[发明专利]基于自由度释放机构的移动梁双动力驱动系统及驱动方法

说明书

本发明公开了一种基于自由度释放机构的移动梁双动力驱动系统及驱动方法，该系统包括第一驱动梁、第二驱动梁和移动横梁，第一驱动梁上设有第一运动托板，第一运动托板与第一驱动梁滑动连接并由第一驱动梁驱动；第二驱动梁上设有第二运动托板，第二运动托板与第二驱动梁滑动连接并由第二驱动梁驱动；移动横梁的一端通过第一自由度释放机构与第一运动托板连接，移动横梁的另一端通过第二自由度释放机构与第二运动托板连接。驱动过程中，当移动横梁两端的所受到驱动力存在差异时，移动横梁一端发生旋转和自由滑动，另一端发生旋转，以此抵消驱动梁上的直线滑轨运动副受到侧向力，延长直线滑轨的使用寿命。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种基于自由度释放机构的移动梁双动力驱动系统及驱动方法。

背景技术

3D打印技术又称快速成型制造技术，其基本原理是将一定厚度的材料反复打印在平台上，循环往复，直到生成整个成型件。3D打印工艺工程是先利用三维造型软件创建三维实体造型，再将设计出的实体造型通过快速成型设备的处理软件进行离散与分层，然后将处理过的数据输入设备进行制造，最后还需要进行一定的后处理以得到最终的成品。3D打印技术发展到今天，其发展重心已从3D打印原型向快速制造及金属零部件的快速直接制造方向转移。3D打印技术不仅应用于设计过程，而且也延伸到制造领域。在制造业中，限制产品推向市场时间的主要因素是模具及模型的设计制造时间，3D打印是快速设计的辅助手段。

目前，国内现有的3D设备在打印过程中，大多采用打印梁和铺砂(粉)梁各自进行运动的导向，用直线模组的方式或直线滑轨叠加同步皮带的方式作为驱动装置，即打印梁和铺砂(粉)梁运动所需的直线滑轨是分开的、二者独立的。而少数较为先进的设计是采用共轨式驱动系统，此系统会采用直线电机作为驱动，比如授权公布号为CN216153059U的中国专利公开了一种应用于桌面型3D打印机的直线电机驱动结构，包括X方向驱动结构、Y方向驱动结构以及挤出机；X方向驱动结构包括X方向底座、X方向直线电机线圈、X方向直线电机磁铁、X方向导轨滑块组件和X方向编码器读头及X方向光栅尺；X方向导轨滑块组件包括X方向导轨和X方向滑块；X方向导轨包括X方向内侧导轨和X方向外侧导轨；X方向滑块包括X方向内侧滑块和X方向外侧滑块；Y方向驱动结构包括Y方向底座、Y方向直线电机线圈、Y方向直线电机磁铁、Y方向编码器读头及Y方向光栅尺组成；挤出机固定在Y方向驱动结构上。

当采用上述直线电机驱动结构时，在打印梁(或铺砂梁)两端双动力驱动的情况下，由于设备本身精度高，刚性好，导致在两端直线电机动力输出微微不同步的情况下，打印梁(铺砂梁)两端所受到的驱动力有所差异，从而使打印梁(铺砂梁)所连接的直线滑轨的运动副受到很大的侧向力，使摩擦力大大增加。因此，该运动副的工况非常恶劣，严重影响直线滑轨的使用寿命，甚至所需的驱动力将超过直线电机额定负载的数倍。

发明内容

本发明提供了一种基于自由度释放机构的移动梁双动力驱动系统及驱动方法，以解决移动梁两端驱动不同步引起的驱动力差异所导致的直线滑轨受到的侧向力大，严重影响直线滑轨实用寿命，导致驱动力超过直线电机额定荷载等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

本发明涉及的一种基于自由度释放机构的移动梁双动力驱动系统，其包括第一驱动梁、第二驱动梁和移动横梁，所述的移动横梁横跨于第一驱动梁和第二驱动梁之间，所述的第一驱动梁上设有第一运动托板，第一运动托板与第一驱动梁滑动连接并由第一驱动梁驱动；所述的第二驱动梁上设有第二运动托板，第二运动托板与第二驱动梁滑动连接并由第二驱动梁驱动；所述的移动横梁的一端通过第一自由度释放机构与第一运动托板连接，使得移动横梁的一端能够在第一运动托板上旋转和平移；所述的移动横梁的另一端通过第二自由度释放机构与第二运动托板连接，使得移动横梁的另一端能够在第二运动托板上旋转。

优选地，所述的第一自由度释放机构包括第一旋转轴承和导轨，第一旋转轴承的外圈固定于第一运动托板的上表面，导轨固定于第一旋转轴承的内圈的上表面，移动横梁的一端与导轨滑动连接。