一种3D打印机绕线盘专用缠绕装置的制作方法

一种3d打印机绕线盘专用缠绕装置
技术领域
1.本发明涉及机械电气技术领域，具体是一种3d打印机绕线盘专用缠绕装置。


背景技术：

2.3d打印是一种快速成型技术，利用3d打印机绕线盘装载像塑料，金属，陶瓷，石膏，橡胶类，凝胶剂，水泥，巧克力等耗材，通过逐层打印的方式来构造物体，发展迅速，应用广泛。现有的3d打印机绕线盘缠绕过程停留在人工缠绕状态，也有一些是自动缠绕，能够基本实现耗材缠绕，但是这些缠绕过程存在成本高，效率低下，缠绕交错打结，缠绕效果差等问题。因此，我们提出一种3d打印机绕线盘专用缠绕装置来解决上述问题。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题，在于提供一种3d打印机绕线盘专用缠绕装置，解决现有缠绕过程成本高，效率低下，缠绕打结，缠绕质量等问题。
4.本发明是这样实现的：一种3d打印机绕线盘专用缠绕装置，包括快接头组件、3d打印机绕线盘、光轴、螺纹紧固套、螺纹连接轴、万向轴承挡板、右墙板、底座、左墙板和伺服电机，其中左墙板一侧通过电机支座连接伺服电机，另一侧通过快接头组件连接光轴，光轴通过螺纹连接轴连接右墙板，右墙板底部连接底座，底座另一端连接左墙板底部。
5.快接头组件包括接头支座，锥度杆套，限位螺丝，大钢球，接头套，限位滑槽，锥度杆，接头杆，销轴，小钢球，弹簧，让位槽，接头套孔，锥度杆u形槽，滚珠卡槽，大钢球孔，小钢球孔，销轴孔，限位螺丝螺纹孔，接头支座一端是锥度杆套，接头杆一端是锥度杆，锥度杆套内腔套装锥度杆是锥度配合，锥度杆套外表面被接头套套装是间隙配合，接头套绕接头支座旋转，转动角度受限于限位滑槽和限位螺丝，限位滑槽的角度受限于让位槽的深度和弦长。
6.锥度杆套（101）内腔呈锥度、锥度可调，锥度杆套（101）外表面设置2个大钢球孔（116）、2个大钢球孔（116）径向对称分布于锥度杆套（101）上，锥度杆套（101）外表面设置1个小钢球孔（117）、径向方向倾斜于大钢球孔（116）、轴向不处于同一深度，锥度杆套（101）外表面设置2个销轴孔（118）、销轴孔（118）中心线与大钢球孔（116）中心线垂直、轴向不处于同一深度，锥度杆套（101）外表面设置1个限位螺丝螺纹孔（119）、径向与大钢球孔（116）在同一母线上、轴向不处于同一深度，所述大钢球孔（116）距离锥度杆套（101）一端端面最近，轴向深度依次是销轴孔（118）、限位螺丝螺纹孔（119）、小钢球孔（117）。
7.接头套外表面设置1个键槽型限位滑槽、1个接头套孔，接头套内腔径向对称设置2个让位槽，所述让位槽的中心线与大钢球孔的中心线处于同一径向角度，限位滑槽一端和让位槽一端径向处于同一母线上，接头套孔与另一让位槽径向处于同一母线上，接头套孔距离接头套一端端面最近，轴向深度依次是限位滑槽、让位槽。
8.接头杆一端设置有锥度杆、锥度杆u形槽和滚珠卡槽，锥度杆锥度可调，锥度杆u形槽与销轴销连接，滚珠卡槽与大钢球球面滑动接触。
9.大钢球孔是锥形台阶孔，用来放置大钢球，轴向位置与锥度杆长度及滚珠卡槽位置有关，大钢球孔与大钢球是间隙配合，所述小钢球孔是一定深度沉孔，内部自下向上是弹簧和小钢球，轴向位置与接头套孔一致，小钢球孔与小钢球直径是间隙配合，所述销轴孔与销轴是过盈配合，所述销轴销连接锥度杆套和锥度杆，所述限位螺丝螺纹孔螺纹连接限位螺丝，限位螺丝长度与螺纹深度、接头套厚度有关，紧固后限位螺丝端面与接头套母线所在外表面平齐。
10.光轴两端对称设置有内孔和阶梯孔，光轴长度可调，内孔为中心孔，内孔直径受限于接头杆直径，阶梯孔直径可调、深度可调，光轴螺栓连接螺纹连接轴，螺纹连接轴设置有螺纹结构、螺纹导程可调、长度可调，光轴上穿设有若干3d打印机绕线盘，3d打印机绕线盘一侧由绕线盘挡板固定，另一侧由螺纹紧固套螺纹紧固固定。
11.接头杆内六角螺栓连接光轴，接头杆上穿设绕线盘挡板，接头杆与内孔是间隙配合，接头杆与绕线盘挡板是间隙配合，绕线盘挡板中心孔和阶梯孔内径一致，所述绕线盘挡板厚度为3毫米，被压紧在接头杆和光轴之间，用于防止3d打印机绕线盘滑落。
12.螺纹紧固套螺纹套装于螺纹连接轴外表面，设置旋转圈数可以实现若干3d打印机绕线盘的压紧固定。
13.万向轴承挡板螺栓连接右墙板，万向轴承挡板中心孔直径大于螺纹连接轴外径，可以实现螺纹连接轴与万向轴承的快速连接与取下，所述右墙板底部螺栓连接底板，所述左墙板底部螺栓连接底板。
14.上述的伺服电机，一般轴承，万向轴承，联轴器均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。
15.本发明的有益效果：本发明提供的一种3d打印机绕线盘专用缠绕装置能够适应不同尺寸宽度和规格的绕线盘，也可以适应不同数量的绕线盘，整个缠绕过程只需要人工将装载一定数量的光轴连接到左右墙板上，便可以实现绕线盘的自动缠绕，其中，光轴与快接头组件的连接采用锥度连接，可以有效降低快接头组件自身产生的旷量，提高绕线盘的缠绕效率。整个缠绕过程人工只参与上料和下料过程，自动化程度较高，能够很大提高该设备在实际生产中的缠绕效率。本发明能够降低设备故障率，提高缠绕质量，提高缠绕效率，降低企业成本，对于企业生产率的提高具有重要意义。
附图说明
16.图1为本发明所述缠绕装置整体结构示意图。
17.图2为本发明所述光轴组件结构爆炸示意图。
18.图3为本发明所述快接头组件结构爆炸示意图。
19.图4为本发明所述接头套结构示意图和剖面图。
20.图5为本发明所述快接头组件和光轴连接结构示意图。
21.图6为本发明所述光轴和螺纹连接轴连接结构示意图。
22.图7为本发明所述快接头组件自然状态时的结构示意图。
23.图8为本发明所述快接头组件自然状态时的剖面图。
24.图9为本发明所述快接头组件锁紧状态时的结构示意图。
25.图10为本发明所述快接头组件锁紧状态时的剖面图。
26.图中，1-快接头组件，2-3d打印机绕线盘，3-光轴，4-螺纹紧固套，5-螺纹连接轴，6-万向轴承挡板，7-右墙板，8-底座，9-左墙板，10-伺服电机，11-电机支座，12-绕线盘挡板，101-锥度杆套，102-接头支座，103-限位螺丝，104-大钢球，105-接头套，106-限位滑槽，107-锥度杆，108-接头杆，109-销轴，110-小钢球，111-弹簧，112-让位槽，113-接头套孔，114-锥度杆u形槽，115-滚珠卡槽，116-大钢球孔，117-小钢球孔，118-销轴孔，119-限位螺丝螺纹孔，301-内孔，302-阶梯孔。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但应当理解本发明的保护范围不受具体实施方式的限制。
28.请参阅图1-10，本发明提供的一种3d打印机绕线盘专用缠绕装置，包括快接头组件1、3d打印机绕线盘2、光轴3、螺纹紧固套4、螺纹连接轴5、万向轴承挡板6、右墙板7、底座8、左墙板9和伺服电机10，其中左墙板9一侧通过电机支座11连接伺服电机10，另一侧通过快接头组件1连接光轴3，光轴3通过螺纹连接轴5连接右墙板7，右墙板7底部连接底座8，底座8另一端连接左墙板9底部。
29.快接头组件1包括接头支座102，锥度杆套101，限位螺丝103，大钢球104，接头套105，限位滑槽106，锥度杆107，接头杆108，销轴109，小钢球110，弹簧111，让位槽112，接头套孔113，锥度杆u形槽114，滚珠卡槽115，大钢球孔116，小钢球孔117，销轴孔118，限位螺丝螺纹孔119，接头支座102一端是锥度杆套101，接头杆108一端是锥度杆107，锥度杆套101内腔套装锥度杆107是锥度配合，锥度杆套101外表面被接头套105套装是间隙配合，接头套105绕接头支座102旋转，转动角度受限于限位滑槽106和限位螺丝103，限位滑槽106的角度受限于让位槽112的深度和弦长。
30.快接头组件1安装固定时分步骤安装，第一，接头支座102一端的锥度杆套101上首先孔装大钢球104、弹簧111、小钢球110、销轴109，接着外表面套装接头套105，旋转接头套105，在限位滑槽106和限位螺丝螺纹孔119旋转同步时安装限位螺丝103，最后把这部分通过一般轴承和联轴器连接到伺服电机10上。第二，接头杆108的一端套装绕线盘挡板12，与光轴一端的阶梯孔302对接，并通过内六角螺栓连接固定，再把光轴另一端的阶梯孔302对接螺纹连接轴5，也是用内六角螺栓连接固定，此时，把事先准备好的空白的3d打印机绕线盘2从螺纹连接轴端套装到光轴3上，并且要紧密接触上述固定好的绕线盘挡板12，再依次套装其它3d打印机绕线盘2，直至距离螺纹连接轴5的螺纹2厘米处，这时，还需要从光轴的螺纹连接轴5端套装螺纹紧固套4并旋转压紧。这部分中，光轴3一端的绕线盘挡板12用来阻挡3d打印机绕线盘2以防滑落，光轴3另一端的螺纹紧固套4旋转压紧用来紧固3d打印机绕线盘2以保证3d打印机绕线盘2与光轴3的同步转动。把套装好3d打印机绕线盘的光轴3与事先拨到一定角度的万向轴承对接，对接之后，推动光轴3致使万向轴承角度复位，然后，带动光轴3向右墙板7方向移动一定距离，恰使光轴3连接的接头杆108的锥度杆107可以与锥度杆套101对接套装，致使锥度杆107与锥度杆套101限位卡死。第三，转动接头套105保证锥度杆107与锥度杆套101绝对限位卡死绝，从而保证光轴3、快接头组件1、伺服电机10长时间的绝对同步转动。
31.锥度杆套101内腔呈锥度、锥度可调，锥度杆套101外表面设置2个大钢球孔116、2个大钢球孔116径向对称分布于锥度杆套101上，锥度杆套101外表面设置1个小钢球孔117、径向方向倾斜于大钢球孔116、轴向不处于同一深度，锥度杆套101外表面设置2个销轴孔118、销轴孔118中心线与大钢球孔116中心线垂直、轴向不处于同一深度，锥度杆套101外表面设置1个限位螺丝螺纹孔119、径向与大钢球孔116在同一母线上、轴向不处于同一深度，大钢球孔116距离锥度杆套101一端端面最近，轴向深度依次是销轴孔118、限位螺丝螺纹孔119、小钢球孔117。
32.接头套105外表面设置1个键槽型限位滑槽106、1个接头套孔113，接头套内腔径向对称设置2个让位槽112，让位槽112的中心线与大钢球孔116的中心线处于同一径向角度，限位滑槽106一端和让位槽112一端径向处于同一母线上，接头套孔113与另一让位槽112径向处于同一母线上，接头套孔113距离接头套一端端面最近，轴向深度依次是限位滑槽106、让位槽112。
33.接头杆108一端设置有锥度杆107、锥度杆u形槽114、滚珠卡槽115，锥度杆107锥度可调，锥度杆u形槽114与销轴109销连接，滚珠卡槽115与大钢球104球面滑动接触。
34.大钢球孔116是锥形台阶孔，用来放置大钢球104，轴向位置与锥度杆107长度及滚珠卡槽115位置有关，大钢球孔116与大钢球104是间隙配合，小钢球孔117是一定深度沉孔，内部自下向上是弹簧111和小钢球110，轴向位置与接头套孔113一致，小钢球孔117与小钢球110直径是间隙配合，销轴孔118与销轴109是过盈配合，销轴109销连接锥度杆套101和锥度杆107，限位螺丝螺纹孔119螺纹连接限位螺丝103，限位螺丝103长度与螺纹深度和接头套105厚度有关，紧固后限位螺丝103端面与接头套105母线所在外表面平齐。
35.光轴3两端对称设置有内孔301和阶梯孔302，光轴3长度可调，内孔301为中心孔，内孔301直径受限于接头杆108直径，阶梯孔302直径可调、深度可调，光轴3螺栓连接螺纹连接轴5，螺纹连接轴5设置有螺纹结构、螺纹导程可调、长度可调，光轴3上穿设有若干3d打印机绕线盘2，3d打印机绕线盘2一侧由绕线盘挡板12固定，另一侧由螺纹紧固套4螺纹紧固固定。
36.接头杆108内六角螺栓连接光轴3，接头杆108上穿设绕线盘挡板12，接头杆108与内孔301是间隙配合，接头杆108与绕线盘挡板12是间隙配合，绕线盘挡板12中心孔和阶梯孔302内径一致，绕线盘挡板12厚度为3毫米，被压紧在接头杆108和光轴3之间，用于防止3d打印机绕线盘2滑落。
37.螺纹紧固套4螺纹套装于螺纹连接轴5外表面，设置旋转圈数可以实现若干3d打印机绕线盘2的压紧固定。
38.万向轴承挡板6螺栓连接右墙板7，万向轴承挡板6中心孔直径大于螺纹连接轴5外径，可以实现螺纹连接轴5与万向轴承的快速连接与取下，右墙板7底部螺栓连接底板8，左墙板9底部螺栓连接底板8。
39.本发明的工作原理：本发明提供的一种3d打印机绕线盘专用缠绕装置的快接头组件（1）在自然状态时如图7和图8所示，锁紧状态时如图9和图10所示。
40.本发明提供的一种3d打印机绕线盘专用缠绕装置通过底板8螺栓连接地基固定装置。
41.本发明提供的一种3d打印机绕线盘专用缠绕装置的快接头组件1的安装使用分为3部分，一是接头支座102一端通过一般轴承和联轴器连接伺服电机10输出轴，伺服电机10固定在左墙板9上，接头支座102另一端的锥度杆套101外表面套装接头套105，这种情况下接头支座102和锥度杆套101是固定的，此时，接头套105可以绕着锥度杆套101转动一定角度，转动角度受限于限位螺丝103，接头支座102另一端的锥度杆套101上销轴孔118已经事先装配了销轴109，大钢球孔116内事先放置了大钢球104，小钢球孔117内自下向上依次放置了弹簧111和小钢球110。二是接头杆108通过内六角螺栓连接光轴3，光轴3连接螺纹连接轴5后，光轴3上再穿设一定数量的3d打印机绕线盘2，再穿设螺纹紧固套4，并旋转紧固螺纹紧固套4，这样作为一个整体的光轴3再穿插于右墙板7的万向轴承上进行固定。三是接头杆108一端的锥度杆107锥度配合锥度杆套101，并转动接头套105使光轴3整体与伺服电机10同步。
42.本发明提供的一种3d打印机绕线盘专用缠绕装置分为自然状态和锁紧状态，自然状态为非工作状态，锁紧状态为工作状态。在自然状态时装载有若干数量3d打印机绕线盘2的光轴3可以任意地快速地与快接头组件1连接及取下。锁紧状态时光轴3与快接头组件1的轴向运动被卡死，不能任意连接和取下，从而实现光轴3、快接头组件1和伺服电机10的同步转动，也就是伺服电机驱动快接头组件1和光轴3转动使3d打印机绕线盘2缠绕3d打印机耗材。
43.本发明提供的一种3d打印机绕线盘专用缠绕装置在自然状态时，大钢球104部分处于大钢球孔116内，突出部分处于锥度杆套101内腔里，大钢球孔116和让位槽112在同一径向方向，当旋转接头套105时，大钢球104可以在大钢球孔116与让位槽112之间作径向反复滑动。当锥度杆107穿入锥度杆套101内时，大钢球104受到锥度杆107的挤压滑动一定距离致使大钢球104突出部分在让位槽112内、部分处于大钢球孔116内；当锥度杆107脱出锥度杆套101时，大钢球104转动复位，致使大钢球部分在大钢球孔116内、突出部分处于锥度杆套101内腔里，也就是自然状态时锥度杆107可以与锥度杆套101任意地连接及取下。其中，让位槽112深度与大钢球104的径向滑动距离有关，滑动距离又决定锥度杆107是否可以穿入锥度杆套101内；让位槽112深度与让位槽112弦长有关，而让位槽112的弦长与限位滑槽106的角度大小有关，限位滑槽106与接头套105的转动角度有关，也就是说自然状态时让位槽112深度决定了锥度杆107是否可以穿入锥度杆套101内，同时又限制了接头套105的转动角度。此时，小钢球110被接头套105内腔壁压紧不起限位作用。滚珠卡槽115不与大钢球104接触不起限位作用。概括的说，在大钢球104，小钢球110，滚珠卡槽115，让位槽112的共同作用下锥度杆107可以任意地快速地与锥度杆套101连接及取下。
44.本发明提供的一种3d打印机绕线盘专用缠绕装置在锁紧状态时，大钢球104部分处于大钢球孔116内，部分处于锥度杆套101内腔里，大钢球孔116和让位槽112不再在同一径向方向，当旋转接头套105时，大钢球104也不能滑动到让位槽112内，也就不能在径向方向上滑动。小钢球110与接头套孔113弧面接触，并受弹簧111反作用力，所以，锁紧状态时接头套105被小钢球110反向顶紧，不能径向转动。接头套105内腔壁与大钢球孔116在径向方向上直接接触，大钢球104突出部分不再在让位槽112里，而是卡死在锥度杆107的滚珠卡槽115内，从而防止接头杆108在轴向方向上移动，实现接头杆108与接头支座102轴向锁死，不发生轴向平移运动。销轴109与锥度杆u形槽114销连接，锥度杆u形槽114卡死在销轴109上，
实现电机扭矩的刚性传递。
45.本发明提供的一种3d打印机绕线盘专用缠绕装置的接头套105设置接头套孔113的作用，锁紧状态时，小钢球110弧面接触接头套105的接头套孔113，限制接头套孔113径向方向自由度，迫使接头套限位锁死，不能在限位滑槽106内转动。锁紧状态时，如果接头套105不设置接头套孔113，小钢球110被接头套105内壁压紧，不能起到径向限位作用，接头套105就可以在径向方向限位滑槽106内任意转动，没有被限位锁死，不能绝对保证光轴3、快接头组件1、伺服电机10长时间的同步转动。
46.本发明提供的一种3d打印机绕线盘专用缠绕装置能够降低设备故障率，降低企业成本，提高缠绕质量，提高缠绕效率，对于企业生产率的提高具有重要意义。