机械传动控制机构、3D打印机升降台及3D打印机的制作方法

本发明涉及三维快速成形制造技术领域，特别是涉及一种机械传动控制机构、3D打印机升降台及3D打印机。

背景技术：

3D打印机又称三维打印机（3DP），是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。

3D打印机打印的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向（X-Y方向）的分辨率是以dpi（像素每英寸）或者微米来计算的。一般的厚度为100微米，即0.1毫米。也就是说，3D打印机每次在Z方向的打印厚度为100微米，由Z方向升降台控制工作。Z方向升降台直接影响3D打印机的打印精度，和产品的质量。

现有的Z方向升降台一般由蜗轮蜗杆减速机传动控制，蜗轮蜗杆传动能得到很大的传动比、结构紧凑、传动平稳、噪音较小及可以自锁，但蜗轮蜗杆工作时发热大、齿面磨损较大，造成齿间间隙变大，影响升降台的控制精度。

因此，如何解决齿面磨损大，影响升降台的控制精度的问题，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种机械传动控制机构，该机械传动控制机构结构简单，克服了由于齿面磨损大，而影响升降台的控制精度的问题。

本实用新型提供了一种机械传动控制机构，包括相互啮合的蜗轮蜗杆，所述蜗杆的导程不变，所述蜗杆的工作齿至少包括两组工作齿组，第一工作齿组和第二工作齿组，所述第二工作齿组的第二齿厚大于所述第一工作齿组的第一齿厚，所述工作齿组对应的齿厚依次增加。

可选的，所述第一工作齿组的第一齿厚相同，所述第二工作齿组的第二齿厚相同，每组所述工作齿组内部各齿轮的齿厚相同。

可选的，所述第一工作齿组的第一齿厚相同，所述第二工作齿组的第二齿厚渐增。

可选的，所述蜗杆的工作齿具有辅助部件，所述辅助部件为在齿面设有凹槽，所述凹槽中嵌入传动滚珠，所述传动滚珠在所述凹槽中可转动。

可选的，所述蜗杆包括工作齿组位置调节部件，所述调节部件能够使所述蜗杆沿所述蜗杆的轴线方向移动。

可选的，所述调节部件包括第一螺母、限位轴承、第一轴套和设置于所述蜗杆端部的第一轴段、第二轴段；

所述第一轴段具有外螺纹，与所述第一螺母配合；

所述第二轴段为光滑轴杆，与所述限位轴承的内圈配合；

所述第一螺母与所述限位轴承之间以所述第一轴套抵顶限位。

可选的，所述调节部件还包括第二螺母、第二轴套和设置于所述蜗杆端部的第三轴段；

所述第三轴段具有外螺纹，与所述第二螺母配合；

所述限位轴承与所述第二螺母之间以所述第二轴套抵顶限位。

可选的，所述蜗杆端部的所述第一轴段、所述第二轴段和所述第三轴段的半径依次减小。

本实用新型还提供了一种3D打印机升降台，包括上述任意一种机械传动控制机构。

本实用新型还提供了一种3D打印机，包括上述3D打印机升降台。

相对于现有技术，本实用新型的技术效果是：

本实用新型提供的一种机械传动控制机构，包括相互啮合的蜗轮蜗杆，所述蜗杆导程不变，以便与蜗轮啮合传动，保持升降台原来的升降参数。所述蜗杆工作齿至少包括两组工作齿组，第一工作齿组和第二工作齿组。蜗轮蜗杆传动时，仅需使用前端几个工作齿，即第一工作齿组处于传动工作区进行传动。蜗杆工作齿数多于传动需要的齿数，即在后的第二工作齿组处于闲置空转状态。

当前端的第一工作齿组由于磨损无法完全啮合，保证传动精度时，使蜗杆轴向移动，将在后闲置的第二工作齿组移入传动工作区，则此时，由于磨损增大齿间间隙的第一工作齿组已完全移出传动工作区，全部由第二工作齿组代替。由于在后的第二工作齿组第二齿厚大于在前端的第一工作齿组第一齿厚，增加的齿厚填补了由于磨损产生的间隙，每个第二工作齿组的齿都可以与蜗轮完全啮合，继续传动控制升降台，克服了由于磨损导致啮合度降低的问题，提高了传动精度，进而保证了升降台的控制精度。

本实用新型还提供了一种3D打印机升降台，包括上述任意一种机械传动控制机构。由于机械传动控制机构具有上述技术效果，故上述3D打印机升降台也具有相应的技术效果。

此外，本实用新型还提供了一种3D打印机，包括上述3D打印机升降台。由于设置有上述机械传动控制机构的3D打印机升降台具有上述技术效果，故上述3D打印机也具有相应的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型提供的另一种具体实施方式的结构示意图。

其中，图1和图2中的附图标记和部件名称之间的对应关系如下：11第一工作齿组

12第二工作齿组

21第一螺母

22限位轴承

23第二螺母

31第一轴段

32第二轴段

33第三轴段。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本实用新型提供的一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体的实施方式中，本实用新型提供了一种机械传动控制机构，包括相互啮合的蜗轮蜗杆，蜗杆的导程不变，蜗杆的工作齿至少包括两组工作齿组，第一工作齿组11和第二工作齿组12，第二工作齿组12的第二齿厚大于第一工作齿组11的第一齿厚，工作齿组对应的齿厚依次增加。

蜗杆具有一个或几个螺旋齿，与蜗轮啮合，蜗杆转动，螺旋推动动蜗轮转动，完成传动。蜗杆螺旋齿面与蜗轮啮合齿面传动过程中，易摩擦和发热，造成磨损，长时间使用后，蜗轮和蜗杆的工作齿都会由于磨损而导致齿间间隙变大，啮合度降低，以至升降台的控制精度降低。

本实用新型提供的一种机械传动控制机构，包括相互啮合的蜗轮蜗杆，蜗杆导程不变，以便与蜗轮啮合传动，保持升降台原来的升降参数。蜗杆工作齿至少包括两组工作齿组，第一工作齿组11和第二工作齿组12。蜗轮蜗杆传动时，仅需使用前端几个工作齿，即第一工作齿组11处于传动工作区进行传动。一般，蜗杆传动只需几个齿与蜗轮啮合传动。蜗杆工作齿数多于传动需要的齿数，即在后的第二工作齿组12处于闲置空转状态。

当前端的第一工作齿组11由于磨损无法完全啮合，保证传动精度时，使蜗杆轴向移动，将在后闲置的第二工作齿组12移入传动工作区，则此时，由于磨损增大齿间间隙的第一工作齿组11已完全移出传动工作区，全部由第二工作齿组12代替。由于在后的第二工作齿组12第二齿厚大于在前端的第一工作齿组11第一齿厚，增加的齿厚填补了由于磨损产生的间隙，每个第二工作齿组12的齿都可以与蜗轮完全啮合，继续传动控制升降台，克服了由于磨损导致啮合度降低的问题，提高了传动精度，进而保证了升降台的控制精度。

一般的蜗轮蜗杆传动部件长时间使用后，啮合度不佳，为了保证传动精度，只能采用更换部件的方式来解决。而采用上述的机械传动控制机构，可避免更换部件的繁琐操作，在保证传动精度的前提下，降低了维护成本，延长了机器的使用寿命。

具体的，蜗杆和蜗轮的啮合面可为平面二次包络环面，增加了啮合传动的工作齿数，使机械传动控制机构的可靠性有所提高。

需要说明的是，蜗轮蜗杆的导程及齿厚参数，可根据实际应用情况根据不同的传动精度要求而选择使用，在此不作具体限定。

在本实用新型提供的另一种实施方式中，第一工作齿组11的第一齿厚相同，第二工作齿组12的第二齿厚相同，每组工作齿组内部各齿轮的齿厚相同。

蜗杆螺旋齿面与蜗轮啮合齿面传动过程中，摩擦和发热，造成磨损，蜗轮和蜗杆的工作齿长时间使用后都会由于磨损而导致齿间间隙变大。当这种磨损较均匀的时，即每个工作齿的磨损基本相同，齿间间隙变大的距离也基本相同，设计第二工作齿组12的第二齿厚相同，即各齿齿厚相等。

当磨损度较大，捏合度降低，影响传动精度时，使蜗杆轴向移动，将第一工作齿组11移出传动工作区，第二工作齿组12移入传动工作区。此时，增加了一定齿厚的等齿厚第二工作齿组12的各齿皆可以与蜗轮齿完全啮合，从而保证了机械传动控制机构的传动精度。

在另一实施方式中，第一工作齿组11的第一齿厚相同，第二工作齿组12的第二齿厚渐增。

蜗杆螺旋齿面与蜗轮啮合齿面传动过程中，摩擦和发热，造成磨损，蜗轮和蜗杆的工作齿长时间使用后都会由于磨损而导致齿间间隙变大。在传动尾部的工作齿一般受力更大，磨损较大，即第一工作齿组11的磨损不均匀，随着向前传动齿间磨损的降低，齿间间隙变大的距离也逐渐减小，设计第二工作齿组12的第二齿厚渐增，即各齿齿厚渐增。

当磨损度较大，捏合度降低，影响传动精度时，使蜗杆轴向移动，将第一工作齿组11移出传动工作区，第二工作齿组12移入传动工作区。此时，齿厚渐增的第二工作齿组12的各齿皆可以与蜗轮齿完全啮合，从而保证了机械传动控制机构的传动精度。

在本实用新型的另一实施方式中，蜗杆的工作齿具有辅助部件，辅助部件为在齿面设有凹槽，凹槽中嵌入传动滚珠，传动滚珠在凹槽中可转动。蜗轮蜗杆传动过程中，齿间啮合，蜗杆旋转向前推动蜗轮转动，滚珠的设置，减少了蜗轮蜗杆啮合传动过程中的摩擦，降低了磨损，进一步延长了的蜗轮蜗杆的使用寿命。

请参考图2，图2为本实用新型提供的另一种具体实施方式的结构示意图。

在本实用新型的另一种实施方式中，蜗杆包括调节部件，调节部件能够使所述蜗杆沿蜗杆的轴线方向移动。

具体的，所述调节部件包括第一螺母21、限位轴承22、第一轴套和设置于蜗杆端部的第一轴段31、第二轴段32；

第一轴段31具有外螺纹，与第一螺母21配合；

第二轴段32为光滑轴杆，与限位轴承22的内圈配合；

第一螺母21与限位轴承22之间以第一轴套抵顶限位。

当蜗轮蜗杆长时间使用磨损较大，啮合度下降，影响传动精度时，旋转第一螺母21，由于第一轴套抵顶限位轴承22，限位轴承22位置固定不变，第二轴段32在限位轴承22内圈中可轴向移动，蜗杆随第一螺母21在第一轴段31螺纹上旋转而轴向移动。由此，可将第一工作齿组11移出传动工作区，将第二工作齿组12移入传动工作区，从而避免了繁琐的操作，无需拆卸，实现了工作齿组的简单替换，且调节精度和可靠性高。

优选的，调节部件还包括第二螺母23、第二轴套和设置于蜗杆端部的第三轴段33；

第三轴段33具有外螺纹，与第二螺母23配合；

限位轴承22与第二螺母23之间以第二轴套抵顶限位。

限位轴承22位置固定不变，第二轴段32在限位轴承22内圈中可轴向移动，同时旋转第一螺母21和第二螺母23，蜗杆可随两个螺母旋转而轴向移动，从而进一步提高了工作齿组位置调节的精度和可靠性。

需要说明的是，上述螺母可选择锁紧螺母，锁紧螺母具有防止松动的功能，可防止螺杆传动运行过程中的位置变动，影响传动精度，提高了调节部件的可靠性。

另外，第一螺母21和第二螺母23也可分别设置两个锁紧螺母，设置两个锁紧螺母的防松效果更佳，进一步提高了调节部件的可靠性。

在另一种实施方式中，蜗杆端部的第一轴段31、第二轴段32和第三轴段33的半径依次减小。这样可限定三个轴段的相对位置，便于加工和使用。

本实用新型还提供了一种3D打印机升降台，包括上述任意一种机械传动控制机构。由于机械传动控制机构具有上述技术效果，故上述3D打印机升降台也具有相应的技术效果。

此外，本实用新型还提供了一种3D打印机，包括上述3D打印机升降台。由于设置有上述机械传动控制机构的3D打印机升降台具有上述技术效果，故上述3D打印机也具有相应的技术效果。在此，不再赘述。

以上对本实用新型所提供的一种机械传动控制机构、及包括上述机械传动控制机构的3D打印机升降台和3D打印机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。