模块化三维自动化设备的制作方法

本实用新型涉及自动化设备技术领域，尤其涉及模块化三维自动化设备。

背景技术：

现有的三维自动化设备(例如传统的三维打印装置、激光雕刻装置、CNC等)一般具有XYZ三个正相交的直线运动轴，以往，通常这三个轴分别由不同的零件组装实现，三个轴无论是结构还是传动方式都存在差异而需要分别加工制造。如此，即存在至少两点缺点：第一、由于三个直线运动轴设计各异，那么就需要设计制造较多的零件，零件种类和数量带来成本升高和组装困难的问题；第二、机器由于采用过多的不同零件，一旦出现故障，维修将变得更为复杂，无法直接替换某一整个模块。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种模块化三维自动化设备，旨在解决现有技术的三维自动化设备组装和维护困难的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种模块化三维自动化设备，包括底板、工作平台、功能模块、电路模块以及结构相同的第一直线模组、第二直线模组和第三直线模组，所述第一直线模组呈竖向安装于所述底板上，所述第二直线模组呈横向设于所述底板的上方并与所述第一直线模组的输出端固定连接，所述功能模块与所述第二直线模组的输出端固定连接，所述第三直线模组呈纵向安装于所述底板上，所述工作平台与所述第三直线模组的输出端固定连接并位于所述功能模块的下方，所述功能模块、所述第一直线模组、所述第二直线模组和所述第三直线模组的动力部件均与所述电路模块电性连接。

优选地，所述第一直线模组、所述第二直线模组和所述第三直线模组均包括外壳、动力源、传动机构和作为输出端的滑动板，所述外壳设有条形安装腔，所述动力源和所述传动机构均设于所述条形安装腔内，所述滑动板通过所述传动机构与所述动力源连接，并在所述动力源的驱动下沿所述外壳的长度方向滑动。

优选地，所述传动机构包括丝杆、与所述丝杆适配连接的前端螺母和后端螺母以及套设于所述丝杆外并抵接在所述前端螺母与所述后端螺母之间的弹性件，所述丝杆的一端与所述动力源连接，所述滑动板的内侧设有伸入所述条形安装腔内的套筒，所述前端螺母和所述后端螺母均位于所述套筒内，所述前端螺母与所述套筒固定连接，所述套筒的内壁设有用于限制所述后端螺母周向运动的侧平面。

优选地，所述滑动板与所述套筒之间通过连接块连接，所述连接块开设有导向孔，所述外壳上设有位于所述条形安装腔上方的封盖板，所述封盖板穿过所述导向孔。

优选地，所述连接块位于所述封盖板宽度方向的两侧下方均设有导向轮，所述条形安装腔宽度方向的两相对内壁均设有供所述导向轮滑动的导向槽。

优选地，所述滑动板、所述连接块和所述套筒一体成型。

优选地，所述动力源为伺服电机、步进电机、交流电机或者直流电机。

优选地，所述模块化三维自动化设备还包括与所述电路模块电性连接的操作显示屏幕，所述操作显示屏幕安装于所述底板上。

优选地，所述底板上设有屏幕支架，所述操作显示屏幕安装于所述屏幕支架上。

优选地，所述功能模块为三维打印装置、激光雕刻装置或刀头装置。

优选地，所述第一直线模组的数量为至少两个，各所述第一直线模组均呈竖向安装于所述底板上且间隔排列，所述第二直线模组与各所述第一直线模组的输出端固定连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型的模块化三维自动化设备，由于第一直线模组、第二直线模组和第三直线模组的结构完全相同，使得三者之间成为一个通用单元，那么组装设备时，设备的XYZ三个轴使用结构完全一致的第一直线模组、第二直线模组和第三直线模组进行自由构建，组装简单便利；同时，结构完全相同的第一直线模组、第二直线模组和第三直线模组可以方便将损坏的模组直接替换，从而避免复杂的故障维修环节。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的模块化三维自动化设备的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的模块化三维自动化设备的另一结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的模块化三维自动化设备的结构分解示意图。

图4为本实用新型实施例提供的模块化三维自动化设备的第一直线模组或第二直线模组或第三直线模组的结构示意图。

图5为本实用新型实施例提供的模块化三维自动化设备的第一直线模组或第二直线模组或第三直线模组的结构分解示意图。

图6为本实用新型实施例提供的模块化三维自动化设备的一体成型的滑动板、连接块和套筒的结构示意图

附图标记包括：

10—底板 20—工作平台 30—功能模块

40—电路模块 50—第一直线模组 51—外壳

52—动力源 53—传动机构 54—滑动板

55—套筒 56—连接块 57—导向轮

60—第二直线模组 70—第三直线模组 80—操作显示屏幕

90—屏幕支架 511—条形安装腔 512—封盖板

513—导向槽 531—丝杆 532—前端螺母

533—后端螺母 534—弹性件 551—侧平面

561—导向孔。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图1～6所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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。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。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供的一种模块化三维自动化设备，包括底板10、工作平台20、功能模块30、电路模块40以及结构以及尺寸相同的第一直线模组50、第二直线模组60和第三直线模组70，所述第一直线模组50呈竖向安装于所述底板10上，所述第二直线模组60呈横向设于所述底板10的上方并与所述第一直线模组50的输出端固定连接，所述功能模块30与所述第二直线模组60的输出端固定连接，所述第三直线模组70呈纵向安装于所述底板10上，所述工作平台20与所述第三直线模组70的输出端固定连接并位于所述功能模块30的下方，所述功能模块30、所述第一直线模组50、所述第二直线模组60和所述第三直线模组70的动力部件均与所述电路模块40电性连接。

具体地，本实用新实施例的模块化三维自动化设备，由于第一直线模组50、第二直线模组60和第三直线模组70的结构完全相同，使得三者之间成为一个通用单元，那么组装设备时，设备的XYZ三个轴使用结构完全一致的第一直线模组50、第二直线模组60和第三直线模组70进行自由构建，组装简单便利；同时，结构完全相同的第一直线模组50、第二直线模组60和第三直线模组70可以方便将损坏的模组直接替换，从而避免复杂的故障维修环节。

更具体地，第一直线模组50带动第二直线模组60沿Z轴方向运动，那么与第二直线模组60连接的功能模块30也实现Z轴方向的运动，而第二直线模组60又能够带动功能模块30沿X轴方向运动，如此即实现控制功能模块30实现Z轴和X轴方向的运动；同时，第三直线模组70带动工作平台20沿Y轴方向运动，那么功能模块30来说相对于工作平台20来说即实现了Y轴方向的运动。这样，功能模块30相对于工作平台20实现XYZ三轴的运动，从而在空间内可以实现自由角度运行工作。其中，电路模块40的作用起到连接各个动力部件与外界的计算机或者存储卡以实现对各个动力部件进行协调控制。功能模块30的作用即是执行具体地工作。工作平台20的作用是起到放置工件以对部件进行加工或者直接在工作平台20上生产出新的部件。

进一步地，本实施例中，部件与部件之间的连接可以通过开设紧固孔并采用紧固件穿设紧固孔的方式实现。不但装配容易还实现可拆卸。

如图4～6所示，本实施例中，所述第一直线模组50、所述第二直线模组60和所述第三直线模组70均包括外壳51、动力源52、传动机构53和作为输出端的滑动板54，所述外壳51设有条形安装腔511，所述动力源52和所述传动机构53均设于所述条形安装腔511内，所述滑动板54通过所述传动机构53与所述动力源52连接，并在所述动力源52的驱动下沿所述外壳51的长度方向滑动。具体地，动力源52输出的动力通过传动机构53至滑动板54上，从而实现驱动滑动板54沿着外壳51的长度方向运动，那么与滑动板54固定连接的部件就实现沿外壳51的长度方向运动。安装腔的作用主要起到安装动力源52和传动机构53以及为传动机构53提供的可以运动的空间，结构设计合理，实用性强。且将第一直线模组50、第二直线模组60和第三直线模包括的部件均属于相同的结构，那么对于第一直线模组50、第二直线模组60和第三直线模的组装和维护都更加容易。

如图5～6所示，本实施例中，所述传动机构53包括丝杆531、与所述丝杆531适配连接的前端螺母532和后端螺母533以及套设于所述丝杆531外并抵接在所述前端螺母532与所述后端螺母533之间的弹性件534，所述丝杆531的一端与所述动力源52连接，所述滑动板54的内侧设有伸入所述条形安装腔511内的套筒55，所述前端螺母532和所述后端螺母533均位于所述套筒55内，所述前端螺母532与所述套筒55固定连接，所述套筒55的内壁设有用于限制所述后端螺母533周向运动的侧平面551。具体地，动力源52带动丝杆531转动，与丝杆531螺纹连接的前端螺母532和后端螺母533在套筒55的限制下不作圆周向的转动而沿着丝杆531的轴向方向运动，那么与该前端螺母532和后端螺母533连接的滑动板54也实现了沿着丝杆531的轴向方向运动。其中丝杆531的设置的轴向方向是沿着条形安装腔511的长度方向设置的，那么即实现了控制与滑动板54连接的固定沿着外壳51的长度方向运动。而且在弹性件534的弹性力作用分别对前端螺母532和后端螺母533施加一个抵压的力，从而能够有效消除前端螺母532和后端螺母533与丝杆531装配形成的间隙误差，确保整个传动机构53的传动精度更高。优选地，弹性件534为弹簧。

需要说明的是，所述丝杆531的一端与所述动力源52连接中，丝杆531与动力源52可以为分体式设计或者一体式设计，当为分体式设计时，动力源可以52采用电机并通过联轴器与丝杆531连接；当为一体式设计时，可采用丝杆电机作为丝杆531和动力源52。

如图5～6所示，本实施例中，所述滑动板54与所述套筒55之间通过连接块56连接，所述连接块56开设有导向孔561，所述外壳51上设有位于所述条形安装腔511上方的封盖板512，所述封盖板512穿过所述导向孔561。具体地，连接块56的设置一方面是起到连接滑动板54与套筒55的作用，另一方面也为设置导向孔561而设置。而封盖板512的设置可以确保封闭住条形安装腔511，避免外物进入到条形安装腔511内。同时，在重载的情况下还可以通过导向孔561与封盖板512的配合，确保连接块56以封盖板512为导向进行运动，确保滑动板54也以该封盖板512为导向运动，封盖板512是沿着外壳51的长度方向设置的，进一步确保滑动板54沿着外壳51的长度方向运动。

如图5所示，本实施例中，所述连接块56位于所述封盖板512宽度方向的两侧下方均设有导向轮57，所述条形安装腔511宽度方向的两相对内壁均设有供所述导向轮57滑动的导向槽513。具体地，导向轮57与导向槽513相互配合，起到限定了连接块56沿着封盖板512的长度方向运动，即确保与连接块56连接的滑动板54沿着外壳51的长度方向运动。同时，该封盖板512用于封住条形安装腔511的开口，起到保护位于条形安装腔511内的部件的作用，防止外物轻易进入到条形安装腔511内，结构设计合理，实用性强。

如图5～6所示，本实施例中，所述滑动板54、所述连接块56和所述套筒55一体成型。具体地，一体成型的设置可以在大批量生产制造滑动板54，连接块56和套筒55时提升生产效率，同时也可以确保制造生产出的滑动板54，连接块56和套筒55三者间的连接稳定性好，确保产品一致性好，产品质量高。

本实施例中，所述动力源52为伺服电机、步进电机、交流电机或者直流电机。具体地，可以根据需求采用伺服电机、步进电机、交流电机或者直流电机中的任一电机作为动力源52使用，选择灵活，可以根据客户的要求定制不用类型的设备。

如图1～3所示，本实施例中，所述模块化三维自动化设备还包括与所述电路模块40电性连接的操作显示屏幕80，所述操作显示屏幕80安装于所述底板10上。具体地，操作显示屏幕80一方面可以显示各工作部件的具体工作状态，同时工作人员也可以直接在操作显示屏幕80上操控各个工作部件，方便操作控制设备。

如图1～3所示，本实施例中，所述底板10上设有屏幕支架90，所述操作显示屏幕80安装于所述屏幕支架90上。具体地，屏幕支架90的作用起到固定安装操作显示屏，方便对操作显示屏进行装拆以及更换。

本实施例中，所述功能模块30为三维打印装置、激光雕刻装置或刀头装置。具体地，选用三维打印装置作为功能模块30即可实现打印出各种三维产品。选用激光雕刻装置作为功能模块30即可实现对需要进行雕刻的部件进行激光雕刻。选择刀头装置即可实现CNC的功能。当然还可以选择其他执行部件作为功能模块30，选择范围极广，使用非常灵活。

另外，所述第一直线模组50的数量为至少两个，例如，可以设置两个第一直线模组50，并将各所述第一直线模组50均呈竖向安装于所述底板10上且间隔排列，所述第二直线模组60与各所述第一直线模组50的输出端固定连接。如此设计可以加强第二直线模组60安装的稳定性以及带动第二直线模组60作竖向移动时的可靠性。

综上所述可知本实用新型乃具有以上所述的优良特性，得以令其在使用上，增进以往技术中所未有的效能而具有实用性，成为一极具实用价值的产品。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的思想和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。