[发明专利]一种龙门式三维打印机的Z轴防跌落控制装置

说明书

本发明提供了一种龙门式三维打印机的Z轴防跌落控制装置，开关电源将外部供电电源接入电路模块，分为三路，第一路通过一个继电器为电极刹车供电，第二路通过一个单向导电器件为龙门式三维打印机的Z轴电机供电；第三路经过一个单向导电器件后分为两路，一路连接蓄电池，另一路通过另一个继电器和一个单向导电器件后为Z轴电机供电；所述继电器的延时供电时间大于Z轴电机断电的抱闸延时，也大于Z轴电机上电的自锁延时。本发明能够在龙门式三维打印机开机、关机和突然停电时保持Z轴横梁的稳定状态，避免损坏打印产品和打印机。

技术领域

本发明属于先进控制技术领域，涉及一种防跌落控制装置。

背景技术

龙门式框架结构已广泛应用于中型和大型三维打印机的设计中。此结构中，打印头安装在横梁的皮带传动模块上，整个Z轴模块含打印头、横梁、模组、X向电机及附件等，总重量在6Kg左右。传统结构设计中，也综合考虑了设备运行中的安全、平滑运动、精度等要素，因此在选择Z向电机时，采用的是带刹车功能的电机，其目的是实现设备断电停机的同时，刹车抱死电机转轴，防止Z轴横梁跌落，在通电时，刹车闸片释放转轴，同时电机上电后自锁，只有给驱动信号时电机才能自由旋转。

但实际应用中，刹车系统在断电瞬间，其抱闸动作有短时间的延迟现象，不能及时抱死电机转轴，横梁在自重作用下会下降一定高度。同理，开机时，设备由接入市电的开关电源供电，此时Z轴电机通电，并保持自锁状态，但实际上电机从上电到自锁有0.1s的延迟，而通电瞬间，刹车释放电机转轴，从而造成转轴在0.1s内处于自由状态释放状态，同样也会引起横梁下降一定高度，轻则导致零件报废，重则导致设备平台和打印头损毁。因此在设计安全方案时既要保证通电状态下设备的正常运行，又要保证设备突然断电或关机时横梁不下降，目前国内外还没有解决上述问题的相关报道。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于龙门式三维打印机的Z轴防跌落控制装置，能够满足龙门式三维打印机的安全运行要求，防止横梁跌落造成的零件或设备损坏，保证产品打印成品率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种龙门式三维打印机的Z轴防跌落控制装置，包括开关电源、蓄电池和电路模块；所述的电路模块包括两个继电器。

所述的开关电源将外部供电电源接入电路模块，开关电源随龙门式三维打印机开机而接通，随龙门式三维打印机关机和外部供电电源停电而关闭；所述的外部供电电源接入电路模块后分为三路，其中第一路通过一个继电器为电极刹车供电，第二路通过一个单向导电器件为龙门式三维打印机的Z轴电机供电；第三路经过一个单向导电器件后分为两路，一路连接蓄电池，另一路通过另一个继电器和一个单向导电器件后为Z轴电机供电；所述继电器的延时供电时间大于Z轴电机断电的抱闸延时，也大于Z轴电机上电的自锁延时。

所述的外部供电电源接入电路模块后第三路经过一个降压模块和一个单向导电器件后分为两路。

所述的单向导电器件选用二极管。

本发明的有益效果是：

1)本发明公开的防跌落控制装置，可以弥补传统电机刹车断电抱闸延迟及电机上电自锁延迟带来的技术难题，实现龙门式三维打印机在开机、关机和突然停电时，Z轴横梁保持稳定状态，避免由于开关机和突然停电引起的Z轴下降，而造成打印件和平台的损坏等问题。

2)本发明中的电路模块部分，是本发明公开的防跌落控制装置的关键控制电路，可实现回路间纳秒级切换供电，控制精度高，无安全隐患。

3)本发明整体安全可靠，成本低，与设备同寿命，不但可以用于龙门式三维打印机，同样也可以推广应用于电梯安全防护、龙门吊、桁吊等大型机械，非常具有实际推广价值和社会应用前景。

附图说明

图1是本发明的原理示意图。

具体实施方式