一种桌面式两轴绘图仪及其使用方法与流程

本发明涉及一种桌面式两轴绘图仪及其使用方法。

背景技术：

随着计算机的广泛应用，绘图机的应用领域也随之拓宽，特别是计算机辅助设计CAD技术的发展，使绘图机成为CAD系统的一个不可或缺的部分。而如今的CAD应用已经覆盖了多个领域：机械工程方面、建筑结构设计方面、航空航天方面各种各样的机械电子装置如机床、汽车、建筑物、电路电子图等等均采用CAD设计并用绘图机绘制图形，比起以前的人工绘制这大大缩短了工作时间，提高了工图的精准性，也在一定方面缩小了产品的成本。笔式绘图机曾是绘图仪市场上的主流产品，随着科技的发展，笔式绘图机逐渐被非针式绘图机所代替。当然，这种代替指的是在大、中型企业中，从主流市场退下来的笔式绘图机逐渐在小型企业和个人手中普及，大都演变成了桌面式绘图机。目前来看，市场上的桌面式绘图机主要是龙门式绘图机，而其占地面积较大且价格昂贵，让很多小型企业和爱好者望而却步。

中国专利公开号CN106166741A的“高精度智能写字机器人”，它采用的是龙门式基座，在基座上设置控制模块、运动系统及书写模块，并且采用电磁组件通电带动绘图笔的上下移动；其缺点是结构相对复杂，使用时占地面积较大，且电磁通电时会发热及震动，影响绘图精度及效率。

中国专利公开号CN2654293Y的“写字机器人”，它采用的是机械手臂多关节结构，通过计算机控制多个关节的转动实现书写的目的，包括步进电机、谐波减速器、输入接头及输出接头；其缺点是对结构刚性要求较高，采用谐波减速器也极大的增加了成本，运动也无法快速高效。

中国专利公开号CN104669277A的“一种双臂型写字机器人及其控制方法”，它采用的是机械手臂结构，不同于上一个结构，它包括支座、左驱动机构、左后臂、左前臂、右驱动机构、右后臂、右前臂和笔座，结构简单，能够完成书写的基本功能；它的缺点是左右臂分别控制于左右驱动结构，可能出现书写精度低，且只要一端出问题整个装置都不能使用，整体效率也比较低。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种桌面式两轴绘图仪及其使用方法，不仅结构简单，而且便捷高效。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种桌面式两轴绘图仪，包括左固定板与右固定板，所述左固定板与右固定板之间设有横向导杆，所述左固定板与右固定板之间设有穿设于横向导杆上的滑块，所述滑块上穿设有纵向导杆，所述纵向导杆的一端固连有导杆固定板、另一端固连有夹笔装置，所述夹笔装置经电动机构驱动进行横向与纵向移动，所述电动机构包括位于左固定板上的左电机、位于右固定板上的右电机，所述左电机、右电机、夹笔装置的底部均设有用于与同步带传动连接的齿形带轮，所述滑块的底部固连有位于右上角的第一换向轮、位于右下角的第二换向轮、位于左下角的第三换向轮、位于左上角的第四换向轮，所述同步带的一端固连在导杆固定板上，所述同步带的另一端依次经第一换向轮、右电机的齿形带轮、第二换向轮、夹笔装置的齿形带轮、第三换向轮、左电机的齿形带轮、第四换向轮后固连在导杆固定板上。

优选的，所述横向导杆的数量为两根，所述左固定板与右固定板上均开设有用于横向导杆的端部插入的定位孔，所述左固定板与右固定板上均螺接有用于穿入定位孔中顶紧横向导杆的紧定螺钉，所述左固定板与右固定板的上表面均螺接有电机安装板，所述左电机螺接于左固定板的电机安装板上，所述右电机螺接于右固定板的电机安装板上，所述左电机与右电机的输出轴朝下并分别连接有齿形带轮，所述左固定板与右固定板上均开设有带轮让位槽。

优选的，所述滑块上开设有用于横向导杆与纵向导杆穿过的通孔，所述通孔上套设有直线轴承。

优选的，所述滑块的中底部开设有一凹腔，所述凹腔的腔壁沿着横向与纵向开设有贯穿滑块侧部的同步带让位槽，所述第一换向轮、第二换向轮、第三换向轮、第四换向轮均位于凹腔内，所述凹腔上设有至下往上与滑块螺接的四根螺栓，四根螺栓依次位于右上角、右下角、左下角、左上角的第四换向轮，所述第一换向轮、第二换向轮、第三换向轮、第四换向轮均套设在螺栓上进行旋转。

优选的，所述纵向导杆的数量为两根，所述纵向导杆的另一端也固连有导杆固定板，所述导杆固定板上均开设有用于纵向导杆的端部插入的定位孔，所述导杆固定板上均螺接有用于穿入定位孔中顶紧纵向导杆的紧定螺钉。

优选的，所述夹笔装置包括U形滑架，所述纵向导杆在近夹笔装置侧的导杆固定板位于U形滑架的U形开口内，所述U形滑架的两侧对称设有竖向导杆，近夹笔装置侧的导杆固定板上开设有用于套入竖向导杆的竖向通孔，所述竖向通孔内同轴套设有导套，所述夹笔装置还包括竖向延伸的夹笔块，所述夹笔块上竖直开设有V形夹笔口，所述夹笔块的旁侧设有固连在U形滑架上的L形夹笔板，所述夹笔块的侧部螺接在L形夹笔板上，所述L形夹笔板上螺接有一根用于由外往内顶紧于V形夹笔口的画笔上的定位螺栓。

优选的，所述U形滑架与近夹笔装置侧的导杆固定板的下部均开设有带轮让位槽。

优选的，所述同步带的内周为齿状并与齿形带轮啮合传动，所述同步带的外周为光滑表面并依次缠绕在第一换向轮的左下周、第二换向轮的左上周、第三换向轮的右上周、第四换向轮的右下周。

优选的，所述右固定板的外旁侧经铜柱连接有一竖直安装板，所述铜柱的两端分别与右固定板、竖直安装板螺接，所述竖直安装板上螺接有主控板。

一种桌面式两轴绘图仪的使用方法，按以下步骤进行：

（1）当左电机与右电机同时顺时针匀速转动时，同步带也顺时针传动，此时在右电机的带动下，与第一换向轮、第二换向轮连接的同步带段长度逐渐减小，在左电机的带动下，与第四换向轮、第三换向轮连接的同步带段长度逐渐增大，滑块以及滑块上的夹笔装置沿着横向向右滑移；

（2）当左电机与右电机同时逆时针匀速转动时，同步带也逆时针传动，此时在左电机的带动下，与第四换向轮、第三换向轮连接的同步带段长度逐渐减小，在右电机的带动下，与第一换向轮、第二换向轮连接的同步带段长度逐渐增大，滑块以及滑块上的夹笔装置沿着横向向左滑移；

（3）当左电机顺时针匀速转动、右电机逆时针匀速转动时，此时在左电机的带动下：与第三换向轮连接的同步带段长度逐渐减小、与第四换向轮连接的同步带段长度逐渐增大；在右电机的带动下：与第二换向轮连接的同步带段长度逐渐减小、与第一换向轮连接的同步带段长度逐渐增大，夹笔装置相对滑块纵向向后滑移；

（4）当左电机逆时针匀速转动、右电机顺时针匀速转动时，此时在左电机的带动下：与第三换向轮连接的同步带段长度逐渐增大、与第四换向轮连接的同步带段长度逐渐减小；在右电机的带动下：与第二换向轮连接的同步带段长度逐渐增大、与第一换向轮连接的同步带段长度逐渐减小，夹笔装置相对滑块纵向向前滑移；

（5）当左电机与右电机同时同向不同速转动时，夹笔装置同时横向、纵向移动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该桌面式两轴绘图仪的结构简单，通过两个电机驱动同步带进而带动夹笔装置沿横向、纵向的移动，工作稳定，使用和维护方便。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的立体图一。

图2为本发明实施例的立体图二。

图3为本发明实施例的仰视图。

图4为本发明实施例中滑块与横向导杆、纵向导杆的连接示意图。

图5为本发明实施例的爆炸图。

图6为本发明实施例的传动原理图。

图7为本发明实施例的工作状态示意图一。

图8为本发明实施例的工作状态示意图二。

图9为本发明实施例的工作状态示意图三。

图10为本发明实施例的工作状态示意图四。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1~10所示，一种桌面式两轴绘图仪，包括左固定板1与右固定板2，所述左固定板与右固定板之间设有横向导杆3，所述左固定板与右固定板之间设有穿设于横向导杆上的滑块4，所述滑块上穿设有纵向导杆5，所述纵向导杆的一端固连有导杆固定板6、另一端固连有夹笔装置7，所述夹笔装置经电动机构驱动进行横向与纵向移动，所述电动机构包括位于左固定板上的左电机8、位于右固定板上的右电机9，所述左电机、右电机、夹笔装置的底部均设有用于与同步带10传动连接的齿形带轮11，所述滑块的底部固连有位于右上角的第一换向轮12、位于右下角的第二换向轮13、位于左下角的第三换向轮14、位于左上角的第四换向轮15，所述同步带的一端固连在导杆固定板上，所述同步带的另一端依次经第一换向轮、右电机的齿形带轮、第二换向轮、夹笔装置的齿形带轮、第三换向轮、左电机的齿形带轮、第四换向轮后固连在导杆固定板上。

在本发明实施例中，所述横向导杆的数量为两根，所述左固定板与右固定板上均开设有用于横向导杆的端部插入的定位孔16，所述左固定板与右固定板上均螺接有用于穿入定位孔中顶紧横向导杆的紧定螺钉17，所述左固定板与右固定板的上表面均螺接有电机安装板18，所述左电机螺接于左固定板的电机安装板上，所述右电机螺接于右固定板的电机安装板上，所述左电机与右电机的输出轴朝下并分别连接有齿形带轮，所述左固定板与右固定板上均开设有带轮让位槽19。

在本发明实施例中，所述滑块上开设有用于横向导杆与纵向导杆穿过的通孔，所述通孔上套设有直线轴承20。

在本发明实施例中，所述滑块的中底部开设有一凹腔21，所述凹腔的腔壁沿着横向与纵向开设有贯穿滑块侧部的同步带让位槽22，所述第一换向轮、第二换向轮、第三换向轮、第四换向轮均位于凹腔内，所述凹腔上设有至下往上与滑块螺接的四根螺栓23，四根螺栓依次位于右上角、右下角、左下角、左上角的第四换向轮，所述第一换向轮、第二换向轮、第三换向轮、第四换向轮均套设在螺栓上进行旋转。

在本发明实施例中，所述纵向导杆的数量为两根，所述纵向导杆的另一端也固连有导杆固定板，所述导杆固定板上均开设有用于纵向导杆的端部插入的定位孔，所述导杆固定板上均螺接有用于穿入定位孔中顶紧纵向导杆的紧定螺钉。

在本发明实施例中，所述夹笔装置包括U形滑架24，所述纵向导杆在近夹笔装置侧的导杆固定板位于U形滑架的U形开口内，所述U形滑架的两侧对称设有竖向导杆25，近夹笔装置侧的导杆固定板上开设有用于套入竖向导杆的竖向通孔26，所述竖向通孔内同轴套设有导套27，所述夹笔装置还包括竖向延伸的夹笔块28，所述夹笔块上竖直开设有V形夹笔口29，所述夹笔块的旁侧设有固连在U形滑架上的L形夹笔板30，所述夹笔块的侧部螺接在L形夹笔板上，所述L形夹笔板上螺接有一根用于由外往内顶紧于V形夹笔口的画笔上的定位螺栓31。

在本发明实施例中，所述U形滑架与近夹笔装置侧的导杆固定板的下部均开设有带轮让位槽。

在本发明实施例中，所述同步带的内周为齿状并与齿形带轮啮合传动，所述同步带的外周为光滑表面并依次缠绕在第一换向轮的左下周、第二换向轮的左上周、第三换向轮的右上周、第四换向轮的右下周。

在本发明实施例中，所述右固定板的外旁侧经铜柱32连接有一竖直安装板33，所述铜柱的两端分别与右固定板、竖直安装板螺接，所述竖直安装板上螺接有主控板34。

一种桌面式两轴绘图仪的使用方法，按以下步骤进行：

（1）当左电机与右电机同时顺时针匀速转动时，同步带也顺时针传动，此时在右电机的带动下，与第一换向轮、第二换向轮连接的同步带段长度逐渐减小，在左电机的带动下，与第四换向轮、第三换向轮连接的同步带段长度逐渐增大，滑块以及滑块上的夹笔装置沿着横向向右滑移；如图7所示，右横向即为X轴正向，后纵向即为Y轴正向，当右电机顺时针匀速转动时，与第一换向轮连接的同步带段长度逐渐减小，此时如果左电机不旋转，与第一换向轮连接的同步带段还会拉着纵向导杆往Y轴的负向移动，会使与第二换向轮、第三换向轮连接的同步带段长度变长。为了避免纵向导杆往Y轴的负向移动，左电机需要与右电机同时顺时针匀速转动，以实现同步带段变长的长度不会累积在Y轴方向上，而是累积在X轴方向上，使夹笔装置只能沿X轴正向滑移。

（2）当左电机与右电机同时逆时针匀速转动时，同步带也逆时针传动，此时在左电机的带动下，与第四换向轮、第三换向轮连接的同步带段长度逐渐减小，在右电机的带动下，与第一换向轮、第二换向轮连接的同步带段长度逐渐增大，滑块以及滑块上的夹笔装置沿着横向向左滑移；如图8所示，右横向即为X轴正向，后纵向即为Y轴正向，当左电机逆时针匀速转动时，与第四换向轮连接的同步带段长度逐渐减小，此时如果右电机不旋转，与第四换向轮连接的同步带段还会拉着纵向导杆往Y轴的负向移动，会使与第二换向轮、第三换向轮连接的同步带段长度变长。为了避免纵向导杆往Y轴的负向移动，右电机需要与左电机同时逆时针匀速转动，以实现同步带段变长的长度不会累积在Y轴方向上，而是累积在X轴方向上，使夹笔装置只能沿X轴负向滑移。

（3）当左电机顺时针匀速转动、右电机逆时针匀速转动时，此时在左电机的带动下：与第三换向轮连接的同步带段长度逐渐减小、与第四换向轮连接的同步带段长度逐渐增大；在右电机的带动下：与第二换向轮连接的同步带段长度逐渐减小、与第一换向轮连接的同步带段长度逐渐增大，夹笔装置相对滑块纵向向后滑移；如图9所示，右横向即为X轴正向，后纵向即为Y轴正向，与第三换向轮连接的同步带段、与第二换向轮连接的同步带段减小的长度被左电机、右电机传动至与第四换向轮连接的同步带段、与第一换向轮连接的同步带段，近夹笔装置端的导杆固定板被同步带拉着往Y轴正向滑移。

（4）当左电机逆时针匀速转动、右电机顺时针匀速转动时，此时在左电机的带动下：与第三换向轮连接的同步带段长度逐渐增大、与第四换向轮连接的同步带段长度逐渐减小；在右电机的带动下：与第二换向轮连接的同步带段长度逐渐增大、与第一换向轮连接的同步带段长度逐渐减小，夹笔装置相对滑块纵向向前滑移；如图10所示，右横向即为X轴正向，后纵向即为Y轴正向，与第四换向轮连接的同步带段、与第一换向轮连接的同步带段减小的长度被左电机、右电机传动至与第三换向轮连接的同步带段、与第二换向轮连接的同步带段，与同步带固连的导杆固定板被同步带拉着往Y轴负向滑移。

（5）当左电机与右电机同时同向不同速转动时，夹笔装置同时横向、纵向移动。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的桌面式两轴绘图仪及其使用方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。