CN105150536A - 一种打印喷头的移动机构及具有该移动机构的3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种打印喷头的移动机构及具有该移动机构的3D打印机，所述移动机构包括支架、转盘、可使所述转盘在垂直方向上下移动的升降机构，所述升降机构与所述支架连接，所述转盘通过转动连接件安装在升降机构上；所述转盘上设置有N个打印喷头，所述N为正整数，当N等于1时，打印喷头设置于一滑块上，该滑块设置于转盘上设置的一滑槽内或一滑轨上，且该滑块可沿滑槽或滑轨移动；当N大于或等于2时，每一打印喷头设置于一滑块上，每一滑块设置于转盘上设置的一滑槽内或一滑轨上，且所述滑块可沿滑槽或滑轨移动。利用本发明，可有效提高3D打印机的打印效率高和打印精度。

Description

一种打印喷头的移动机构及具有该移动机构的3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印机的打印喷头的移动机构，以及具有该移动机构的3D打印机。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。

现有的3D打印机，其打印喷头的移动机构大多是运用了类似传统的三轴联动机床的传动机构，其包括了分别沿X、Y、Z三个方向的轴，每一轴上均设置有一个驱动控制单元，在打印时，由三轴联动实现打印喷头的随意移动。传统的这种打印喷头的移动机构，其采用的是X-Y-Z三维直角坐标系进行定位，其机构较为复杂，占用空间较大，而且每一个打印喷头需要配置三套运动控制机构来实现移动与定位，其成本较高，而且打印的效率较低，并且打印的准确率也不高；因此，现有的3D打印机的打印喷头的移动机构有待改进。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种打印喷头的移动机构及具有该移动机构的3D打印机，以提高3D打印机的打印效率和打印精度。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种打印喷头的移动机构，应用于3D打印机中，所述移动机构包括支架、转盘、可使所述转盘在垂直方向上下移动的升降机构，所述升降机构与所述支架连接，所述转盘通过转动连接件安装在升降机构上；所述转盘上设置有N个打印喷头，所述N为正整数，当N等于1时，打印喷头设置于一滑块上，该滑块设置于转盘上设置的一滑槽内或一滑轨上，且该滑块可沿滑槽或滑轨移动；当N大于或等于2时，每一打印喷头设置于一滑块上，每一滑块设置于转盘上设置的一滑槽内或一滑轨上，且所述滑块可沿滑槽或滑轨移动。

进一步地，所述转盘下方设置有一用于承载打印产品的底板，所述打印喷头的打印口设置于转盘底面的一侧，且所述打印喷头的打印口朝向所述底板。

进一步地，所述移动机构配置有N+2套运动控制机构，其中的一套运动控制机构与所述升降机构连接，用于控制所述转盘在垂直方向上下移动，另一套运动控制机构与所述转动连接件连接，以控制所述转盘在水平方向转动，剩余的N套运动控制机构与N块滑块一一对应连接，用于控制滑块在所述滑槽内或滑轨上移动。

优选地，当所述N大于或等于2时，在设置有打印喷头的滑块所在的滑槽或滑轨中，每相邻的两个滑槽之间形成的角度为360°/N,或每相邻的两个滑轨之间形成的角度为360°/N，以使每两个打印喷头之间相差的角度为360°/N，从而使得在打印过程中打印喷头之间不会出现相互干涉的情况。

优选地，所述支架包括两支撑架与一顶板，两支撑架的顶端通过所述顶板固定连接，所述升降机构与所述顶板连接。

较佳地，所述升降机构为升降螺杆，所述升降螺杆与所述顶板形成螺纹连接；所述升降螺杆与所述转盘垂直设置；所述转盘优选为圆形转盘。

较佳地，所述底板固定设置于两支撑架的底部上，或所述底板与两支撑架的底部为可活动连接。

基于上述发明构思，本发明还提供了一种3D打印机，所述3D打印机具有以上所述的移动机构。

本发明具有的有益效果有：3D打印机可设置多个打印喷头，多个打印喷头可同时打印，且打印过程中打印喷头之间不会出现相互干涉的情况，打印效率高且打印精度好；同时，用于控制打印喷头移动的运动控制机构只需N+2套，可有效降低3D打印机的成本。

附图说明

附图1为本发明实施例中所述打印喷头的移动机构的立体结构示意图；

附图2为本发明实施例中所述打印喷头的移动机构的主视结构示意图；

附图3为本发明实施例中所述转盘的俯视结构示意图；

其中，附图标号为：1-支架，11-支撑架,12-顶板,2-转盘,3-升降机构/升降螺杆,4-转动连接件,5-打印喷头,6-滑块,7-滑槽,8-底板。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如附图1-3所示，一种打印喷头的移动机构，应用于3D打印机中，所述移动机构包括支架1、转盘2、可使所述转盘2在垂直方向上下移动的升降机构3，所述升降机构与所述支架1连接，所述转盘2通过转动连接件4安装在升降机构3上（本实施例中，所述转盘2通过转动连接件4安装在升降机构3的下端），以使所述转盘2可以在水平方向转动任意角度；所述转盘2上设置有N个打印喷头5，所述N为正整数，当N等于1时，打印喷头5设置于一滑块6上，该滑块6设置于转盘2上设置的一滑槽7内，且该滑块6可沿滑槽7移动；当N大于或等于2时，每一打印喷头5设置于一滑块6上，每一滑块设置于转盘2上设置的一滑槽7内，且所述滑块6可沿滑槽7移动。

另外，所述滑槽也可以用滑轨来替代：即当N等于1时，打印喷头设置于一滑块上，该滑块设置于转盘2上设置的一滑轨上，且该滑块可沿滑轨移动；当N大于或等于2时，每一打印喷头设置于一滑块上，每一滑块设置于转盘2上设置的一滑轨上，且所述滑块可沿滑槽或滑轨移动。所述滑轨可以设置于所述转盘2底面的一侧。本发明实施例的附图中，并未画出滑轨的示意图。此外，所述打印喷头与所述滑块还可以作为一个整体来实现其在滑槽或滑轨的移动功能，即可以利用打印喷头的自身部件或打印喷头本体作为一个滑块。

在实际应用中，所述打印喷头的数量可根据实际需要设置，如N=1，N=2，N=4，N=6，N=8，N=10，或N=16等等。在本实施例的附图中，所述打印喷头的数量为8个，即所述N为8。当所述N大于或等于2时，在设置有打印喷头的滑块所在的滑槽中，每相邻的两个滑槽之间形成的角度为360°/N，以使每两个打印喷头之间相差的角度为360°/N，从而使得在利用多个打印喷头进行打印的过程中，打印喷头之间不会出现相互干涉的情况，有效提高打印效率；例如，当N=4时，在设置有打印喷头的滑块所在的滑槽中，相邻的两个滑槽之间形成的角度为90°；当N=8时，在设置有打印喷头的滑块所在的滑槽中，相邻的两个滑槽之间形成的角度为45°（如附图3所示的角度A）。在本实施例中，所述转盘2优选为圆形转盘。

进一步地，在所述转盘2下方设置有一用于承载打印产品的底板8，以方便放置打印产品，所述打印喷头5的打印口设置于转盘2底面的一侧，且所述打印喷头的打印口朝向所述底板8。若没有设置用于承载打印产品的底板时，可以将所述支架1放置于工作台上，直接将产品打印于工作台上。当然，本发明实施例中，所述转盘2下方优选设置有底板8。

在本实施例中，所述支架1包括两支撑架11与一顶板12，两支撑架11的顶端通过所述顶板12固定连接在一起，所述升降机构3与所述顶板12连接。本实施例中，所述升降机构优选为升降螺杆3，所述升降螺杆3与所述顶板12形成螺纹连接；所述升降螺杆3与所述转盘2垂直设置。

较佳地，所述底板8可以固定设置于两支撑架11的底部上；或者所述底板8与两支撑架的底部为可活动连接，如抽屉式的可活动连接，当完成打印后，可以将所述底板8抽出远离所述转盘2，以便于取出打印产品。

与现有的3D打印机中每一个打印喷头均需要配置三套运动控制机构来实现移动不同，本发明实施例提供的移动机构可有效减少运动控制机构的配置数量，转盘上设置的打印喷头越多，需配置运动控制机构的平均数量就越少。本发明实施例中打印喷头的移动机构，只需配置有N+2套运动控制机构即可，其中的一套运动控制机构与所述升降机构连接，用于控制所述转盘在垂直方向上下移动，另一套运动控制机构与所述转动连接件连接，以控制所述转盘在水平方向转动，剩余的N套运动控制机构与N块滑块一一对应连接，用于控制滑块在所述滑槽内或滑轨上移动。例如，当转盘上设置1个打印喷头时，需要配置3套运动控制机构；当转盘上设置8个打印喷头时，总共需要配置10套运动控制机构；当转盘上设置16个打印喷头时，共需要配置18套运动控制机构。因此，3D打印机设置的打印喷头越多，打印喷头的平均控制成本也就越低，同时，打印的效率也更高。

本发明实施例提供的打印喷头的移动机构，打印喷头通过所述转盘来实现在水平方向的转动角度（θ），通过转盘上的滑块的移动来确定转动的半径（r），通过所述升降机构（本实施例中为升降螺杆）来实现垂直方向上的移动距离（z），即所述打印喷头是采用柱坐标系进行定位，相对于现有3D打印机的打印喷头采用的X-Y-Z三维直角坐标系进行定位，柱坐标的算法效率更高，定位更准确，从而有效提高了3D打印机的打印效率和打印精度。

本发明实施例还提供了一种3D打印机，该3D打印机具有以上所述打印喷头的移动机构。本发明实施例提供的3D打印机，其改进之处在于打印喷头的移动机构，而所述打印喷头的移动机构在上一实施例已有详细的描述说明，其余的如用于向打印喷头输送打印材料的送料机构，用于控制3D打印机进行打印的控制机构等机构为现有技术可实现的机构，在此不再对其进行详细说明。

当该3D打印机设置有多个打印喷头时，用于向打印喷头输送打印材料的多个送料机构可以根据产品的需要，放置不同打印材料，以有效提高打印的效率，如针对彩色的产品的打印制作，不同的送料机构放置不同颜色的打印材料，利用多个打印喷头进行打印过程中，无需停顿换色料，打印速度更快；不同的送料机构放置多种不同材质的材料（如ABS、尼龙、金属材质、铝、铜、不锈钢等材料），可以实现交叉打印；或者还可以在不同的送料机构放置多种不同线径的材料，打印过程中若一些部件对打印精度要求不太高时，采用线径较粗的材料进行打印，以提高打印速度，若某些部件的打印精度要求较高时，则采用线径较细的材料进行打印，以提高精确度，通过在打印精度与打印速度的需求之间进行调配不同线径的材料，从而可有效提高打印效率。

上述实施例中提到的内容为本发明较佳的实施方式，并非是对本发明的限定，在不脱离本发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种打印喷头的移动机构，应用于3D打印机中，其特征在于：所述移动机构包括支架（1）、转盘（2）、可使所述转盘在垂直方向上下移动的升降机构（3），所述升降机构与所述支架连接，所述转盘通过转动连接件（4）安装在升降机构上；

所述转盘上设置有N个打印喷头（5），所述N为正整数，当N等于1时，打印喷头设置于一滑块（6）上，该滑块设置于转盘上设置的一滑槽（7）内或一滑轨上，且该滑块可沿滑槽或滑轨移动；当N大于或等于2时，每一打印喷头设置于一滑块上，每一滑块设置于转盘上设置的一滑槽内或一滑轨上，且所述滑块可沿滑槽或滑轨移动。

2.根据权利要求1所述的移动机构，其特征在于：所述转盘（2）下方设置有一用于承载打印产品的底板（8），所述打印喷头（5）的打印口设置于转盘底面的一侧，且所述打印喷头的打印口朝向所述底板。

3.根据权利要求2所述的移动机构，其特征在于：所述移动机构配置有N+2套运动控制机构，其中的一套运动控制机构与所述升降机构连接，用于控制所述转盘在垂直方向上下移动，另一套运动控制机构与所述转动连接件连接，以控制所述转盘在水平方向转动，剩余的N套运动控制机构与N块滑块一一对应连接，用于控制滑块在所述滑槽内或滑轨上移动。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的移动机构，其特征在于：当所述N大于或等于2时，在设置有打印喷头的滑块所在的滑槽或滑轨中，每相邻的两个滑槽之间形成的角度为360°/N,或每相邻的两个滑轨之间形成的角度为360°/N。

5.根据权利要求4所述的移动机构，其特征在于：所述转盘（2）为圆形转盘。

6.根据权利要求3所述的移动机构，其特征在于：所述支架（1）包括两支撑架（11）与一顶板（12），两支撑架的顶端通过所述顶板固定连接，所述升降机构与所述顶板连接。

7.根据权利要求6所述的移动机构，其特征在于：所述升降机构为升降螺杆（3），所述升降螺杆与所述顶板形成螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的移动机构，其特征在于：所述升降螺杆（3）与所述转盘（2）垂直设置。

9.根据权利要求6所述的移动机构，其特征在于：所述底板（8）固定设置于两支撑架（11）的底部上，或所述底板与两支撑架的底部为可活动连接。

10.一种3D打印机，其特征在于：所述3D打印机具有如权利要求1～9中任一项所述的移动机构。