一种3D打印机位置开关的控制方法
技术领域
本发明公开一种3D打印机位置开关的控制方法,属于3D打印机、数控机床、工业机器人和机械设计的位置控制领域。
背景技术
现有技术中,3D打印机、数控机床和机械运动部件其中都有运动至某个特定精确位置的需求。以3D打印机为例,3D打印机工作前控制器必须先将各轴的滑块按照设定方向运动至设定的原点位置,即使得喷头处于原点位置,为了识别这个原点位置,现有技术使用微动开关识别,具体的,将微动开关固定在轨道的设定位置,轨道上的滑块往设定方向运动时会推动微动开关的触发点发出一个开关信号给控制器,控制器收到这个开关信号后立即停止滑块的运动,此时滑块停留的位置就是原点位置。但是从控制器收到开关信号到滑块的停止,这期间滑块还是有惯性的,导致各轴都会多运动了一点,使得最终的喷头的原点位置不准确,影响打印的精度。
从上述分析知晓,微动开关只有一个或开或关的状态在是不能精确地让控制器探测各轴的精确的原点位置,即使把微动开关更换为光敏开关也不能解决现有问题。
另外,现有技术各轴运动时会带有光栅或激光测距设备,因上述设备在运行之前也是需要给一个确定的原点位置,所以也不能解决技术中回归设定位置不精确的问题。不仅是上述的3D打印机,数控机床各轴也同样会有同样的回归原点的问题。
综上,需要设计一种位置开关,解决现有技术中回归设定位置不精确的问题。
发明内容
本发明主要旨在解决现有技术解决现有技术中回归设定位置不精确的问题,提供一种应用位置开关的控制方法。
为了实现上述目的,所述的方案如下:
提供一种3D打印机位置开关的控制方法,其特征是,所述的位置开关包括本体、推杆、弹性元件、第一触点、第二触点、第三触点、第四触点和保持套;
本体中设有空腔,空腔的底部设有导向孔,推杆下部是长条形的杆部,杆部的上端与头部固连,头部位于本体的空腔中,杆部在导向孔中延导向孔的轴向滑动;
导向孔的上端面设有第四触点,头部设有第三触点,弹性元件一端支撑在头部,另一端支撑在本体空腔内表面,弹性元件将第三触点与第四触点接触;
杆部下端设有第二触点,第二触点与且仅与第三触点电连接;第二触点的下方设有第一触点;
保持套上端与本体固连,保持套下端与第一触点固连,保持套具有弹力,保持套在不受外力作用时可以将第一触点和第二触点保持不接触;保持套在受到外力作用时,自身可以变形,使得第一触点和第二触点可以相互靠近直至接触;
第一触点和本体之间是绝缘的,第二触点和本体之间是绝缘的,第三触点和本体之间是绝缘的,第四触点和本体之间是绝缘的;
所述的控制方法,位置开关本体与静止的第二限位物固连,第一限位物延固定的轨道接近或远离第二限位物,控制目标是让第一限位物精确的停止在目标位置;
步骤1,第一限位物往靠近目标位置方向,以速度AX值运动,直到检测到位置开关发出闭合信号时,立即停止第一限位物的运动,并执行步骤2;
步骤2,在一个短暂的间隔时间后,检测位置开关的信号是否仍然处于闭合状态,并执行步骤3;
步骤3,判断步骤2的检测结果,
如果不是闭合状态,则执行步骤1且AX值较前次数值更小;
如果是闭合状态则终止步骤。
进一步地,所述的一种3D打印机位置开关的控制方法,其特征是,所述的导向孔是圆孔,所述的杆部是圆柱,导向孔和杆部之间有微小的间隙。
进一步地,所述的一种3D打印机位置开关的控制方法,其特征是,所述的导向孔的截面是异形,杆部的截面是与导向孔对应的异形截面,导向孔和杆部之间有微小的间隙。
进一步地,所述的一种3D打印机位置开关的控制方法,其特征是,所述的导向孔的上端面设有圆环状的凸台,圆环状的第四触点套装在导向孔上端面的凸台上,且第四触点高出导向孔的凸台。
进一步地,所述的一种3D打印机位置开关的控制方法,其特征是,所述的杆部是圆柱体,头部是盘状体,头部的轴线和杆部的轴线重合,头部和杆部是由导电材料制成,头部的下端面即是第三触点,杆部下端的端面即是第二触点,杆部下端的端面是平的且垂直于杆部的轴线。
进一步地,所述的一种3D打印机位置开关的控制方法,其特征是,所述的第一触点是球形。
进一步地,所述的一种3D打印机位置开关的控制方法,其特征是,所述的保持套是回转体,保持套上端和下端之间设有褶皱。
进一步地,所述的一种3D打印机位置开关的控制方法,其特征是,还包括第一pin脚和第二pin脚;第一pin脚通过导电材料与且仅与第一触点电连接,第二pin脚通过导电材料与且仅与第四触点电连接。
进一步地,所述的一种3D打印机位置开关的控制方法,其特征是,还包括用于本体安装的连接口。
本发明可以将目标物精确地停止至设定位置。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是位置开关原理图(自由状态);
图2是位置开关原理图(触发状态);
图3是位置开关原理图(过触发状态);
图4是位置开关实施例一的立体视图;
图5是位置开关实施例一的剖视图;
图6是位置开关实施例二的剖视图;
图中标记为:
1、本体;11、连接口;12、导向孔;13、侧板;
2、推杆;21、杆部;211、第二触点;22、头部;221、第三触点;
3、弹性元件;
4、第四触点;
5、第一触点;
6、保持套;
7、pin脚;71、第一pin脚;72、第二pin脚;
8、第一限位物。
具体实施方式
下面对照附图,通过对实施例的描述,对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明,目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解,并有助于其实施。
基本原理结构如下:
本发明所公开的位置开关用于,当第一限位物8和第二限位物运动至它们两者的距离位于设定值时,位置开关闭合。第一限位物8可以是机床的滑块或随滑块运动的部件,第二限位物可以是机床的滑块运动的导轨或与导轨固连的部件。位置开关任选固连在第一限位物8或第二限位物上均可。为了下文表达方便,规定,位置开关的本体1与静止的第二限位物(图未示出)固连,第一限位物8是可以接近或远离第二限位物的。
如图1所示,位置开关处于自由状态,第一限位物8未与位置开关接触。位置开关的本体1中设有一个空腔,空腔的底部设有一个导向孔12,本体11与第二限位物固连,具体的,本体11上设有连接端11,连接端11与第二限位物通过装配的方式固连。推杆2下部是长条形的杆部21,杆部21的上端与头部22固连,头部22位于本体1的空腔中,杆部21可以在本体1空腔底部的导向孔12中延导向孔12的轴向滑动。导向孔12的上端面设有第四触点4,头部22设有第三触点221,弹性元件3一端支撑在头部22,另一端支撑在本体1空腔内表面的上侧,使得当位置开关处于自由状态时(即图1的状态),弹性元件3将第三触点221与第四触点4接触,即第二触点221与第四触点4处于电连接状态。杆部21下端设有第二触点211,第二触点211与且仅与第三触点221电连接。第二触点211的下方设有第一触点5,保持套6上端与本体1固连,保持套6下端与第一触点5固连,因保持套6是具有弹力的,在位置开关处于自由状态时,第一触点5和第二触点211不接触。为了便于电路的连接,设置pin脚7将位于内部的触点引出本体1,第一pin脚71通过导电材料与且仅与第一触点5电连接,第二pin脚72通过导电材料与且仅与第四触点4电连接。
第一触点5和本体1之间是绝缘的,第二触点211和本体1之间是绝缘的,第三触点221和本体1之间是绝缘的,第四触点4和本体1之间是绝缘的。
如图2所示,位置开关处于触发状态。当第一限位物8继续向第二限位物运动,因保持套6是具有弹力的,第一限位物8推动第一触点5向上运动,直到第一触点5和第一触点211接触,此时,第一pin脚71——第一触点5——第二触点211——第三触点221——第四触点——第二pin脚72形成一个闭合的电路,即外侧的控制器可以检测到pin脚7是闭合的。当位置开关处于触发状态时,也就代表了第一限位物8和第二限位物之间的距离位于设定的位置,具体的,应用在3D打印机或数控机床的领域可以理解为第一限位物8到达了原点。
如图3所示,位置开关处于过触发状态。虽然第一限位物8到达了图2所示的位置,控制器停止了第一限位物8的运动,但是第一限位物8会由于惯性继续向上运动,推动推杆2克服弹性元件3的弹力向上运动,使得第三触点221与第四触点4脱离接触,即第一pin脚71和第二pin脚72处于断开状态,外侧的控制器可以检测到pin脚7刚刚还是结合的现在又断开了,由此判断出第一限位物8运动过量,超过了设定的位置,控制器控制第一限位物8往反方向运动微小距离,弹性元件3的弹力将第三触点221压向第四触点4,使得pin脚7再次结合,最终实现将第一限位物8精确的运动至与第二限位物设定位置。
实施例一,详细的工程结构:
按照上文对基本原理结构的介绍,本发明设计出一种详细的工程结构。
如图4和图5所示,本体1由绝缘材料制成,优选塑料,内部设有一个容纳弹性元件3和推杆2头部22的空腔,本体1空腔的侧面设有开口,这个空腔的开口大小要满足推杆2装配在导向孔12中的操作空间,这个开口上被侧板13覆盖,侧板13与本体1固连。
本体1空腔的底部设有导向孔12,推杆2的杆部21延导向孔12轴线运动,作为优选,导向孔12是圆孔,杆部21是圆柱,导向孔12和杆部21之间有微小的间隙;作为次优选,导向孔12的截面是异形,杆部21的截面是与导向孔12对应的异形截面,所述的异形可以是,椭圆形、十字形、一字形、四方形、三角形和“T”字形等,推杆2的杆部21延导向孔12轴线运动且不能绕轴线转动,导向孔12和杆部21之间有微小的间隙。
导向孔12的上端面设有第四触点4,作为优选,第四触点4是圆环状的导体制成,固连在导向孔12的上端面,更详细的,导向孔12的上端面设有圆环状的凸台,圆环状的第四触点4套装在导向孔12上端面的凸台上,且第四触点4高出导向孔12的凸台;作为次优选,第四触点4是点状的,高出导向孔12的上端面。
推杆2由杆部21和头部22构成,作为优先,杆部21是圆柱体,杆部21上端面固连头部22,头部22是盘状体,头部22的轴线和杆部21的轴线重合,头部22和杆部21是由导电材料制成,头部22的下端面即是第三触点221,杆部21下端的端面即是第二触点211,杆部21下端的端面是平的且垂直于杆部21的轴线。
推杆2的头部22上端面和本体1空腔的上端面之间设有弹性元件3,弹性元件3优选螺旋弹簧,弹性元件3的弹力将推杆2的头部22下端面和第四触点4接触,实现电连接。
保持套6是回转体,保持套6上端开口与本体1固连,保持套6下端开口与第一触点5固连,保持套6上端和下端之间设有褶皱,保持套6在不受外力作用时可以将第一触点5和第二触点211保持不接触,保持套6在受到外力作用时,自身的褶皱可以变形,使得第一触点5和第二触点211可以相互靠近直至接触。第一触点5优选球形,由于杆部21下端的端面是平的且垂直于杆部21的轴线,所以保持套6不必非常精确的限制第一触点5在杆部21下端的端面展向的运动,只要第一触点5在杆部21下端的端面上接触,开关都是精确地工作。保护套6优选橡胶,次优选塑料。
本体1外侧设有连接口11,用于本体1的安装,即,本体1与第二限位物固连,连接口11优选供螺栓穿过的通孔形式。本体1外侧还固连有pin脚7,第一pin脚71通过导体与且仅与第一触点5电连接,第二pin脚72通过导体与且仅与第四触点4电连接。pin脚7优选与本体1注塑在一起,然后再分别与第一触点5和第四触点4通过装配或锡焊的方式电连接。
实施例二,详细的工程结构:
如图6所示,在上文实施例一的基础上,将保持套6上端开口更改为与推杆2的杆部21固连,并且要求保持套6的弹力小于弹性元件3的弹力,当第一接触物8推动第一触点5向上运动时,第三触点221和第四触点4仍然接触。
应用位置开关的控制方法:
设定前提,位置开关本体1与静止的第二限位物固连,第一限位物8延固定的轨道接近或远离第二限位物,控制目标是让第一限位物8精确的停止在相距第二限位物一定距离的位置,即,让第一限位物8精确的停止在目标位置。
步骤1,第一限位物8往靠近目标位置方向,以速度AX值运动,直到检测到位置开关发出闭合信号时,立即停止第一限位物8的运动,并执行步骤2;
步骤2,在一个短暂的间隔时间后,检测位置开关的信号是否仍然处于闭合状态,并执行步骤3;
步骤3,判断步骤2的检测结果,
如果不是闭合状态,则执行步骤1且AX值较前次数值更小;
如果是闭合状态则终止步骤。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。