CN109367000A - 一种可生成弧线的3d打印机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可生成弧线的3D打印机控制方法，包括机架，还包括外驱动齿轮、下齿环、上齿环，所述定轴穿过上齿环的圆心，上齿环的下表面设有上驱动齿，下齿环的上表面设有下定齿，上齿环与下齿环之间设有周向驱动组件，所述周向驱动组件包括弧驱动轴，弧驱动轴上设有两个从动齿轮，弧驱动轴上方设有横移轴，弧驱动轴上设有下连接块，横移轴上设有上连接块，下连接块的下表面设有打印头。让外驱动齿轮转动，从而让上齿环转动，这样弧驱动轴就会绕定轴转动，从而带动打印头在上齿环的环内进行呈弧形的运动，而下驱动齿轮可调节打印头运动的弧形的半径，上驱动齿轮和横移轴的配合，可带动打印头进行前后左右地运动。本发明用于3D打印机。

Description

一种可生成弧线的3D打印机控制方法

技术领域

本发明涉及3D打印机领域，特别涉及一种可生成弧线的3D打印机控制方法。

背景技术

3D打印机又称三维打印机（3DP），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。

现有的3D打印机，由于往往只有X轴和Y轴，这导致现有的3D打印机所打印的弧形是在直角坐标系中由多段的直线连接而成的，这样打印出来的产品外观曲面会呈现出多个平面拼接而成的现象，从而出现棱角。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种可生成弧线的3D打印机控制方法。

本发明解决其技术问题的解决方案是：

一种可生成弧线的3D打印机控制方法，包括机架，还包括设在机架上的外驱动电机、设在外驱动电机的转轴上的外驱动齿轮、与机架固定连接的设在外驱动齿轮旁侧的下齿环、可绕竖直的定轴转动的上齿环，所述定轴穿过上齿环的圆心，上齿环的下表面设有若干个环形设置的上驱动齿，使得上齿环的下表面形成冠齿轮结构，下齿环的上表面设有若干个环形设置的下定齿，使得下齿环的上表面形成冠齿轮结构，上齿环与下齿环之间设有周向驱动组件，所述周向驱动组件包括弧驱动轴，弧驱动轴上设有两个从动齿轮，从动齿轮可在弧驱动轴上转动，从动齿轮与上驱动齿、下定齿啮合，弧驱动轴与定轴相交，弧驱动轴上方设有可左右运动的沿前后延伸的横移轴，弧驱动轴上设有可沿弧驱动轴的延伸方向移动的下连接块，横移轴上设有可沿横移轴的延伸方向移动的上连接块，下连接块与上连接块用竖直的转轴连接，弧驱动轴、横移轴均为齿条，下连接块上设有下驱动电机，下驱动电机的转轴上设有与弧驱动轴啮合的下驱动齿轮，上连接块上设有上驱动电机，上驱动电机的转轴上设有与横移轴啮合的上驱动齿轮，上齿环的外周面设有转动齿，外驱动齿轮与上齿环外啮合连接，下连接块的下表面设有打印头；

下驱动电机、上驱动电机、外驱动电机均为伺服电机；

其控制方法是这样的：

当需要打印头打印前后方向的直线时，让横移轴静止，让下驱动电机的力矩为零，让上驱动电机输出行走力矩，让外驱动电机输出补偿力矩，从而让下连接块沿横移轴运动；

当需要打印头打印左右方向的直线时，让横移轴向左运动或向右运动，让下驱动电机的力矩为零，让上驱动电机输出行走力矩，让外驱动电机输出补偿力矩，从而让下连接块沿横移轴运动；

当需要打印头打印以定轴上的移动为圆心的圆弧时，让下驱动电机的力矩为零，让外驱动电机输出行走力矩，让上驱动电机输出补偿力矩，从而让下连接块绕定轴转动；

当需要打印头打印圆心设在定轴旁侧的圆弧时，让下驱动电机/上驱动电机的力矩为零，对应地让上驱动电机/下驱动电机输出补偿力矩，让外驱动电机输出行走力矩，从而让下连接块的轨迹呈弧形；

输出行走力矩大于补偿力矩。

作为上述方案的进一步改进，弧驱动轴与从动齿轮之间设有轴承。

作为上述方案的进一步改进，弧驱动轴、横移轴的截面均呈半圆形。

本发明的有益效果是：一种可生成弧线的3D打印机控制方法，包括机架，还包括设在机架上的外驱动电机、设在外驱动电机的转轴上的外驱动齿轮7、与机架固定连接的设在外驱动齿轮旁侧的下齿环、可绕竖直的定轴转动的上齿环，所述定轴穿过上齿环的圆心，上齿环的下表面设有若干个环形设置的上驱动齿，使得上齿环的下表面形成冠齿轮结构，下齿环的上表面设有若干个环形设置的下定齿，使得下齿环的上表面形成冠齿轮结构，上齿环与下齿环之间设有周向驱动组件，所述周向驱动组件包括弧驱动轴，弧驱动轴上设有两个从动齿轮，从动齿轮可在弧驱动轴上转动，从动齿轮与上驱动齿、下定齿啮合，弧驱动轴与定轴相交，弧驱动轴上方设有可左右运动的沿前后延伸的横移轴，弧驱动轴上设有可沿弧驱动轴的延伸方向移动的下连接块，横移轴上设有可沿横移轴的延伸方向移动的上连接块，下连接块与上连接块用竖直的转轴连接，弧驱动轴、横移轴均为齿条，下连接块上设有下驱动电机，下驱动电机的转轴上设有与弧驱动轴啮合的下驱动齿轮，上连接块上设有上驱动电机，上驱动电机的转轴上设有与横移轴啮合的上驱动齿轮，上齿环的外周面设有转动齿，外驱动齿轮与上齿环外啮合连接，下连接块的下表面设有打印头。让外驱动齿轮转动，从而让上齿环转动，这样弧驱动轴就会绕定轴转动，从而带动打印头在上齿环的环内进行呈弧形的运动，而下驱动齿轮可调节打印头运动的弧形的半径，上驱动齿轮和横移轴的配合，可带动打印头进行前后左右地运动，从而实现多边形的特征的打印。本发明用于3D打印机。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本发明实施例的主视结构示意图；

图2是本发明实施例的隐藏上齿环、外驱动齿轮的俯视结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图1和图2，这是本发明的实施例，具体地：

一种可生成弧线的3D打印机控制方法，包括机架，还包括设在机架上的外驱动电机、设在外驱动电机的转轴上的外驱动齿轮7、与机架固定连接的设在外驱动齿轮7旁侧的下齿环2、可绕竖直的定轴转动的上齿环1，所述定轴穿过上齿环1的圆心，上齿环1的下表面设有若干个环形设置的上驱动齿，使得上齿环1的下表面形成冠齿轮结构，下齿环2的上表面设有若干个环形设置的下定齿，使得下齿环2的上表面形成冠齿轮结构，上齿环1与下齿环2之间设有周向驱动组件，所述周向驱动组件包括弧驱动轴31，弧驱动轴31上设有两个从动齿轮32，从动齿轮32可在弧驱动轴31上转动，从动齿轮32与上驱动齿、下定齿啮合，弧驱动轴31与定轴相交，弧驱动轴31上方设有可左右运动的沿前后延伸的横移轴41，弧驱动轴31上设有可沿弧驱动轴31的延伸方向移动的下连接块51，横移轴41上设有可沿横移轴41的延伸方向移动的上连接块52，下连接块51与上连接块52用竖直的转轴连接，弧驱动轴31、横移轴41均为齿条，下连接块51上设有下驱动电机，下驱动电机的转轴上设有与弧驱动轴31啮合的下驱动齿轮311，上连接块52上设有上驱动电机，上驱动电机的转轴上设有与横移轴41啮合的上驱动齿轮411，上齿环1的外周面设有转动齿，外驱动齿轮7与上齿环1外啮合连接，下连接块51的下表面设有打印头。让外驱动齿轮转动，从而让上齿环转动，而由于下齿环是不会转动的，这样弧驱动轴就会绕定轴转动，从而带动打印头在上齿环的环内进行呈弧形的运动，而下驱动齿轮可调节打印头运动的弧形的半径，上驱动齿轮和横移轴的配合，可带动打印头进行前后左右地运动，从而实现多边形的特征的打印。这样就给计算机系统提供了采用极坐标的硬件支持，实现了弧线、直线的打印。

下驱动电机、上驱动电机、外驱动电机均为伺服电机；

其控制方法是这样的：

当需要打印头打印前后方向的直线时，让横移轴41静止，让下驱动电机的力矩为零，让上驱动电机输出行走力矩，让外驱动电机输出补偿力矩，从而让下连接块51沿横移轴41运动；

当需要打印头打印左右方向的直线时，让横移轴41向左运动或向右运动，让下驱动电机的力矩为零，让上驱动电机输出行走力矩，让外驱动电机输出补偿力矩，从而让下连接块51沿横移轴41运动；

当需要打印头打印以定轴上的移动为圆心的圆弧时，让下驱动电机的力矩为零，让外驱动电机输出行走力矩，让上驱动电机输出补偿力矩，从而让下连接块51绕定轴转动；

当需要打印头打印圆心设在定轴旁侧的圆弧时，让下驱动电机/上驱动电机的力矩为零，对应地让上驱动电机/下驱动电机输出补偿力矩，让外驱动电机输出行走力矩，从而让下连接块51的轨迹呈弧形；

由于本发明的的特殊结构，可让下连接块按圆弧轨迹行走，所以极大限度地避免了出现模型的弧形表面出现明显的棱角。

输出行走力矩大于补偿力矩，这样就能让打印头活动顺畅，这样的控制方法能避免弧驱动轴31、横移轴41出现卡死 。

为了让本实施例的弧驱动轴31动作足够灵敏，弧驱动轴31与从动齿轮32之间设有轴承。

弧驱动轴31、横移轴41的截面均呈半圆形。这样能防止上连接块、下连接块、打印头在工作的过程中会发生晃动。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (3)

1.一种可生成弧线的3D打印机控制方法，包括机架，其特征在于：还包括设在机架上的外驱动电机、设在外驱动电机的转轴上的外驱动齿轮（7）、与机架固定连接的设在外驱动齿轮（7）旁侧的下齿环（2）、可绕竖直的定轴转动的上齿环（1），所述定轴穿过上齿环（1）的圆心，上齿环（1）的下表面设有若干个环形设置的上驱动齿，使得上齿环（1）的下表面形成冠齿轮结构，下齿环（2）的上表面设有若干个环形设置的下定齿，使得下齿环（2）的上表面形成冠齿轮结构，上齿环（1）与下齿环（2）之间设有周向驱动组件，所述周向驱动组件包括弧驱动轴（31），弧驱动轴（31）上设有两个从动齿轮（32），从动齿轮（32）可在弧驱动轴（31）上转动，从动齿轮（32）与上驱动齿、下定齿啮合，弧驱动轴（31）与定轴相交，弧驱动轴（31）上方设有可左右运动的沿前后延伸的横移轴（41），弧驱动轴（31）上设有可沿弧驱动轴（31）的延伸方向移动的下连接块（51），横移轴（41）上设有可沿横移轴（41）的延伸方向移动的上连接块（52），下连接块（51）与上连接块（52）用竖直的转轴连接，弧驱动轴（31）、横移轴（41）均为齿条，下连接块（51）上设有下驱动电机，下驱动电机的转轴上设有与弧驱动轴（31）啮合的下驱动齿轮（311），上连接块（52）上设有上驱动电机，上驱动电机的转轴上设有与横移轴（41）啮合的上驱动齿轮（411），上齿环（1）的外周面设有转动齿，外驱动齿轮（7）与上齿环（1）外啮合连接，下连接块（51）的下表面设有打印头；

下驱动电机、上驱动电机、外驱动电机均为伺服电机；

其控制方法是这样的：

当需要打印头打印前后方向的直线时，让横移轴（41）静止，让下驱动电机的力矩为零，让上驱动电机输出行走力矩，让外驱动电机输出补偿力矩，从而让下连接块（51）沿横移轴（41）运动；

当需要打印头打印左右方向的直线时，让横移轴（41）向左运动或向右运动，让下驱动电机的力矩为零，让上驱动电机输出行走力矩，让外驱动电机输出补偿力矩，从而让下连接块（51）沿横移轴（41）运动；

当需要打印头打印以定轴上的移动为圆心的圆弧时，让下驱动电机的力矩为零，让外驱动电机输出行走力矩，让上驱动电机输出补偿力矩，从而让下连接块（51）绕定轴转动；

当需要打印头打印圆心设在定轴旁侧的圆弧时，让下驱动电机/上驱动电机的力矩为零，对应地让上驱动电机/下驱动电机输出补偿力矩，让外驱动电机输出行走力矩，从而让下连接块（51）的轨迹呈弧形；

输出行走力矩大于补偿力矩。

2.根据权利要求1所述的一种可生成弧线的3D打印机控制方法，其特征在于：弧驱动轴（31）与从动齿轮（32）之间设有轴承。

3.根据权利要求1所述的一种可生成弧线的3D打印机控制方法，其特征在于：弧驱动轴（31）、横移轴（41）的截面均呈半圆形。