CN115416298B - 一种两轴传动曲面光固化3d打印回转模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种两轴传动曲面光固化3D打印回转模块，包括I轴模块、II轴模块、回环减速箱体、回转减速箱盖和Z轴模块；I轴模块与回环减速箱体紧固连接，II轴模块与回转减速箱体紧固连接，回转减速箱盖通过螺丝与回转减速箱体紧固连接，回转减速箱盖通过螺丝与Z轴模块紧固连接。本发明采用两轴传动，不仅能够实现曲面结构的成功打印，也可控制其上下运动以调整液面的掩深高度。通过Ⅰ轴运动带动Ⅱ轴运动最终使成型平台按设计的运动规律运动，可率先成功实现曲面光固化3D打印，成型平台的旋转可极大减小边界阶梯的形成、减弱锯齿化现象，极大提升打印质量；同时通过调整液面的掩深高度可得到多种常用曲面，拓展了曲面光固化的应用范围。

Description

一种两轴传动曲面光固化3D打印回转模块
技术领域
本发明涉及一种两轴传动曲面光固化3D打印回转模块，属于3D打印技术领域。
背景技术
光固化快速成型技术是发展最早也是现如今应用最广泛的一种3D打印技术。该技术以某些光敏树脂液体为原材料,树脂的光敏特性使得其在受到特定波段的光多为紫外波段照射后会发生聚合反应产生固化现象，最终得到所设计的实体。
现阶段国内外光固化3D打印技术仍停留在打印平面物体层次而不涉及打印曲面乃至于球面物体，使得光固化技术发展遭遇瓶颈，极大的束缚了光固化快速成型技术的发展。
发明内容
基于目前技术发展面临的问题，本发明的技术目的在于提出一种两轴传动曲面光固化3D打印回转模块，两轴传动，结构合理，配合紧密，能够使打印平台旋转从而实现曲面结构的成功打印，同时也可控制其上下运动以调整液面的掩深高度。
本发明采用的技术方案是：一种两轴传动曲面光固化3D打印回转模块，包括I轴模块1-1、II轴模块1-2、回环减速箱体1-3、回转减速箱盖1-4和Z轴模块1-5；所述I轴模块1-1与回环减速箱体1-3紧固连接，II轴模块1-2与回转减速箱体1-3紧固连接，回转减速箱盖1-4通过螺丝与回转减速箱体1-3紧固连接，回转减速箱盖1-4通过螺丝与Z轴模块1-5紧固连接。打印过程开始时，机器接通电源，通过树莓派控制电机继而使得I轴模块1-1以合适的角速度旋转，I轴模块1-1与Ⅱ轴模块1-2的齿轮相互啮合，即I轴模块1-1旋转时会通过齿轮的啮合带动II轴模块1-2旋转，又成型平台与Ⅱ轴模块1-2相连接，故Ⅱ轴模块1-2的旋转会实现控制成型平台的旋转；同时，另有单独电机控制Z轴模块1-5的转动，Z轴模块1-5与回转减速箱盖1-4连接继而与回转减速箱体1-3相连接，故Z轴模块1-5可通过丝杆的转动带动回转减速箱体1-3的上下运动，即实现三轴运动中的平台旋转以及液面掩深控制。
所述I轴模块1-1包括联轴器1-1-1、I轴1-1-2、I轴端盖出轴1-1-3、I轴调整垫片1-1-4、I轴油毡1-1-5、I轴轴承1-1-6、I轴轴套1-1-7、输入轴小齿轮1-1-8、I轴端盖1-1-9和I轴键1-1-10；所述I轴1-1-2贯穿回转减速箱体1-3的上部分，所述I轴1-1-2的一端部设有联轴器1-1-1，所述I轴1-1-2的另一端部为I轴端盖出轴1-1-3，输入轴小齿轮1-1-8通过I轴键1-1-10安装在I轴轴套1-1-7旁；所述I轴轴套1-1-7的两侧分别设有一个I轴轴承1-1-6；I轴调整垫片1-1-4、I轴油毡1-1-5、一个I轴轴承1-1-6、I轴轴套1-1-7、输入轴小齿轮1-1-8、I轴键1-1-10、另一个I轴轴承1-1-6和I轴调整垫片1-1-4装配成一个整体，I轴1-1-2两端分别通过I轴端盖1-1-9和I轴端盖出轴1-1-3、联轴器1-1-1与回转减速箱体1-3紧固连接。
所述II轴模块1-2包括II轴1-2-1、II轴端盖1-2-2、II轴橡胶垫1-2-3、一个II轴轴承1-2-4、输出轴大齿轮1-2-5、II轴轴套1-2-6、另一个II轴轴承1-2-7、II轴端盖出轴1-2-8、II轴皮碗密封圈1-2-9、皮碗套环1-2-10、皮碗压盖1-2-11、II轴键1-2-12和滑键1-2-13；所述II轴1-2-1贯穿回转减速箱体1-3下部分，所述Ⅱ轴1-2-1的一端部通过滑键1-2-13连接成型平台，所述Ⅱ轴1-2-1的另一端部为Ⅱ轴端盖出轴1-2-8，输出轴大齿轮1-2-5通过Ⅱ轴键1-2-12安装在Ⅱ轴轴套1-2-6旁；所述Ⅱ轴轴套1-2-6的两侧分别设有一个Ⅱ轴轴承1-2-4和另一个Ⅱ轴轴承1-2-7；II轴橡胶垫1-2-3、II轴轴承1-2-4、输出轴大齿轮1-2-5、II轴键1-2-12、II轴轴套1-2-6、II轴轴承1-2-7、II轴橡胶垫1-2-3装配成一个整体，II轴1-2-1两端分别通过II轴端盖1-2-2和II轴端盖出轴1-2-8与回转减速箱体1-3紧固连接，同时在II轴端盖出轴1-2-8处依次与II轴皮碗密封圈1-2-9、皮碗套环1-2-10、皮碗压盖1-2-11和滑键1-2-13紧固连接。
电机驱使Z轴模块1-5上下运动，带动回转减速箱盖1-4上下运动，从而带动回转减速箱体1-3上下运动并实现三轴运动中的液面淹深控制运动。
电机通过联轴器1-1-1带动I轴1-1-2转动，输入轴小齿轮1-1-8带动输出轴大齿轮1-2-5传动，使得II轴1-2-1转动，实现三轴运动中的平台旋转运动。
本发明完整工作过程如下：
1.接通电源，通过树莓派分别控制与Ⅰ轴1-1-2相连的电机及与Z轴模块1-5相连的电机。与Ⅰ轴1-1-2一端连接的电机使得Ⅰ轴1-1-2按预设角速度旋转从而带动Ⅰ轴1-1-2上输入轴小齿轮1-1-8的运动；
2.输入轴小齿轮1-1-8会带动与其啮合的Ⅱ轴1-2-1上输出轴大齿轮1-2-5的运动，并且输入轴小齿轮1-1-8和输出轴大齿轮1-2-5的传动比根据打印需求确定，故Ⅱ轴1-2-1以预设角速度带动成型平台旋转；
3.成型平台旋转的同时，Z轴模块1-5也以预设的角速度旋转继而通过丝杆实现回转减速箱体1-3，即成型平台以预设速度进行Z方向的运动。以固结于成型平台除中心外某处一点为研究对象，可得其运动迹线为曲线，即可在成型平台上实现曲面光固化打印。
与现有技术方案相比，本发明的优点在于两轴传动，结构合理，配合紧密，不仅能够实现曲面结构的成功打印，也可控制其上下运动以调整液面的掩深高度。通过Ⅰ轴1-1-2运动带动Ⅱ轴1-2-1运动最终使成型平台按设计的运动规律运动，可率先成功实现曲面光固化3D打印，成型平台的旋转可极大减小边界阶梯的形成、减弱锯齿化现象，极大提升打印质量；同时通过调整液面的掩深高度可得到多种常用曲面，拓展了曲面光固化的应用范围。
为使得本发明的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
附图说明
图1是本发明装置的结构图。
图2是I轴模块结构图。
图3是II轴模块结构图。
图4是回转减速箱盖正视图。
图5是Z轴模块正视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
一种两轴传动曲面光固化3D打印回转模块，包括回转减速箱盖1-4、回转减速箱体1-3、Z轴模块1-5、联轴器1-1-1、I轴1-1-2、I轴调整垫片1-1-4、I轴轴套1-1-7、I轴端盖1-1-9、I轴端盖出轴1-1-3、I轴键1-1-10、I轴油毡1-1-5、II轴1-2-1、II轴端盖1-2-2、II轴轴承1-2-7、II轴端盖出轴1-2-8、II轴键1-2-12、II轴橡胶垫1-2-3、II轴轴套1-2-6、II轴皮碗密封圈1-2-9、滑键1-2-13、I轴轴承1-1-6、II轴轴承1-2-4、输入轴小齿轮1-1-8、输出轴大齿轮1-2-5、皮碗套环1-2-10和皮碗压盖1-2-11。
I轴模块1-1包括联轴器1-1-1、I轴1-1-2、I轴端盖出轴1-1-3、I轴调整垫片1-1-4、I轴油毡1-1-5、I轴轴承1-1-6、I轴轴套1-1-7、输入轴小齿轮1-1-8、I轴端盖1-1-9和I轴键1-1-10；其中I轴1-1-2贯穿回转减速箱体1-3上部分，I轴调整垫片1-1-4、I轴油毡1-1-5、I轴轴承1-1-6、I轴轴套1-1-7、输入轴小齿轮1-1-8、I轴键1-1-10、I轴轴承1-1-6和I轴调整垫片1-1-4装配成一个整体，并在I轴1-1-2两端分别通过I轴端盖1-1-9和I轴端盖出轴1-1-3、联轴器1-1-1与回转减速箱体1-3紧固连接。
II轴模块1-2包括II轴1-2-1、II轴端盖1-2-2、II轴橡胶垫1-2-3、II轴轴承1-2-4、输出轴大齿轮1-2-5、II轴轴套1-2-6、II轴轴承1-2-7、II轴端盖出轴1-2-8、II轴皮碗密封圈1-2-9、皮碗套环1-2-10、皮碗压盖1-2-11、II轴键1-2-12和滑键1-2-13；其中II轴1-2-1贯穿回转减速箱体1-3下部分，II轴橡胶垫1-2-3、II轴轴承1-2-4、输出轴大齿轮1-2-5、II轴键1-2-12、II轴轴套1-2-6、II轴轴承1-2-7、II轴橡胶垫1-2-3装配成一个整体，并在II轴1-2-1两端分别通过II轴端盖1-2-2和II轴端盖出轴1-2-8与回转减速箱体1-3紧固连接，同时在II轴端盖出轴1-2-8处继续依次与II轴皮碗密封圈1-2-9、皮碗套环1-2-10、皮碗压盖1-2-11和滑键1-2-13紧固连接。
电机驱使Z轴模块1-5上下运动，带动回转减速箱盖1-4上下运动，从而带动回转减速箱体1-3上下运动并实现三轴运动中的液面淹深控制运动。
电机通过联轴器1-1-1带动I轴1-1-2转动，输入轴小齿轮1-1-8带动输出轴大齿轮1-2-5传动，使得II轴1-2-1转动，实现三轴运动中的平台旋转运动。
使用时，I轴端盖出轴1-1-3通过联轴器1-1-1连接有电机，电机转动使得I轴1-1-2转动，I轴1-1-2通过I轴键1-1-10连接输入轴小齿轮1-1-8转动，继而推动输出轴大齿轮1-2-5转动，输出轴大齿轮1-2-5与II轴1-2-1通过II轴键1-2-12相连，II轴键1-2-12推动II轴1-2-1转动，以输入较小动力得到较大的推动效果，实现与II轴1-2-1连接的成型平台转动。同时，可通过电机使得Z轴模块1-5根据需要升降，即可使其连接的回转减速箱盖1-4升降，实现液面掩深高度的精准控制。

Claims (4)

1.一种两轴传动曲面光固化3D打印回转模块，其特征在于：包括I轴模块(1-1)、II轴模块(1-2)、回环减速箱体(1-3)、回转减速箱盖(1-4)和Z轴模块(1-5)；所述I轴模块(1-1)与回环减速箱体(1-3)紧固连接，II轴模块(1-2)与回转减速箱体(1-3)紧固连接，回转减速箱盖(1-4)通过螺丝与回转减速箱体(1-3)紧固连接，回转减速箱盖(1-4)通过螺丝与Z轴模块(1-5)紧固连接；打印过程开始时，机器接通电源，通过树莓派控制电机继而使得I轴模块(1-1)以合适的角速度旋转，I轴模块(1-1)与Ⅱ轴模块(1-2)的齿轮相互啮合，即I轴模块(1-1)旋转时会通过齿轮的啮合带动II轴模块(1-2)旋转，又成型平台与Ⅱ轴模块(1-2)相连接，故Ⅱ轴模块(1-2)的旋转会实现控制成型平台的旋转；同时，另有单独电机控制Z轴模块(1-5)的转动，Z轴模块(1-5)与回转减速箱盖(1-4)连接继而与回转减速箱体(1-3)相连接，故Z轴模块(1-5)可通过丝杆的转动带动回转减速箱体(1-3)的上下运动，即实现三轴运动中的平台旋转以及液面掩深控制；
所述I轴模块(1-1)包括联轴器(1-1-1)、I轴(1-1-2)、I轴端盖出轴(1-1-3)、I轴调整垫片(1-1-4)、I轴油毡(1-1-5)、I轴轴承(1-1-6)、I轴轴套(1-1-7)、输入轴小齿轮(1-1-8)、I轴端盖(1-1-9)和I轴键(1-1-10)；所述I轴(1-1-2)贯穿回转减速箱体(1-3)的上部分，所述I轴(1-1-2)的一端部设有联轴器(1-1-1)，所述I轴(1-1-2)的另一端部为I轴端盖出轴(1-1-3)，输入轴小齿轮(1-1-8)
通过I轴键(1-1-10)安装在I轴轴套(1-1-7)旁；所述I轴轴套(1-1-7)的两侧分别设有一个I轴轴承(1-1-6)；I轴调整垫片(1-1-4)、I轴油毡(1-1-5)、一个I轴轴承(1-1-6)、I轴轴套(1-1-7)、输入轴小齿轮(1-1-8)、I轴键(1-1-10)、另一个I轴轴承(1-1-6)和I轴调整垫片(1-1-4)装配成一个整体，I轴(1-1-2)两端分别通过I轴端盖(1-1-9)和I轴端盖出轴(1-1-3)、联轴器(1-1-1)与回转减速箱体(1-3)紧固连接；
所述II轴模块(1-2)包括II轴(1-2-1)、II轴端盖(1-2-2)、II轴橡胶垫(1-2-3)、一个II轴轴承(1-2-4)、输出轴大齿轮(1-2-5)、II轴轴套(1-2-6)、另一个II轴轴承(1-2-7)、II轴端盖出轴(1-2-8)、II轴皮碗密封圈(1-2-9)、皮碗套环(1-2-10)、皮碗压盖(1-2-11)、II轴键(1-2-12)和滑键(1-2-13)；所述II轴(1-2-1)贯穿回转减速箱体(1-3)下部分，所述Ⅱ轴(1-2-1)的一端部通过滑键(1-2-13)连接成型平台，所述Ⅱ轴(1-2-1)的另一端部为Ⅱ轴端盖出轴(1-2-8)，输出轴大齿轮(1-2-5)通过Ⅱ轴键(1-2-12)安装在Ⅱ轴轴套(1-2-6)旁；所述Ⅱ轴轴套(1-2-6)的两侧分别设有一个Ⅱ轴轴承(1-2-4)和另一个Ⅱ轴轴承(1-2-7)；II轴橡胶垫(1-2-3)、II轴轴承(1-2-4)、输出轴大齿轮(1-2-5)、II轴键(1-2-12)、II轴轴套(1-2-6)、II轴轴承(1-2-7)、II轴橡胶垫(1-2-3)装配成一个整体，II轴(1-2-1)两端分别通过II轴端盖(1-2-2)和II轴端盖出轴(1-2-8)与回转减速箱体(1-3)紧固连接，同时在II轴端盖出轴(1-2-8)处依次与II轴皮碗密封圈(1-2-9)、皮碗套环(1-2-10)、皮碗压盖(1-2-11)和滑键(1-2-13)紧固连接。
2.根据权利要求1所述的一种两轴传动曲面光固化3D打印回转模块，其特征在于：电机驱使Z轴模块(1-5)上下运动，带动回转减速箱盖(1-4)上下运动，从而带动回转减速箱体(1-3)上下运动并实现三轴运动中的液面淹深控制运动。
3.根据权利要求1所述的一种两轴传动曲面光固化3D打印回转模块，其特征在于：电机通过联轴器(1-1-1)带动I轴(1-1-2)转动，输入轴小齿轮(1-1-8)带动输出轴大齿轮(1-2-5)传动，使得II轴(1-2-1)转动，实现三轴运动中的平台旋转运动。
4.根据权利要求1所述的一种两轴传动曲面光固化3D打印回转模块，其特征在于：具体实施步骤如下，
S1.接通电源，通过树莓派分别控制与Ⅰ轴(1-1-2)相连的电机及与Z轴模块(1-5)相连的电机；与Ⅰ轴(1-1-2)一端连接的电机使得Ⅰ轴(1-1-2)按预设角速度旋转从而带动Ⅰ轴(1-1-2)上输入轴小齿轮(1-1-8)的运动；
S2.输入轴小齿轮(1-1-8)会带动与其啮合的Ⅱ轴(1-2-1)上输出轴大齿轮(1-2-5)的运动，并且输入轴小齿轮(1-1-8)和输出轴大齿轮(1-2-5)的传动比根据打印需求确定，故Ⅱ轴(1-2-1)以预设角速度带动成型平台旋转；
S3.成型平台旋转的同时，Z轴模块(1-5)也以预设的角速度旋转继而通过丝杆实现回转减速箱体(1-3)，即成型平台以预设速度进行Z方向的运动；以固结于成型平台除中心外某处一点为研究对象，得其运动迹线为曲线，即可在成型平台上实现曲面光固化打印。
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