本发明专利技术公开了一种3D打印机的XY轴联动装置及联动方法，装置包括电机、支架、同步轮、辅助轮及同步带；所述同步轮、辅助轮位于支架上，所述同步轮包括两个主动轮和两个从动轮，所述同步带经过四个同步轮和四个辅助轮绕成“H”形，同步带的断口两端固定在打印头座的两侧；所述电机包括左电机和右电机，所述左电机和右电机的输出轴分别与主动轮连接，驱动同一根同步带。本发明专利技术通过两个电机同时驱动同一根绕成“H”形的同步带，实现3D打印机的XY联动，提高了3D打印机的整体打印质量，使设备结构更加紧凑，降低了设备成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于3D打印机
，具体涉及一种基于FDM原理的3D打印机的XY轴 的联动装置及联动方法。
技术介绍
3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金 属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。熔融挤出成型（FDM)工 艺的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、PC、尼龙等，以丝状供料。材料在喷头内被加热熔 化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周 围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成，上一层对当前层起到定位和支撑的 作用。随着高度的增加，层片轮廓的面积和形状都会发生变化，当形状发生较大的变化时， 上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用，这就需要设计一些辅助结构一"支 撑"，对后续层提供定位和支撑，以保证成形过程的顺利实现。 现有的基于笛卡尔坐标的3D打印机采用相互独立的X轴与Y轴驱动装置，由X (Y) 驱动电机与X(Y)同步带组成。X轴驱动电机固定在X轴的一端，当喷头作Y轴方向运动时， X轴驱动电机随打印头一起作Y方向移动，成为Y轴驱动电机的负载。这种传动方式，增大 了 Y轴驱动电机的运动负载，同时X轴电机的连接线随打印头运动，降低了设备的稳定性与 空间利用率，增加了设备的成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：本专利技术提出一种3D打印机的XY轴联动装置及联 动方法，解决现有技术中存在的X轴驱动电机随打印头移动导致打印质量差、空间利用率 低、成本高的问题，提高了 3D打印机的整体打印质量，使设备结构更加紧凑，降低了设备成 本。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现：一种3D打印机的XY轴联动装置，包括电 机、支架、同步轮、辅助轮及同步带；所述同步轮、辅助轮位于支架上，所述同步轮包括两个 主动轮和两个从动轮，所述同步带经过四个同步轮和四个辅助轮绕成^ΙΗ，，形，同步带的断 口两端固定在打印头座的两侧；所述电机包括左电机和右电机，所述左电机和右电机的输 出轴分别与主动轮连接，驱动同一根同步带。 进一步的，所述支架包括四个丝杆和XY联动组件，所述XY联动组件包括X导杆和 Y导杆；所述四个丝杆分别位于XY联动组件的四个顶角，将四个丝杆分为左右两组，左组两 个丝杆之间和右组两个丝杆之间分别设置Y导杆，两个Y导杆之间平行设置两个X导杆。 进一步的，所述Y导杆上设置Y轴承座，所述X导杆两端分别与左右两个Y轴承座 固定连接。 进一步的，所述打印头座通过直线轴承与X导杆连接。 进一步的，所述四个丝杆上分别连接同步轮座，所述同步轮固定连接在同步轮座 上。 进一步的，所述左电机和右电机分别通过联轴器连接各自对应的方杆，所述方杆 的外壁套接一个主动轮。 进一步的，所述电机还包括Z轴电机，所述Z轴电机通过同一根皮带与四根丝杆连 接，驱动四根丝杆同步转动，从而带动四个同步轮座同步升降。 进一步的，所述辅助轮是不带齿轮，两两分别固定在两个Y轴承座上，辅助轮的表 面与同步带的带背贴合。 进一步的，通过增加同步带的断口添加多个打印头。 本专利技术的一种3D打印机的XY轴联动方法，步骤为： 1)建立打印头运动轨迹与打印头运动速度的数学模型； 2)根据数学模型确定左电机或右电机的转动方向或转动速度； 3)启动左电机或右电机，驱动相应的方杆转动，带动主动轮转动，带动同步带转 动，完成打印头座在X轴和Y轴的联动；启动Z轴电机，驱动四个丝杆同步转动，带动四个同 步轮座升降，实现XY联动组件在Z轴升降运动。 本专利技术与现有技术相比有许多优点和积极效果：本专利技术的装置是通过两个电机同 时驱动同一根绕成" "形的同步带，实现3D打印机的XY联动。本专利技术的方法是建立打印头 运动轨迹与打印头运动速度的数学模型，根据数学模型设定左电机或右电机的转动方向或 转动速度，实现3D打印机的XY联动轨迹。解决了现有技术中存在的X轴驱动电机随打印 头移动导致打印质量差、空间利用率低、成本高的问题，提高了 3D打印机的整体打印质量， 使设备结构更加紧凑，降低了设备成本。【附图说明】 图1为本专利技术一种3D打印机的XY轴联动装置俯视图； 图2为本专利技术一种3D打印机的XY轴联动装置的整体结构示意图； 图3为本专利技术一种3D打印机的XY轴联动方法的打印头运动坐标图； 图4为实施例1的打印头运动轨迹； 图5为实施例2的打印头运动轨迹； 图6为实施例3的打印头运动轨迹。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作进一步描述。 参见图1和图2,本专利技术的一种3D打印机的XY轴联动装置，包括电机、支架、同步 轮、辅助轮及同步带。 所述支架包括四个丝杆10和XY联动组件，所述XY联动组件包括X导杆3和Y导 杆4 ;所述四个丝杆分别位于XY联动组件的四个顶角，丝杆上分别连接同步轮座，所述同步 轮9共四个，分别安装在四个同步轮座上；四根丝杆10通过同一根皮带与Z轴电机6传动 连接，使得Z轴电机通过皮带传动可以驱动四根丝杆10同步转动，带动四个同步轮座同步 升降，实现XY联动组件升降。 实现XY联动的电机包括左电机1与右电机8,左右两个电机的输出轴分别通过联 轴器连接各自对应的方杆12,方杆12有两根，每根方杆12的外壁套接一个同步轮9,与方 杆连接的两个同步轮9作为主动轮，另外两个为从动轮，因此左电机1与右电机8通过带动 同步轮9的两个主动轮转动，从而驱动同一根同步带5。 将四个丝杆分为左右两组，左组两个丝杆之间和右组两个丝杆之间分别设置Y导 杆4, Y轴承座7通过直线轴承与Y导杆4连接，两根X导杆3的两端分别与左右两个Y轴 承座7固定；打印头座11通过直线轴承与两根X导杆3连接。所述辅助轮2总共四个，全 是不带齿轮，两两分别固定在两个Y轴承座7上，辅助轮2的表面与同步带5的带背贴合， 用于限制同步带5的运动轨迹；同步带5经过四个同步轮9、四个辅助轮2绕成。η形，同 步带5的断口两端固定在打印头座11的两侧，可以通过增加同步带的断口来添加打印头。 利用上述XY轴联动装置实现3D打印机的XY轴联动方法，步骤为： 1)建立打印头运动轨迹与打印头运动速度的数学模型； 2)根据数学模型确定左电机或右电机的转动方向或转动速度； 3)启动左电机或右电机，驱动相应的方杆转动，带动主动轮转动，带动同步带转 动，完成打印头座在X轴和Y轴的联动；通过改变左电机或右电机的转动方向或转动速度， 可以改变打印头座在X轴和Y轴上的运动轨迹；启动Z轴电机，驱动四个丝杆同步转动，带 动四个同步轮座升降，实现XY联动组件在Z轴升降运动。 建立打印头运动轨迹与打印头运动速度的数学模型的过程，具体为：如图3所 示，假设运动起点坐标为P1 (Xl，yi)，终点为P2 (X2, y2)，由此打印头运动轨迹的数学模型为： ?2(x2当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种3D打印机的XY轴联动装置，其特征在于，包括电机、支架、同步轮、辅助轮及同步带；所述同步轮、辅助轮位于支架上，所述同步轮包括两个主动轮和两个从动轮，所述同步带经过四个同步轮和四个辅助轮绕成“”形，同步带的断口两端固定在打印头座的两侧；所述电机包括左电机和右电机，所述左电机和右电机的输出轴分别与主动轮连接，驱动同一根同步带。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王红，刘岩，滕安军，
申请(专利权)人：青岛尤尼科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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