CN109605752B - 单电机驱动的3d打印平台及实现方法 - Google Patents

单电机驱动的3d打印平台及实现方法 Download PDF

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Abstract

单电机驱动的3D打印平台，由转动轴承、花键组、支撑架、丝杠螺母装置、齿轮组、电机和基座组成；电机通过花键组带动转动轴承内圈转动的同时，并通过齿轮组的带动两侧对称的丝杠螺母装置实现轴承外圈的升降平动；轴承装置使得轴承内圈旋转，外圈带动整个3D打印平台轴向运动。可以通过改变本发明中的丝杠螺母装置与和齿轮组的参数，从而适应不同的3D打印工况，并始终保持3D打印平台的稳定转动和微小进给量的升降转动，具有结构简单，调整与维护方便等优点。

Description

单电机驱动的3D打印平台及实现方法
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，涉及一种单电机驱动的3D打印平台及实现方法，以实现单电机驱动3D打印平台的旋转和直线进给。
背景技术
3D打印平台是3D打印技术的关键组成部分，打印平台的设计与控制直接影响到打印物件的结构尺寸与精度，现在大多数的3D打印平台都是采用多电机控制电机的多个自由度，或者是利用传送带的方式来实现3D打印平台的移动，这样不仅耗费动力源过多，而且使3D打印机质量体积增加。
为了解决现有技术的不足，特提出一种单电机驱动的3D打印平台及实现方法，用来实现采用较少的动力源提供3D打印过程的运动进给，并且稳定精确的移动。
发明内容
本发明提供一种单电机驱动的3D打印平台及实现方法，用来实现对3D打印平台的微小直线进给和连续旋转进给，保证两个方向的稳定、精准进给和低能耗的驱动控制。
本发明采取的技术方案如下：
一种单电机驱动的3D打印平台，由一个轴承外圈1、一个轴承防尘盖2、一个轴承内圈3、一个花键4、一个支撑架5、一个花键轴6、两个丝杠7、一个不完全直齿轮8、两个完整直齿轮9、一个联轴器10、一个电机11和一个基座12；所述的轴承外圈1、轴承防尘盖2和轴承内圈3组成了一个转动轴承，轴承外圈1与支撑架5通过螺栓对中连接，支撑架5为对称的U型结构，支撑架5中部圆台为空心结构，两侧为螺纹通孔，两侧的螺纹通孔中对称布置两个丝杠7，丝杠的光轴部分通过键装配两个中心对称布置的完整直齿轮9，轴承内圈3为实心设计并在中心伸出一个带花键槽的空心套，花键轴6一端带有花键槽通过花键4与轴承内圈3伸出的空心套装配，花键轴6另一端从支撑架5中心的空心圆孔伸出，不完全直齿轮8通过键与花键轴6的光轴部分装配在支撑架5下端，不完全直齿轮8与两侧对称的两个完整直齿轮9啮合，花键轴6末端通过键和联轴器10与电机11连接，电机11通过螺栓对中安装在基座12下侧，基座12两侧对称布置两个圆形槽，两个丝杠7末端深入圆形槽通过轴承与基座12连接。
所述的齿轮组由中心为一个不完全直齿轮8与两侧对称的两个完整直齿轮9啮合，电机驱动后，不完整直尺齿轮8旋转一周，两侧的完整直齿轮9旋转多个齿的圆周距离。
单电机驱动的3D打印平台的实现方法在于：当按照齿轮组的旋转规律，两侧的丝杠螺母机构带动3D打印平台每次只下降一个微小的距离，实现了3D打印过程逐层堆积的精度；电机11带动中间花键轴6转动，中间花键轴6带动轴承内圈3进行旋转运动；电机11通过齿轮组带动两侧的丝杠7转动，丝杠7转动带动3D打印平台的间歇式升降平动，从而实现3D打印平台在连续转动的过程中微小升降平动，保证打印稳定连续。
本发明的有益效果：采用单电机直接驱动，减少了动力源，以齿轮啮合和丝杠螺母机构进行控制，提高了3D打印平台在运动时的稳定性，节约了能耗，具有打印连续精度高、平顺稳定的特点。
附图说明
图1 一种单电机驱动的3D打印平台总体结构图。
图2 图1的A-A截面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施过程做详细描述。
如图1、图2，单电机驱动的3D打印平台，由轴承装置、花键组、支撑架、丝杠螺母装置、齿轮组、电机和基座组成，所述轴承装置由轴承外圈1、轴承防尘盖2和轴承内圈3组成，轴承内圈3中心伸出一个空心套，空心套内孔中有花键槽；
所述的花键组由花键4将轴承内圈3中心伸出的空心套内的花键槽和花键轴6一侧上的花键槽连接组成，花键轴6另一端穿过支撑架5中心的空心圆平台，并通过联轴器10与电机11连接；
所述的齿轮组由中心安装在花键轴6上的不完全直齿轮8与两侧对称安装在丝杠7上的完整直齿轮9啮合；
所述的丝杠螺母装置由两侧对称布置的两个丝杠7与支撑架5两侧对称的螺纹通孔装配，丝杠7另一端安装在基座12两侧对称布置的内孔中，并由轴承支撑，支撑架5上侧通过螺栓与轴承外圈1相连接。
本发明的工作过程：
当电机11正转时，电机带动花键轴6旋转，花键轴6通过花键4带动轴承内圈3下的空心套一起旋转，实现了3D打印平台的旋转运动；花键轴6上的不完全直齿轮8的齿为对称布置的两个齿，中心对称的两个丝杠7上的完整直齿轮9与花键轴6上的不完全直齿轮8啮合；当第一层打印完毕后，不完全直齿轮8旋转一圈，两端的完整直齿轮9带动两个对称的丝杠7旋转多个齿的圆周距离，丝杠7带动支撑架5两端的螺纹通孔下降一个微小的距离，此时支撑架5带动打印平台下降一个微小的距离，进行第二层打印；当打印结束时，电机11停止旋转，再次进行打印时，电机11反转，打印平台回到原来位置，进行第二次打印过程。
本发明的工作原理：
通过单电机11对花键轴6直接驱动，通过齿轮组的运动带动丝杠螺母的运动，实现打印平台的上下移动，其中齿轮组由中间为不完全直齿轮8和两侧对称的完整直齿轮9组成；3D打印平台为轴承式结构，轴承内圈3为实心带有花键槽的空心套结构，轴承外圈1由支撑架5支撑连接；当电机11启动，带动花键轴6上的不完全直齿轮8与相啮合的两对称布置的丝杠7上完整直齿轮9旋转，通过花键4的传动使轴承内圈3旋转，两侧对称的丝杠螺母机构使支撑架5带动轴承外圈1以及整个轴承机构轴向移动，实现了3D打印平台在工作时的三坐标运动。

Claims (1)

1.一种单电机驱动的3D打印平台的实现方法，其特征在于：一种单电机驱动的3D打印平台，由一个轴承外圈(1)、一个轴承防尘盖(2)、一个轴承内圈(3)、一个花键(4)、一个支撑架(5)、一个花键轴(6)、两个丝杠(7)、一个不完全直齿轮(8)、两个完整直齿轮(9)、一个联轴器(10)、一个电机(11)和一个基座(12)组成；所述的轴承外圈(1)、轴承防尘盖(2)和轴承内圈(3)组成了一个转动轴承，轴承外圈(1)与支撑架(5)通过螺栓对中连接，支撑架(5)为对称的U型结构，支撑架(5)中部圆台为空心结构，两侧为螺纹通孔，两侧的螺纹通孔中对称布置两个丝杠(7)，丝杠的光轴部分装有完整直齿轮(9)，轴承内圈(3)为实心设计并在中心伸出一个带花键槽的空心套，花键轴(6)一端带有花键槽通过花键(4)与轴承内圈(3)伸出的空心套装配，花键轴(6)另一端从支撑架(5)中心的空心伸出，支撑架(5)下端花键轴(6)的光轴上与不完全直齿轮(8)通过键连接，不完全直齿轮(8)与两侧对称的两个完整直齿轮(9)啮合，花键轴(6)末端通过键和联轴器(10)与电机(11)连接，电机(11)安装在基座(12)中心的矩形槽中，基座(12)两侧对称布置两个圆形槽，两个丝杠(7)末端深入圆形槽通过轴承与基座(12)连接；齿轮组由中心为一个不完全直齿轮(8)与两侧对称的两个完整直齿轮(9)啮合，电机驱动后，不完全直齿轮(8)旋转一周，两侧的完整直齿轮(9)旋转多个齿的圆周距离；
当按照齿轮组的旋转规律，两侧的丝杠螺母机构带动3D打印平台每次只下降一个微小的距离，实现了3D打印过程逐层堆积的精度；
电机(11)带动中间花键轴(6)转动，中间花键轴(6)带动轴承内圈(3)进行旋转运动；电机(11)通过齿轮组带动两侧的丝杠(7)转动，丝杠(7)转动带动3D打印平台的间歇式升降平动，从而实现3D打印平台在连续转动的过程中微小升降平动，保证打印稳定连续。
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