本實(shí)用新型涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種3D打印機(jī)及專用水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

3D 打印技術(shù)作為第三次工業(yè)革命的標(biāo)志性技術(shù)，引領(lǐng)著未來全球制造業(yè)的發(fā)展。目前市場(chǎng)上的3D打印機(jī)大多通過在機(jī)架上設(shè)置多根滑軌來保證Y、Y、Z 軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠正常工作，這種結(jié)構(gòu)的3D 打印機(jī)配件繁多，組裝復(fù)雜，組件間的配合難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，不僅導(dǎo)致故障率高，占用空間大，而且打印速度和打印精度不夠理想，維護(hù)成本也較高。

現(xiàn)有3D打印機(jī)Z軸方向運(yùn)動(dòng)多采用絲杠帶動(dòng)打印平臺(tái)升降的方式來實(shí)現(xiàn)，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且絲杠作為中心穩(wěn)定平衡桿的同時(shí)，兼顧傳送升降動(dòng)力，使得打印穩(wěn)定性難以保障。

對(duì)比文件《一種彩色3D打印機(jī)機(jī)頭三維運(yùn)動(dòng)裝置》（公開號(hào)：203637189U）中描述了一種X、Y方向運(yùn)動(dòng)組件，其中X方向運(yùn)動(dòng)組件由一條連有運(yùn)動(dòng)滑塊的同步帶環(huán)繞一對(duì)輪組構(gòu)成，并由單電機(jī)驅(qū)動(dòng)完成運(yùn)動(dòng)滑塊在X方向的運(yùn)動(dòng)，Y方向運(yùn)動(dòng)組件由對(duì)稱設(shè)置的兩套同步帶輪組來帶動(dòng)X方向運(yùn)動(dòng)組件在Y方向上移動(dòng)，且由一個(gè)電機(jī)通過電機(jī)同步帶驅(qū)動(dòng)一傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸兩端安裝有帶動(dòng)Y方向同步帶的主動(dòng)輪。該裝置中共使用了四條同步帶，不僅安裝繁瑣，松緊不好控制，運(yùn)動(dòng)時(shí)容易錯(cuò)位，而且增加了維護(hù)困難和成本，例如，僅一條Y方向電機(jī)同步帶斷裂就要將機(jī)器整體拆開更換；Y方向運(yùn)動(dòng)組件的兩條同步帶單獨(dú)拉動(dòng)，安裝時(shí)不好掌握兩端平衡，安裝和運(yùn)動(dòng)時(shí)一旦同步帶錯(cuò)牙，X方向運(yùn)動(dòng)組件就會(huì)傾斜而無法正常打??；Y方向運(yùn)動(dòng)組件通過傳動(dòng)軸傳輸電機(jī)動(dòng)力，使得打印精度受機(jī)架制作精度影響較大；X方向運(yùn)動(dòng)組件的電機(jī)位于一端，使X方向兩端重量不平衡，容易引發(fā)同步帶錯(cuò)位傾斜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是提供一種3D打印機(jī)及專用水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以解決現(xiàn)有3D打印機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝繁瑣，打印穩(wěn)定性和精度不理想的問題。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種3D打印機(jī)，包括有機(jī)架、安裝于所述機(jī)架的水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及安裝于所述水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的打印機(jī)頭，所述水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括平行設(shè)置的Y軸第一滑桿和Y軸第二滑桿、設(shè)置在每根Y軸滑桿上的Y軸滑座、設(shè)置在兩個(gè)Y軸滑座之間的X軸滑桿、設(shè)置在X軸滑桿上的X軸滑座以及同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述打印機(jī)頭設(shè)置在所述X軸滑座上； 所述同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：

在Y軸第一滑桿設(shè)置的第一Y軸滑座上安裝的第一導(dǎo)向輪和第三導(dǎo)向輪；

在Y軸第二滑桿設(shè)置的第二Y軸滑座上安裝的第二導(dǎo)向輪和第四導(dǎo)向輪；

設(shè)置在Y軸第一滑桿一端的Y軸第一主動(dòng)輪和另一端的Y軸第一從動(dòng)輪；

設(shè)置在Y軸第二滑桿一端的Y軸第二主動(dòng)輪和另一端的Y軸第二從動(dòng)輪；

驅(qū)動(dòng)所述Y軸第一主動(dòng)輪的Y軸第一電機(jī)；

驅(qū)動(dòng)所述Y軸第二主動(dòng)輪的Y軸第二電機(jī)；以及

水平同步帶，所述水平同步帶的一端部固接于X軸滑座的一側(cè)，另一端依次繞接于第二導(dǎo)向輪、Y軸第二主動(dòng)輪、Y軸第二從動(dòng)輪、第四導(dǎo)向輪、第三導(dǎo)向輪、Y軸第一從動(dòng)輪、Y軸第一主動(dòng)輪以及第一導(dǎo)向輪后固接于所述X軸滑座的另一側(cè)。

在上述技術(shù)方案下，本實(shí)用新型可以這樣實(shí)現(xiàn)：

所述X軸滑桿為兩個(gè)。

所述導(dǎo)向輪為光輪，所述主動(dòng)輪為齒輪，所述水平同步帶為齒帶。

本實(shí)用新型的水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，僅用一條水平同步帶聯(lián)動(dòng)輪組的方式就能使打印機(jī)頭完成水平面的所有運(yùn)動(dòng)，不僅安裝方便，而且聯(lián)動(dòng)精密不易錯(cuò)位；X軸上沒有電機(jī)，不會(huì)產(chǎn)生因電機(jī)對(duì)單端施重而引起的X軸錯(cuò)位傾斜；打印時(shí)，兩個(gè)Y軸電機(jī)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，相互配合，加上組件較少，使得打印速度和穩(wěn)定性大大提升，同時(shí)避免出現(xiàn)單電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)兩端不平衡，易錯(cuò)位的情況，且機(jī)架制作精度對(duì)打印精度的影響也較小。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型中打印機(jī)頭的X軸方向運(yùn)動(dòng)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型中打印機(jī)頭的Y軸方向運(yùn)動(dòng)示意圖。

圖中：1、機(jī)架，2、打印機(jī)頭，3、水平同步帶，4、Y軸電機(jī)，5、Y軸第一主動(dòng)輪，6、Y軸第一從動(dòng)輪，7、Y軸第一滑桿，8、Y軸第一滑座，9、皮帶輪，10、X軸滑桿，11、X軸滑座，12、Z軸電機(jī)，13、絲杠，14、Z軸支撐桿，15、打印平臺(tái)，16、Z軸主動(dòng)輪，17、Z軸從動(dòng)輪，18、豎直同步帶，24、Y軸第二電機(jī)，25、Y軸第二主動(dòng)輪，26、Y軸第二從動(dòng)輪，27、Y軸第二滑桿，28、Y軸第二滑座，9A、第一導(dǎo)向輪，9B、第三導(dǎo)向輪，29A、第二導(dǎo)向輪，29B、第四導(dǎo)向輪。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說明，但該說明不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制。

如圖1所示，本實(shí)用新型包括機(jī)架1，水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，豎直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及安裝在水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的打印機(jī)頭2。水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及豎直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于機(jī)架1上。

圖1、圖2、圖3所示，對(duì)稱設(shè)置的Y軸第一滑桿7和Y軸第二滑桿27分別固定于機(jī)架上。Y軸第一滑桿7上安裝有Y軸第一電機(jī)4，Y軸第一主動(dòng)輪5，Y軸第一從動(dòng)輪6，和Y軸第一滑座8。Y軸第二滑桿27上安裝有Y軸第二電機(jī)24，Y軸第二主動(dòng)輪25，Y軸第二從動(dòng)輪26和Y軸第二滑座28。其中，Y軸第一主動(dòng)輪5和Y軸第一從動(dòng)輪6分別位于Y軸第一滑桿7的兩端， Y軸第一主動(dòng)輪5與Y軸第一電機(jī)4的輸出端相連，所述Y軸第一滑座8套裝在Y軸第一滑桿7上，所述Y軸第一滑座8上固定安裝有沿Y軸方向上自第一主動(dòng)輪5向第一從動(dòng)輪6方向排列的第一導(dǎo)向輪9A和第三導(dǎo)向輪9B。Y軸第二主動(dòng)輪25和Y軸第二從動(dòng)輪26分別位于Y軸第二滑桿27的兩端， Y軸第二主動(dòng)輪25與Y軸第二電機(jī)24的輸出端相連，所述Y軸第二滑座28套裝在Y軸第二滑桿27上， Y軸第二滑座28上固定安裝有沿Y軸方向上自第二主動(dòng)輪25向第二從動(dòng)輪26方向排列的第二導(dǎo)向輪29A和第四導(dǎo)向輪29B。

圖1所示，本實(shí)用新型包括一根或兩根X軸滑桿10，套裝在X軸滑桿上的X軸滑座11以及安裝在X軸滑座11上的打印機(jī)頭2。通常情況下，X軸滑桿10設(shè)置兩根為宜。X軸滑桿10的一端固定在Y軸第一滑座8上，另一端固定在Y軸第二滑座28上。

圖2、圖3所示，水平同步帶3的一端部接于X軸滑座11的右側(cè)，再依次繞過第一導(dǎo)向輪9A、Y軸第一主動(dòng)輪5、Y軸第一從動(dòng)輪6、第三導(dǎo)向輪9B、第四導(dǎo)向輪29B、Y軸第二從動(dòng)輪26、Y軸第二主動(dòng)輪25以及第二導(dǎo)向輪29A后接于X軸滑座11的左側(cè)，從而形成“H”型環(huán)繞。經(jīng)如此“H”型環(huán)繞的水平同步帶3，在第一電機(jī)4和第二電機(jī)24的不同轉(zhuǎn)動(dòng)形式的配合下，帶動(dòng)X軸滑座11完成沿X軸、沿Y軸以及同時(shí)沿X軸和Y軸方向的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)3D打印機(jī)在水平方向運(yùn)動(dòng)的各種需求。

上述皮帶輪中，各主動(dòng)輪選用齒輪，同時(shí)，水平同步帶選用齒帶，由此保證3D打印的精確控制。而各導(dǎo)向輪和從動(dòng)輪可以選用光輪。

豎直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為Z軸方向的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，既可以利用圖1所示的絲杠帶動(dòng)打印平臺(tái)的方式實(shí)現(xiàn)，也可以利用現(xiàn)有技術(shù)中任何已知的實(shí)現(xiàn)方式來實(shí)現(xiàn)。圖1所示，豎直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)包括Z軸電機(jī)12，與Z軸電機(jī)12相連的絲杠13，Z軸支撐桿14以及沿絲杠13和Z軸支撐桿14上下移動(dòng)的打印平臺(tái)15，所述Z軸支撐桿14和Z軸電機(jī)12固定連接在機(jī)架1上。所述Z軸支撐桿14為若干根相互平行的光軸，優(yōu)選三根，所述打印平臺(tái)15通過軸套件安裝在光軸上并在絲杠13的帶動(dòng)下沿光軸上下移動(dòng)，從而完成Z軸方向的打印功能。

圖2所示，當(dāng)Y軸第一電機(jī)4和Y軸第二電機(jī)24同向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水平同步帶3的運(yùn)動(dòng)方向如圖2中所示帶動(dòng)X軸滑座11完成X軸方向的移動(dòng)動(dòng)作，且X軸滑座11即打印機(jī)頭在X軸的移動(dòng)方向與Y軸第一電機(jī)4和Y軸第二電機(jī)24的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致，在此過程中Y軸第一滑座8、Y軸第二滑座28均不移動(dòng)，X軸滑座11在Y軸方向上不產(chǎn)生位移。即當(dāng)兩個(gè)電機(jī)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，X軸滑座11向左移動(dòng)（參考圖2），Y軸方向的位置不動(dòng)；反之，當(dāng)兩個(gè)電機(jī)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)（未圖示）時(shí)，X軸滑座11向右移動(dòng)，Y軸方向的位置不動(dòng)。

圖3所示，當(dāng)Y軸第一電機(jī)4和Y軸第二電機(jī)24相向或相背轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水平同步帶3的運(yùn)動(dòng)方向如圖3中所示帶動(dòng)X軸滑座11完成沿Y軸方向的移動(dòng)動(dòng)作，具體來說，當(dāng)兩個(gè)Y軸電機(jī)4相向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，X軸滑座11隨X軸滑桿10沿Y軸移動(dòng)，移動(dòng)方向?yàn)檫h(yuǎn)離電機(jī)方向（參考圖3）；反之，當(dāng)兩個(gè)Y軸電機(jī)4相背轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（未圖示），X軸滑座11隨X軸滑桿10沿Y軸同步運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橼吔姍C(jī)方向。在此過程中X軸滑座11在X軸方向上不移動(dòng)。

當(dāng)Y軸第一電機(jī)4和Y軸第二電機(jī)24中一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)另一個(gè)不動(dòng)時(shí)，X軸滑座11在水平同步帶3的帶動(dòng)下，沿X軸滑桿移動(dòng)；而與此同時(shí)，X軸滑桿又沿Y軸方向移動(dòng)。具體地，當(dāng)某一電機(jī)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，另一電機(jī)不動(dòng)時(shí)，X軸滑座11沿X軸滑桿的移動(dòng)方向以及X軸滑桿沿Y軸移動(dòng)的方向，均是朝向遠(yuǎn)離所述的旋轉(zhuǎn)的那一電機(jī)的方向。而當(dāng)某一電機(jī)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，另一電機(jī)不動(dòng)時(shí)，X軸滑座11沿X軸滑桿的移動(dòng)方向以及X軸滑桿沿Y軸移動(dòng)的方向，均是朝向趨近所述的旋轉(zhuǎn)的那一電機(jī)的方向。由此，通過選擇哪一電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)且控制其轉(zhuǎn)動(dòng)方向，可以實(shí)現(xiàn)X軸滑座11向各斜向的移動(dòng)。

當(dāng)位于右側(cè)的Y軸第一電機(jī)4順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)而Y軸第二電機(jī)24關(guān)閉即Y軸第二主動(dòng)輪靜止時(shí)，X軸滑座11在水平同步帶3的帶動(dòng)下，既沿X軸向左移動(dòng)，同時(shí)，水平同步帶3帶動(dòng)Y軸第一滑座8、Y軸第二滑座28（X軸滑桿10及其承載的X軸滑座11也同步）沿Y軸方向向遠(yuǎn)離電機(jī)的方向移動(dòng)。由此實(shí)現(xiàn)了X軸滑座11的以斜向且向遠(yuǎn)離電機(jī)的方向移動(dòng)。

當(dāng)位于右側(cè)的Y軸第一電機(jī)4逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)而Y軸第二電機(jī)24關(guān)閉即Y軸第二主動(dòng)輪靜止時(shí)，X軸滑座11在水平同步帶3的帶動(dòng)下，既沿X軸向右移動(dòng)，同時(shí)，水平同步帶3帶動(dòng)Y軸第一滑座8、Y軸第二滑座28（X軸滑桿10及其承載的X軸滑座11也同步）沿Y軸方向向趨近電機(jī)的方向移動(dòng)。由此實(shí)現(xiàn)了X軸滑座11的以斜向且向趨近電機(jī)的移動(dòng)。

因此，控制Y軸第一電機(jī)以及Y軸第二電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和電機(jī)的各自開啟或關(guān)閉就可以實(shí)現(xiàn)X軸滑座在水平面上到達(dá)任意位置。