[发明专利]一种多功能三维运动教学演示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种教学演示装置，具体是一种多功能三维运动教学演示装置，属于教学用具技术领域。

背景技术

在目前的高等职业教育中，对机电及自动化类专业学生进行数控机床的三维运动控制教学讲解时，普遍缺乏相应的演示装置。市场上虽然有很多数控雕刻机、3D打印机、激光打码机等成熟的产品可以作为替代演示装置，但成熟产品往往价格昂贵且功能相对单一，更重要的是，成熟产品一般结构复杂，很多运动部件都被遮蔽起来，不容易让学生直观地观测到三维运动的具体实现方式，不利于教学的展开。

为此，我们希望能开发一种集机械设计、电子技术和运动控制理论等机电一体化技术为一体的多功能三维运动教学演示装置，通过更换不同的部件可用于分别演示数控雕刻机、3D打印机、激光打码机等机器的工作过程，而且装置结构简单，能够让学生直观的观测到三维运动的具体实现方式，以更好地为学生进行教学演示，提高教学成效。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能三维运动教学演示装置，以解决目前学校教学中缺乏合适的演示装置导致影响教学效果的问题。

本发明所采取的具体技术方案如下：

一种多功能三维运动教学演示装置，其底部前后两侧各设有一块横向立置的底座支撑板，两底座支撑板内侧左右两边各连接有一条纵向的Y轴导轨座，两Y轴导轨座上各固定安装有一条纵向的Y轴导轨，两底座支撑板内侧中部还通过轴承架设有纵向的Y轴滚珠丝杆，Y轴滚珠丝杆由安装在前侧底座支撑板上的Y轴驱动电机驱动，两底座支撑板的上端面固定铺设有带纵向十字形长槽的工作台；在左右两Y轴导轨上架设有一个龙门架，龙门架由穿过工作台下方的横向平底板和固定连接在平底板左右两侧的两个龙门立柱组成，平底板的底面左右两侧各固定设有两个Y轴滑块，左右两侧的Y轴滑块分别滑动连接在左右两侧的Y轴导轨上，平底板的底面中部还固定设有Y轴滚珠丝杆螺母，Y轴滚珠丝杆螺母对应活动连接在Y轴滚珠丝杆上。

在龙门架左右两龙门立柱上端的内侧连接有两条上下排列的横向的X轴导轨座，两X轴导轨座上各固定安装有一条横向的X轴导轨，两龙门立柱内侧在上下两X轴导轨中间的位置还通过轴承架设有横向的X轴滚珠丝杆，X轴滚珠丝杆由安装在左侧龙门立柱上的X轴驱动电机驱动；在上下两X轴导轨上架设有一个匚形架，匚形由立置平板和固定连接在立置平板上下两侧并向前伸出的两块水平支板组成，立置平板的背面上下两侧各固定设有两个X轴滑块，上下两侧的X轴滑块分别滑动连接在上下两侧的X轴导轨上，立置平板的背面中部还固定设有X轴滚珠丝杆螺母，X轴滚珠丝杆螺母对应活动连接在X轴滚珠丝杆上。

在匚形架上下两水平支板的内侧左右两边各连接有一条竖直的Z轴导轨，两水平支板内侧中部通过轴承架设有竖直的Z轴滚珠丝杆，Z轴滚珠丝杆由安装在上水平支板上的Z轴驱动电机驱动，在左右两侧的Z轴导轨上架设有一个主轴电机固定底板，主轴电机固定底板的背面左右两侧各固定设有两个Z轴滑块，左右两侧的Z轴滑块分别滑动连接在左右两侧的Z轴导轨上，主轴电机固定底板的背面中部还固定设有Z轴滚珠丝杆螺母，Z轴滚珠丝杆螺母对应活动连接在Z轴滚珠丝杆上；主轴电机通过固定座安装在主轴电机固定底板上。

所述X轴驱动电机、Y轴驱动电机、Z轴驱动电机均采用57系列步进电机，各驱动电机均通过联轴器与相应的滚珠丝杆相连接。

所述X轴导轨和X轴滑块、Y轴导轨和Y轴滑块、Z轴导轨和Z轴滑块均采用SBR20带支托导轨和SBR20滑块，所述X轴导轨座和Y轴导轨座均采用带有T形长槽的空心铝型材。

本装置用于演示数控雕刻机时，在主轴电机的输出端连接相应的刀具即可实现，需要演示3D打印机或激光打码机时，需将所述主轴电机替换为3D打印头或激光头，并将固定座替换为与3D打印头或激光头相匹配的类型。

本多功能三维运动教学演示装置的优点为：通过更换不同的部件本装置可用于分别演示数控雕刻机、3D打印机、激光打码机等机器的工作过程，而且本装置结构简单，三轴联动的具体部件均直接显露出来，能够让学生直观的观测到三维运动的具体实现方式，因此有助于学生对数控机器三维运动控制的理解，具有很好的教学演示效果。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的正向视图。

图3为图2的A-A剖面图。