CN104786499B - 可增加打印高度的三维打印机 - Google Patents

Abstract

一种可增加打印高度的三维打印机包含基座、升降模块、工作台、喷嘴支架、打印喷嘴以及驱动器。升降模块设置于基座。工作台连接基座。喷嘴支架连接升降模块。打印喷嘴连接喷嘴支架，用以在工作台上进行打印。驱动器用以驱动升降模块而使喷嘴支架沿着一方向移动，使得打印喷嘴朝向或远离工作台移动。

Description

可增加打印高度的三维打印机

技术领域

本发明是有关于一种三维打印机。

背景技术

快速成型技术(Rapid Prototyping,RP)是继CNC加工技术后，另一项受到产业界重视的技术。它可利用电脑辅助设计(CAD)中的3D物体模型通过一立体打印机构快速地将原型(Prototype)制作出来，而且不需花费太高的费用。其原理是将CAD系统中的3D物体模型切成许多薄片，这些薄片的截面构造信息经过后处理软件的处理及转换后，再送至立体打印机构将待成型物体一层一层地堆叠出来，而且不需使用任何刀具，因此快速成型技术有极大的发展潜力。

目前三维打印机的喷头结构主要包含进料口、进料马达、导料管、加热元件以及喷头所构成。所使用的原料大多是热塑性成型原料。成型原料于常温下为固态由进料马达将固态的成型原料自进料口推移入导料管，经由导料管输送到加热元件，加热元件将成型原料热融后由喷头进行出料以逐步堆叠打印成立体物件。

一般来说，在进行三维打印时，高度方向尺寸范围比平面方向尺寸范围来的重要。然而，传统的三维打印机，不论是笛卡尔式结构(喷嘴在XY轴移动配合工作台在Z轴移动)或是并联臂式结构(通过三角函数将XYZ座标映射到三台垂直的移动轴)，机台本身的Z轴高度要求大，但有效的打印高度却过低。而且，传统的三维打印机在进行三维打印时并无法突破机台本身的高度限制。

发明内容

有鉴于此，本发明的一目的在于提出一种可解决上述问题的三维打印机。

为了达到上述目的，依据本发明的一实施方式，一种可增加打印高度的三维打印机包含基座、第一升降模块、工作台、喷嘴支架、打印喷嘴以及第一驱动器。第一升降模块设置于基座。工作台连接基座。喷嘴支架连接第一升降模块。打印喷嘴连接喷嘴支架，用以在工作台上进行打印。第一驱动器用以驱动第一升降模块而使喷嘴支架沿着第一方向移动，使得打印喷嘴朝向或远离工作台移动。

在本发明的一或多个实施方式中，上述的第一驱动器设置于基座。第一升降模块包含第一导杆以及第一螺杆。第一导杆设置于基座，并可滑动地连接喷嘴支架。第一导杆平行于第一方向。第一螺杆设置于基座，并与喷嘴支架螺合。第一驱动器驱动第一螺杆转动，进而使喷嘴支架沿着第一方向移动。

在本发明的一或多个实施方式中，上述的可增加打印高度的三维打印机还包含第二升降模块以及第二驱动器。第二升降模块设置于基座，并连接工作台。第二驱动器用以驱动第二升降模块而使工作台沿着第一方向移动，使得工作台移动于基座与打印喷嘴之间。

在本发明的一或多个实施方式中，上述的第二升降模块包含第二导杆以及第二螺杆。第二导杆连接基座，并可滑动地连接工作台。第二导杆平行于第一方向。第二螺杆设置于基座，并与工作台螺合。第二驱动器驱动第二螺杆转动，进而使工作台沿着第一方向移动。

在本发明的一或多个实施方式中，上述的第二升降模块还包含分隔件。第二导杆连接于基座与分隔件之间，并且第一驱动器设置于分隔件。

在本发明的一或多个实施方式中，上述的第一螺杆延伸至分隔件远离基座的一侧，并且第二螺杆延伸于基座与分隔件之间。

在本发明的一或多个实施方式中，上述的可增加打印高度的三维打印机还包含二维移动模块。二维移动模块连接于喷嘴支架与打印喷嘴之间，用以使打印喷嘴相对喷嘴支架沿着第二方向以及第三方向移动。

在本发明的一或多个实施方式中，上述的二维移动模块包含第一轨道以及第二轨道。第一轨道连接喷嘴支架，并平行于第二方向。第二轨道可滑动地设置于第一轨道，并平行于第三方向。打印喷嘴可滑动地设置于第二轨道。

在本发明的一或多个实施方式中，上述的二维移动模块还包含第一传动件、第一马达、第二传动件以及第二马达。第一传动件连接第二轨道。第一马达设置于第一轨道，用以驱动第一传动件带动第二轨道相对第一轨道沿着第二方向移动。第二传动件连接打印喷嘴。第二马达设置于第二轨道，用以驱动第二传动件带动打印喷嘴相对第二轨道沿着第三方向移动。

在本发明的一或多个实施方式中，上述的第一传动件与第二传动件为皮带。

在本发明的一或多个实施方式中，上述的第一方向、第二方向与第三方向两两相互垂直。

综上所述，本发明的可增加打印高度的三维打印机可根据所要打印的物件的实际高度，调整机台的可打印高度范围。在不打印或所要打印的物件的高度较矮时，本发明的可增加打印高度的三维打印机可通过第一升降模块将喷嘴支架移动最小高度，以使可增加打印高度的三维打印机占据较少的空间；一旦所要打印的物件的高度较高时，本发明的可增加打印高度的三维打印机可再通过第一升降模块将喷嘴支架由上述最小高度抬升至最大高度，进而增加打印喷嘴与工作台之间的可打印高度范围。由此可知，本发明的可增加打印高度的三维打印机平时可缩小整体的外观体积，仅在需要打印较高物件的时候才进行外型体积的展开。

以上所述仅用以阐述本发明所要解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：

图1A为示出本发明一实施方式的可增加打印高度的三维打印机的立体图。

图1B为示出图1A中的可增加打印高度的三维打印机的另一立体图。

图2为示出本发明另一实施方式的可增加打印高度的三维打印机的立体图。

图3为示出本发明再一实施方式的可增加打印高度的三维打印机的立体图。

【符号说明】

1、3、5：可增加打印高度的三维打印机

10：基座

11：第一升降模块

110：第一导杆

111：第一螺杆

12：工作台

120、130、131：套筒

13、53：喷嘴支架

14：打印喷嘴

15：第一驱动器

16：二维移动模块

160：第一轨道

161：第二轨道

162：第一传动件

163：第一马达

164：第二传动件

165：第二马达

17：第二升降模块

170：第二导杆

171：第二螺杆

172：分隔件

18：第二驱动器

2：物件

530：螺合部

A1：第一方向

A2：第二方向

A3：第三方向

具体实施方式

以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些公知常用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式示出。

请参照图1A以及图1B。图1A为示出本发明一实施方式的可增加打印高度的三维打印机1的立体图。图1B为示出图1A中的可增加打印高度的三维打印机1的另一立体图。

如图1A与图1B所示，在本实施方式中，可增加打印高度的三维打印机1包含基座10、第一升降模块11、工作台12、喷嘴支架13、打印喷嘴14以及第一驱动器15。第一升降模块11设置于基座10。工作台12连接基座10。喷嘴支架13连接第一升降模块11。打印喷嘴14连接喷嘴支架13，用以在工作台12上进行打印。第一驱动器15用以驱动第一升降模块11而使喷嘴支架13沿着第一方向A1移动，使得打印喷嘴14朝向或远离工作台12移动。以下将介绍可增加打印高度的三维打印机1所包含的上述元件的详细结构、工作关系以及各元件之间的具体连接关系。

在本实施方式中，第一驱动器15设置于基座10。第一升降模块11包含第一导杆110以及第一螺杆111。第一导杆110设置于基座10，并可滑动地连接喷嘴支架13。第一导杆110平行于第一方向A1。第一螺杆111设置于基座10，并与喷嘴支架13螺合。具体来说，喷嘴支架13包含套筒130以及套筒131。套筒130可滑动地套合于第一导杆110外，而套筒131螺合于第一螺杆111外。借此，第一驱动器15即可驱动第一螺杆111转动，进而使喷嘴支架13沿着第一方向A1移动于最大高度(如图1B所示)与最小高度之间的一预定高度(如图1A所示)。

在本实施方式中，可增加打印高度的三维打印机1包含三个第一导杆110以及一个第一螺杆111，但本发明并不以此为限。在其他实施方式中，可增加打印高度的三维打印机1可包含四个驱动器以分别驱动四个第一导杆110(亦即，将三个第一导杆110取代为三个第一螺杆111)，以使喷嘴支架13升降时可更好地维持水平。

另外，可增加打印高度的三维打印机1还包含二维移动模块16。二维移动模块16连接于喷嘴支架13与打印喷嘴14之间，用以使打印喷嘴14相对喷嘴支架13沿着第二方向A2以及第三方向A3移动。在本实施方式中，上述的第一方向A1、第二方向A2与第三方向A3两两相互垂直，但本发明并不以此为限。在实际应用中，第二方向A2与第三方向A3可以非正交，只要第二方向A2与第三方向A3所构成的平面垂直于第一方向A1，本发明的可增加打印高度的三维打印机1即可进行三维打印。

详细来说，二维移动模块16包含第一轨道160以及第二轨道161。第一轨道160连接喷嘴支架13，并平行于第二方向A2。第二轨道161可滑动地设置于第一轨道160，并平行于第三方向A3。打印喷嘴14可滑动地设置于第二轨道161。二维移动模块16还包含第一传动件162、第一马达163、第二传动件164以及第二马达165。第一传动件162连接第二轨道161。第一马达163设置于第一轨道160，用以驱动第一传动件162带动第二轨道161相对第一轨道160沿着第二方向A2移动。第二传动件164连接打印喷嘴14。第二马达165设置于第二轨道161，用以驱动第二传动件164带动打印喷嘴14相对第二轨道161沿着第三方向A3移动。

在本实施方式中，第一传动件162与第二传动件164为皮带，但本发明并不以此为限。

根据上述结构配置，可以清楚得知本发明的可增加打印高度的三维打印机1可通过第一驱动器15驱动第一螺杆111转动而调整喷嘴支架13相对于工作台12在第一方向A1上的距离，并可通过第一马达163与第二马达165调整打印喷嘴14分别在第二方向A2与第三方向A3上的位移，进而可实现三维打印物件2的目的。

图2为示出本发明另一实施方式的可增加打印高度的三维打印机3的立体图。如图所示，在本实施方式中，可增加打印高度的三维打印机3同样包含基座10、第一升降模块11、工作台12、喷嘴支架13、打印喷嘴14、第一驱动器15以及二维移动模块16。因此，这些元件的结构、功能、工作方式与各元件之间的连接关系，可参考上述相关说明，在此不再赘述。本实施方式的可增加打印高度的三维打印机3与图1A所示的可增加打印高度的三维打印机1的差异，在于本实施方式的可增加打印高度的三维打印机3还包含第二升降模块17以及第二驱动器18(在图2中以虚线表示)。第二升降模块17设置于基座10，并连接工作台12。第二驱动器18用以驱动第二升降模块17而使工作台12沿着第一方向A1移动，使得工作台12移动于基座10与打印喷嘴14之间。

在本实施方式中，第二升降模块17包含第二导杆170以及第二螺杆171。第二导杆170连接基座10，并可滑动地连接工作台12。第二导杆170平行于第一方向A1。具体来说，工作台12包含套筒120。套筒120可滑动地套合于第二导杆170外。第二螺杆171设置于基座10，并与工作台12螺合。第二驱动器18驱动第二螺杆171转动，进而使工作台12沿着第一方向A1移动。

在本实施方式中，可增加打印高度的三维打印机3包含两组套筒120与第二导杆170的组合，以使工作台12在相对基座10升降时可更好地维持水平，但本发明所包含的套筒120与第二导杆170的组合的数量并不以此为限。

进一步来说，第二升降模块17还包含分隔件172。第二导杆170连接于基座10与分隔件172之间。另外，如图2所示，喷嘴支架13与工作台12分别位于分隔件172的相反两侧，且分隔件172位于喷嘴支架13的移动路径上。也就是说，第一驱动器15可经由第一螺杆111使喷嘴支架13移动于分隔件172的一侧，而第二驱动器18可经由第二螺杆171使工作台12移动于分隔件172的另一侧。当第一升降模块11将喷嘴支架13移动至抵靠分隔件172时，喷嘴支架13位于其最小高度；当第一升降模块11将喷嘴支架13移动至最远离分隔件172时，喷嘴支架13位于其最大高度。

通过此结构配置，在不打印或所要打印的物件2的高度较矮时，可增加打印高度的三维打印机3可通过第一升降模块11将喷嘴支架13移动至最小高度，以使可增加打印高度的三维打印机3占据较少的空间。此时，第二驱动器18可驱动第二升降模块17将工作台12升至可供打印喷嘴14打印第一层的高度，并逐步下降(每次移动一层打印厚度的距离)以逐步完成物件2的打印。相反地，一旦所要打印的物件2的高度较高时，可增加打印高度的三维打印机3可在工作台12已降至最低时，通过第一升降模块11将喷嘴支架13由其最小高度逐步抬升至其最大高度(每次移动一层打印厚度的距离)，进而增加打印喷嘴14与工作台12之间的可打印高度范围。由此可知，可增加打印高度的三维打印机3平时可缩小整体的外观体积，仅在需要打印较高物件2的时候才进行外型体积的展开。

图3为示出本发明再一实施方式的可增加打印高度的三维打印机5的立体图。如图所示，于本实施方式中，可增加打印高度的三维打印机5同样包含基座10、第一升降模块11、工作台12、喷嘴支架53、打印喷嘴14、第一驱动器15、二维移动模块16、第二升降模块17以及第二驱动器18。因此，这些元件的结构、功能、工作方式与各元件之间的连接关系，可参考上述相关说明，在此不再赘述。本实施方式的可增加打印高度的三维打印机5与图2所示的可增加打印高度的三维打印机3的差异，在于本实施方式的可增加打印高度的三维打印机5的第一驱动器15设置于第二升降模块17的分隔件172。并且，第一螺杆111延伸至分隔件172远离基座10的一侧，并与喷嘴支架53的螺合部530相螺合，而第二螺杆171延伸于基座10与分隔件172之间。通过此结构配置，同样可通过第一升降模块11将喷嘴支架53移动至其最小高度(即喷嘴支架53移动至抵靠分隔件172)或移动至其最大高度(即喷嘴支架53移动至最远离分隔件172)，但第一螺杆111的长度可大幅缩短。

由以上对于本发明的具体实施方式的详述，可以明显地看出，本发明的可增加打印高度的三维打印机可根据所要打印的物件的实际高度，调整机台的可打印高度范围。在不打印或所要打印的物件的高度较矮时，本发明的可增加打印高度的三维打印机可通过第一升降模块将喷嘴支架调整至最小高度，以使可增加打印高度的三维打印机占据较少的空间；一旦所要打印的物件的高度较高时，本发明的可增加打印高度的三维打印机可再通过第一升降模块将喷嘴支架由上述最小高度抬升至最大高度，进而增加打印喷嘴与工作台之间的可打印高度范围。由此可知，本发明的可增加打印高度的三维打印机平时可缩小整体的外观体积，仅在需要打印较高物件的时候才进行外型体积的展开。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并不用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (6)

1.一种可增加打印高度的三维打印机，包含：

一基座；

一第一升降模块，设置于所述基座；

一工作台，连接所述基座；

一喷嘴支架，连接所述第一升降模块；

一打印喷嘴，连接所述喷嘴支架，用以在所述工作台上进行打印；

一第一驱动器，用以驱动所述第一升降模块而使所述喷嘴支架沿着一第一方向移动，使得所述打印喷嘴朝向或远离所述工作台移动；

一第二升降模块，设置于所述基座，并连接所述工作台；以及

一第二驱动器，用以驱动所述第二升降模块而使所述工作台沿着所述第一方向移动，使得所述工作台移动于所述基座与所述打印喷嘴之间；

其中，所述第一驱动器设置于所述基座，并且所述第一升降模块包含：

一第一导杆，设置于所述基座，并可滑动地连接所述喷嘴支架，其中所述第一导杆平行于所述第一方向；以及

一第一螺杆，设置于所述基座，并与所述喷嘴支架螺合，其中所述第一驱动器驱动所述第一螺杆转动，进而使所述喷嘴支架沿着所述第一方向移动；

所述第二升降模块包含：

一第二导杆，连接所述基座，并可滑动地连接所述工作台，其中所述第二导杆平行于所述第一方向；以及

一第二螺杆，设置于所述基座，并与所述工作台螺合，其中所述第二驱动器驱动所述第二螺杆转动，进而使所述工作台沿着所述第一方向移动；

一分隔件，所述第二导杆连接于所述基座与所述分隔件之间，并且所述第一驱动器设置于所述分隔件，所述第一螺杆延伸至所述分隔件远离所述基座的一侧，并且所述第二螺杆延伸于所述基座与所述分隔件之间。

2.如权利要求1所述的可增加打印高度的三维打印机，其特征在于，还包含一二维移动模块，连接于所述喷嘴支架与所述打印喷嘴之间，用以使所述打印喷嘴相对所述喷嘴支架沿着一第二方向以及一第三方向移动。

3.如权利要求2所述的可增加打印高度的三维打印机，其特征在于，所述二维移动模块包含：

一第一轨道，连接所述喷嘴支架，并平行于所述第二方向；以及

一第二轨道，可滑动地设置于所述第一轨道，并平行于所述第三方向，其中所述打印喷嘴可滑动地设置于所述第二轨道。

4.如权利要求3所述的可增加打印高度的三维打印机，其特征在于，所述二维移动模块还包含：

一第一传动件，连接所述第二轨道；

一第一马达，设置于所述第一轨道，用以驱动所述第一传动件带动所述第二轨道相对所述第一轨道沿着所述第二方向移动；

一第二传动件，连接所述打印喷嘴；以及

一第二马达，设置于所述第二轨道，用以驱动所述第二传动件带动所述打印喷嘴相对所述第二轨道沿着所述第三方向移动。

5.如权利要求4所述的可增加打印高度的三维打印机，其特征在于，所述第一传动件与所述第二传动件为皮带。

6.如权利要求2所述的可增加打印高度的三维打印机，其特征在于，所述第一方向、所述第二方向与所述第三方向两两相互垂直。