一种3D打印机皮带自动张紧装置及其方法与流程

本发明涉及一种皮带自动张紧装置及其方法，尤其涉及一种3d打印机皮带自动张紧装置及其方法，属于3d打印设备领域。

背景技术：

3d打印即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。如今3d打印技术已经在模具制造、工业设计、航空航天、文化艺术、雕刻等领域得到了广泛地应用。

采用熔融沉积成型(fdm)原理的3d打印机，是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面；一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层，直至形成整个实体造型。

目前，3d打印机(例如桌面3d打印机)结构简单，其传动装置以同步带传动为主，同步带传动具有结构简单、工作时无滑动、有准确的传动比、传动效率高、节能效果好、传动范围大、结构紧凑等优点；但同步带使用过程中难免会出现皮带松弛，引起同步带出现跳齿、振动等不良情况，从而造成3d打印机的打印质量下降。

现有的皮带张紧的方法包括将固定皮带两端的固定块通过螺栓连接在一起，然而该种方法皮带固定端的体积较大，并且其张紧行程较小，不适合运用在结构紧凑的小型3d打印机中；现有的皮带张紧的方法还包括使用扭簧卡在皮带上，或者设置两个张紧臂，其中两个张紧臂的一端通过轴套连接，将扭簧套接在轴套上，两个张紧臂的另一端设置有用于安装张紧板的固定轴，两个张紧板分别设置在皮带的宽度方向的两边，然而所述两种方法如果选择较长的扭簧/臂则会影响皮带的运动，选择较短的扭簧/臂则张紧能力有限，因此也不适合运用在结构紧凑的小型3d打印机中；现有的皮带张紧的方法还包括使用张紧轮，然而这种方法中，通常设有独立的支架/控制系统来支撑与张紧轮连接的弹性件，整个张紧机构结构复杂，占用空间大，现有技术还包括将与张紧轮连接的弹性件连接于皮带的某个带轮上，然而此时如果选择较长的弹性件会影响皮带的运动，选择较短的弹性件则张紧能力有限；因此，所述方法也不适合运用在结构紧凑的小型3d打印机中。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种结构紧凑的皮带张紧装置及其方法，其能够实现3d打印机中皮带的自动张紧，保证皮带松弛有度，提高喷头组件的运动稳定性，从而提高3d打印机(例如桌面3d打印机)的打印质量。

按照本发明提供的一种皮带自动张紧装置，其包括：底座1、连杆5、扭簧4、以及压带装置；连杆5的一端部设置在底座1上,连杆5的另一端部上安装压带装置，其特征在于：扭簧4卡在连杆5的靠近所述底座1的所述端部内的扭簧槽12中，连杆5能以扭簧4的转轴为中心旋转，并且底座1固定在设置于皮带6的宽度方向的一边且随皮带移动的移动件13上，压带装置抵靠皮带6的宽度方向的另一边。

本发明提供的所述皮带自动张紧装置还采用如下附属技术方案：

所述连杆5的上述所述端部放置在底座1的支座9之间，连杆5的所述端部处的孔11与扭簧4以及底座1的支座9中的孔同轴，扭簧转轴2依次通过支座9中的孔、连杆5的所述端部处的孔11、扭簧4并用转轴固定螺母3固定以防止扭簧转轴2轴向窜动。

所述扭簧转轴2为阶梯轴，在与固定螺母3装配处有与螺母配合的螺纹。

所述压带装置是同步带轮7。

优选地，所述同步带轮(7)通过螺母(8)固定安装在连杆(5)的所述另一端部，同步带轮(7)与需要张紧的皮带(6)的所述宽度方向的另一边的内侧或外侧齿合，同步带轮(7)压紧皮带(6)，当皮带(6)出现松弛时，连杆(5)在扭簧(4)的作用力下旋转，直至皮带(6)的张紧力到达使连杆受力平衡的值，皮带(6)张紧。

所述皮带自动张紧装置是一种应用于3d打印机的皮带自动张紧装置，所述皮带6是3d打印机的皮带。

所述底座1运用螺钉通过安装孔10固定在随皮带移动的所述移动件13上。

所述皮带6处于张紧状态时，在垂直于皮带方向使皮带6变形的最小力为f，扭簧4中心至皮带6的距离为d，则扭簧4最大工作扭矩为t＝f*d，根据圆柱螺旋扭转弹簧计算方法选取合适扭矩的扭簧4。

本发明还提供一种皮带自动张紧方法，应用于前述的皮带自动张紧装置，其特征在于：将皮带自动张紧装置的底座1固定在设置于皮带6的宽度方向的一边且随皮带移动的移动件13上，将压带装置抵靠皮带6的宽度方向的另一边的内侧或外侧，压带装置压紧皮带6，当皮带6出现松弛时，连杆5在扭簧4的作用力下旋转，直至皮带6的张紧力到达使连杆受力平衡的值，皮带6张紧。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的皮带自动张紧装置将底座安装在随皮带移动的移动件上，能够根据皮带的两边距离选择连杆的长度，整个皮带自动张紧装置结构紧凑，不会影响皮带的运动，并且能够保持皮带张紧力恒定，避免了因皮带松弛而引起的跳齿、振动等，从而引起的模型打印失败的情况，提高打印精度。

附图说明

图1是本发明的皮带自动张紧装置的结构图。

图2是本发明的皮带自动张紧装置的底座结构图。

图3是本发明的皮带自动张紧装置的连杆结构图。

图4是本发明的皮带自动张紧装置在3d打印机中的一具体应用实例。

具体实施方式

如图1、2、3、4所示，本发明包括底座1、扭簧转轴2、转轴固定螺母3、扭簧4、连杆5、皮带6、同步带轮7、螺母8；其中同步带轮7也称惰轮。

底座1运用螺钉通过安装孔10固定在随皮带移动的移动件13上；连杆5一端放置在底座1的支座9之间，且连杆5中的孔11与底座1的支座9中的孔同轴，扭簧4卡在连杆5的扭簧槽12中且与孔11同轴；将扭簧转轴2依次通过支座9中的孔、孔11、扭簧4，并用转轴固定螺母3固定以防止扭簧转轴2轴向窜动，其中扭簧转轴2为阶梯轴，在与固定螺母3装配处有与螺母配合的螺纹，连杆5能以扭簧转轴为中心旋转。同步带轮7安装在连杆5的另一端上并用螺母8固定，以防止同步带轮7的轴向窜动；同步带轮7与需要张紧的皮带啮合，压紧在皮带上，当皮带出现松弛时，连杆5在扭簧的作用力下旋转，从而压紧皮带。

根据图4所示出的本发明的皮带自动张紧装置在3d打印机中的一具体应用实例，皮带6由两个同步带轮14同步带动，所述皮带自动张紧装置的底座1固定在位于皮带的宽度方向的一边且随皮带移动的移动件13上，通过使得扭簧4具有向外的预紧力，所述皮带自动张紧装置的同步带轮7与皮带的宽度方向的另一边的内侧啮合，同步带轮7压紧皮带，当皮带出现松弛时，连杆5在扭簧4的作用力下旋转，从而压紧皮带。

在另一实施例中，扭簧4具有向内的预紧力，所述皮带自动张紧装置的同步带轮7可与皮带的宽度方向的另一边的外侧啮合，同步带轮7压紧皮带，当皮带出现松弛时，连杆5在扭簧4的作用力下旋转，从而压紧皮带。

关于扭簧的选取，若皮带处于张紧状态时，在垂直于皮带方向使皮带变形的最小力为f，扭簧中心至皮带的距离为d，则扭簧最大工作扭矩为t＝f*d，根据圆柱螺旋扭转弹簧计算方法即可选取合适扭矩的扭簧。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。