平面运动装置、绘图仪以及激光雕刻机的制作方法

本实用新型涉及一种平面运动装置及应用该平面运动装置的绘图仪、激光雕刻机。

背景技术：

现在科技发展，创客运动席卷全球，越来越多的人加入创客的队伍当中，他们奇思妙想创造出各种各样的作品，在创作的过程中就需要使用不同的工具去完成他们的作品，其中绘图仪就是其中一种工具。

目前国内市面上的绘图仪或激光雕刻机，通常存在着体积较大运动速度较慢等缺点，由于体积大、结构复杂、运动部件较重，导致绘图仪或激光雕刻机速度较慢及制造成本较高。并且功能较为单一，只能简单的绘画或雕刻。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种平面运动装置及应用该平面运动装置的绘图仪、激光雕刻机，旨在使整体结构更加简易，使用更加方便。

为实现上述目的，本实用新型提出平面运动装置，该平面运动装置包括驱动组件、牵引件、滑座、夹持机构、X轴导轨、Y轴导轨，所述滑座滑动连接所述X轴导轨，所述Y轴导轨滑动穿设于所述滑座，所述驱动组件包括分别设于所述X轴导轨两端的第一电机及第二电机，该平面运动装置还包括固定于所述滑座的第一转接件、第二转接件、第三转接件、及第四转接件，和固定于所述Y轴导轨一端的第五转接件，所述牵引件的两端固接所述夹持机构，所述牵引件的主体部分依次滑动抵接所述第一转接件、所述第一电机、所述第二转接件、所述第五转接件、所述第三转接件、所述第二电机、以及所述第四转接件，形成空心十字结构，所述夹持机构设于所述Y轴导轨的另一端，所述第一电机和/或所述第二电机通过所述牵引件控制所述夹持机构在一平面上移动。

优选地，所述滑座包括两相对设置的第一安装板和第二安装板，所述第一安装板与所述第二安装板形成容置区域，所述第一转接件、所述第二转接件、所述第三转接件及所述第四转接件均固设于容置区域内。

优选地，所述第一安装板固设有第一直线轴承，所述X轴导轨穿设于所述第一直线轴承。

优选地，所述第二安装板固设有第二直线轴承，所述Y轴导轨穿设于所述第二直线轴承。

优选地，所述第一安装板及所述第二安装板上均开设有通孔，所述第一直线轴承及所述第二直线轴承均卡接于所述通孔。

优选地，所述夹持机构包括提笔结构及锁紧结构，所述提笔结构包括第三电机、凸轮机构、连接杆及连接板，所述连接杆固接所述Y轴导轨，所述连接板滑动插接于所述连接杆，所述第三电机驱动所述凸轮机构，所述凸轮机构的凸轮抵接所述连接板，所述锁紧结构固设于所述连接板。

优选地，所述滑座还设置有多个柱体，所述柱体设于所述牵引件的主体部分之间，且所述柱体一端固接所述第一安装板，另一端固接所述第二安装板。

优选地，所述X轴导轨两端设有固定板，所述第一电机及所述第二电机均固设于所述固定板。

本实用新型还提出一种绘图仪，该绘图仪包括上述所述的平面运动装置。 本实用新型还提出一种激光雕刻机，该激光雕刻机包括上述所述的平面运动装置。

本实用新型技术方案通过第一电机及第二电机相互协调驱动形成空心十字结构的牵引件，带动夹持机构在一平面上移动，该平面运动装置及应用该平面运动装置的绘图仪、激光雕刻机整体结构简单，使用方便快捷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型平面运动装置一实施例的立体结构示意图；

图2为本实用新型平面运动装置一实施例的俯视结构示意图；

图3为本实用新型平面运动装置一实施例的夹持机构在XY平面上移动的第一状态示意图；

图4为本实用新型平面运动装置一实施例的夹持机构在XY平面上移动的第二状态示意图；

图5为本实用新型平面运动装置一实施例去掉部分安转板的立体结构示意图。

图6为图5中A处的放大示意图；

图7为本实用新型平面运动装置一实施例的牵引件连接结构示意图；

图8为本实用新型平面运动装置一实施例的夹持机构中提笔结构第一状态示意图；

图9为本实用新型平面运动装置一实施例的夹持机构中提笔结构第二状态示意图；

图10为本实用新型平面运动装置一实施例的仰视结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种平面运动装置。

参照图1至图7及图10，在本实用新型一实施例中，该平面运动装置包括驱动组件10、牵引件20、滑座70、夹持机构40、X轴导轨50、Y轴导轨60，滑座70滑动连接X轴导轨50，Y轴导轨60滑动穿设于滑座70，驱动组件10包括分别设于X轴导轨50两端的第一电机11及第二电机12，该平面运动装置还包括固定于滑座70的第一转接件31、第二转接件32、第三转接件33、及第四转接件34，和固定于Y轴导轨60一端的第五转接件35，牵引件20的两端固接夹持机构40，牵引件20的主体部分依次滑动抵接第一转接件31、第一电机11、第二转接件32、第五转接件35、第三转接件33、第二电机12、以及第四转接件34，形成空心十字结构，夹持机构40设于Y轴导轨60的另一端，第一电机11和/或第二电机12通过牵引件20控制夹持机构40在一平面上移动。

上述的牵引件20可采用输送带、牵引链或钢丝绳等，优选为齿形带。第一转接件31、第二转接件32、第三转接件33、第四转接件34、第五转接件35均可采用辊筒、齿轮、轴承等，优选为轴承，使牵引件20在转接装置30上移动时为静摩擦，提高牵引件20的使用寿命及该平面运动装置的稳定性，具体的可为两个法兰轴承紧密连接，通过法兰轴承的轴肩防止牵引件20在移动中上下窜动，保证牵引件20传动的稳定性。第一电机11及第二电机12的转轴上均可固接齿轮或辊筒等，优选为同步齿轮。第一电机11与第二电机12通过转轴上的齿轮啮合齿形带具有齿的一面，使驱动组件10控制牵引件20精准转动，齿形带的光滑一面抵接在第一转接件31、第二转接件32、第三转接件33、第四转接件34上，由于齿形带具有齿的一面还抵接第五转接件35，第五转接件35可根据传动精度要求采用齿轮，在对夹持机构40位移精度不造成影响下可采用轴承，使牵引件20的装配过程更简单。

请参照图5及图7，进一步地，牵引件20可为开式传送带，牵引件20的首尾两端(即起点与终点)可固接第五转接件35或夹持机构40上，形成具有内壁与外壁的牵引件20，优选地，牵引件20的起点与终点固接于夹持机构40，牵引件20从起点依次外壁抵接第一转接件31、内壁抵接第一电机11、外壁抵接第二转接件32、内壁抵接第五转接件35、外壁抵接第三转接件33、内壁抵接第二电机12、外壁抵接第四转接件34至终点，形成空心十字结构。可选地，当牵引件20的起点与终点固接于第五转接件35时，牵引件20包括有额外的转接装置，使牵引件20的内壁局部滑动抵接额外的转接装置，牵引件20其他位置同上相应设置。

具体的，假设夹持机构40在X轴移动a位移量，则第一电机11需要顺时针转动，在牵引件20上转动a位移量，第二电机12需要顺时针转动，在牵引件20上转动a位移量。

假设夹持机构40在Y轴移动b位移量，则第一电机11需要逆时针转动，在牵引件20上转动b位移量。第二电机12需要顺时针转动，在牵引件20上转动b位移量。

假设夹持机构40在X轴移动a位移量，Y轴移动b位移量，则第一电机11需要逆时针转动，在牵引件20上转动b位移量，同时顺时针转动，在牵引件20上转动a位移量。

第二电机12需要顺时针转动，在牵引件20上转动b位移量，同时顺时针转动，在牵引件20上转动a位移量。

假设第一电机11及第二电机12的顺时针转动为正方向，则第一电机11及第二电机12的运动规律可总结如下：

第一电机11在牵引件20上转动的位移量为：a－b；

第二电机12在牵引件20上转动的位移量为：a+b。

由此可知，夹持机构40在XY平面的运动通过第一电机11及第二电机12的配合来达到X轴或Y轴的运动，只有夹持机构40移动45°或135°时仅第一电机11或第二电机12转动(X、Y轴的绝对值相等)。

更进一步地，由于夹持机构40可在XY平面上移动，通过在夹持机构40上固设圆珠笔、钢笔、马克笔等绘图笔，该平面运动装置即可实现绘图功能，在夹持机构40上固设激光雕刻组件，如激光头，该平面运动装置即可实现激光雕刻功能。其中XY平面可置于水平面、竖直面或其他倾斜面上，以实现该平面运动装置在桌面、平台或墙壁等平面上使用。

本实用新型技术方案通过第一电机11及第二电机12相互协调驱动形成空心十字结构的牵引件20，带动夹持机构40在XY平面上移动，使该平面运动装置整体结构简单，使用方便快捷。

参照图1及图5，更进一步地，滑座70包括两相对设置的第一安装板71和第二安装板72，第一安装板71与第二安装板72形成容置区域，第一转接件31、第二转接件32、第三转接件33及第四转接件34均固设于容置区域内。

上述的第一安装板71与第二安装板72可通过卡扣、螺钉、销等相互固接，滑座70滑动连接于Y轴导轨60，且不影响Y轴导轨60上夹持机构40于Y轴方向上移动，滑座70还固接于X轴导轨50，可在X轴导轨50上移动，使夹持机构40通过滑座70在X轴方向上移动。第一转接件31、第二转接件32、第三转接件33、第四转接件34间的相对位置固定不变，随滑座70在X轴方向稳定移动。

优选地，第一安装板71固设有第一直线轴承90，X轴导轨50穿设于第一直线轴承90。优选地，第二安装板72固设有第二直线轴承100，Y轴导轨60穿设于第二直线轴承100。Y轴导轨60及X轴导轨50可为直线导轨或光轴导轨，优选Y轴导轨60及X轴导轨50为光轴导轨。其中的光轴导轨可为多根，对应的直线轴承也为多个，优选的，Y轴导轨60为两根，每根Y轴导轨60上设有两个第二直线轴承100，X轴导轨50为两根，每根X轴导轨50上设有两个第一直线轴承90。Y轴导轨60的第二直线轴承100可固接于X轴导轨50的第一直线轴承90上，使夹持机构40能通过X轴导轨50在X轴上稳定移动。

参照图1至图5，优选地，第一安装板71及第二安装板72上均开设有通孔73，第一直线轴承90及第二直线轴承100均卡接于通孔73。

上述的通孔73对应于直线轴承的外形尺寸，直线轴承可通过与通孔73的配合或卡扣等方式卡接在滑座70上，具体地，第一安装板71及第二安装板72均开设有通孔73，Y轴导轨60上的第二直线轴承100通过通孔73卡接于第二安装板72，X轴导轨50上的第一直线轴承90通过通孔73卡接于第一安装板71，使Y轴导轨60通过滑座70与X轴导轨50连接，Y轴导轨60通过X轴导轨50上的第一直线轴承71使夹持机构40可在X轴方向移动，Y轴导轨60通过Y轴导轨60上的第二直线轴承72使夹持机构40可在Y轴方向上移动，通过第一电机11及第二电机12的配合，使夹持机构40在XY平面上任意移动。

进一步地，滑座70还设置有多个柱体74，柱体74设于牵引件20的主体部分之间，且柱体74一端固接第一安装板71，另一端固接第二安装板72。

其中的柱体74可选用标准件铜柱，第一安装板71与第二安转板72通过柱体74进行锁紧连接，第一转接件31，第二转接件32、第三转接件33、第四转接件34及牵引件20位于两平行设置的直线轴承中间，柱体74还可设置于牵引件20形成的内部区域间，使柱体74对不同移动方向的牵引件20部分进行隔离，防止牵引件20相互缠绕，提高牵引件20传动的稳定性。

参照图1、图8及图9，优选地，夹持机构40包括提笔结构41及锁紧结构42，提笔结构41包括第三电机411、凸轮机构412、连接杆413及连接板414，连接杆413固接Y轴导轨60，连接板414滑动插接于连接杆413，第三电机411驱动凸轮机构412，凸轮机构412的凸轮抵接连接板414，锁紧结构42固设于连接板414。

上述的夹持机构40可为夹具、吸盘、膨胀套等，可选为爪形件，如U形槽或V形槽，并具有可调节结构，通过螺钉、预留孔位等方式进行夹持机构40上用于绘图工具的安装位置调整，优选的绘图工具一端抵接夹持机构40，另一端通过螺钉进行锁紧。第三电机411优选为舵机，通过主控器与第一电机11及第二电机12电性连接并控制，使夹持机构40按所需运动轨迹稳定运行。第三电机411的转轴固接凸轮机构412，凸轮机构412上的凸轮旋转时，可部分抵接连接板414，并带动连接板414向上移动，使连接板414上固接的锁紧结构42带动绘图工具共同向上移动，当凸轮旋转到不抵接连接板414时，连接板414在重力的作用下通过连接杆413的导向作用向下移动，使绘图工具，具体的如绘图笔抵接于绘图纸上，提笔结构41下降的最大距离为连接板414触碰到舵机的上的凸轮上，并能在绘图笔及连接板414的重力作用下，进行自动补偿，使绘图笔在移动的过程中始终抵接于绘图纸，保证该平面运动装置绘图的可靠性。

可选地，连接杆413固设于连接板414，第三电机411驱动凸轮机构412，凸轮机构412的凸轮抵接连接板414，锁紧结构42固设连接板414，并通过连接杆413滑动插接Y轴导轨60。

参照图1，其中，X轴导轨50可固设于基座、机架等装置上，优选地，X轴导轨50两端设有固定板80，第一电机11及第二电机12均固设于固定板80。优选为通过两相对设置的固定板80进行固定，并且固定板80上可开设有预留孔位，以便第一电机11及第二电机12的装配调节，固定板80间还可设置有连接件，固定板80通过焊接、螺钉等方式固接连接件，连接件便于固定板80的定位安装及加强该平面运动装置的稳定性。

本实用新型还提出一种绘图仪，该绘图仪包括上述的平面运动装置。理所应当地，由于本实施例的绘图仪采用了上述平面运动装置的技术方案，因此该绘图仪具有上述平面运动装置所有的有益效果，在此不再赘述。

本实用新型还提出一种激光雕刻机，该激光雕刻机包括上述的平面运动装置。理所应当地，由于本实施例的激光雕刻机采用了上述平面运动装置的技术方案，因此该激光雕刻机具有上述平面运动装置所有的有益效果，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。