一種合成運(yùn)動(dòng)式結(jié)構(gòu)的3d打印機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于3D打印機(jī)領(lǐng)域，具體為一種合成運(yùn)動(dòng)式結(jié)構(gòu)的3D打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印是對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)的一種顛覆性變革，它作為第三次工業(yè)革命的標(biāo)志性技術(shù)，引領(lǐng)著未來(lái)全球制造業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)有3D打印機(jī)X軸、Y軸采用單電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)精度差，打印速度慢、效率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，安裝維修困難。冷卻效果差甚至不采用冷卻裝置，這使得打印時(shí)散熱器溫度高，擠出絲不能及時(shí)冷卻，最終導(dǎo)致打印精度低，效果差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]專利號(hào)為201420588104.4公開(kāi)的一種類似的3D打印機(jī)，其同步帶穿過(guò)移動(dòng)座時(shí)，移動(dòng)座上的導(dǎo)輪為上下布置，同步帶發(fā)生傾斜，打印機(jī)工作時(shí)有原理誤差，同步帶磨損嚴(yán)重，這種布置方式也會(huì)造成力不平衡，使打印導(dǎo)軌傾斜，造成誤差。專利號(hào)為201420337419.1公開(kāi)的一種3D打印機(jī)傳動(dòng)裝置，其運(yùn)動(dòng)方式與本發(fā)明類似，但其同步帶布置方式為H型布置，通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，這種布置方式在僅有其專利中所述的第一電機(jī)或第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致噴頭組件導(dǎo)軌受到扭矩而傾斜，最終造成打印誤差，影響打印精度。上述兩個(gè)專利公開(kāi)的打印機(jī)均未設(shè)置冷卻風(fēng)道，這也會(huì)導(dǎo)致打印精度差、效果不好。
[0004]本實(shí)用新型為克服上述問(wèn)題，提出一種合成運(yùn)動(dòng)式結(jié)構(gòu)的3D打印機(jī)，具體技術(shù)方案如下:
[0005]Z軸步進(jìn)電機(jī)安裝在打印機(jī)下部，通過(guò)聯(lián)軸器將扭矩傳遞給絲桿，Z軸平臺(tái)支架上安裝直線軸承座導(dǎo)向，通過(guò)塑料螺母將絲桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為Z軸平臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)。
[0006]熱床安裝在Z軸平臺(tái)支架上，熱床和支架間通過(guò)螺釘螺母和彈簧的組合來(lái)連接，以實(shí)現(xiàn)熱床的調(diào)平。
[0007]第一光軸和第二光軸分別通過(guò)光軸支撐座安裝于打印機(jī)左右兩側(cè)，第一光軸和第二光軸上分別安裝有可來(lái)回移動(dòng)的第一移動(dòng)座和第二移動(dòng)座，移動(dòng)座和光軸之間安裝有直線軸承；第一移動(dòng)座上安裝有第一導(dǎo)輪和第二導(dǎo)輪，第二移動(dòng)座上安裝有第三導(dǎo)輪和第四導(dǎo)輪。
[0008]第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)分別通過(guò)電機(jī)支架安裝于整體支架后側(cè)左右兩根鋁型材上。
[0009]第五導(dǎo)輪和第六導(dǎo)輪安裝于整體支架前側(cè)左邊鋁型材上，且第五導(dǎo)輪在上、第六導(dǎo)輪在下；第七導(dǎo)輪和第八導(dǎo)輪安裝于整體支架前側(cè)右邊鋁型材上，且第七導(dǎo)輪在上、第八導(dǎo)輪在下。
[0010]第一同步帶一端固定在噴頭組件左后邊，另一端固定在碰頭右前邊，中間通過(guò)第一導(dǎo)輪、第五導(dǎo)輪、第七導(dǎo)輪、第四導(dǎo)輪導(dǎo)向，并與第一步進(jìn)電機(jī)上的同步輪嚙合；第二同步帶一端固定在噴頭組件左前邊，另一端固定在噴頭組件右后邊，中間通過(guò)第二導(dǎo)輪、第六導(dǎo)輪、第八導(dǎo)輪、第三導(dǎo)輪導(dǎo)向，并與第二步進(jìn)電機(jī)上的同步輪嚙合。
[0011]散熱風(fēng)道安裝于噴頭組件上，風(fēng)道導(dǎo)出的風(fēng)分為兩部分，一部分冷卻散熱器，一部分冷卻擠出絲。
[0012]擠絲機(jī)構(gòu)安裝在噴頭組件上，其包括擠絲電機(jī)、大齒輪、小齒輪、擠絲輪、張緊機(jī)構(gòu)；小齒輪安裝在擠絲電機(jī)輸出軸上，大齒輪和擠絲輪同軸安裝，通過(guò)齒輪的嚙合將擠絲電機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳遞到擠絲輪上，張緊機(jī)構(gòu)將料絲壓向擠絲輪槽內(nèi)。
[0013]與現(xiàn)有打印機(jī)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):整體支架使用鋁型材，安裝、維修、調(diào)試方便，平行度、垂直度要求容易得到保證，打印機(jī)整體剛度好，穩(wěn)定性好；移動(dòng)座和同步帶布置在機(jī)頂鋁型材之下，極大的節(jié)約了 Z軸方向的空間，增大了打印行程；X軸、Y軸的運(yùn)動(dòng)由第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)通過(guò)差動(dòng)的方式合成，提高了電機(jī)的驅(qū)動(dòng)效率；利用風(fēng)道冷卻，提高了打印精度。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型整體示意圖
[0015]圖2為移動(dòng)座示意圖
[0016]圖3為噴頭組件示意圖
[0017]圖4為風(fēng)道示意圖
[0018]附圖中:1-Z軸步進(jìn)電機(jī)，2-絲桿，3-Z軸平臺(tái)支架，4-直線軸承座，5-螺母，6-第一步進(jìn)電機(jī)支座，7-第一步進(jìn)電機(jī)，8-第一同步輪，9-第一移動(dòng)座，
[0019]901-第一導(dǎo)輪，902-第一通孔，903-第二通孔，904-第二導(dǎo)輪，905-半圓套，10-噴頭組件，1001-散熱風(fēng)道，1002-擠絲輪，1003-大齒輪，1004-張緊器，1005-壓緊軸承，1006-小齒輪，1007-散熱器，1008-熱頭，11_擠絲電機(jī)，12-第二移動(dòng)座，13-第七導(dǎo)輪，14-第八導(dǎo)輪，15-第二導(dǎo)輪支座，16-第一同步帶，17-第二同步帶；部分同類型零件未注明。
【具體實(shí)施方式】
[0020]參照附圖1到圖4，一種合成運(yùn)動(dòng)式結(jié)構(gòu)的3D打印機(jī)，包括型材機(jī)架、Z軸平臺(tái)支架、Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、XY并聯(lián)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、擠絲及風(fēng)道冷卻機(jī)構(gòu)、各軸步進(jìn)電機(jī)、同步帶、同步輪、同步帶導(dǎo)輪以及各軸連接架。
[0021]Z軸步進(jìn)電機(jī)I安裝在打印機(jī)下部，通過(guò)聯(lián)軸器將扭矩傳遞給絲桿2，Z軸平臺(tái)支架3上安裝直線軸承座4導(dǎo)向，通過(guò)塑料螺母5將絲桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為Z軸平臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)。
[0022]熱床安裝在Z軸平臺(tái)支架上，熱床和支架間通過(guò)螺釘螺母和彈簧的組合來(lái)連接，以實(shí)現(xiàn)熱床的調(diào)平。
[0023]第一光軸和第二光軸分別通過(guò)光軸支撐座安裝于打印機(jī)左右兩側(cè)，第一光軸和第二光軸上分別安裝有可來(lái)回移動(dòng)的第一移動(dòng)座9和第二移動(dòng)座12，移動(dòng)座和光軸之間安裝有直線軸承；第一移動(dòng)座上安裝有第一導(dǎo)輪901和第二導(dǎo)輪904，第二移動(dòng)座12上安裝有第三導(dǎo)輪和第四導(dǎo)輪。
[0024]第一步進(jìn)電機(jī)7和第二步進(jìn)電機(jī)分別通過(guò)電機(jī)支架安裝于整體支架后側(cè)左右兩根鋁型材上。
[0025]第五導(dǎo)輪和第六導(dǎo)輪安裝于整體支架前側(cè)左邊鋁型材上，且第五導(dǎo)輪在上、第六導(dǎo)輪在下；第七導(dǎo)輪13和第八導(dǎo)輪14安裝于整體支架前側(cè)右邊鋁型材上，且第七導(dǎo)輪13在上、第八導(dǎo)輪14在下。
[0026]第一同步帶16 —端固定在噴頭組件10左后邊，另一端固定在噴頭組件10右前邊，中間通過(guò)第一導(dǎo)輪901、第五導(dǎo)輪、第七導(dǎo)輪13、第四導(dǎo)輪導(dǎo)向，并與第一步進(jìn)電機(jī)7上的同步輪8嚙合；第二同步帶17—端固定在噴頭組件10左前邊，另一端固定在噴頭組件右后邊，中間通過(guò)第二導(dǎo)輪904、第六導(dǎo)輪、第八導(dǎo)輪14、第三導(dǎo)輪導(dǎo)向，并與第二步進(jìn)電機(jī)上的同步輪嚙合。
[0027]散熱風(fēng)道1001安裝于噴頭組件10上，風(fēng)道導(dǎo)出的風(fēng)分為兩部分，一部分冷卻散熱器1007，一部分冷卻擠出絲。
[0028]擠絲機(jī)構(gòu)安裝在噴頭組件10上，其包括擠絲電機(jī)11、大齒輪1003、小齒輪1006、擠絲輪1002、張緊器1004 ;小齒輪1006安裝在擠絲電機(jī)11輸出軸上，大齒輪1003和擠絲輪1002同軸安裝，通過(guò)齒輪的嚙合將擠絲電機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳遞到擠絲輪1002上，張緊機(jī)構(gòu)1004將料絲壓向擠絲輪槽內(nèi)。
[0029]如上所述的打印機(jī)在工作時(shí)，X軸、Y軸方向的移動(dòng)通過(guò)第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)來(lái)合成，其具體為差動(dòng)的工作方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種合成運(yùn)動(dòng)式結(jié)構(gòu)的3D打印機(jī)，包括鋁型材機(jī)架、打印運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、擠絲及冷卻機(jī)構(gòu)以及各零件的傳動(dòng)和連接方式，其特征在于: Z軸步進(jìn)電機(jī)安裝在打印機(jī)下部，通過(guò)聯(lián)軸器將扭矩傳遞給絲桿，Z軸平臺(tái)支架上安裝直線軸承座導(dǎo)向，通過(guò)塑料螺母將絲桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為Z軸平臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)； 熱床安裝在Z軸平臺(tái)支架上，熱床和支架間通過(guò)螺釘螺母和彈簧的組合來(lái)連接，以實(shí)現(xiàn)熱床的調(diào)平； 第一光軸和第二光軸分別通過(guò)光軸支撐座安裝于打印機(jī)左右兩側(cè)，第一光軸和第二光軸上分別安裝有可來(lái)回移動(dòng)的第一移動(dòng)座和第二移動(dòng)座，移動(dòng)座和光軸之間通過(guò)直線軸承連接；第一移動(dòng)座上安裝有第一導(dǎo)輪和第二導(dǎo)輪，第二移動(dòng)座上安裝有第三導(dǎo)輪和第四導(dǎo)輪； 第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)分別通過(guò)電機(jī)支架安裝于整體支架后側(cè)左右兩根鋁型材上； 第五導(dǎo)輪和第六導(dǎo)輪安裝于整體支架前側(cè)左邊鋁型材上，且第五導(dǎo)輪在上、第六導(dǎo)輪在下；第七導(dǎo)輪和第八導(dǎo)輪安裝于整體支架前側(cè)右邊鋁型材上，且第七導(dǎo)輪在上、第八導(dǎo)輪在下； 第一同步帶一端固定在噴頭組件左后邊，另一端固定在噴頭組件右前邊，中間通過(guò)第一導(dǎo)輪、第五導(dǎo)輪、第七導(dǎo)輪、第四導(dǎo)輪導(dǎo)向，并與第一步進(jìn)電機(jī)上的同步輪嚙合；第二同步帶一端固定在噴頭組件左前邊，另一端固定在噴頭組件右后邊，中間通過(guò)第二導(dǎo)輪、第六導(dǎo)輪、第八導(dǎo)輪、第三導(dǎo)輪導(dǎo)向，并與第二步進(jìn)電機(jī)上的同步輪嚙合； 散熱風(fēng)道安裝于噴頭組件上，風(fēng)道導(dǎo)出的風(fēng)分為兩部分，一部分冷卻散熱器，一部分冷卻擠出絲； 擠絲機(jī)構(gòu)安裝在噴頭組件上，其包括擠絲電機(jī)、大齒輪、小齒輪、擠絲輪、張緊機(jī)構(gòu)；小齒輪安裝在擠絲電機(jī)輸出軸上，大齒輪和擠絲輪同軸安裝，通過(guò)齒輪的嚙合將擠絲電機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳遞到擠絲輪上，張緊器將料絲壓向擠絲輪槽內(nèi)。2.如權(quán)利要求1所述的一種合成運(yùn)動(dòng)式結(jié)構(gòu)的3D打印機(jī)，其特征在于第一移動(dòng)座和第二移動(dòng)座通過(guò)直線軸承分別與第一光軸和第二光軸連接，第一移動(dòng)座和第二移動(dòng)座內(nèi)安裝的直線軸承通過(guò)半圓套壓緊的方式鎖緊，第一移動(dòng)座上有讓第一同步帶通過(guò)的的第一通孔和讓第二同步帶通過(guò)的第二通孔，第一移動(dòng)座上安裝第一導(dǎo)輪和第二導(dǎo)輪；第二移動(dòng)座上安裝第三導(dǎo)輪和第四導(dǎo)輪。3.如權(quán)利要求1所述的一種合成運(yùn)動(dòng)式結(jié)構(gòu)的3D打印機(jī)，其特征在于第一同步帶和第二同步帶首尾均固定在噴頭組件上，且位于同一平面，中間通過(guò)導(dǎo)輪導(dǎo)向并分別與第一同步輪和第二同步輪嚙合，第一同步帶穿過(guò)第一移動(dòng)座的第一通孔和第二移動(dòng)座的第四通孔，第二同步帶通過(guò)第一移動(dòng)座的第二通孔和第二移動(dòng)座的第三通孔。4.如權(quán)利要求1所述的一種合成運(yùn)動(dòng)式結(jié)構(gòu)的3D打印機(jī)，其特征在于Z軸平臺(tái)的升降通過(guò)絲桿螺母實(shí)現(xiàn)，絲桿材料為不銹鋼，螺母為塑料；Z軸平臺(tái)的導(dǎo)向由光軸和直線軸承座實(shí)現(xiàn)。5.如權(quán)利要求1所述的一種合成運(yùn)動(dòng)式結(jié)構(gòu)的3D打印機(jī)，其特征在于Z軸平臺(tái)支架的導(dǎo)向裝置和傳動(dòng)裝置呈三角形安裝。6.如權(quán)利要求1所述的一種合成運(yùn)動(dòng)式結(jié)構(gòu)的3D打印機(jī)，其特征在于第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)及相應(yīng)的同步帶、導(dǎo)輪、同步輪安裝在打印機(jī)支架上端但非頂面。7.如權(quán)利要求1所述的一種合成運(yùn)動(dòng)式結(jié)構(gòu)的3D打印機(jī)，其特征在于X軸、Y軸的運(yùn)動(dòng)為第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)的合成運(yùn)動(dòng)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種合成運(yùn)動(dòng)式結(jié)構(gòu)的3D打印機(jī)，其包括鋁型材機(jī)架、Z軸平臺(tái)、Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、XY并聯(lián)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、擠絲機(jī)構(gòu)、冷卻風(fēng)道、各軸步進(jìn)電機(jī)、同步帶、同步輪、同步帶導(dǎo)輪以及各軸連接座。本實(shí)用新型由于水平面X軸、Y軸的運(yùn)動(dòng)由2個(gè)步進(jìn)電機(jī)通過(guò)差動(dòng)的方式合成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、打印精度高、打印可靠。
【IPC分類】B29C35/16, B33Y30/00, B29C67/00
【公開(kāi)號(hào)】CN204894519
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520450607
【發(fā)明人】李旺, 陳波
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年6月26日