一种广域式绘图雕刻一体机的制作方法

本发明属于一机多用绘图雕刻领域，尤其涉及一种广域式绘图雕刻一体机。

背景技术：

目前的3d打印机及激光雕刻机都是各自独立的设备，一种设备只具有一种独立的功能，若要完成两种不同的功能只能分别在两种设备上完成，需要机器间的切换，整个过程会浪费大量时间，而且加工精度受到很大的影响。同时，两台设备所占据的空间比较大，其应用领域受到很大程度的限制。现有的3d打印机虽然在整体机构上得到较大改进使整机小巧，但其只能在固定位置操作，激光作业机器体积庞大，也只能在固定平面内操作加工，因此这两者的作用领域受到很大的约束。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中的问题，提供一种广域式绘图雕刻一体机，在实现一机多用的同时，完成相应的运动功能，实现机器能在多种环境下作业的能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种广域式绘图雕刻一体机，包括运动模块、绘图打印模块、激光雕刻模块、双头转换模块和控制模块，其中绘图打印模块、激光雕刻模块分别固定在双头转换模块的两侧，双头转换模块设置在运动模块上，控制模块控制双头转换模块对绘图打印模块、激光雕刻模块的位置进行转移，控制模块对运动模块进行控制，将绘图打印模块、激光雕刻模块对准待加工物体。

按上述技术方案，还包括调平定位模块，调平定位模块由三个水银开关、三个推杆电机、蓝牙模块、红外测距模块组成，蓝牙模块、红外测距模块对待加工物体的位置进行监测，将监测信息发送到控制模块，控制模块控制推杆电机运动，将广域式绘图雕刻一体机整机撑起，三个水银开关设置在广域式绘图雕刻一体机的机壳上。三个水银开关开始调平，使广域式绘图雕刻一体机与待加工物体被工作的地方持平。

按上述技术方案，双头转换模块包括套筒、第一带槽口连杆、第二带槽口连杆、4根连杆、第一连接转盘、第二连接转盘、3d打印喷头连接座、激光模组连接座、连接轴、机架一、机架二、2个电机、微型推杆电机一、微型推杆电机二、微型推杆电机三、微型推杆电机四，其中激光雕刻模块固定在激光模组连接座上，激光模组连接座的两端分别固定在第一带槽口连杆的一端、第二带槽口连杆的一端，绘图打印模块固定在3d打印喷头连接座上，3d打印喷头连接座的两端分别固定在第一带槽口连杆的另一端、第二带槽口连杆的另一端，第一带槽口连杆、第二带槽口连杆分别设置在第一连接转盘和第二连接转盘的内侧，第一带槽口连杆、第二带槽口连杆结构相同，套筒的两端分别与第一带槽口连杆的中心处、第二带槽口连杆的中心处固定连接，第一带槽口连杆的两端分别开设槽口一、槽口二，第二带槽口连杆的两端分别开设槽口三、槽口四，连接轴的一端依次穿过机架一、第一连接转盘、第一带槽口连杆的中心处，连接轴的另一端依次穿过机架二、第二连接转盘、第二带槽口连杆的中心处，3d打印喷头连接座的两侧分别通过连杆与第一连接转盘、第二连接转盘连接，激光模组连接座的两侧分别通过连杆与第一连接转盘、第二连接转盘连接，微型推杆电机一的推杆穿过连杆一、槽口一和激光模组连接座的一侧，微型推杆电机四的推杆穿过连杆四、槽口三和激光模组连接座的另一侧，微型推杆电机二的推杆穿过连杆二、槽口二和3d打印喷头连接座的一侧，微型推杆电机三的推杆穿过连杆三、槽口四和3d打印喷头连接座的另一侧，2个电机分别连接在连接轴的2端。

按上述技术方案，机架一、机架二结构相同，对称设置，机架一的横梁的中心处开设圆孔一，机架二的横梁的中心处开设圆孔二，第一连接转盘的中心处设置，第二连接转盘，2个电机为电机一和电机二，电机一与通过圆孔一的连接轴的一端连接，电机二与通过圆孔二的连接轴的一端连接。

按上述技术方案，第一带槽口连杆的中心处设置圆孔九、第二带槽口连杆的中心处设置圆孔十，套筒设置在圆孔九和圆孔十的同轴心位置，套筒中间为直径8mm的通孔，第一连接转盘和第二连接转盘的中心处分别开设圆孔三、圆孔四，在圆孔三的两侧对称开设圆孔五、圆孔六，圆孔四的两侧对称开设圆孔七、圆孔八，圆孔五、圆孔六、圆孔七、圆孔八分别与一个连杆的一端连接。

按上述技术方案，连接轴的一端依次穿过机架一的圆孔一、第一连接转盘的圆孔三、第一带槽口连杆的中心处的圆孔九，连接轴的另一端依次穿过机架二的圆孔二、第二连接转盘的圆孔四、第二带槽口连杆的中心处的圆孔十；连杆包括连杆一、连杆二、连杆三、连杆四，3d打印喷头连接座的一侧通过连杆一与第一连接转盘连接，3d打印喷头连接座的另一侧通过连杆四与第二连接转盘连接，激光模组连接座的一侧通过连杆二与第一连接转盘，激光模组连接座的另一侧通过连杆三与第二连接转盘连接。

按上述技术方案，运动模块包括4个步进电机支座、4个转向连杆、8根短轴、2个圆柱销、大齿轮、4个步进电机、4个万向轮、4个下轮盘、4个上轮盘、转向盘、工作底盘、小齿轮，工作底盘呈环状结构，沿环状外轮廓均布4个工作底盘连接耳，每个工作底盘连接耳固定在上轮盘与下轮盘之间，每个上轮盘的上表面固定一个步进电机支座，步进电机固定在步进电机支座上，万向轮安装在下轮盘下方，步进电机驱动万向轮，大齿轮与小齿轮啮合，小齿轮通过电机驱动，大齿轮固定在工作底盘上，转向盘固定在大齿轮上，转向盘的外缘轮廓均布4个转向盘连接耳，每个转向盘连接耳上开设轴孔，转向连杆的一端通过短轴与转向盘连接耳连接，转向连杆的另一端通过短轴与下轮盘连接，转向盘上对称开设圆弧槽孔一和圆弧槽孔二。

按上述技术方案，4个工作底盘连接耳分别为工作底盘连接耳一、工作底盘连接耳二、工作底盘连接耳三、工作底盘连接耳四，工作底盘连接耳一的中心开设工作底盘圆孔一、工作底盘连接耳二的中心开设工作底盘圆孔二、工作底盘连接耳三的中心开设工作底盘圆孔三、工作底盘连接耳四的中心开设工作底盘圆孔四，工作底盘上还开设工作底盘圆孔五、工作底盘圆孔六、工作底盘圆孔七，工作底盘圆孔五距离工作底盘中心125mm，工作底盘圆孔六与工作底盘圆孔七对称分布，距离工作底盘中心90mm。

按上述技术方案，4个转向盘连接耳分别为转向盘连接耳一、转向盘连接耳二、转向盘连接耳三、转向盘连接耳四，4个转向盘连接耳的中心各设有一圆孔，分别为转向盘圆孔一、转向盘圆孔二、转向盘圆孔三、转向盘圆孔四，两圆弧槽孔对称分布，圆弧槽孔一和圆弧槽孔二的两侧各开设有两个圆孔，用于与大齿轮固定连接。

按上述技术方案，上轮盘的中心处开设一个直径为12mm的上轮盘圆孔一，其圆弧槽孔的角度为60°，圆弧槽孔两侧对称设置直径均为2mm的上轮盘圆孔三、上轮盘圆孔四，下轮盘的中心处开设一个直径为12mm的下轮盘圆孔一，下轮盘圆孔二与下轮盘圆孔三完全相同，对称分布，下轮盘圆弧槽孔与上轮盘的圆弧槽孔完全相同，下轮盘圆弧槽孔两侧对称设置直径均为2mm的下轮盘圆孔四、下轮盘圆孔五，下轮盘圆孔六距离下轮盘中心处25mm，直径为4mm，工作底盘通过工作底盘圆孔六与工作底盘圆孔七，使用圆柱销与下部大齿轮与转向盘进行连接，大齿轮与工作底盘通过螺钉进行定位连接，步进电机与万向轮的伸出轴分别与同步带轮固定连接，两同步带轮之间通过同步带进行传动，同步带穿过上轮盘与下轮盘的的圆弧槽孔。

本发明产生的有益效果是：本发明广域式绘图雕刻一体机能有效地实现绘图打印模块、激光雕刻模块两个工作头之间的灵活转换，不再需要用两台机器进行作业，能一定程度地提高工作效率，节省机器占用空间。同时，本广域式绘图雕刻一体机具有一定的适应性，通过运动控制实现机器在多种环境下的作业。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例广域式绘图雕刻一体机；

图2是本发明实施例中运动模块的结构示意图；

图3是本发明实施例中运动模块的转向盘三维示意图；

图4是本发明实施例中运动模块的上轮盘三维示意图；

图5是本发明实施例中运动模块的下轮盘三维示意图；

图6是本发明实施例中运动模块的脚轮部分三维示意图；

图7是本发明实施例中运动模块的转向运动部分的上视示意图；

图8是本发明实施例中双头转换模块的结构示意图；

图9是本发明实施例中双头转换模块的机架三维示意图；

图10是本发明实施例中双头转换模块的核心组件半拆解图；

图11是本发明实施例中双头转换模块中工作头与第一带槽口连杆、第二带槽口连杆的三维示意图；

图12是本发明实施例中调平定位模块示意图；

图13是本发明实施例中高精度工作移动模块的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，提供一种广域式绘图雕刻一体机，如图1所示，包括运动模块、绘图打印模块、激光雕刻模块、双头转换模块和控制模块，其中绘图打印模块、激光雕刻模块分别固定在双头转换模块的两侧，双头转换模块设置在运动模块上，控制模块控制双头转换模块对绘图打印模块、激光雕刻模块的位置进行转移，控制模块对运动模块进行控制，将绘图打印模块、激光雕刻模块对准待加工物体。

按上述技术方案，如图12所示，还包括调平定位模块，调平定位模块由三个水银开关63-2、三个推杆电机63-1、蓝牙模块、红外测距模块组成，蓝牙模块、红外测距模块对待加工物体的位置进行监测，将监测信息发送到控制模块，控制模块控制推杆电机运动，将广域式绘图雕刻一体机整机撑起，三个水银开关设置在广域式绘图雕刻一体机的机壳上。三个水银开关开始调平，使广域式绘图雕刻一体机与待加工物体被工作的地方持平。

进一步地，如图8-图11所示，该装置包括套筒10、第一带槽口连杆16、第二带槽口连杆13、4根连杆、第一连接转盘19、第二连接转盘9、3d打印喷头连接座5、激光模组连接座15、连接轴20、机架一1、机架二7、2个电机、微型推杆电机一17、微型推杆电机二3、微型推杆电机三6、微型推杆电机四12，其中激光模组固定在激光模组连接座上，激光模组连接座的两端分别固定在第一带槽口连杆的一端、第二带槽口连杆的一端，3d打印喷头固定在3d打印喷头连接座上，3d打印喷头连接座的两端分别固定在第一带槽口连杆的另一端、第二带槽口连杆的另一端，第一带槽口连杆、第二带槽口连杆分别设置在第一连接转盘和第二连接转盘的内侧，第一带槽口连杆、第二带槽口连杆结构相同，套筒的两端分别与第一带槽口连杆的中心处、第二带槽口连杆的中心处固定连接，第一带槽口连杆的两端分别开设槽口一16-2、槽口二16-3，第二带槽口连杆的两端分别开设槽口三、槽口四，连接轴的一端依次穿过机架一、第一连接转盘、第一带槽口连杆的中心处，连接轴的另一端依次穿过机架二、第二连接转盘、第二带槽口连杆的中心处，3d打印喷头连接座的两侧分别通过连杆与第一连接转盘、第二连接转盘连接，激光模组连接座的两侧分别通过连杆与第一连接转盘、第二连接转盘连接，微型推杆电机一的推杆穿过连杆一、槽口一和激光模组连接座的一侧，微型推杆电机四的推杆穿过连杆四、槽口三和激光模组连接座的另一侧，微型推杆电机二的推杆穿过连杆二、槽口二和3d打印喷头连接座的一侧，微型推杆电机三的推杆穿过连杆三、槽口四和3d打印喷头连接座的另一侧，2个电机分别连接在连接轴的2端。

进一步地，机架一、机架二结构相同，对称设置，机架一的横梁的中心处开设圆孔一1-1，机架二的横梁的中心处开设圆孔二1-7，第一连接转盘的中心处设置，第二连接转盘，2个电机为电机一和电机二，电机一与通过圆孔一的连接轴的一端连接，电机二与通过圆孔二的连接轴的一端连接。通过电机一和电机二的带动实现整个装置的运动，进而实现工作头的转换。

进一步地，第一带槽口连杆的中心处设置圆孔九16-1、第二带槽口连杆的中心处设置圆孔十，套筒设置在圆孔九和圆孔十的同轴心位置，套筒中间为直径8mm的通孔。

进一步地，第一连接转盘和第二连接转盘的中心处分别开设圆孔三19-1、圆孔四，在圆孔三的两侧对称开设圆孔五19-2、圆孔六19-3，圆孔四的两侧对称开设圆孔七、圆孔八，圆孔五、圆孔六、圆孔七、圆孔八分别与一个连杆的一端连接。

进一步地，连接轴的一端依次穿过机架一的圆孔一、第一连接转盘的圆孔三、第一带槽口连杆的中心处的圆孔九，连接轴的另一端依次穿过机架二的圆孔二、第二连接转盘的圆孔四、第二带槽口连杆的中心处的圆孔十。将机架一、机架二、第一连接转盘、第二连接转盘、第一带槽口连杆、第二带槽口连杆和套筒组成一个整体。

进一步地，连杆包括连杆一18、连杆二2、连杆三8、连杆四11，3d打印喷头连接座的一侧通过连杆一与第一连接转盘连接，3d打印喷头连接座的另一侧通过连杆四与第二连接转盘连接，激光模组连接座的一侧通过连杆二与第一连接转盘，激光模组连接座的另一侧通过连杆三与第二连接转盘连接。连杆一的2端分别开设圆孔十一18-1、圆孔十二，连杆二的2端分别开设圆孔十三、圆孔十四，连杆三的2端分别开设圆孔十五、圆孔十六，连杆四的2端分别开设圆孔十七、圆孔十八，圆孔十二，圆孔十四，圆孔十六，圆孔十八分别与销钉进行过盈配合，3d打印喷头连接座的两侧分别开设圆孔十九，圆孔二十，中间部位开设圆孔二十一，3d打印喷头与圆孔二十一用螺栓进行连接固定，激光模组连接座的两侧分别开设圆孔二十二15-1，圆孔二十三，中间部位有两个对称设置的圆孔二十四，圆孔二十五，激光模组与圆孔二十四，圆孔二十五用螺栓进行连接固定，微型推杆电机一的推杆穿过圆孔十一、槽口一和激光模组连接座的一侧，微型推杆电机二，微型推杆电机三，微型推杆电机四与相应部位的连接方式与微型推杆电机一的相同。利用微型推杆电机一、微型推杆电机二、微型推杆电机三、微型推杆电机四运动来固定和释放3d打印喷头与激光模组。

电机一和电机二分别控制3d打印喷头与激光模组的切换和提放，两组微型推杆电机(微型推杆电机一、微型推杆电机二、微型推杆电机三、微型推杆电机四)分别用于两个工作头的运动与锁定。电机一与电机二分别与连接轴的两侧连接，用于带动第一连接转盘、第二连接转盘的运动，进而带动连杆及第一带槽口连杆、第二带槽口连杆的运动。4根连杆结构完全相同，连杆上设有两个圆形开孔，其中一个圆形开孔与销钉进行过盈配合，并与第一连接转盘或第二连接转盘连接。

进一步地，如图2所示，运动模块包括包括4个步进电机支座31、4个转向连杆32、8根短轴33、2个圆柱销34、大齿轮35、4个步进电机36、4个万向轮37、4个下轮盘313、4个上轮盘314、转向盘38、工作底盘39、小齿轮310，工作底盘呈环状结构，沿环状外轮廓均布4个工作底盘连接耳，每个工作底盘连接耳固定在上轮盘与下轮盘之间，每个上轮盘的上表面固定一个步进电机支座，步进电机固定在步进电机支座上，万向轮安装在下轮盘下方，步进电机驱动万向轮(通过同步带、同步带轮传动来实现行进运动，包括8个同步带轮311、4条环形同步带312，大齿轮与小齿轮啮合，小齿轮通过电机驱动。小齿轮带动大齿轮以及转向盘转动，转向盘通过4个转向连杆分别将转动传递给4个下轮盘，控制四个万向轮的转向。大齿轮固定在工作底盘上，转向盘固定在大齿轮上，转向盘的外缘轮廓均布4个转向盘连接耳，每个转向盘连接耳上开设轴孔，转向连杆的一端通过短轴与转向盘连接耳连接，转向连杆的另一端通过短轴与下轮盘连接，转向盘上对称开设圆弧槽孔一和圆弧槽孔二。

进一步地，4个工作底盘连接耳分别为工作底盘连接耳一、工作底盘连接耳二、工作底盘连接耳三、工作底盘连接耳四，工作底盘连接耳一的中心开设工作底盘圆孔一、工作底盘连接耳二的中心开设工作底盘圆孔二、工作底盘连接耳三的中心开设工作底盘圆孔三、工作底盘连接耳四的中心开设工作底盘圆孔四，工作底盘上还开设工作底盘圆孔五、工作底盘圆孔六、工作底盘圆孔七，工作底盘圆孔五距离工作底盘中心125mm，工作底盘圆孔六与工作底盘圆孔七对称分布，距离工作底盘中心90mm。

进一步地，如图3所示，4个转向盘连接耳分别为转向盘连接耳一8-5-1、8-5-2、转向盘连接耳三8-5-3、转向盘连接耳四8-5-4，4个转向盘连接耳的中心各设有一圆孔，分别为转向盘圆孔一8-6-1、转向盘圆孔二8-6-2、转向盘圆孔三8-6-3、转向盘圆孔四8-6-4，两圆弧槽孔对称分布，圆弧槽孔一8-2-1与圆弧槽孔二8-2-2的两侧各开设有两个圆孔，用于与大齿轮固定连接。

进一步地，如图4-图7所示，上轮盘的中心处开设一个直径为12mm的上轮盘圆孔一14-2，其圆弧槽孔的角度为60°，圆弧槽孔两侧对称设置直径均为2mm的上轮盘圆孔三14-3-1、上轮盘圆孔四14-3-2。下轮盘的中心处开设一个直径为12mm的下轮盘圆孔一13-3，下轮盘圆孔二13-1-1与下轮盘圆孔三13-1-2完全相同，对称分布，下轮盘圆弧槽孔与上轮盘的圆弧槽孔完全相同，下轮盘圆弧槽孔13-5两侧对称设置直径均为2mm的下轮盘圆孔四13-6-1、下轮盘圆孔五13-6-2，下轮盘圆孔六13-4距离下轮盘中心处25mm，直径为4mm。工作底盘、大齿轮、转向盘由上至下进行布置，工作底盘通过工作底盘圆孔六与工作底盘圆孔七，使用圆柱销与下部大齿轮与转向盘进行连接，大齿轮与工作底盘通过螺钉进行定位连接。圆柱销在圆弧槽孔中运动，来限制转向盘的转动角度。驱动电机、上轮盘、工作底盘、下轮盘、万向轮由上至下进行布置，驱动电机通过电机座固定在上轮盘上，上轮盘与下轮盘中心孔同轴，上轮盘圆孔三与下轮盘圆孔四以及上轮盘圆孔四与下轮盘圆孔五分别使用2mm的光轴进行连接，保证上轮盘与下轮盘的同步转动，下轮盘与转向连杆通过下轮盘圆孔六使用短轴进行铰接，万向轮使用螺栓通过下轮盘圆孔二与下轮盘圆孔三与下轮盘进行固定连接。步进电机与万向轮的伸出轴分别与同步带轮固定连接，两同步带轮之间通过同步带进行传动，同步带穿过上轮盘与下轮盘的的圆弧槽孔。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。