高精度绘图装置的制作方法

本实用新型涉及一种绘图设备，更具体地说涉及一种高精度绘图装置。

背景技术：

目前，现有的绘图设备，通常采用纵向移动和横向移动相结合的方案，这就导致其结构复杂、体积庞大，应用范围很窄。

而有些人采用四边形连杆机构来取代上述方法，但是由于无法确定起点，导致该方法画图只能一次完成，不能多次进行绘图，而为了让图案在画纸上位置、方向正确，只能通过调整画纸来实现，非常麻烦；此外，一旦两个电机配合错误，就容易造成设备（尤其是四边形连杆机构）损坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种高精度绘图装置，这种高精度绘图装置能够在画纸上精确地进行绘图。采用的技术方案如下：

一种高精度绘图装置，包括夹笔单元、夹笔单元驱动机构、水平移动单元和升降单元，其特征在于：水平移动单元安装在升降单元上，夹笔单元、夹笔单元驱动机构分别安装在水平移动单元上；水平移动单元包括旋转平台、旋转平台驱动机构，旋转平台可转动地安装在升降单元上，旋转平台驱动机构安装在旋转平台上，夹笔单元包括夹笔转轴、可转动杆和夹笔机构，夹笔转轴可转动地安装在旋转平台上，可转动杆后端固定在夹笔转轴上，夹笔机构设置在可转动杆前端，夹笔单元驱动机构与夹笔转轴连接；夹笔机构与旋转平台之间设有第一起点检测机构，升降单元与旋转平台之间设有第二起点检测机构。第一起点检测机构、第二起点检测机构均检测到检测信号，则笔（即夹笔机构）处于起点。

较优的方案，所述高精度绘图装置还包括控制装置，第一起点检测机构输出第一检测信号，第二起点检测机构输出第二检测信号，控制装置接收第一检测信号、第二检测信号，处理后分别控制旋转平台驱动机构、夹笔单元驱动机构、升降单元工作。

较优的方案，所述升降单元包括支撑座、安装轴、弹簧、升降动力机构，安装轴固定在支撑座上，旋转平台套设在安装轴上，弹簧套在安装轴上并且弹簧两端分别抵住旋转平台、支撑座，升降动力机构安装在安装轴上，并且升降动力机构连接旋转平台。初始状态，弹簧的力迫使旋转平台处于初始位置（高处），当升降单元带动旋转平台克服弹簧的力下降到工作位置（低处），夹笔机构所夹持的笔就可以在画纸上进行绘图，绘图完毕后，升降单元带动旋转平台在弹簧的力作用下上升回到初始位置。

更优的方案，所述升降动力机构包括升降电机、凸轮、推杆，升降电机安装在安装轴顶端，升降电机输出轴沿水平方向延伸，凸轮安装在升降电机输出轴上，推杆垂直设置并可滑动地安装在安装轴上，凸轮周面抵住推杆顶端，推杆底端抵住旋转平台。

较优的方案，所述旋转平台驱动机构包括水平电机、主动齿轮，水平电机安装在旋转平台底面，水平电机输出轴垂直设置并从下往上穿过旋转平台，主动齿轮安装在水平电机输出轴上，所述安装轴顶部固定有被动齿轮，主动齿轮与被动齿轮啮合。这样，水平电机转动，就能够带动旋转平台绕着安装轴转动。

更优的方案，所述水平电机为步进电机。

较优的方案，所述夹笔单元驱动机构包括夹笔单元驱动电机、第一伞齿轮、第二伞齿轮，夹笔单元驱动电机固定在旋转平台上，第一伞齿轮安装在夹笔单元驱动电机输出轴上，第二伞齿轮安装在夹笔转轴顶端，第一伞齿轮、第二伞齿轮啮合。

更优的方案，所述夹笔单元驱动电机为步进电机。

较优的方案，所述夹笔机构为夹笔环。

较优的方案，所述第一起点检测机构包括第一磁铁、第一霍尔传感器，第一磁铁安装在夹笔机构上，第一霍尔传感器安装在旋转平台外缘。

较优的方案，所述第二起点检测机构包括第二磁铁、第二霍尔传感器，第二磁铁安装在升降单元上，第二霍尔传感器安装在旋转平台内缘。

本实用新型对照现有技术的有益效果是，由于采用两个转动机构来实现绘图，并采用磁铁、霍尔传感器组成的起点检测机构来确定起点，因此每次绘图都先找到起点，有效地保证了绘图的精确性，也能够有效避免部件损坏，其结构合理，成本比较低，效果非常好。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例的电路原理方框图。

具体实施方式

如图1、2所示，本优选实施例中的高精度绘图装置，包括夹笔单元1、夹笔单元驱动机构2、水平移动单元3和升降单元4，水平移动单元3安装在升降单元4上，夹笔单元1、夹笔单元驱动机构2分别安装在水平移动单元3上。

所述水平移动单元3包括旋转平台301、旋转平台驱动机构302，旋转平台301可转动地安装在升降单元4上，旋转平台驱动机构302安装在旋转平台301上，夹笔单元1包括夹笔转轴101、可转动杆102和夹笔机构103，夹笔转轴101可转动地安装在旋转平台301上，可转动杆102后端固定在夹笔转轴101上，夹笔机构103设置在可转动杆102前端，夹笔单元驱动机构2与夹笔转轴101连接；夹笔机构103与旋转平台301之间设有第一起点检测机构5，升降单元4与旋转平台301之间设有第二起点检测机构6。第一起点检测机构5、第二起点检测机构6均检测到检测信号，则笔（即夹笔机构103）处于起点。

所述高精度绘图装置还包括控制装置，第一起点检测机构5输出第一检测信号，第二起点检测机构6输出第二检测信号，控制装置接收第一检测信号、第二检测信号，处理后分别控制旋转平台驱动机构302、夹笔单元驱动机构2、升降单元4工作。

所述升降单元4包括支撑座401、安装轴402、弹簧403、升降动力机构404，安装轴402固定在支撑座401上，旋转平台301套设在安装轴402上，弹簧403套在安装轴402上并且弹簧403两端分别抵住旋转平台301、支撑座401，升降动力机构404安装在安装轴402上，并且升降动力机构404连接旋转平台301。初始状态，弹簧403的力迫使旋转平台301处于初始位置（高处），当升降单元4带动旋转平台301克服弹簧403的力下降到工作位置（低处），夹笔机构103所夹持的笔就可以在画纸上进行绘图，绘图完毕后，升降单元4带动旋转平台301在弹簧403的力作用下上升回到初始位置。

所述升降动力机构404包括升降电机4041、凸轮4042、推杆4043，升降电机4041安装在安装轴402顶端，升降电机4041输出轴沿水平方向延伸，凸轮4042安装在升降电机4041输出轴上，推杆4043垂直设置并可滑动地安装在安装轴402上，凸轮4042周面抵住推杆4043顶端，推杆4043底端抵住旋转平台301。

所述升降电机4041为步进电机。

所述旋转平台驱动机构302包括水平电机3021、主动齿轮3022，水平电机3021安装在旋转平台301底面，水平电机3021输出轴垂直设置并从下往上穿过旋转平台301，主动齿轮3022安装在水平电机3021输出轴上，所述安装轴402顶部固定有被动齿轮405，主动齿轮3022与被动齿轮405啮合。这样，水平电机3021转动，就能够带动旋转平台301绕着安装轴402转动。本实施例中，被动齿轮405开有通孔，推杆4043垂直设置在该通孔内。为了起到更好的定位作用，被动齿轮405顶面还设有定位套筒4051，推杆4043设置在定位套筒4051内。

所述水平电机3021为步进电机。

所述夹笔单元驱动机构2包括夹笔单元驱动电机201、第一伞齿轮202、第二伞齿轮203，夹笔单元驱动电机201固定在旋转平台301上，第一伞齿轮202安装在夹笔单元驱动电机201输出轴上，第二伞齿轮203安装在夹笔转轴101顶端，第一伞齿轮202、第二伞齿轮203啮合。

所述夹笔单元驱动电机201为步进电机。

所述夹笔机构103为夹笔环。

所述第一起点检测机构5包括第一磁铁501、第一霍尔传感器502，第一磁铁501安装在夹笔机构103上，第一霍尔传感器502安装在旋转平台301外缘。

所述第二起点检测机构6包括第二磁铁601、第二霍尔传感器602，第二磁铁601安装在升降单元4（被动齿轮405）上，第二霍尔传感器602安装在旋转平台301内缘。

由于步进电机没有确定零位的功能，无法确定旋转平台、夹笔机构旋转的绝对角度，因此需要定位零点，保证步进电机有一个参考的起点角度。本实施例采用的是霍尔传感器与电磁铁定位方案。第二磁铁601固定在被动齿轮405的边缘上，被动齿轮405固定不动，第二霍尔传感器602固定在旋转平台301上，旋转平台301绕被动齿轮405的中轴线旋转。因此当旋转平台301旋转到一定角度时，第二霍尔传感器602与第二磁铁601相互正对，第二霍尔传感器602接收到磁力变化信号，以此可以作为旋转平台旋转的零位。

第一磁铁501固定在夹笔机构103的边缘，第一霍尔传感器502固定在旋转平台301上。当第一霍尔传感器502与第一磁铁501相互正对，第一霍尔传感器502接收到磁力变化信号，以此可以作为夹笔机构103的零位。

每次开始工作前（或者工作结束的时候），控制装置带动夹笔单元驱动电机201、水平电机3021工作，当控制装置收到第一检测信号、第二检测信号，停止夹笔单元驱动电机201、水平电机3021工作，确定好笔回到起点后，以便绘图。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。