平移台装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种平移台装置，属于3D打印机、XY运动平台等自动化设备领域，为了解决3D打印机打印头在平面内的XY轴方向的运动。该平移台装置包括机架、第一滑动部件、第二滑动部件、传动部件；所述第一滑动部件一端与所述机架连接并可在所述机架上沿第一方向X滑动，所述第二滑动部件可在所述第一部件上沿第二方向Y滑动，所述第一方向和第二方向垂直；所述传动部件用于驱动所述第一滑动部件、第二滑动部件。该平移台装置可以实现精确的控制平面内点的运动，将其应用到3D打印机、XY运动平台等自动化设备领域，可以解决打印头在平面内的准确移动。
【专利说明】
平移台装置
技术领域
[0001]本发明涉及3D打印机、XY运动平台等自动化设备领域，特别提供一种平移台装置。
【背景技术】
[0002]3D打印机(3D Printers)是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。
[0003]3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料，堆叠薄层的形式有多种多样，可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同介质，令打印出来的物体一头坚硬而另一头柔软。
[0004]3D打印带来了世界性制造业革命，以前是部件设计完全依赖于生产工艺能否实现，而3D打印机的出现，将会颠覆这一生产思路，这使得企业在生产部件的时候不再考虑生产工艺问题，任何复杂形状的设计均可以通过3D打印机来实现。由于3D打印机的兴起，解决3D打印机打印头在平面内的运动是急需解决的问题。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种平移台装置，可以控制平面内定点的移动，用于3D打印机及其它自动化设备中。
[0006]—种平移台装置，包括机架、第一滑动部件、第二滑动部件、传动部件，所述第一滑动部件一端与所述机架连接并可在所述机架上沿第一方向滑动，所述第二滑动部件可在所述第一部件上沿第二方向滑动，所述第一方向和第二方向垂直;所述传动部件用于驱动所述第一滑动部件、第二滑动部件。
[0007]进一步地，所述每一传动部件包括一传送带及与所述传动带连接的主动轮、第一从动轮、第二从动轮及2个辅助轮;所述一主动轮与第一从动轮、第二从动轮传送带连接，所述两从动轮中一第一从动轮固定在所述第一滑动部件上，第二从动轮固定在所述机架上，所述辅助轮对称的分布在所述第一滑动部件上，所述第二滑动部件与所述传动带连接。
[0008]进一步地，所述传动部件为2个。
[0009]进一步地，所述机架上设有滑道，所述第一滑动部件可沿所述滑道直线运动。
[0010]进一步地，所述机架上设有导向杆，所述第一滑动部件可沿所述导向杆直线运动。[0011 ]进一步地，还包括设在所述机架上与所述传动部件连接的电机。
[0012]进一步地，所述电机与主动轮传送带连接或齿轮连接或传动链连接。
[0013]进一步地，还包括与所述电机连接的控制装置。
[0014]进一步地，所述第一滑动部件上设有滑道或导向杆，所述第二滑动部件可在所述滑道上直线运动。
[0015]进一步地，还包括设在第一滑动部件、第二滑动部件上的限位装置。
[0016]与现有技术相比，该发明的有益效果在于:第一滑动部件的一端与机架滑动连接，在第一滑动部件上设置第二滑动部件，该第二滑动部件可以在一定的平面范围内移动，通过电机等动力装置的控制，可以实现平面内定点移动的精确控制。在该机构应用在3D打印机、抓娃娃机、喷涂机的移动头、自动化机械手上，可以实现对腔体内的某些受限空间的喷涂、打印等，解决了所有平面内的移动的控制。
【附图说明】
[0017]图1示出了本发明平移台装置的结构示意图；
[0018]图2示出了本发明平移台装置传动部件中第一轴连接的剖面图。
[0019]主要零部件符号说明:
[0020]10-机架；1a-滑道；11-驱动轮；12_第一轴；13_主动轮；15_第一从动轮;33-第二从动轮;17-电机;19-驱动带;30-第一滑动部件;31-辅助轮;50-第二滑动部件;51-第二轴；53-第三轴;70-传动带。
【具体实施方式】
[0021]为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对平移台装置进行更全面的描述。附图给出了平移台装置的实施例，但是，平移台装置可以以不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对平移台装置的公开内容更加透彻全面。
[0022]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“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所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
[0023]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0024]在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“联接”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是机械联接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。
[0025]参阅图1，本发明的平移台装置，包括机架10、第一滑动部件30、第二滑动部件50、传动部件，该第一滑动部件30—端与机架10连接并可在机架10上沿第一方向滑动，另一端为自由端，第二滑动部件50可在第一滑动部件30上沿第二方向滑动，所述第一方向和第二方向垂直;所述传动部件用于驱动所述第一滑动部件30、第二滑动部件50。
[0026]以上实施例中，第一滑动部件30—端与机架10连接，并可在机架10上沿第一方向(记为X向)滑动，另一端为自由端，第一滑动部件30在机架10上滑动时会经过两个极限位置，分别定义为第一极限位置和第二极限位置，第一极限位置为第一滑动部件30在该X方向上的一个端点位置，第二极限位置为第一滑动部件30在该X方向上的另一个端点位置。两个端点的位置是可调节的，在一个具体的实施例中，可设固定的两个极限位置。该两个极限位置可以通过限位装置(如限位开关)或者电机转动的转速和时间等来设置。也就是说，第一滑动部件30在机架10上的第一极性位置和第二极限位置之间滑动，该滑动为直线滑动，第一极限位置和第二极限位置的距离为LI。同样地，设置在第一滑动部件30上的第二滑动部件50可以在第二滑动部件50上沿第二方向(记为Y方向)滑动，第二滑动部件50也会经过两个极限位置，分别定义为第三极限位置和第四极限位置，第三极限位置是Y方向上一个端点的位置，第四极限位置是Y方向另一个端点的位置，该两个极限位置也可以同前述X方向的极限位置进行设置。第三极限位置和第四极限位置的距离为L2。在这里，把第一极限位置和第二极限位置连成一条直线段，作该直线段的中垂线得到一条直线，同样地，把第三极限位置和第四极限位置连成一条直线段，作该直线段的中垂线得到一条直线。将两条直线的交点定义为原点。因此，在一个平面内，第二滑动部件50可以在以上述极限位置覆盖的LI XL2的范围内移动。这样就形成了平面内点的任意移动，将该点的移动应用到3D打印机领域中的打印头、抓娃娃机的抓头、自动化机械手等可以实现对该移动头(前述打印头、抓头、机械手等)的控制。
[0027]上述机架10是机械装置中固定不动的部件，其常见的形式有:外壳、固定座、支撑架、机体等。本发明中的机架10可为一金属制的机架，该机架10可以用金属板通过焊接、铆接而成，也可以通过模具等加工技术一体成型。该机架10也可以采用其他的材料制成，如非金属材料等。第一滑动部件一端可在该机架上沿第一方向(即X方向)滑动，由于第一滑动部件30要在该机架10上滑动，因此，在机架10上要设置可直线滑动连接的部件。在本发明的【具体实施方式】中，可以在机架10上设置滑道1a或导向杆。在第一滑动部件30的滑动连接中，第一滑动部件30和机架10上的滑道或导向杆连接，第一滑动部件30只能沿第一方向(X方向上)移动，该滑动连接的运动副的自由度为I。可以将机架10上的滑道设置为直线导轨。
[0028]上述直线导轨可以为滚轮直线导轨、圆柱直线导轨、滚珠直线导轨。该直线导轨是用来支撑和引导运动的部件，按给定的方向做往复直线运动，直线导轨又称线轨、滑轨、线性导轨、线性滑轨，且可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动。直线导轨可以理解为是一种滚动导引，是由钢珠在滑块跟导轨之间无限滚动循环，从而使负载平台沿着导轨轻易的高精度线性运动，并将摩擦系数降至平常传统滑动导引的五十分之一，能轻易地达到很高的定位精度。滑块跟导轨间末制单元设计，使线形导轨同时承受上下左右等各方向的负荷，而依按摩擦性质而定，直线运动导轨可以分为滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨、弹性摩擦导轨、流体摩擦导轨等种类。本实施方式中，可将滑道1a设为滚珠直线导轨或圆柱直线导轨等。
[0029]上述第一滑动部件30—方面可在机架10上沿第一方向滑动，另一方面也要允许上述第二滑动部件50可在该第一滑动部件10上沿第二方向滑动，因此，该第一滑动部件30上至少设有两处滑动连接，一处为与机架10的滑动连接，另一处为与第二滑动部件50的滑动连接。上述第一滑块部件30，包括一端与机架连接的第一滑块、与该第一滑块固定连接的导轨(该导轨与第二滑动部件50直接连接)、以及连接传动部件的其它部分组成。与机架10上导轨连接的第一滑块，可根据机架上的导轨的类型来进行配合设置。在本实施例中，机架10上的导轨设为直线导轨时，第一滑动为相应的滑块，第一滑动部件30的一端设置为可与机架10导轨连接的第一滑块。除此之外，第二滑动部件50要在第一滑动部件10上滑动，因此，第一滑块部件30上设有导轨，该导轨同前述机架10的的导轨，该导轨可以为直线导轨。具体地，第一滑动部件30上设有第一滑块及与第一滑块连接的直线导轨，第一滑块的数量可设为两个，可以保证与该第一滑块连接的直线导轨运动中的线性及平稳性。直线导轨的一端固定在2个第一滑块上。
[0030]上述第二滑动部件50主要包括一可沿第二方向做往复直线运动的第二滑块，该第二滑块根据第一滑动部件30上设置的导轨的类型确定。第二滑动部件50与传动带70连接，在具体的实施方式中，该滑块一侧与一根传动带70连接，另一侧与另一根传动带70连接。
[0031]上述第一滑动部件30的一端与机架10连接并可在机架10上沿第一方向滑动，第一滑动部件30的另一端可为自由端。这里自由端是指该端在三个方向(X方向、Y方向和Z方向都具有自由度，可在第一方向滑动的端因在Y方向和Z方向具有自由度而为非自由端)不被支撑于又一机架或类似结构，这样第一滑动部件30的自由端可更好地被安装，避免了因机架10所导致的维修更换不方便。
[0032]参阅图1及图2，本发明的上述传动部件包括一传送带70及与该传动带连接的主动轮13、第一从动轮15、第二从动轮33及2个辅助轮31;主动轮13与第一从动轮15、第二从动轮33传送带连接，主动轮13通过第一轴12及轴承与机架10连接，主动轮13与第一轴12形成轴毂连接。第二从动轮33固定在第一滑动部件30上，该第二从动轮33与第一滑动部件30通过轴毂方式连接，具体为第二从动轮33与第二轴51形成连接，该第二轴51为一固定轴，不能转动，该第二从动轮33可绕该第二轴51转动，形成铰接。第一从动轮15与第一轴12连接，并可绕第一轴12转动，不能随第一轴12转动。辅助轮31对称的分布在所述第一滑动部件30的一端(该端为与机架10上的导轨连接的一端)上，第二滑动部件50与传动带70连接。从前述的描述中，可以理解的是该传送带70布置为T型，在一个具体的实施方式中，主动轮13布置在T型的最左端，第一从动轮15布置在T型最右端，第二从动轮33布置在T型的最下端，2个辅助轮31布置在T型横竖的连接点处。在传动部件中，还设有与主动轮13、第一从动轮15、第二从动轮33、辅助轮31连接的轴，在本发明中，共有5根轴，即2根第一轴，I根第二轴，2根第三轴，而两个传动部件共轴。由于传动部件共轴的原因，主动轮13与第一轴12是形成轴毂连接的，主动轮13随着第一轴12的转动而转动，而第一轴12与一驱动轮11连接，驱动轮11带动第一轴12转动，与第一轴12轴毂连接的主动轮13可以随着传动，第一从动轮15与第一轴12是铰接，所以不会随着主动轮13转动而转动，第二从动轮33与传动带70连接，其随着传动带70转动。上述传动带70可以为同步带，同步带是以钢丝绳或玻璃纤维为强力层，外覆以聚氨酯或氯丁橡胶的环形带，带的内周制成齿状，使其与齿形带轮啮合。该同步带可设为单面齿状，也可以设为双面齿状，相应的，辅助轮可设为齿形带轮。同步带传动时，传动比准确、对轴作用力小、结构紧凑、耐油、耐磨性好、抗老化性能好。当传动带70为同步带时，主动轮13、第二从动轮33为同步轮。
[0033]参阅图1，本发明的的平移台装置，还包括提供控制动力的电机17，该电机17与第一轴12上的一驱动轮11连接，该连接可以为带连接或齿轮连接或链连接，在一种具体的实施方式中，可采用带连接，该电机17输出轴上安装有一驱动轮，该驱动轮为带轮，该带轮与第一轴12上的驱动轮11连接，该连接是为了给主动轮13传递转矩。在该带连接中，电机17输出轴上设一带轮，该带轮与电机17输出轴轴毂连接，在第一轴12上设有一驱动轮11，该驱动轮11与第一轴12轴毂连接，第一轴12可以随驱动轮11转动，与电机17输出轴连接的带轮和驱动轮11带连接，在电机17的带动下，驱动轮11带动主动轮13及第一从动轮15转动。
[0034]可以理解的是，上述电机17可设在所述机架1上，该电机17可为伺服电机，可以通过控制装置进行转速、转向、转动的时间的控制。具体地，该控制装置可以设有控制程序，该控制程序可以进行相应的指令设置。进一步地，该控制装置上设有按钮，当第二滑动部件50上的第二滑块需要移动时，点击该按钮就可以实现所要实现的移动。
[0035]值得说明的是，在上述直线导轨上，可设置限位装置，为了保护电机出现异常的情况下的运动保护，该限位装置安装在对应的前述4个极限位置，第一滑动部件30、第二滑动部件50运动到相应的位置时，该限位装置起作用，断开电机的电连接，从而使上述第一滑动部件30、第二滑动部件50停止在相应的极限位置。该限位装置可以为限位开关，限位开关又称行程开关，可以安装在相对静止的物体(如固定架、门框等，简称静物)上或者运动的物体(如行车、门等，简称动物)上。当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合，由开关接点开、合状态的改变去控制电路和电机。限位开关有接触式的和非接触式的。接触式的比较直观，机械设备的运动部件上，安装上行程开关，与其相对运动的固定点上安装极限位置的挡块，或者是相反安装位置。当行程开关的机械触头碰上挡块时，切断了(或改变了)控制电路，机械就停止运行或改变运行。由于机械的惯性运动，这种行程开关有一定的“超行程”以保护开关不受损坏。非接触式的形式很多，常见的有干簧管、光电式、感应式等，这几种形式在电梯中都能够见到。
[0036]上述为本发明的结构的描述，下面结合结构特点，描述本发明的运动过程。
[0037]参阅图1，为实现第二滑动部件50的第二滑块沿第一方向的运动，第一滑动部件30沿第二方向不运动。两个电机17需要反向同速转动。
[0038]为实现第二滑动部件50的第二滑块沿第二方向的运动，沿第一方向不运动，两个电机17需要同向同速转动。
[0039]为了实现第二滑动部件50的第二滑块沿与第一方向成45°的正向运动，其中一个电机17不转动，另外一个电机17转动。
[0040]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种平移台装置，用以供3D打印头的平移，其特征在于:包括机架、第一滑动部件、第二滑动部件、传动部件，所述第一滑动部件一端与所述机架连接并可在所述机架上沿第一方向滑动，另一端为自由端，所述第二滑动部件可在所述第一部件上沿第二方向滑动，所述第一方向和第二方向垂直;所述传动部件用于驱动所述第一滑动部件、第二滑动部件。2.根据权利要求1所述的平移台装置，其特征在于:每一所述传动部件包括一传送带及与所述传动带连接的主动轮、第一从动轮、第二从动轮及2个辅助轮;所述一主动轮与所述第一从动轮、所述第二从动轮传送带连接，所述第一从动轮固定在所述第一滑动部件上，所述第二从动轮固定在所述机架上，所述辅助轮对称的分布在所述第一滑动部件上，所述第二滑动部件与所述传动带连接。3.根据权利要求2所述的平移台装置，其特征在于:所述传动部件为2个。4.根据权利要求1所述的平移台装置，其特征在于:所述机架上设有滑道，所述第一滑动部件可沿所述滑道直线运动。5.根据要求I所述的平移台装置，其特征在于:所述机架上设有导向杆，所述第一滑动部件可沿所述导向杆直线运动。6.根据权利要求1所述的平移台装置，其特征在于:还包括设在所述机架上与所述传动部件连接的电机。7.根据权利要求6所述的平移台装置，其特征在于:所述电机与主动轮传送带连接或齿轮连接或传动链连接。8.根据权利要求6所述的平移台装置，其特征在于:还包括与所述电机连接的控制装置。9.根据权利要求1所述的平移台装置，其特征在于:所述第一滑动部件上设有滑道或导向杆，所述第二滑动部件可在所述滑道上直线运动。10.根据权利要求1所述的平移台装置，其特征在于:还包括设在第一滑动部件、第二滑动部件上的限位装置。
【文档编号】B22F3/00GK105835373SQ201610402513
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】曾庆乐
【申请人】曾庆乐