CN205522520U - 一种模块化3d打印机用滑轨装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块化3D打印机用滑轨装置，该滑轨的滑座活动安装在轨道上，并且滑座与齿形带固定，通过马达驱动的主动轮带动齿形带上的滑座沿轨道运行，所述的轨道为型材，其具有一个沟槽，所述的主动轮、从动轮以及齿形带均位于该沟槽内。本实用新型的轨道采用型材，可实现模块化生产、组装，可以降低产品成本，便于产品维修更换。另外轨道采用型材后，直接成型一个沟槽，主动轮、从动轮、齿形带、张紧器等零部件全部位于该沟槽内，这样运行机构部分就被隐藏起来，可以确保产品稳定的运行，防止外部干扰，并且变令整个产品外观整洁。同时，本实用新型采用了张紧器结构，便于齿形带的装配，可进一步减少因配合的误差造成的运行误差。

Description

一种模块化3D打印机用滑轨装置

技术领域：

本实用新型涉及3D打印机产品技术领域，特指一种模块化3D打印机用滑轨装置。

背景技术：

3D打印机在这几年得到飞速的发展，现有3D打印机在工作前首先需要利用计算机进行建模，然后将建成的三维模型进行分层的“切片”处理，然后自下而上逐层“打印”每层切片，从而最终形成与所建模型相同的3D产品。

不论采用哪种成型方式的3D打印机，通常都需要使用机械臂，通过机械臂带动打印头移动，从而实现打印头相对于打印平台的X/Y/Z方向上的移动，从而完成三维方向上的材料堆积。这种机械臂目前主要有以下两种结构：

第一种结构，机械臂采用X/Y/Z三维轴向的正交机械臂，例如本实用新型所申请专利号为：201320343090.5的中国实用新型专利，其公开了“一种多功能3D打印机”中就采用了中结构的机械臂，该机械臂主要可以在X/Y方向移动的平台，以及可以在Z方向移动的打印头组合构成。这种机械臂在许多自动化设备中也经常被常用，其原理相对简单，根据三维空间中任意坐标就可以确定X,Y,Z方向上的移动量，从而就可以确定机械臂的移动距离。但是这种机械臂最大的确定就死速度慢，精度不高。

第二种结构，就是目前在3D打印机中经常采用的三角机械臂(Delta Robot)，这种机械手臂一般具有3-4个自由度，可以实现在X/Y/Z方向上的运行，以及绕Z轴方向的旋转。该三角机械臂作为已经成熟使用的技术被记载于许多的专利文献中，见专利公告号为US 8621953 B2、US 20120103124 A1、US20120171383 A1、20130049261A1的美国专利文献，其均提出了基于这种机械臂的相关技术方案。这种机械臂相对于一般的水平移动三维机械臂具有速度快，精度高的优点。

见图1所示，目前的三角机械臂8通常包括：正三角分布并竖直设置的三组导杆81、于每组导杆81上均活动连接一个滑座82、每个滑座82均与一活动杆83上端活动连接，该三根活动杆83的下端分别活动链接连接在一活动座84上，三个滑座82分别通过牵引线与对应的马达连动，通过马达带动与之连动的滑座82沿导杆81上下滑动，从而带动三组活动杆83分别产生相应的角度摆动和高度变化，利用该活动杆83的位置变化驱动活动座84在三根导杆81围设的区域内做X/Y/Z方向上的运行。这种三角机械臂最大的不足就是所有的滑轨直接暴露在外，容易受到外物干扰。同时，目前这种三角机械臂采用的非标准结构，不同型号的产品需要根据需要分别生产，这样就导致了产品的生产成本较高，并且如果任意部件出现损坏都难以更换。

本发明人一直致力于3D打印机的技术开发，针对现有三角机械臂的不足，提出以下技术方案。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题就在于克服现有技术的不足，提供一种模块化3D打印机用滑轨装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了下述技术方案：该模块化3D打印机用滑轨装置包括：轨道、滑座、马达、通过马达驱动的主动轮、从动轮、以及与主动轮和从动轮配合的齿形带，所述的滑座活动安装在轨道上，并且滑座与齿形带固定，通过马达驱动的主动轮带动齿形带上的滑座沿轨道运行，所述的轨道为型材，其具有一个沟槽，所述的主动轮、从动轮以及齿形带均位于该沟槽内。

进一步而言，上述技术方案中，所述的从动轮通过一个张紧器安装在轨道的沟槽内。

进一步而言，上述技术方案中，所述的张紧器包括：安装块、顶块和弹簧；所述的从动轮通过转轴枢接在安装块的末端；于所述的安装块上开设有一滑槽，所述的顶块位于该滑槽内并同时与轨道固定；所述的弹簧位于顶块与滑槽内壁之间，通过弹簧弹力驱动安装块具有向其末端移动的趋势。

进一步而言，上述技术方案中，所述的安装块上开设有一条形孔，所述的轨道上开设有与该条形孔对应的第二孔位，一固定螺钉穿过条形孔和第二孔位将安装块固定在轨道上。

进一步而言，上述技术方案中，所述的安装块上靠近安装从动轮7的位置设置有卡块，与轨道上对应卡块的位置设置有与所述卡块对应的卡槽。

进一步而言，上述技术方案中，所述的顶块上设置有定位销和固定孔，所述的轨道上开设有与定位销配合的定位孔，轨道上开设有与固定孔配合的第一孔位，一固定螺钉穿过定位孔和第一孔位将顶块与轨道固定。

进一步而言，上述技术方案中，所述的马达通过一固定件固定在轨道上。

进一步而言，上述技术方案中，所述的固定件上设置有与马达电连接的电路板，该电路板的一端设置有信号传感器；该信号传感器通过轨道开设的一个穿孔伸入到沟槽内；所述的滑座上设置有与该信号传感器对应的信号阻断器。

进一步而言，上述技术方案中，所述轨道包括：沟槽以及沿沟槽两侧边缘向外水平弯折形成的折边，所述沟槽两相对侧壁的内侧纵向开设有形成有凹槽。

进一步而言，上述技术方案中，所述的滑座上设置有与折边形成卡套配合的卡套部以及与齿形带固定的齿形带固定部，所述的齿形带的首位通过固定部)形成固定连接。

本实用新型上述技术方案后，相对于现有的机械臂用滑轨装置，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型的轨道采用型材，这样其他的对应零部件都可以采用标准化生产的零件，组装时根据需要自由裁切、组装，实现模块化生产、组装，这样可以大大降低产品的成本，并且产品维修、更换也变得方便。

2、本实用新型的轨道采用型材后，直接成型一个沟槽，主动轮、从动轮、齿形带、张紧器等零部件全部位于该沟槽内，这样机械臂的运行机构部分就被隐藏起来，不仅可以确保产品稳定的运行，防止外部干扰，并且变令整个产品外观整洁。

3、本实用新型采用了特殊的张紧器结构，这样不仅便于齿形带的装配，并且由于该张紧器，可以确保齿形带处于张紧的状态，进一步减少因配合的误差造成的运行误差，进一步提高3D打印机的打印精度。

附图说明：

图1是现有三角机械臂的结构示意图；

图2是本实用新型所构成的三角机械臂的立体图；

图3是本实用新型的立体图；

图4是本实用新型的另一视角的立体图；

图5是本实用新型轨道的沟槽内部装配示意图；

图6是本实用新型中沟槽的轨道的立体图；

图7是本实用新型中张紧器的立体图；

图8是本实用新型中张紧器的主视图；

图9是本实用新型中张紧器的立体图分解示意图；

图10是本实用新型中张紧器安装块的立体图；

图11是本实用新型中滑座的立体图；

图12是本实用新型的电路板的示意图；

图13是本实用新型信号传感器工作状态的示意图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。

见图3-图6所示，该模块化3D打印机用滑轨装置包括：轨道1、滑座2、马达3、通过马达3驱动的主动轮4、从动轮7、以及与主动轮4和从动轮7配合的齿形带5。

所述的主动轮4和从动轮7分别位于轨道1的上下两端，其中主动轮4与固定在轨道1上的步进马达3联动，通过马达3带动主动轮4运行。齿形带5环绕在主动轮4和从动轮7之间，并与二者配合，通过主动轮4带动齿形带5运行。

所述的轨道1直接加工成型材，使用时根据需要截取所需的长度即可。该轨道1具有一个沟槽11，所述的主动轮4、从动轮7以及齿形带5均位于该沟槽11内。利用沟槽11将齿形带运行机构隐藏起来，从而不仅可以确保产品稳定的运行，防止外部干扰，并且变令整个产品外观整洁。

所述轨道1包括：沟槽11以及沿沟槽11两侧边缘向外水平弯折形成的折边12，所述沟槽11两相对侧壁的内侧纵向开设有形成有凹槽13。

结合图11所示，所述的滑座2上设置有与折边12形成卡套配合的卡套部21以及与齿形带5固定的齿形带固定部22，所述的齿形带5的首位通过固定部22形成固定连接。滑座2上的卡套部21是有若干个卡扣组合构成，其中一个卡扣正好与沟槽11中的凹槽13配合，以进一步去报在滑座2沿轨道1滑移过程中的稳定。

所述的滑座2活动安装在轨道1上，由于滑座2与齿形带5固定，通过马达3驱动的主动轮4带动齿形带5上的滑座2沿轨道1运行。

结合图2所示，滑座2的两侧还设置有用于与机械臂中活动杆8活动连接的枢接部23。

结合图2至图6所示，所述的马达3通过一固定件31固定在轨道1上。所述的固定件31的下方设置有与马达3电连接的电路板32。参见图12所示，该电路板32上设置用于驱动马达3的步进马达驱动器323、以及电源输入接口324、马达输出接口325和控制信号输出接口326。令电路板32相对设置接口的一端设置有信号传感器321，该信号传感器321可采用红外线信号传感器。该信号传感器321通过轨道1开设的一个穿孔110伸入到沟槽11内。在所述的滑座2上设置有与该信号传感器32对应的信号阻断器322。参见图13所示，该信号传感器321是为了防止滑座2过度移动，移动范围超过制定的范围。当滑座2向上移动快接近马达3所处的位置时，信号阻断器322将插入到信号传感器32的插槽中，导致信号传感器32中的光信号中断，电路板32接收到这个信号好，会发出相应的指令，令马达3停止或者反向。

结合图7-图10所示，所述的从动轮7通过一个张紧器6安装在轨道1的沟槽11内。所述的张紧器6包括：安装块61、顶块62和弹簧63；所述的从动轮7通过转轴枢接在安装块61的末端；于所述的安装块61上开设有一滑槽610，所述的顶块62位于该滑槽610内并同时与轨道1固定；所述的弹簧63位于顶块62与滑槽610内壁之间，通过弹簧63弹力驱动安装块61具有向其末端移动的趋势。

所述的安装块61上开设有一条形孔611，所述的轨道1上开设有与该条形孔611对应的第二孔位113，一固定螺钉穿过条形孔611和第二孔位113将安装块61固定在轨道1上。

所述的安装块61上靠近安装从动轮7的位置设置有卡块612，与轨道1上对应卡块612的位置设置有与所述卡块612对应的卡槽114。

所述的顶块62上设置有定位销621和固定孔622，所述的轨道1上开设有与定位销621配合的定位孔111，轨道1上开设有与固定孔622配合的第一孔位112，一固定螺钉穿过定位孔111和第一孔位112将顶块62与轨道1固定。

安装该张紧器6时，首先将从动轮7安装在安装块61上，然后将整个张紧器6放置在轨道1的沟槽11中，并将安装块61上的卡块612对应的卡嵌入轨道1上的卡槽114中。此时，拨动顶块62，令顶块62在滑槽610内向从动轮7方向移动，直至顶块62上的定位销621落入轨道上的定位孔111中，接着通过一固定螺钉穿过定位孔111和第一孔位112将顶块62与轨道1固定。此时张紧器6中的顶块62已经与轨道1固定，由于弹簧63的存在，在其弹力作用下，还未被固定的安装块61具有向其末端(安装从动轮7位置)移动的趋势。这样就可以确保在整个安装过程中，在还没有对安装块61进行固定之前，也可以保证齿形带5是处于张紧状态，进一步减少因配合的误差造成的运行误差，进一步提高3D打印机的打印精度。最后，通过一个固定螺钉穿过条形孔611和第二孔位113将安装块61固定在轨道1上。此时，安装块61就被固定在轨道1上，与此同时，顶块62以及弹簧63的作用也就结束。但是，正式因为有了顶块62以及弹簧63的存在，才能确保齿形带5在装配过程中可以保持在张紧作用下，不会出现松散的情况。

见图2所示，这是本实用新型所组成的三角机械臂100，采用本实用新型构成这种机械臂，成本将进一步降低，并且运行更加稳定、精度也可以得到保证。同时，产品外观更加整洁，美观。

当然，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并非来限制本实用新型实施范围，凡依本实用新型申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种模块化3D打印机用滑轨装置，包括：轨道(1)、滑座(2)、马达(3)、通过马达(3)驱动的主动轮(4)、从动轮(7)、以及与主动轮(4)和从动轮(7)配合的齿形带(5)，所述的滑座(2)活动安装在轨道(1)上，并且滑座(2)与齿形带(5)固定，通过马达(3)驱动的主动轮(4)带动齿形带(5)上的滑座(2)沿轨道(1)运行，其特征在于：

所述的轨道(1)为型材，其具有一个沟槽(11)，所述的主动轮(4)、从动轮(7)以及齿形带(5)均位于该沟槽(11)内。

2.根据权利要求1所述的一种模块化3D打印机用滑轨装置，其特征在于：所述的从动轮(7)通过一个张紧器(6)安装在轨道(1)的沟槽(11)内。

3.根据权利要求2所述的一种模块化3D打印机用滑轨装置，其特征在于：所述的张紧器(6)包括：安装块(61)、顶块(62)和弹簧(63)；所述的从动轮(7)通过转轴枢接在安装块(61)的末端；于所述的安装块(61)上开设有一滑槽(610)，所述的顶块(62)位于该滑槽(610)内并同时与轨道(1)固定；所述的弹簧(63)位于顶块(62)与滑槽(610)内壁之间，通过弹簧(63)弹力驱动安装块(61)具有向其末端移动的趋势。

4.根据权利要求3所述的一种模块化3D打印机用滑轨装置，其特征在于：所述的安装块(61)上开设有一条形孔(611)，所述的轨道(1)上开设有与该条形孔(611)对应的第二孔位(113)，一固定螺钉穿过条形孔(611)和第二孔位(113)将安装块(61)固定在轨道(1)上。

5.根据权利要求3所述的一种模块化3D打印机用滑轨装置，其特征在于：所述的安装块(61)上靠近安装从动轮(7)的位置设置有卡块(612)，与轨道(1)上对应卡块(612)的位置设置有与所述卡块(612)对应的卡槽(114)。

6.根据权利要求3所述的一种模块化3D打印机用滑轨装置，其特征在于：所述的顶块(62)上设置有定位销(621)和固定孔(622)，所述的轨道(1)上开设有与定位销(621)配合的定位孔(111)，轨道(1)上开设有与固定孔(622)配合的第一孔位(112)，一固定螺钉穿过定位孔(111)和第一孔位(112)将顶块(62)与轨道(1)固定。

7.根据权利要求1-6中任意一条所述的一种模块化3D打印机用滑轨装置，其特征在于：所述的马达(3)通过一固定件(31)固定在轨道(1)上。

8.根据权利要求7所述的一种模块化3D打印机用滑轨装置，其特征在于：所述的固定件(31)上设置有与马达(3)电连接的电路板(32)，该电路板(32)的一端设置有信号传感器(321)；该信号传感器(321)通过轨道(1)开设的一个穿孔(110)伸入到沟槽(11)内；所述的滑座(2)上设置有与该信号传感器(32)对应的信号阻断器(322)。

9.根据权利要求1-6中任意一条所述的一种模块化3D打印机用滑轨装置，其特征在于：所述轨道(1)包括：沟槽(11)以及沿沟槽(11)两侧边缘向外水平弯折形成的折边(12)，所述沟槽(11)两相对侧壁的内侧纵向开设有形成有凹槽(13)。

10.根据权利要求9所述的一种模块化3D打印机用滑轨装置，其特征在于：所述的滑座(2)上设置有与折边(12)形成卡套配合的卡套部(21)以及与齿形带(5)固定的齿形带固定部(22)，所述的齿形带(5)的首位通过固定部(22)形成固定连接。