CN105269818A - 一种基于高精密弧形齿条的龙门式3d打印设备 - Google Patents

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吴林
罗嗣铭
杨婷婷
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Abstract

一种基于高精密弧形齿条的龙门式3D打印设备，主要包括外壳、竖直升降机构、龙门式行走机构、送丝打印机构，竖直升降机构与龙门式行走机构均连接在外壳上，送丝打印机构连接在龙门式行走机构上,在工作时，通过第一电机转动带动丝杆转动，丝杆与丝杆套的配合使得平台可以在立柱的支撑下上下运动，第二电机通过高精密弧形齿条带动滑块二与滑块一的运动，第三电机通过高精密弧形齿条带动滑块三在直线导轨三上的运动，从而使得送丝打印机构在水平面内的运动，送丝打印机构通过送丝电机与打印头的协同配合完成打印。

Description

一种基于高精密弧形齿条的龙门式3D打印设备
技术领域
本发明涉及3D打印领域，特别是涉及一种基于高精密弧形齿条的龙门式3D打印设备。
背景技术
3D打印是制造业的一个新兴发展趋势，目前的3D打印设备的工业化较低，其根本原因是受到打印精度和打印速度的影响，影响精度的因素很多主要包括：成型原理、材料、喷头直径、控制程序、传动精度等。针对传动方面，3D打印过程需用到三向运动（X、Y、Z三个运动方向）机构，传动精度对整体精度影响较大。目前主流3D打印机三向运动机构主要是以同步带、渐开线齿条为主，这些零部件采购方便，但传动过程中精度不高，有回程间隙，易出现滞后现象。
高精密弧形齿条是基于一种新型摆线耦合理论研发的一种新型的传动型式，与传统的类齿轮齿条传动方式相比较是一种全新的结构形式，具有零背隙、精密传动、结构紧凑、平稳低噪、效率高、具有任意行程的特点，具体体现在该高精密弧形齿条机构通过摆线轮圆柱滚子与弧形齿条弧形齿面啮合传动，在传动过程中摆线盘滚子与弧形齿条弧形齿面曲线接触啮合为曲面滚动式渐入啮合，传动十分平稳，无碰撞，因而产生的噪声较小，啮合较为精确。在传动过程中通过利用滚动型式代替传统的滑动型式，避开了传统传动方式齿面摩擦及齿面磨损较严重的现象，大幅提高精密弧形齿条的效率。由于弧形齿条具有可拼接性，因而满足任意行程的要求，在啮合过程中曲面接触的啮合面积较大，在同样承载力的情况下，对材料及加工工艺的要求相对较低。由新型摆线耦合机理特性分析，在装配时确定中心距后对装配的要求也相对较低。
现根据高精密弧形齿条及现有3D打印设备中传动装置的不足设计出一种基于高精密弧形齿条的龙门式3D打印设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于高精密弧形齿条的龙门式3D打印设备，具有高精密弧形齿条传动平稳、传动迅速、零背隙、同步性好的优点，同时龙门式结构形式有利于实现大成型空间打印，利于像工业化发展。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种基于高精密弧形齿条的龙门式3D打印设备，主要包括外壳、竖直升降机构、龙门式行走机构、送丝打印机构，竖直升降机构与龙门式行走机构均连接在外壳上，送丝打印机构连接在龙门式行走机构上。
竖直升降机构由第一电机、丝杆、丝杆套、立柱、轴承、平台组成，第一电机固定在外壳的底部，第一电机与丝杆连接，立柱与外壳的上下两个面固定连接，平台通过轴承连接在立柱上，丝杆套与平台固定连接。
龙门式行走机构由支腿一、支腿二、直线导轨一、滑块一、直线导轨二、滑块二、支座一、第二电机、第三电机、直线导轨三、滑块三、支座二组成，支腿一与直线导轨一的滑块一通过螺钉固定连接，支腿二与直线导轨二的滑块二的连接，支腿二的下方连接有第二电机，第二电机高精密弧形齿条连接，直线导轨三的两端固定连接在支腿一与支腿二上，第三电机固定连接在滑块三上，第三电机与高精度弧形齿条。
高精密弧形齿条由弧形齿条、单盘、圆柱滚销、法兰盘组成；两个单盘通过法兰盘连接在一起，单盘上均布有若干通孔，圆柱滚销通过角接触轴承与单盘上均布的通孔配合，弧形齿条在两个单盘之间，圆柱滚销曲面与弧形齿条的轮廓面啮合。
送丝打印机构主要由送丝电机与打印头组成，送丝电机与打印头22均连接在滑块三上。
弧形齿条上有若干用于固定齿条的通孔。
支座一与支座二均为L型，上部均有用于放置弧形齿条的凹槽，并有与弧形齿条固定的通孔。
外壳下部有放置打印材料的抽屉。
直线导轨一、直线导轨二、直线导轨三上均有用于固定的通孔。
附图说明
图1是本发明的龙门式行走机构轴测图。
图2是本发明的龙门式行走机构正视图。
图3是本发明的龙门式行走机构侧视图。
图4是本发明的龙门式行走机构俯视图。
图5是本发明的外壳与竖直升降机构轴测图。
图6是本发明的外壳底部示意图。
图7是本发明整机轴测图。
图中：1.外壳，2.立柱，3.轴承，4.丝杆，5.丝杆套，6.第一电机，7.平台，8.支腿一，9.支腿二，10.直线导轨一，11.滑块一，12.直线导轨二，13.滑块二，14.圆柱滚销，15.单盘，16.弧形齿条，17.通孔，18.支座一，19.螺钉，20，第二电机，21.第三电机，22.打印头，23.法兰盘，24.直线导轨三，25.滑块三，26.抽屉，27.支座二，28.送丝电机。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，一种基于高精密弧形齿条的龙门式3D打印设备，主要包括外壳、竖直升降机构、龙门式行走机构、送丝打印机构，竖直升降机构与龙门式行走机构均连接在外壳上，送丝打印机构连接在龙门式行走机构上。
所述的竖直升降机构由第一电机6、丝杆4、丝杆套5、立柱2、轴承3、平台7组成，第一电机6固定在外壳1的底部，第一电机6与丝杆4连接，立柱2与外壳1的上下两个面固定连接，平台7通过轴承3连接在立柱2上，丝杆套5与平台7固定连接。
所述的龙门式行走机构由支腿一8、支腿二9、直线导轨一10、滑块一11、直线导轨二12、滑块二13、支座一18、第二电机20、第三电机21、直线导轨三24、滑块三25、支座二27组成，支腿一8与直线导轨一10的滑块一11通过螺钉19固定连接，支腿二9与直线导轨二12的滑块二13的连接，支腿二9的下方连接有第二电机20，第二电机20高精密弧形齿条连接，直线导轨三24的两端固定连接在支腿一8与支腿二9上，第三电机21固定连接在滑块三25上，第三电机21与高精度弧形齿条。
所述的高精密弧形齿条由弧形齿条16、单盘15、圆柱滚销14、法兰盘23组成；两个单盘15通过法兰盘23连接在一起，单盘15上均布有若干通孔，圆柱滚销14通过角接触轴承与单盘15上均布的通孔配合，弧形齿条16在两个单盘15之间，圆柱滚销14曲面与弧形齿条16的轮廓面啮合。
所述的送丝打印机构主要由送丝电机28与打印头22组成，送丝电机28与打印头22均连接在滑块三25上。
所述的弧形齿条16上有若干用于固定齿条的通孔19。
所述的支座一18与支座二27均为L型，上部均有用于放置弧形齿条的凹槽，并有与弧形齿条固定的通孔19。
所述的外壳1下部有放置打印材料的抽屉26。
所述的直线导轨一10、直线导轨二12、直线导轨三24上均有用于固定的通孔19。
本发明在工作时，通过第一电机6转动带动丝杆4转动，丝杆4与丝杆套5的配合使得平台7可以在立柱2的支撑下上下运动，第二电机20通过高精密弧形齿条带动滑块二13与滑块一11的运动，第三电机21通过高精密弧形齿条带动滑块三25在直线导轨三24上的运动，从而使得送丝打印机构在水平面内的运动，送丝打印机构通过送丝电机28与打印头22的协同配合完成打印。

Claims (9)

1.一种基于高精密弧形齿条的龙门式3D打印设备，其特征在于：主要包括外壳(1)、竖直升降机构、龙门式行走机构、送丝打印机构，竖直升降机构与龙门式行走机构均连接在外壳(1)上，送丝打印机构连接在龙门式行走机构上。
2.根据权利要求1所述的一种基于高精密弧形齿条的龙门式3D打印设备，其特征在于：所述的竖直升降机构由第一电机(6)、丝杆(4)、丝杆套(5)、立柱(2)、轴承(3)、平台(7)组成，第一电机(6)固定在外壳(1)的底部，第一电机(6)与丝杆(4)连接，立柱(2)与外壳(1)的上下两个面固定连接，平台(7)通过轴承(3)连接在立柱(2)上，丝杆套(5)与平台(7)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于高精密弧形齿条的龙门式3D打印设备，其特征在于：所述的龙门式行走机构由支腿一(8)、支腿二(9)、直线导轨一(10)、滑块一(11)、直线导轨二(12)、滑块二(13)、支座一(18)、第二电机(20)、第三电机(21)、直线导轨三(24)、滑块三(25)、支座二(27)组成，支腿一(8)与直线导轨一(10)的滑块一(11)通过螺钉(19)固定连接，支腿二(9)与直线导轨二(12)的滑块二(13)的连接，支腿二(9)的下方连接有第二电机(20)，第二电机(20)高精密弧形齿条连接，直线导轨三(24)的两端固定连接在支腿一(8)与支腿二(9)上，第三电机(21)固定连接在滑块三(25)上，第三电机(21)与高精度弧形齿条。
4.根据权利要求1所述的一种基于高精密弧形齿条的龙门式3D打印设备，其特征在于：所述的高精密弧形齿条由弧形齿条(16)、单盘(15)、圆柱滚销(14)、法兰盘(23)组成；两个单盘(15)通过法兰盘(23)连接在一起，单盘(15)上均布有若干通孔，圆柱滚销(14)通过角接触轴承与单盘(15)上均布的通孔配合，弧形齿条(16)在两个单盘(15)之间，圆柱滚销(14)曲面与弧形齿条(16)的轮廓面啮合。
5.根据权利要求1所述的一种基于高精密弧形齿条的龙门式3D打印设备，其特征在于：所述的送丝打印机构主要由送丝电机(28)与打印头(22)组成，送丝电机(28)与打印头(22)均连接在滑块三(25)上。
6.根据权利要求1所述的一种基于高精密弧形齿条的龙门式3D打印设备，其特征在于：所述的弧形齿条(16)上有若干用于固定齿条的通孔(19)。
7.根据权利要求1所述的一种基于高精密弧形齿条的龙门式3D打印设备，其特征在于：所述的支座一(18)与支座二(27)均为L型，上部均有用于放置弧形齿条的凹槽，并有与弧形齿条固定的通孔(19)。
8.根据权利要求1所述的一种基于高精密弧形齿条的龙门式3D打印设备，其特征在于：所述的外壳(1)下部有放置打印材料的抽屉(26)。
9.根据权利要求1所述的一种基于高精密弧形齿条的龙门式3D打印设备，其特征在于：所述的直线导轨一(10)、直线导轨二(12)、直线导轨三(24)上均有用于固定的通孔(19)。
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