Кинематическая схема привода ремня рабочей головки 3D-принтера

Область техники
Полезная модель относится к технологии изготовления объемного изделия по цифровой 3D-модели методом послойной печати расплавленной полимерной нитью, а именно к устройству перемещения рабочего стола по оси Z для 3D-принтера и к 3D-принтеру, содержащему такое устройство.
Уровень техники
Известно техническое  решение Устройство перемещения рабочего стола по оси Z для 3D-принтера, характеризующееся тем, что оно включает ходовой винт, закрепленный вертикально в корпусе принтера и соединенный с приводом, обеспечивающим вращение винта, гайку, расположенную на ходовом винте и подвижно закрепленную на основании рабочего стола через узел определения нулевой координаты по оси Z, включающий датчик определения нулевой координаты по оси Z, состоящий из двух контактных плат, где одна из плат соединена с гайкой, а вторая - с основанием стола, с возможностью изменения состояния электрической цепи при достижении поверхностью рабочего стола сопла печатающей головки (патент № 2 567 318, опубл. 10.11.2015г.).
Причины, по которым нельзя достичь технического результата является, следующие: высокая сложность конструкции за счет применения большого количества элементов; увеличенные габариты установки из-за расположения 2 приводных ремней в 2 плоскостях с попеременным переходом из одной плоскости в другую и скручиванием ремня; высокая сложность конструкции; малый ресурс до отказа вследствие повышенного механического износа ремня; высокая сложность обслуживания.
Известно также техническое решение, взятое за прототип 3D-принтер для послойного изготовления объемных деталей, включающий корпус, расположенную в корпусе печатающую головку, закрепленную на каретке и снабженную модулем ее перемещения в плоскости XY; рабочий стол, выполненный с возможностью подогрева рабочей поверхности, закрепленный на основании и снабженный модулем перемещения по оси Z; контроллер, выполненный с возможностью управления процессом послойного изготовления (выращивания) объемных деталей; катушку (картридж) с проволочным расходным материалом, выполненную с возможностью подачи расходного материала в печатающую головку, при этом устройство для перемещения печатающей головки в плоскости XY включает две продольные и, по крайней мере, одну поперечную направляющие для перемещения печатающей головки в плоскости XY, где продольные направляющие расположены по оси Y и жестко закреплены на основании, а поперечная направляющая расположена по оси X между двумя продольными направляющими с возможностью перемещения по ним; каретку, на которой закреплена печатающая головка, выполненная с возможностью перемещения по поперечной направляющей; приводные ремни, предназначенные для перемещения каретки с печатающей головкой в плоскости XY, отличающийся тем, что для перемещения каретки по двум осям XY используется только один ремень, а сама каретка перемещается по рельсовым направляющим, причем количество механизмов подачи расходных материалов составляет не менее двух и расположены на корпусе, который конструктивно выполнен без внутреннего каркаса и из прозрачного материала (патент 164639, опубл. 10.09.2016г.).
Причины, по которым нельзя достичь, технический результат являются следующие: Высокая сложность и низкая скорость обслуживания; высокая сложность и низкая скорость сборки при производстве и обслуживании; отсутствие возможности плавной регулировки усилия натяжения приводного ремня.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническая проблема заключается в разработке технического решения направленного на снижении массогабаритных показателей, упрощения конструкции и повышения качества обслуживания.
Технический результат направлен на повышение точности регулировки приводного ремня 3D-принтера и повышение срока службы установки
Технический результат достигается тем, что кинематическая схема привода ремня рабочей головки 3D-принтера включает приводной ремень, имеющий форму H и соединяющий два электродвигателя привода ремня, кронштейн рабочей головки, разворотный ролик, закрепленных неподвижно на корпусе, разворотный ролик, входящий в состав подвижного натяжителя ремня, при этом она дополнительно содержит модуль натяжителя ремня, состоящего из корпуса натяжителя, разворотного ролика, закрепленного на корпусе натяжителя, регулировочного винта, оси модуля и кронштейна, закрепленного на корпусе установки.
Сущность поясняется фигурами 1, 2, 3, где:
На фиг.1 и 2  - общий вид кинематической схемы привода ремня рабочей головки представлен на фиг.1 и фиг.2. Где приводной ремень 2 имеет форму H и соединяет два электродвигателя привода ремня 1, кронштейн рабочей головки 4, разворотный ролик 7 и разворотный ролик, входящий в состав подвижного натяжителя ремня 6.
На фиг. 3 - конструкция натяжителя ремня и принцип его работы представлены фиг.3. Модуль натяжителя ремня состоит из корпуса натяжителя 10, закрепленного на корпусе разворотного ролика 7, вокруг которого происходит обгон ремня 2.
Осуществление полезной модели
Разворот движения приводного ремня по осям X и Y осуществляется за счет обгона роликов в модулях разворота ремня 5 на портале 3. Концы приводного ремня закреплены механически на кронштейне рабочей головки, за счет чего образуется замкнутый контур. Перемещение кронштейна печатающей головки осуществляется за счет взаимного знакопеременного вращения валов электродвигателей привода ремня. За счет изменения общей длины трассы ремня между точкой зацепления на валу электродвигателя и точкой фиксации на кронштейне печатающей головки, происходит перемещение кронштейна печатающей головки по оси X по порталу и портала по оси Y.
Модуль натяжителя ремня работает по типу качели с осью вращения – винтом 8, который в свою очередь закреплен на кронштейне 9, расположенном на корпусе установки. Кронштейн 4 также предотвращает смещение модуля натяжителя вдоль оси винта 8. В противоположную, относительно оси вращения, часть корпуса натяжителя вкручивается регулировочный винт 12, который упирается в корпус установки в зоне 11. При вращении регулировочного винта происходит поворот модуля натяжителя вокруг оси и смещение разворотного ролика вдоль оси Y. При смещении разворотного ролика происходит увеличение расстояния между точками разворота ремня, что приводит к его натяжению без изменения кинематики его перемещения (отсутствие линейного отклонения).
Применение регулировочного винта позволяет произвести плавную бесступенчатую регулировку натяжения ремня.
Возможность изменения усилия натяжения ремня, свободный доступ к регулировочному винту и отсутствие необходимости в предварительной частичной или полной разборки установки делает конструкцию с применением модуля натяжителя ремня легко и быстро обслуживаемой. Данный фактор напрямую влияет на качество, надежность и общий срок службы установки.