CN108501540B - 一种多功能手提式全自动喷色裁纸绘图仪 - Google Patents
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Abstract
一种多功能手提式全自动喷色裁纸绘图仪,整体结构采用铝型材设计，X轴平台上加装了可更换模块的升降组件，便于对喷色模块，电火花模块，水笔，铅笔等的更换和使用，还设有一个激光模块的固定安装孔，孔壁攻有一个螺纹孔，螺纹孔用来安装手拧螺钉用来调节固定激光模块的高度。绘图仪由两个步进电机联动，采用同步带传动控制X,Y轴的位移。本申请自带透明工作底板，采用高强度的PC塑料板加工而成。本发明可以实现喷色、裁纸、绘图、金属表面雕刻，将所有的模块装进手提箱中及相应的自动化控制，便携性强，可以大大节省时间和人力提高工作效率，具有较好的市场前景，并且自带移动电源随时随地可以使用。
Description
技术领域
本发明涉及喷色裁纸绘图设备领域，特别是涉及一种多功能手提式全自动喷色裁纸绘图仪。
背景技术
随着社会时代潮流的发展。在工作中会遇到一些需要进行LOGO刻制的场合，如手工金属制品，纸质艺术品等，此时打印或雕刻一般都比较繁琐，通过手工又费时费力，因此需要一个能自动雕刻绘画的装置来代替人的手工操作。据调查，市面上的桌面级数控绘图仪缺少可靠的绘图平台，时常需要依靠桌子，地面当做纸页的贴放平面，而雕刻机过于沉重，同时也不方便随身携带。如果可以将喷色、裁纸、绘图、金属表面雕刻汇于一箱，就能大大节省的时间和人力提高了工作效率，因此将此推广于市场会有较高的市场前景。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明提供一种多功能手提式全自动喷色裁纸绘图仪，本发明可以实现喷色、裁纸、绘图、金属表面雕刻，将所有的模块装进手提箱中及相应的自动化控制，便携性强，可以大大节省时间和人力提高工作效率，具有较好的市场前景，并且自带移动电源随时随地可以使用，为达此目的，本发明提供一种多功能手提式全自动喷色裁纸绘图仪，包括外箱和内部工作结构，所述外箱包括盖板、合页、箱壁、钕磁铁、连接件、配电箱、连接块和平机螺丝，所述盖板底部通过一对合页与箱壁侧边相连，所述箱壁底部围有一圈连接块，所述连接块的四个角通过连接件与箱壁相连，所述连接件上有钕磁铁，所述合页的四个角各有一个平机螺丝，所述箱壁一侧有配电箱，所述外箱内有内部工作结构，所述内部工作结构包括主机，所述主机有铝型材框，所述连接块内有铝型材框和底座件组成的框架通过连接件固定，所述铝型材框的四个角各有一个底座件，所述铝型材框内有透明工作底板，所述铝型材框架的四个角各装有一个底座件，所述底座件内侧安装有透明工作底板，所述滑轮座一对安装在铝型材框架顶端两个角上，一对安装两个T形连接件上，每个滑轮座上安装有两对滑轮，所述铝型材框一侧有一对步进电机连接板，每个步进电机连接板上安装有对应步进电机和同步带轮，所述铝型材框架一侧内有卧式光轴座，所述卧式光轴座上安装有Y轴光轴，所述透明工作底板上放有4组装件磁铁，所述Y轴光轴通过Y轴直线轴承与X轴平台连接，所述X轴平台通过T型连接件连接立式光轴座与Y轴直线轴承，所述立式光轴座上安装有X轴光轴，所述X轴光轴上装有X轴直线轴承，所述X轴直线轴承上安装有多功能平台，所述多功能平台上安设置有激光模块安装孔位、舵机、限位螺钉、直线导轨和皮带连接件，所述激光模块安装孔在多功能平台一侧的支架上，所述激光模块安装孔内安装有激光头和电火花模块，所述多功能平台外侧有舵机，所述舵机上方有限位螺钉，所述限位螺钉上有直线导轨，所述皮带连接件有一对在多功能平台底部，所述皮带连接件、同步带轮和对应滑轮上装有同步带，所述直线导轨上装有升降组件，所述升降组件安装对应类型的笔、电火花模块和喷色模块。
本发明的进一步改进，在雕刻无曲面特征的金属面时所述激光模块安装孔位内安装有电火花模块，无曲面特征的金属面需要配合电火花使用。
本发明的进一步改进，所述铝型材框的顶端的框架上有握把，设置握把便于整个设备的移动。
本发明的进一步改进，所述喷色模块由笔状喷头、喷气管、接头、节流阀、出气管、气泵组成，所述笔状喷头分为喷嘴杆和上套筒两部分，所述笔状喷头的上套筒的入气端通过喷气管接接头，所述气泵接笔状喷头的上套筒和出气管，所述出气管和接头另一端通过管道接节流阀，喷色模块不仅可以给图形上色，还可以制作出凤尾以及粉末等效果。
本发明的进一步改进，所述笔状喷头的喷嘴杆和上套筒两部分通过细牙螺纹连接，，采用细牙螺纹连接保证其气密性。
本发明的进一步改进，所述笔状喷头的喷气管使用的是内径10mm*外径14mm的乳橡胶管，此种喷气管为本申请通用喷气管。
本发明的进一步改进，所述喷嘴杆顶部为锥形，尾部是台阶螺纹，内腔内设有三根包络内壁的导向筋，这样设计便于安装和更换水彩笔。
本发明的进一步改进，所述电火花模块由高压包、笔状外壳、自位移伸缩笔头组成，所述笔状外壳的背部有螺纹孔，所述高压包装入后采用紧定螺钉固定，所述自位移伸缩笔头配合直线导轨在曲面上自动上下移动，所述高压包输出两极，一端从笔状外壳背部的导线孔引出通往工件端，另一端插入自位移伸缩笔头的导线孔，本发明笔状外壳背部有M3螺纹孔，高压包装入后采用紧定螺钉固定。自位移伸缩笔头配合直线导轨可在曲面上自动上下移动，配合螺纹可进行大幅度的长度调整规避干涉。高压包输出两极，一端从笔状外壳背部的导线孔引出通往工件端，另一端插入自位移伸缩笔头的导线孔，调整好位置后采用紧定螺钉定位。电火花模块可以对金属表面进行刻字和绘图，对一些圆弧曲面金属工件也能进行表面雕刻。
本发明一种多功能手提式全自动喷色裁纸绘图仪，所述的箱壁与底座件连接。所述的箱壁与箱壁之间用连接件连接。所述的箱壁与盖板用合页连接。所述的连接件上装有磁铁可与盖板上装有的平机螺丝吸合达到封箱的目的。所述的配电箱、喷色模块、电火花模块可完全纳入箱体内。可做到所有模块一同携带。可以大大节省人力和时间，具有较好的市场前景。
附图说明
图1为本发明箱体示意图；
图2为本发明主机示意图；
图3为本发明喷色模块图；
图4为本发明x轴平台状态图；
图5为本发明电火花模块图；
图6为本发明主控电路图；
图7为本发明总电路开关；
图8为本发明空气泵电路和高压包电路；
图9为本发明控制流程图；
图10为本发明模块结构图；
图示说明：
1-1盖板、1-2合页、1-3箱壁、1-4钕磁铁、1-5连接件、1-6喷色模块、1-7配电箱、1-8连接块、1-9平机螺丝、1-10主机、2-1电机、2-2同步带轮、2-3同步带、2-4步进电机连接板、2-5底座件、2-6滑轮、2-7滑轮座、2-8透明工作底板、2-9卧式光轴座、2-10y轴光轴、2-11装件磁铁、2-12皮带连接件、2-13x轴平台、2-14握把、2-15铝型材框、3-1笔状喷头、3-2喷气管、3-3接头、3-4节流阀、3-5出气管、3-6气泵、4-1立式光轴座、4-2T形连接件、4-3y轴直线轴承、4-4x轴光轴、4-5x轴直线轴承、4-6多功能平台、4-7舵机、4-8限位螺钉、4-9升降组件、4-10直线导轨、4-11激光模块安装孔、5-1高压包、5-2笔状外壳、5-3自位移伸缩笔头。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种多功能手提式全自动喷色裁纸绘图仪，本发明可以实现喷色、裁纸、绘图、金属表面雕刻，将所有的模块装进手提箱中及相应的自动化控制，便携性强，可以大大节省时间和人力提高工作效率，具有较好的市场前景，并且自带移动电源随时随地可以使用。
如图1所示，本发明为一种多功能手提式全自动喷色裁纸绘图仪，它包括设置有外箱体部分，盖板1-1采用一对合页1-2与箱壁1-3连接以达到翻盖的效果，连接件1-5采用螺钉连接组装4块箱壁1-3形成箱体，将四组钕磁铁1-4嵌入连接件内用来使盖板达到关闭状态，在盖板四边与钕磁铁重合处打M4的螺纹孔并倒角攻牙安装平机螺丝1-9。喷色模块1-6，配电箱1-7体现了其安装示意图、连接块1-8采用螺钉和T形螺母固定在主机背部铝型材框上，安装外箱时在后箱壁板对应打连接块孔位处打4.2mm通孔并倒角，采用平机螺钉连接。
如图2所示，主机由4根铝型材框2-15搭建。外箱、铝型材框2-15、透明工作底板2-8通过T型螺母与底座件2-5和连接块1-8连接。所述的铝型材框2-15上安装有握把2-14、卧式光轴座2-9、滑轮座2-7和步进电机连接板2-4。所述的滑轮座2-7上安装有两对滑轮2-6。所述的步进电机连接板2-4上安装有两组步进电机2-1和同步带轮2-2。所述的卧式光轴座2-9上安装有y轴光轴2-10。所述的透明工作底板2-8上放有4组装件磁铁2-11。所述的y轴光轴2-10通过y轴直线轴承4-3与x轴平台2-13连接。x轴上的平台运动是靠两个步进电机联动，采用同步带传动控制X,Y轴的位移。
如图3所示，喷色模块由笔状喷头3-1、喷气管3-2、快速气管接头3-3、节流阀3-4、出气管3-5、气泵3-6组成。笔状喷头3-1分为喷嘴杆和上套筒两部分设计，采用细牙螺纹连接保证其气密性。喷气管使用的是内径10mmX外径14mm的乳橡胶管，对上套筒和快速气动接头3-3的连接性和气密性较高。所述喷嘴杆顶部为锥形，尾部是台阶螺纹，内腔内设有三根包络内壁的导向筋，便于安装和更换水彩笔。所述上套筒底部内腔内设有内螺纹，顶部设有入气端用来与乳橡胶管连接。节流阀采用的是SL8-02单向节流阀。出气管是10X6.5的PU软管，采用快速气管接头3-3对PU软管安装十分方便。气泵3-6采用的是大流量气泵，标称电压24V，空载电流400MA左右，运行气量非常大，15升每分钟，负压测试最大-50kpa，出气压力最大100kpa，发热小，重量仅有295克，故采用此其气泵作为喷色模块的气源。喷色模块不仅可以给图形上色而且还能调节高度造成凤尾效果和粉末效果。
如图4所示， Y轴直线轴承4-3安装在T形连接件4-2的下表面。T形连接件4-2上表面安装立式光轴座4-1，立式光轴座4-1内安装有x轴光轴4-4。所述的x轴直线轴承4-5上装有x轴光轴4-4。所述的x轴直线轴承4-5上安装有多功能平台4-6。所述的多功能平台4-6上设置有激光模块安装孔位4-11、舵机4-7、限位螺钉4-8、直线导轨4-10和皮带连接件2-12。所述的皮带连接件2-12、同步带轮2-2、滑轮2-6上装有同步带2-3，同步带2-3采用自锁扎带和防松螺母固定在皮带连接件2-12上，滑轮2-6由一对带法兰轴承F625ZZ对称安装，轴承内孔插入一根M5长螺钉，两对滑轮2-6顶部和底部分别采用M5防松螺母和M5薄螺母固定，同步带绕法参照COREXY结构，图2中有立体的同步带绕法示意图。所述的直线导轨4-10上装有升降组件4-9。可在所述的升降组件4-9中安装各种类型的笔、电火花模块和喷色模块1-6。升降组件4-9内有一个M3的螺纹孔，安装一个手拧螺钉可用来固定笔和各种模块。舵机4-7用来控制升降组件4-9的上升和下降。限位螺钉4-8起到了对升降组件4-9下限位的作用，上限位由多功能平台4-6实现。
如图5所示，电火花模块由高压包5-1、笔状外壳5-2、自位移伸缩笔头5-3组成。所述的笔状外壳5-2背部有M3螺纹孔，高压包装入后采用紧定螺钉固定。所述的自位移伸缩笔头5-3配合直线导轨4-10可在曲面上自动上下移动，配合螺纹可进行大幅度的长度调整规避干涉。高压包输出两极，一端从笔状外壳5-2背部的导线孔引出通往工件端，另一端插入自位移伸缩笔头5-3的导线孔，调整好位置后采用紧定螺钉定位。
如图6所示，采用ARDUINO UNO主板控制整个系统，USB串口与上位机通信，D0~D5脚与步进电机驱动模块的6个相应引脚相连，输出端用两个4P接口与步进电机相连，采用12V电源供电，D13是信号输出引脚，连接带有光电耦合的继电器模块。继电器模块输出端接有一个钮子开关用来切换输出电压以驱动不同的负载。当钮子开关往上拨时，由升压模块MT3608产生24电压驱动气泵。当钮子开关往下拨时，由降压模块LM2596产生5V电压驱动高压模块，激光模块以及舵机。迷你供电箱使用时，先通过开关S1选择电池供电还是外部电源供电，按下S2时整个设备将上电，绿色指示灯亮起。接好模块后，拨动钮子开关选择输出需要的电压。
使用时，采用INKSCAPE制作矢量图，注意画面大小不超过绘图仪最大的可加工面积，将对象转换成路径生成G代码，将NC文件导入GRBLCONTROL，界面上将显示出您将加工的图形，可以看到工作坐标和机械坐标。当USB串口连接成功后，状态栏会显示已连接，这时候就可以对工件或者纸张的坐标原地进行设置了，可以任意驱动X,Y轴电机，在界面上控制舵机，气泵，电火花模块，激光模块的启停，用来试切对刀，将多功能平台移动到工件的原点设置坐标原点，各轴坐标清零。还可以调节进给率的快慢。当代码发送到下位机时，可以看到加工的预计完成时间和实时路径监测以及代码条，同时也能对机器的状态进行暂停，加速或者减速的控制。如果机器失控，拔掉上位机上的USB线，或者按下配电箱1-7上的S2开关即可对设备进行急停操作。本设备没有设置硬限位开关，可以在GRBL的代码行输入$20更改其参数设置软限位防止多功能平台撞到铝型材框上。
本发明模块控制流程图如图7所示，模块结构图如图8所示。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (1)
1.一种多功能手提式全自动喷色裁纸绘图仪，包括外箱和内部工作结构，所述外箱包括盖板（1-1）、合页（1-2）、箱壁（1-3）、钕磁铁（1-4）、连接件（1-5）、配电箱（1-7）、连接块（1-8）和平机螺丝（1-9），所述盖板（1-1）底部通过一对合页（1-2）与箱壁（1-3）侧边相连，所述箱壁（1-3）底部围有一圈连接块（1-8），所述连接块（1-8）的四个角通过连接件（1-5）与箱壁（1-3）相连，所述连接件（1-5）上有钕磁铁（1-4），所述合页（1-2）的四个角各有一个平机螺丝（1-9），所述箱壁（1-3）一侧有配电箱（1-7），所述外箱内有内部工作结构，所述内部工作结构包括主机（1-10），所述主机（1-10）有铝型材框（2-15），所述连接块（1-8）内有铝型材框（2-15）和底座件（2-5）组成的框架通过连接件固定，所述铝型材框（2-15）的四个角各有一个底座件（2-5），所述铝型材框（2-15）内有透明工作底板（2-8），所述铝型材框（2-15）的四个角各装有一个底座件（2-5），所述底座件（2-5）内侧安装有透明工作底板（2-8），滑轮座（2-7）有一对安装在铝型材框（2-15）顶端两个角上，一对安装两个T形连接件（4-2）上，每个滑轮座（2-7）上安装有两对滑轮（2-6），所述铝型材框（2-15）一侧有一对步进电机连接板（2-4），每个步进电机连接板（2-4）上安装有对应步进电机（2-1）和同步带轮（2-2），所述铝型材框（2-15）一侧内有卧式光轴座（2-9），所述卧式光轴座（2-9）上安装有Y轴光轴（2-10），所述透明工作底板（2-8）上放有4组装件磁铁（2-11），所述Y轴光轴（2-10）通过Y轴直线轴承（4-3）与X轴平台（2-13）连接，所述X轴平台（2-13）通过T型连接件（4-2）连接立式光轴座（4-1）与Y轴直线轴承（4-3），所述立式光轴座（4-1）上安装有X轴光轴（4-4），所述X轴光轴（4-4）上装有X轴直线轴承（4-5），所述X轴直线轴承（4-5）上安装有多功能平台（4-6），所述多功能平台（4-6）上安设置有激光模块安装孔（4-11）、舵机（4-7）、限位螺钉（4-8）、直线导轨（4-10）和皮带连接件（2-12），所述激光模块安装孔（4-11）在多功能平台（4-6）一侧的支架上，所述激光模块安装孔（4-11）内安装有激光头和电火花模块，所述多功能平台（4-6）外侧有舵机（4-7），所述舵机（4-7）上方有限位螺钉（4-8），所述限位螺钉（4-8）上有直线导轨（4-10），所述皮带连接件（2-12）有一对在多功能平台（4-6）底部，所述皮带连接件（2-12）、同步带轮（2-2）和对应滑轮（2-6）上装有同步带（2-3），所述直线导轨（4-10）上装有升降组件（4-9），所述升降组件（4-9）安装对应类型的笔、电火花模块和喷色模块（1-6）；
在雕刻无曲面特征的金属面时所述激光模块安装孔（4-11）内安装有电火花模块；
所述铝型材框（2-15）的顶端的框架上有握把（2-14）；
所述喷色模块由笔状喷头（3-1）、喷气管（3-2）、接头（3-3）、节流阀（3-4）、出气管（3-5）、气泵（3-6）组成，所述笔状喷头（3-1）分为喷嘴杆和上套筒两部分，所述笔状喷头（3-1）的上套筒的入气端通过喷气管（3-2）接接头（3-3），所述气泵（3-6）接笔状喷头（3-1）的上套筒和出气管（3-5），所述出气管（3-5）和接头（3-3）另一端通过管道接节流阀（3-4）；
所述笔状喷头（3-1）的喷嘴杆和上套筒两部分通过细牙螺纹连接；
所述笔状喷头（3-1）的喷气管（3-2）使用的是内径10mm*外径14mm的乳橡胶管；
所述喷嘴杆顶部为锥形，尾部是台阶螺纹，内腔内设有三根包络内壁的导向筋；
所述电火花模块由高压包(5-1)、笔状外壳(5-2)、自位移伸缩笔头(5-3)组成，所述笔状外壳（5-2）的背部有螺纹孔，所述高压包（5-1）装入后采用紧定螺钉固定，所述自位移伸缩笔头(5-3)配合直线导轨（4-10）在曲面上自动上下移动，所述高压包（5-1）输出两极，一端从笔状外壳（5-2）背部的导线孔引出通往工件端，另一端插入自位移伸缩笔头（5-3）的导线孔。
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