[发明专利]一种并联臂3D打印机及控制系统

摘要

本发明公开了一种并联臂3D打印机及控制系统，一种并联臂3D打印机包括底座、三个立柱、三个并联臂、材料罩、打印材料、挤出机、三个导轨滑块组件、打印头，一种并联臂3D打印机控制系统是一种在步进电机控制系统的基础上混合转速与电流矢量半闭环控制的控制系统。本发明通过改造滑块上同步带的绕线方式使同步带拉动滑块在线性滑轨上移动的力度减半从而步进电机的输出扭矩减少，使步进电机转数增大一倍从而编码器的脉冲数增大，通过采用转速与电流矢量半闭环的控制方式对三个步进电机进行协同控制，可以有效地提高的打印精度，减少意外丢步造成的控制不精准。

主权项

1.一种并联臂3D打印机，其特征在于，包括底座、三个立柱、三个并联臂、材料罩、打印材料、挤出机、三个导轨滑块组件、打印头；所述底座位于并联臂3D打印机的底部，用于作为整机的安装底座；所述三个立柱呈120°对称分布，用于作为导轨滑块组件的安装基座；所述并联臂包括第一连杆、第二连杆，第一连杆与第二连杆不交叉不相互接触；所述第一连杆的一端与第二连杆的一端分别安装在对应的导轨滑块组件的滑块的左右两侧，第一连杆的另一端与第二连杆的另一端相邻地安装在打印头上形成一个打印头并联臂安装点；三个打印头并联臂安装点在打印头上呈120°对称分布；所述材料罩安装在并联臂3D打印机的最顶部，用于盖住打印材料与挤出机以符合人体工学；所述打印材料安装在位于三个立柱顶端的中间位置，用于通过挤出机与打印头融化后打印成型；所述挤出机安装在打印材料隔壁，用于推送材料到打印头中；每个导轨滑块组件分别安装在三个立柱上，用于带动并联臂使打印头移动；所述打印头安装在第一连杆与第二连杆的另一端，用于融化打印材料并使融化后的打印材料流出打印头；所述的导轨滑块组件包括电机座、步进电机、第一同步轮、第一固定同步带螺钉、滑块安装块、滑块、第一动滑轮、第二同步轮、第二固定同步带螺钉、第二动滑轮、线性滑轨、同步带；所述电机座安装在底座内，用于给步进电机提供安装基座；所述步进电机安装在电机座，用于驱动第一同步轮转动；所述第一同步轮安装在步进电机的轴上，用于通过自身转动以带动同步带；所述第一固定同步带螺钉安装在立柱下部，用于将同步带的一端固定在立柱；所述滑块安装块安装在线性滑轨上，用于给滑块提供安装基座；所述滑块安装在滑块安装块上，用于给第一所述动滑轮与第二动滑轮提供安装基座；所述第一动滑轮安装在滑块上，根据滑轮组原理用于带动滑块向下移动；所述第二同步轮安装在立柱上部，用于作为同步带的定滑轮；所述固定同步带螺钉安装在立柱上部，用于将同步带的另一端固定在立柱；所述第二动滑轮安装在滑块上，根据滑轮组原理用于带动滑块向上移动；线性滑轨安装在立柱上，用于给滑块安装块提供安装导轨；所述同步带通过特定的绕线方式缠绕在所述第一动滑轮、第二动滑轮、第一同步轮、第二同步轮上并被第一固定同步带螺钉、第二固定同步带螺钉所固定，用于带动滑块安装块在线性滑轨上移动；底座还包括控制板、显示面板；所述控制板安装在底座内部，用于控制或检测步进电机以及与显示面板通信；所述显示面板安装在底座外表面，用于显示与输入整机各项控制参数；所述控制板还包括速度协同控制器、电流矢量协同控制器，所述导轨滑块组件还包括编码器；所述速度协同控制器用于读取编码器的脉冲并进行速度的半闭环协同控制；所述电流矢量协同控制器用于监测与反馈电机电流矢量并进行电流矢量的半闭环协同控制；所述编码器安装在步进电机的转轴上，用于检测步进电机的转速并发送脉冲给控制板；所述同步带具体的绕线方式如下：同步带的一端通过第一固定同步带螺钉固定在立柱上，同步带穿过第一动滑轮，然后绕过第一同步轮，下一段同步带绕到第二同步轮，然后再绕到第二动滑轮，最后将同步带的另一端固定到第二固定同步带螺钉上。