化，从而可以移动打印头在垂直平面进行打印。

万向轮不仅能减小打印头与打印平面之间的摩擦，而且适用于打印头沿无约束的打印头轨迹进行移动。本发明中打印头的内侧面是指打印头靠近待打印的竖直墙面的一侧。本发明适用于基本竖直的平面，待打印的竖直平面有可能在局部会存在一定的倾斜，同步带固定在打印头上方的内侧面，通过同步带这个固定点与打印头自身重力的调节，保持打印头与竖直平面贴合，使打印头与竖直平面的距离保持不变，减小打印误差。

本发明安装快速简捷，打印的最大范围只与同步带的长短有关，在竖直面内的安装不受距地高度的限制，非常适合墙面的现场喷绘。

如图所示，a，o处为电机，g1，g2处为重锤，结构采用两个重锤、打印头自身的重力拉紧同步带，依靠a，o处的电机驱动改变同步带op，ap的长度，从而移动打印头。

为保证打印精度需要保证打印头在垂直面实时的位置信息，以电机o为原点建立极坐标系，根据三角函数可以计算打印头相对o点的极坐标。

令l0＝oa,l1＝op1,l'1＝ap1,l2＝op2,l'2＝ap2

若a，o处电机转速分别为n1,n2，时间为t，则可计算同步带op，ap在移动过程中，点p1，p2处带长变化。

l2＝l1+n1×t

l'2＝l'1+n2×t

通过实时计算两根同步带带长的长度，可以计算出打印头在极坐标下位置点：

xn＝ln

对于电机的控制，若打印头采用扫描式工作方式，打印头主要在水平和垂直方向上移动。若打印头水平向左移动，电机o反转，电机a反转；打印头向右移动，电机o正转，电机a正转。

水平运动时，打印头与ox始终保持水平，即运动中三角形△opa面积始终不变，由此可以确定两个电机间转速的约束关系。在任意为位置pn处，三角形面积计算公式如下：

水平运动中，实时计算三角形三角形面积，依据面积不变原理，对运动情况进行实时的反馈控制。

垂直上下运动时，电机一个正转一个反转，带在水平方向上的位移分量不变，对电机转速的约束为：

l1×cosθ1＝l2×cosθ2

l'1×cosθ'1＝l'2×cosθ'2

若打印头采用指定轨迹打印的工作方式，计算轨迹在设定极坐标系下的坐标位置，计算每个位置点下两根带长的长度，通过驱动电机改变两根牵引不带的长度移动打印打印头到达指定的轨迹点，进行打印。

在打印头移动过程中需时刻保持同步带的张紧以保持打印头的稳定。同步带的张紧力主要由电机的驱动力形成的摩檫力、重锤的重力以及移动舱自身的重力分量提供，当打印头在移动过程中，无论电机正转、反转，由于重锤拉力和打印头自身重力的作用，同步带始终处于一个张紧状态，可以保证不发生滑动。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明侧视结构示意图。

图3为本发明打印头在打印面上的位置移动示意图。

图4为本发明在外斜的平面上打印的示意图。

图5为本发明在内斜的平面上打印的示意图。

图6为本发明的打印流程示意图。

图中标记为：1打印头，2重锤，3同步带，4电机，5万向轮，6三角固定架。

具体实施方式

参照附图，悬锤式竖直平面打印机，包括打印头1，在打印头的两侧设有步进电机4，两条同步带3一端分别与打印头的左右两侧固定连接，两条同步带分别绕过左右两侧步进电机的输出轴后与重锤2固定连接，同步带与打印头的固定端设于打印头上方的内侧；在电机的输出轴上安装有旋转式角度编码器；打印头内侧下方设有万向轮5。

在使用时，比如应用在较高的墙面喷绘时，将打印头的两侧的电机通过三角固定架6安装在墙面上端的两侧，根据打印面的大小，安装好合适长短的同步带，通过旋转式角度编码器获取电机输出的转动角度，从而控制打印头在竖直平面上的移动进行打印。当墙面存在外斜和内斜的局部不平整时，通过固定于打印头内侧的同步带固定点和打印头自身的重力，使打印头贴合与墙面上，保持打印头与墙面的距离不变，减小打印误差。

当墙面较低矮时，可以在墙面两侧的地面上放置三角支架，将电机固定在三角支架上端且紧压在墙面上端的两侧。这种固定方式也是可以满足打印机移动的要求。电机的固定方式是常规技术，不再赘述。

打印喷头与同步带之间电子控制是常规技术，不在本案中赘述。

技术特征：

技术总结
悬锤式竖直平面打印机，包括打印头，在打印头的两侧设有步进电机，同步带一端与打印头固定连接，同步带绕过步进电机的输出轴后与重锤固定连接。本发明将打印头两侧的电机固定在竖直平面的上端，通过电机转向与转速控制同步带长度变化而移动打印头进行打印。本发明安装快速简捷，打印范围可大小调节，在竖直面内的安装不受距地高度的限制，非常适合内外墙面的现场喷绘。

技术研发人员：占红武;胥芳
受保护的技术使用者：浙江工业大学;杭州游印信息技术有限公司
技术研发日：2018.08.02
技术公布日：2019.03.22