一种3d打印头的双向传动装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种3D打印头的双向传动装置，包括X向传动组件和Y向传动组件；Y向传动组件包括一对Y向支撑轴、X电机座、Y向滑动座、一对Y向传动轴和Y向步进电机；一对Y向支撑轴相互平行，X电机座设置于其中一个Y向支撑轴上，Y向滑动座设置于另一个Y向支撑轴上；一对Y向传动轴相互平行，且一端通过主动皮带连接，主动皮带由Y向步进电机驱动，一对Y向传动轴的另一端通过从动皮带连接；X电机座与从动皮带固定连接，Y向滑动座与主动皮带固定连接；X向传动组件的两端分别固定于X电机座和Y向滑动座上，3D打印头活动设置于X向传动组件上。其结构简单，运行平稳精准，占用空间小，使同等体积的整机打印体积更大。
【专利说明】
一种3D打印头的双向传动装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及3D打印领域，特别是涉及一种3D打印头的双向传动装置。
【背景技术】
[0002]3D打印是一种快速成型技术，一般使用可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。其中熔融挤出成型(FDM)大多使用ABS、PLA等作为耗材以丝状供料。耗材在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成，上一层对当前层起到定位和支撑的作用。在3D打印机构建方面则是通过在XYZ三个维度上各安放一个步进式步进电机，电脑软件通过数字模型的分层位置确定每一个需要打印的点，来对应的控制3个步进步进电机的协同运作，从而实现了三维方向上的立体造型。
[0003]但是，传统的用于传输FDM3D打印头的传动装置，其运行不平稳，不能精确控制打印头的位移，影响打印精度，进而影响产品质量;同时，现有的传动装置结构复杂，制造成本较高，占用空间较大，使同等体积的整机打印体积较小。
【发明内容】
[0004]基于此，针对上述问题，本发明提出一种3D打印头的双向传动装置，其结构简单，运行平稳精准，占用空间小，使同等体积的整机打印体积更大。
[0005]为达到上述目的，本发明的技术方案是:一种3D打印头的双向传动装置，包括X向传动组件和Y向传动组件;所述的Y向传动组件包括一对Y向支撑轴、X电机座、Y向滑动座、一对Y向传动轴和Y向步进电机;所述的一对Y向支撑轴相互平行，所述的X电机座通过直线轴承设置于其中一个Y向支撑轴上，所述的Y向滑动座通过直线轴承设置于另一个Y向支撑轴上;所述的一对Y向传动轴相互平行且分别与一对Y向支撑轴垂直相交;一对Y向传动轴的一端通过主动皮带连接，主动皮带由Y向步进电机驱动，一对Y向传动轴的另一端通过从动皮带连接;所述的X电机座与从动皮带固定连接，所述的Y向滑动座与主动皮带固定连接;所述X向传动组件的一端固定于X电机座上，另一端固定于Y向滑动座上，3D打印头活动设置于X向传动组件上。
[0006]上述Y向传动组件中，X电机座与Y向滑动座分别通过直线轴承可以在规定的Y方向上沿着Y向支撑轴精确的滑动。一对Y向支撑轴均是直径为8MM的不锈钢光滑杆，其通过高精度CNC件精确的固定，从而大大的减少了打印头在X方向上的震动。Y向步进电机出于整体结构尺寸和美观方面的考虑，安装在整机中时，设计到底座上的隐藏空间内。通过精确控制Y向步进电机的转动，电机的运动带动主动皮带转动，Y向滑动座跟随主动皮带一起沿Y向支撑轴运动，主动皮带带动Y向传动轴转动，Y向传动轴带动从动皮带运动，X电机座跟随从动皮带一起沿Y向支撑轴运动，从而精确的控制X电机座与Y向滑动座在Y方向的运动。
[0007 ]本发明中，优选地，所述的X向传动组件包括X向传动皮带、XY双向轴承、X向步进电机和垂直于Y向支撑轴的X向支撑轴;所述X向支撑轴的一端固定于所述的X电机座上，X向支撑轴的另一端固定于所述的Y向滑动座上;所述的Y向滑动座上设有凹槽，XY双向轴承套在Y向支撑轴上并位于所述的凹槽内，且Y向滑动座上还设有挡片将XY双向轴承档在凹槽内；所述的X向步进电机固定于X电机座上，X向步进电机的输出轴与所述的XY双向轴承通过X向传动皮带连接，且X向传动皮带与X向支撑轴平行;所述的3D打印头通过直线轴承设置于X向支撑轴上，且打印头与X向传动皮带固定连接。
[0008]上述X向传动组件中，XY双向轴承为一段长度为17mm的直线轴承，被限制在Y向滑动座的凹槽内，既能跟随Y向滑动座沿着Y向支撑轴在Y方向上滑动，同时能绕着Y向支撑轴在X方向上旋转;X向支撑轴是直径为8mm的不锈钢光滑杆并设置有两根，两根X向支撑轴的两端分别固定于X电机座和Y向滑动座上，从而大大的减少了打印头在使用过程中的Y方向上的震动;打印头通过直线轴承可以在规定的X方向上沿着X向支撑轴精确的滑动，X向传动皮带为跑道型，当X向步进电机带动X向传动皮带运动时，打印头跟随X向传动皮带一起沿X向运动。
[0009]进一步地，所述X向步进电机的输出轴上设置有X向同步轮，所述X向传动皮带的两端分别套在X向同步轮和所述的XY双向轴承上，且X向传动皮带为带齿的胶带，X向传动皮带与X向同步轮之间齿合传动。
[0010]通过精确控制X向步进电机的转动，电机的运动通过精确控制X向同步轮的转动从而带动X向传动皮带的沿X方向运动，从而带动打印头通过直线轴承可以在规定的X方向上沿着X向支撑轴精确的滑动;X向传动皮带与X向同步轮之间齿合传动，可以减小传动误差。
[0011]在优选的实施例中，所述的X电机座上设有X向限位开关和Y向限位开关，所述的X向限位开关朝向3D打印头设置。
[0012]Y向限位开关的作用是确定打印头在Y方向上的初始位置Yo，当整个Y向传动组件运动到Yo位置时，Y向限位开关会刚好触碰到一个固定座的边缘，从而确定打印头的Yo值;X向限位开关的作用是确定打印头在X方向上的初始位置Xe，打印头在X方向上运动的过程中，当靠近X电机座时，一旦触碰到X向限位开关，就能确定整个打印头的Xo值。通过Xo、Yo这样的初始值，就能精确控制打印头在预定的区域内工作。
[0013]本发明的有益效果是:打印头运动的整个过程平稳，受外界震动影响小，能精确控制打印头的位移，打印精度较高，所有的关键部件全部采用CNC技术精加工而成，从而将打印精度提高到100微米级别；结构简单，制造成本较低，设计紧凑，占用的空间小，能满足整机的小型化要求，使同样尺寸的整机能够达到更大的打印体积。
【附图说明】
[0014]图1是实施例中3D打印头的双向传动装置的结构示意图；
[0015]图2是图1中X向传动组件的结构示意图；
[0016]图3是图2中X电机座的结构示意图；
[0017]附图标记说明:
[0018]110-Χ电机座，Ill-X向同步轮，112-Υ向传动皮带固定螺丝，113-Χ向步进电机，114-Υ向限位开关，115-Χ向限位开关，120-Υ向支撑轴，130-Υ向传动轴，140-主动皮带，141-从动皮带，150-Υ向滑动座，151-ΧΥ双向轴承，160-Υ向步进电机，170-Χ向支撑轴，180-打印头。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0020]实施例1
[0021 ]参考图1和图2，一种3D打印头的双向传动装置，包括X向传动组件和Y向传动组件；所述的Y向传动组件包括一对Y向支撑轴120、X电机座110、Y向滑动座150、一对Y向传动轴130和Y向步进电机160;所述的一对Y向支撑轴120相互平行，所述的X电机座110通过直线轴承设置于其中一个Y向支撑轴120上，所述的Y向滑动座150通过直线轴承设置于另一个Y向支撑轴120上;所述的一对Y向传动轴130相互平行且分别与一对Y向支撑轴120垂直相交;一对Y向传动轴130的一端通过主动皮带140连接，主动皮带140由Y向步进电机160驱动，一对Y向传动轴130的另一端通过从动皮带141连接;所述的X电机座110与从动皮带141通过Y向传动皮带固定螺丝112固定连接，所述的Y向滑动座150与主动皮带140固定连接;所述X向传动组件的一端固定于X电机座110上，另一端固定于Y向滑动座150上，打印头180活动设置于X向传动组件上。
[0022]上述Y向传动组件中，Χ电机座110与Y向滑动座150分别通过直线轴承可以在规定的Y方向上沿着Y向支撑轴120精确的滑动。一对Y向支撑轴120均是直径为8ΜΜ的不锈钢光滑杆，其通过高精度CNC件被精确地固定，从而大大的减少了整机在使用过程中的X方向上的震动。Y向步进电机160出于整体结构尺寸和美观方面的考虑，安装在整机中时，设计到底座上的隐藏空间内。通过精确控制Y向步进电机160的转动，电机的运动带动主动皮带140转动，Y向滑动座跟150随主动皮带140—起沿Y向支撑轴120运动，主动皮带140带动Y向传动轴130转动，Y向传动轴130带动从动皮带141运动，X电机座110跟随从动皮带141 一起沿Y向支撑轴120运动，从而精确的控制X电机座110与Y向滑动座150在Y方向的运动。
[0023]实施例2
[0024]参考图2和图3，本实施例在实施例1的基础上:
[0025]所述的X向传动组件包括X向传动皮带190、ΧΥ双向轴承151、Χ向步进电机113和垂直于Y向支撑轴120的X向支撑轴170;所述X向支撑轴170的一端固定于所述的X电机座110上，X向支撑轴170的另一端固定于所述的Y向滑动座150上;所述的Y向滑动座150上设有凹槽，XY双向轴承151套在Y向支撑轴120上并位于所述的凹槽内，且Y向滑动座150上还设有挡片将XY双向轴承151档在凹槽内；所述的X向步进电机113固定于X电机座110上，X向步进电机113的输出轴与所述的XY双向轴承151通过X向传动皮带190连接，且X向传动皮带190与X向支撑轴170平行;所述的打印头180通过直线轴承设置于X向支撑轴170上，且打印头180与X向传动皮带190固定连接。
[0026]上述X向传动组件中，XY双向轴承151为一段长度为17mm的直线轴承，被限制在Y向滑动座150的凹槽内，XY双向轴承151既能跟随Y向滑动座150沿着Y向支撑轴120在Y方向上滑动，同时能绕着Y向支撑轴120在X方向上旋转;X向支撑轴170是直径为8mm的不锈钢光滑杆并设置有两根，两根X向支撑轴170的两端分别固定于X电机座110和Y向滑动座150上，从而大大的减少了整机在使用过程中的Y方向上的震动;打印头180通过直线轴承可以在规定的X方向上沿着X向支撑轴170精确的滑动，X向传动皮带190为跑道型，当X向步进电机113带动X向传动皮带190运动时，打印头180跟随X向传动皮带190—起沿X向运动。
[0027]实施例3
[0028]本实施例在实施例2的基础上:
[0029]所述X向步进电机113的输出轴上设置有X向同步轮111，所述X向传动皮带190的两端分别套在X向同步轮111和所述的XY双向轴承151上，且X向传动皮带190为带齿的胶带，X向传动皮带190与X向同步轮111之间齿合传动。通过精确控制X向步进电机113的转动，电机的运动精确控制X向同步轮111的转动，从而带动X向传动皮带190沿X方向运动，进而带动打印头180通过直线轴承可以在规定的X方向上沿着X向支撑轴170精确的滑动;X向传动皮带190与X向同步轮111之间齿合传动，可以减小传动误差。
[0030]实施例4
[0031]本实施例在实施例3的基础上:
[0032]所述的X电机座110上设有X向限位开关115和Y向限位开关114，所述的X向限位开关115朝向打印头180设置。Y向限位开关114的作用是确定打印头180在Y方向上的初始位置Yo，当整个Y向传动组件运动到Yo位置时，Y向限位开关114会刚好触碰到一个固定座的边缘，从而确定打印头180的Yo值;X向限位开关115的作用是确定打印头180在X方向上的初始位置Χο，打印头180在X方向上运动的过程中，当靠近X电机座110时，一旦触碰到X向限位开关115，就能确定整个打印头180的Xo值。通过Xo、Yo这样的初始值，就能精确控制打印头180在预定的区域内工作。
[0033]以上所述实施例仅表达了本发明的【具体实施方式】，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种3D打印头的双向传动装置，其特征在于:包括X向传动组件和Y向传动组件;所述的Y向传动组件包括一对Y向支撑轴、X电机座、Y向滑动座、一对Y向传动轴和Y向步进电机；所述的一对Y向支撑轴相互平行，所述的X电机座通过直线轴承设置于其中一个Y向支撑轴上，所述的Y向滑动座通过直线轴承设置于另一个Y向支撑轴上;所述的一对Y向传动轴相互平行且分别与一对Y向支撑轴垂直相交;一对Y向传动轴的一端通过主动皮带连接，主动皮带由传动电机驱动，一对Y向传动轴的另一端通过从动皮带连接;所述的X电机座与从动皮带固定连接，所述的Y向滑动座与主动皮带固定连接;所述X向传动组件的一端固定于X电机座上，另一端固定于Y向滑动座上，3D打印头活动设置于X向传动组件上。2.根据权利要求1所述的3D打印头的双向传动装置，其特征在于:所述的X向传动组件包括X向传动皮带、XY双向轴承、X向步进电机和垂直于Y向支撑轴的X向支撑轴;所述X向支撑轴的一端固定于所述的X电机座上，X向支撑轴的另一端固定于所述的Y向滑动座上;所述的Y向滑动座上设有凹槽，XY双向轴承套在Y向支撑轴上并位于所述的凹槽内，且Y向滑动座上还设有挡片将XY双向轴承档在凹槽内；所述的X向步进电机固定于X电机座上，X向步进电机的输出轴与所述的XY双向轴承通过X向传动皮带连接，且X向传动皮带与X向支撑轴平行；所述的3D打印头通过直线轴承设置于X向支撑轴上，且打印头与X向传动皮带固定连接。3.根据权利要求2所述的3D打印头的双向传动装置，其特征在于:所述X向步进电机的输出轴上设置有X向同步轮，所述X向传动皮带的两端分别套在X向同步轮和所述的XY双向轴承上，且X向传动皮带为带齿的胶带，X向传动皮带与X向同步轮之间齿合传动。4.根据权利要求1-3任一所述的3D打印头的双向传动装置，其特征在于:所述的X电机座上设有X向限位开关和Y向限位开关，所述的X向限位开关朝向3D打印头设置。
【文档编号】B29C67/00GK106042395SQ201610607538
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月29日
【发明人】马强
【申请人】深圳市加维科技有限公司