一种快速成型三向运动装置制造方法
【专利摘要】一种快速成型三向运动装置，Z向运动主动丝杠、Z向运动从动丝杠穿过工作平台，通过Z向运动同步带两两连接，底座平台设有圆弧槽导轨，喷头（或激光器）光杆-同步带组合机构位于工作平台上方。固定端垂直光杆顶端有径向驱动电机底座，其上固定有径向驱动电机，连接主动带轮，通过径向运动水平同步带连接喷头（或激光器）及从动带轮，自由端垂直光杆底端安装有滑轮，喷头（或激光器）安装在水平光杆上。在安装工作平台时，若其能顺利到达丝杠底端，则平台便不需要调整即与喷头保持水平。相比现有的传动机构，其采用极坐标系形式，更容易表示实现阿基米德螺旋线喷头运动轨迹。能通过添加多个水平光杆悬臂结构，安装多个喷头（或激光器）实现多材料多颜色零件成型。
【专利说明】一种快速成型三向运动装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及快速原型制造装置，尤其是涉及一种快速成型三向运动装置。
【背景技术】
[0002]快速成型技术(Rapid Prototyping,简称RP)是一种基于材料离散堆积法的高新制造技术，其基本原理是:将加工零件的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，在轮廓数据的基础上进行加工路径规划，成型机控制喷嘴(或激光器)喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂(或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或有选择性地烧结一层接一层的粉末材料)形成一系列具有一个微小厚度的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。
[0003]目前快速成型运动主要是实现XYZ三向运动，现有的快速成型机三向运动机构主要有两种:1、喷头或激光器在XY平面运动，工作平台为Z向运动(这种针对于液体、粉末)；
2、喷头或激光器XZ平面运动，工作平台为Y向运动。
[0004]在快速成型控制中，喷头或激光器的运动轨迹与阿基米德螺旋线相似，而这种螺旋线在笛卡尔坐标系下表示是相对复杂的。同时在初次成型原型时需要人为的调整平台，使喷头或激光器与平台保持水平。因此在快速成型加工，需要一种免调平，且运动平稳、更易于表示阿基米德运动轨迹的运动装置。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种快速成型三向运动装置，不仅更适合阿基米德螺旋线轨迹运动，而且运动平稳、精度高、无需调平。
[0006]本实用新型的目的通过下述技术方案实现:
[0007]包括:包括:机架、工作平台、Z向运动主动丝杠、Z向运动从动丝杠、底座平台、喷头或激光器-光杆-同步带组合机构、限位开关；Z向运动主动丝杠、Z向运动从动丝杠穿过工作平台，Z向运动主动丝杠、Z向运动从动丝杠通过Z向运动同步带两两连接,底座平台设有圆弧槽导轨；喷头或激光器-光杆-同步带组合机构位于工作平台上方；该机构由两根垂直光杆及两根水平光杆组成门型结构，固定端垂直光杆顶端有径向驱动电机底座，其上固定有径向驱动电机，连接主动带轮，通过径向运动水平同步带连接固定支座及从动带轮，自由端垂直光杆底端安装有滑轮，喷头或激光器安装在固定底座上。
[0008]按上述技术方案，所述的工作平台为扇形，且开有一个圆弧槽、一个圆孔及三个螺纹孔；圆孔位于工作平台中心，固定端垂直光杆穿过圆孔且固定于底座平台，自由端垂直光杆穿过圆弧槽导轨，Z向运动主动丝杠、Z向运动从动丝杠分别穿过螺纹孔。
[0009]按上述技术方案，所述的底座平台通过螺钉连接固定在机架上，底座平台上设有Z向运动驱动电机和圆周运动驱动电机，固定端垂直光杆底端与圆周运动驱动电机连接。自由端垂直光杆底端滑轮位于底座平台圆弧槽导轨上。[0010]按上述技术方案，所述的Z向运动主动丝杠5、Z向运动从动丝杠6底端均有两个Z向运动同步带轮8, Z向运动驱动电机16安装在Z向运动主动丝杠5上，Z向运动主动丝杠5、Z向运动从动丝杠6通过Z向运动同步带7两两连接。
[0011]按上述技术方案，所述的喷头或激光器-光杆-同步带组合机构的两根水平光杆通过底座套固定，水平光杆上布置的固定支座通过直线轴承连接；固定端垂直光杆的径向运动驱动电机上有主动带轮，在自由端垂直光杆上有从动带轮，两者通过径向运动水平同步带连接。
[0012]按上述技术方案，所述的限位开关均设置在运动极限位置。
[0013]本实用新型与现有技术相比，具有如下优点:
[0014]设置三根竖直方向的丝杠，利用电机驱动其中一根丝杠，通过带传动实现三根丝杠的同步运动，从而实现工作平台Z向平稳运动，在安装工作平台时，若其能顺利到达丝杠底端，则平台便不需要调整即与喷头保持水平。相比现有的传动机构，其采用极坐标系形式，更容易表示实现阿基米德螺旋线喷头运动轨迹。该机构能通过添加多个水平光杆悬臂结构，可安装多个喷头或激光器实现多材料多颜色零件成型。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的三维结构示意图。
[0016]图2为本实用新型的内部传动机构三维结构示意图。
[0017]图3为本实用新型的内部传动机构前视示意图。
[0018]其中:1.机架，2.底座平台，3.圆弧槽导轨，4.工作平台，5.Z向运动主动丝杠，
6.Z向运动从动丝杠，7.Z向运动同步带,8.Z向运动同步带轮,9.水平光杆，10.径向驱动电机底座，11.径向驱动电机，12.固定支座，13.径向运动水平同步带，14.自由端垂直光杆，15.滑轮，16.Z向运动驱动电机，17.圆周运动驱动电机，18.固定端垂直光杆，19.喷头或激光器，20.从动带轮，21.主动带轮，22.圆弧通槽导轨。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
[0020]如图1所示，机架I上设有底座平台2，与机架I通过螺钉连接，底座平台2可为扇形，也可为方形。底座平台2设有圆弧槽导轨3。
[0021]如图2、图3所示，底座平台2通过螺纹孔与Z向运动驱动丝杠5及Z向运动从动丝杠6连接。Z向运动驱动丝杠5及Z向运动从动丝杠6底端均设有两个Z向运动同步带轮8，其通过键与Z向运动驱动电机16连接，Z向运动驱动丝杠5及Z向运动从动丝杠6通过Z向运动同步带7两两相连。由Z向运动驱动电机16驱动Z向运动主动丝杠5, Z向运动同步带7使得Z向运动驱动丝杠5及Z向运动从动丝杠6同步运动,从而实现工作平台4的Z向运动。
[0022]圆周运动驱动电机17通过螺栓固定在底座平台2上，其通过联轴器连接固定端垂直光杆18,固定端垂直光杆18顶端设有径向驱动电机底座10,径向驱动电机底座10上安装有径向驱动电机11，径向驱动电机11连接径向运动主动带轮21。径向运动水平同步带13穿过并锁紧固定支座12，使喷头或激光器19固定支座12沿着径向运动水平光杆9运动，并分别连接自由端垂直光杆14顶端的径向运动从动带轮20及径向运动主动带轮21。固定支座12底部通过螺栓连接喷头或激光器19。径向运动水平光杆9穿过固定支座12，两者用直线轴承连接，其通过夹紧装置夹紧固定在自由端垂直光杆14、固定端垂直光杆18端部。
[0023]工作平台4为扇形，且开有一个圆弧通槽导轨22、一个圆孔及三个螺纹孔自由端垂直光杆14穿过该圆弧通槽导轨22，Z向运动主动丝杠5及Z向运动从动丝杠6通过螺纹孔连接通过工作平台4，固定端垂直光杆8穿过圆孔。自由端垂直光杆14下安装有滑轮15，其能沿圆弧槽轨道3上运动。在每个运动极限位置均安装有限位开关，各带轮与轴联接均采用键联接。
[0024]本实用新型的工作过程为:
[0025]通过控制系统发出的命令，喷头或激光器19回到原点，工作平台4与喷头或激光器19底端刚好接触。控制命令发出喷头或激光器19的位置时，固定端垂直光杆18在圆周运动驱动电机17带动下，使得水平光杆9、喷头或激光器19及自由端垂直光杆14沿着底座平台2上的圆弧槽导轨3运动，该运动是以固定端垂直光杆18为旋转轴，以水平光杆9长度为半径的圆周运动。固定端垂直光杆18顶端圆周运动驱动电机17驱动主动带轮21，通过径向运动水平同步带13带动固定支座12在水平光杆9上移动，从而实现喷头或激光器19的径向运动。圆周运动与径向运动结合实现了喷头或激光器19在平面上的运动，完成某一平面的打印层后，底座平台2上的Z向运动驱动电机16带动Z向运动同步带轮8旋转，通过Z向运动同步带7,实现Z向运动主动丝杠5和从动丝杠6的同步运动,从而实现工作平台在Z向上平稳灵活运动。通过圆周运动，径向运动及Z向运动实现了快速成型三向运动。
【权利要求】
1.一种快速成型三向运动装置，其特征在于:包括:机架(I)、工作平台(4)、Z向运动主动丝杠(5);Z向运动从动丝杠(6)、底座平台(2)、喷头或激光器-光杆-同步带组合机构、限位开关；Z向运动主动丝杠(5)、Z向运动从动丝杠(6)穿过工作平台(4),Z向运动主动丝杠(5 )、Z向运动从动丝杠(6 )通过Z向运动同步带(7 )两两连接，底座平台(2 )设有圆弧槽导轨(3);喷头或激光器-光杆-同步带组合机构位于工作平台(4)上方；该机构由两根垂直光杆及两根水平光杆组成门型结构，固定端垂直光杆(18 )顶端有径向驱动电机底座(10)，其上固定有径向驱动电机(11)，连接主动带轮(21)，通过径向运动水平同步带(13)连接固定支座(12)及从动带轮(20)，自由端垂直光杆(14)底端安装有滑轮(15)，喷头或激光器(19)安装在固定底座(12)上。
2.根据权利要求1所述的快速成型三向运动装置，其特征在于:所述的工作平台(4)为扇形，且开有一个圆弧槽、一个圆孔及三个螺纹孔；圆孔位于工作平台(4)中心，固定端垂直光杆(18)穿过圆孔且固定于底座平台(2)，自由端垂直光杆(14)穿过圆弧槽导轨(3)，Z向运动主动丝杠(5)、Z向运动从动丝杠(6)分别穿过螺纹孔。
3.根据权利要求1或2所述的快速成型三向运动装置，其特征在于:所述的底座平台(2 )通过螺钉连接固定在机架(I)上，底座平台(2 )上设有Z向运动驱动电机(16 )和圆周运动驱动电机(17)，固定端垂直光杆(18)底端与圆周运动驱动电机(17)连接，自由端垂直光杆(14)底端滑轮(15)位于底座平台圆弧槽导轨(3)上。
4.根据权利要求3所述的快速成型三向运动装置，其特征在于:所述的Z向运动主动丝杠(5)、Z向运动从动丝杠(6)底端均有两个Z向运动同步带轮(8)，Z向运动驱动电机(16)安装在Z向运动主动丝杠(5)上，Z向运动主动丝杠(5)、Z向运动从动丝杠(6)通过Z向运动同步带(7)两两连接。
5.根据权利要求4所述的快速成型三向运动装置，其特征在于:所述的喷头或激光器-光杆-同步带组合机构的两根水平光杆(9)通过底座套固定，水平光杆(9)上布置的固定支座(12 )通过直线轴承连接；固定端垂直光杆(18 )的径向运动驱动电机(11)上有主动带轮(21)，在自由端垂直光杆(14)上有从动带轮(20)，两者通过径向运动水平同步带(13)连接。
6.根据权利要求5所述的快速成型三向运动装置，其特征在于:所述的限位开关均设置在运动极限位置。
【文档编号】B29C67/00GK203680808SQ201320819448
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】陈定方, 陈萍, 张争艳, 朱雄涛, 罗玲玲, 张海蓬 申请人:武汉理工大学