CN105437540A - 一种3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印机，其中，X向运动装置和Y向运动装置采用免润滑高精度耐磨塑料材质的轴套与光轴配合，运动过程更加稳定平滑，不会由于摩擦导致发生顿挫影响运动精度，从而进一步提高了运动精度，同时，采用两根第一光轴托住喷头组件运行更加稳定，采用两根第二光轴分别托住左滑块和右滑块滑动更加稳定，均有利于提高精度，而且Z向运动装置采用丝杠电机与丝杠的配合，可以提高运动精度，并且，也采用免润滑高精度耐磨塑料材质的轴套与光轴配合，运动过程更加稳定平滑，不会由于摩擦导致发生顿挫影响运动精度，从而进一步提高了运动精度。

Description

一种3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种3D打印机。

背景技术

3D打印已经成为一种潮流，并开始广泛应用在设计领域，尤其是工业设计，数码产品开模等，可以在数小时内完成一个磨具的打印，节约了很多产品到市场的开发时间。

FDM(熔融堆积成型)是现在广泛应用的一种3D打印成型方法，与其它快速成型工艺一样,采用分层制造的方法来成型原型零件，这种工艺的基础就是将热塑性塑料聚合体材料加热熔融成丝，像挤牙膏一样从喷头挤出，堆积在成型面上成型，材料主要是聚酯、ABS、弹性体材料、以及熔模铸造用蜡。目前市场上FDM(熔融堆积成型)3D打印设备已有很多，但普遍成型精度及稳定性不好，主要是由于各零部件之间的运动精度不高或者运动不稳定，例如：

1、X运动系统现在大多采用直线导轨和滑块结构(此种结构精度不高)；

2、Y运动系统现在大多采用直线导轨和滑块结构(此种结构精度不高)；

3、Z运动系统现在大多采用步进电机驱动梯形螺母同时带动平台在梯形丝杆上做上下运动，运动精度不够高；同时平台支撑架采用钣金焊接方式制作，精度和稳定性不好。

因此，如何提供一种3D打印机，以提高精度，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种3D打印机，以提高精度。

为解决上述技术问题，本发明提供如下方案：

一种3D打印机，包括喷头组件、X向运动装置、Y向运动装置、打印平台系统和外壳，其中，所述X向运动装置包括第一光轴、左滑块、右滑块、第一驱动装置和第一同步带，所述第一光轴为两个，所述第一光轴的两端分别固定在所述左滑块和所述右滑块上，所述喷头组件上设置有第一轴套，所述第一轴套设置在所述第一光轴上，所述第一驱动装置通过所述第一同步带带动所述喷头组件在所述第一光轴上沿X向移动，所述Y向运动装置包括第二光轴、前固定板、后固定板、第二驱动装置和第二同步带，所述第二光轴为两个，所述第二光轴的两端分别固定在所述前固定板和所述后固定板上，所述左滑块和所述右滑块上均设置有第二轴套，所述第二轴套设置在所述第二光轴上，所述第二驱动装置通过所述第二同步带带动所述X向运动装置在所述第二光轴上沿Y向移动，所述打印平台系统包括Z向运动装置、平台和支撑架，其中，所述Z向运动装置包括上固定板、下固定板、第三光轴、丝杠电机和丝杠，所述第三光轴和所述丝杠均竖直设置在所述上固定板和所述下固定板之间且固定连接，所述丝杠电机设置在所述丝杠上，所述丝杠电机与所述支撑架固定连接，所述平台设置在所述支撑架上，所述支撑架上设置有第三轴套，所述第三轴套设置在所述第三光轴上，所述前固定板、所述后固定板和所述下固定板均固定在所述外壳的内壁上，所述第一轴套、所述第二轴套和所述第三轴套均为免润滑高精度耐磨塑料材质。

优选的，上述的3D打印机还包括设置在所述外壳上的除臭装置，所述除臭装置与外界连通，所述除臭装置包括除臭风扇，所述除臭风扇的外侧设置有除臭棉。

优选的，上述喷头组件包括支撑骨架、杠杆、压紧轴承、进丝轮、第三驱动装置、移动装置和喷头，其中，所述喷头设置在所述支撑骨架的下方，所述进丝轮可转动的设置在所述支撑骨架上，所述第三驱动装置与所述进丝轮连接，所述压紧轴承可转动的设置在所述杠杆的杆体上，所述压紧轴承与所述进丝轮之间留有间隙，所述杠杆的末端铰接设置在所述支撑骨架上，其顶端与所述移动装置连接。

优选的，上述移动装置包括调节杆、支架和调节螺母，所述支架固定在所述支撑骨架上，所述调节杆可转动的设置在所述支架上，所述调节杆的一端设置有螺纹，所述调节螺母设置在所述螺纹上，所述支架与所述调节螺母间隔设置，所述杠杆的顶端可移动的设置在所述调节杆上且位于所述支架和所述调节螺母之间。

优选的，上述调节杆远离所述调节螺母的一端设置有挡板，所述挡板与所述杠杆的顶端之间设置有弹簧。

优选的，上述喷头组件还包括两个风扇，其中一个所述风扇设置在所述第三驱动装置的一侧，另一个所述风扇设置在进丝管处。

优选的，上述外壳包括活动窗、活动门、上外壳、中外壳和下外壳，所述上外壳、所述中外壳和所述下外壳自上而下依次连接，所述上外壳的顶部设置有所述活动窗，所述活动门自上至下贯穿设置在所述上外壳、所述中外壳和所述下外壳的同一侧的外壁上，所述活动门通过卡扣或者磁吸闭合。

优选的，上述活动窗和所述活动门均为透明材质。

优选的，上述丝杠设置在两根所述第三光轴中间。

优选的，上述平台的四角分别设置一个用于调节所述平台高度额手动调节螺母。

上述本发明所提供的3D打印机，包括喷头组件、X向运动装置、Y向运动装置、打印平台系统和外壳，其中，所述X向运动装置包括第一光轴、左滑块、右滑块、第一驱动装置和第一同步带，所述第一光轴为两个，所述第一光轴的两端分别固定在所述左滑块和所述右滑块上，所述喷头组件上设置有第一轴套，所述第一轴套设置在所述第一光轴上，所述第一驱动装置通过所述第一同步带带动所述喷头组件在所述第一光轴上沿X向移动，所述Y向运动装置包括第二光轴、前固定板、后固定板、第二驱动装置和第二同步带，所述第二光轴为两个，所述第二光轴的两端分别固定在所述前固定板和所述后固定板上，所述左滑块和所述右滑块上均设置有第二轴套，所述第二轴套设置在所述第二光轴上，所述第二驱动装置通过所述第二同步带带动所述X向运动装置在所述第二光轴上沿Y向移动，所述打印平台系统包括Z向运动装置、平台和支撑架，其中，所述Z向运动装置包括上固定板、下固定板、第三光轴、丝杠电机和丝杠，所述第三光轴和所述丝杠均竖直设置在所述上固定板和所述下固定板之间且固定连接，所述丝杠电机设置在所述丝杠上，所述丝杠电机与所述支撑架固定连接，所述平台设置在所述支撑架上，所述支撑架上设置有第三轴套，所述轴套设置在所述第三光轴上，所述前固定板、所述后固定板和所述下固定板均固定在所述外壳的内壁上，所述第一轴套、所述第二轴套和所述第三轴套均为免润滑高精度耐磨塑料材质。

其中，X向运动装置和Y向运动装置采用免润滑高精度耐磨塑料材质的轴套与光轴配合，运动过程更加稳定平滑，不会由于摩擦导致发生顿挫影响运动精度，从而进一步提高了运动精度，同时，采用两根第一光轴托住喷头组件运行更加稳定，采用两根第二光轴分别托住左滑块和右滑块滑动更加稳定，均有利于提高精度，

而且Z向运动装置采用丝杠电机与丝杠的配合，可以提高运动精度，并且，也采用免润滑高精度耐磨塑料材质的轴套与光轴配合，运动过程更加稳定平滑，不会由于摩擦导致发生顿挫影响运动精度，从而进一步提高了运动精度。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的X向运动装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的Y向运动装置的结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的打印平台系统的主视示意图；

图4为本发明实施例所提供的打印平台系统的侧视示意图；

图5为本发明实施例所提供的喷头组件的主视示意图；

图6为本发明实施例所提供的喷头组件的侧视示意图；

图7为本发明实施例所提供的外壳的结构示意图；

图8为本发明实施例所提供的X向运动装置、Y向运动装置、Z向运动装置的配合使用的结构示意图；

图9本发明实施例所提供的除臭装置的结构示意图；

图10本发明实施例所提供的3D打印机的结构示意图。

上图1-10中：

外壳1、活动窗101、上壳体102、中壳体103、内置料盘104、下壳体105、活动门106、

X向运动装置2、左滑块201、第一光轴202、第一同步带203、右滑块204、第一驱动装置205、第一轴套206、

Y向运动装置3、后固定板301、第二驱动装置302、前固定板303、第二光轴304、第二同步带305、

打印平台系统4、第三光轴401、丝杠402、平台403、手动调节螺母404、支撑架405、下固定板406、上固定板407、第三轴套408、丝杠电机409、

喷头组件5、调节螺母501、第三驱动装置502、风扇503、杠杆504、弹簧505、喷头506、支撑骨架507、进丝轮508、压紧轴承509、风扇510、调节杆511、

除臭装置6、除臭风扇601、除臭棉602。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-图10，图1为本发明实施例所提供的X向运动装置的结构示意图；图2为本发明实施例所提供的Y向运动装置的结构示意图；图3为本发明实施例所提供的打印平台系统的主视示意图；图4为本发明实施例所提供的打印平台系统的侧视示意图；图5为本发明实施例所提供的喷头组件的主视示意图；图6为本发明实施例所提供的喷头组件的侧视示意图；图7为本发明实施例所提供的外壳的结构示意图；图8为本发明实施例所提供的X向运动装置、Y向运动装置、Z向运动装置的配合使用的结构示意图；图9本发明实施例所提供的除臭装置的结构示意图；图10本发明实施例所提供的3D打印机的结构示意图。

本发明实施例所提供的3D打印机，包括喷头组件5、X向运动装置2、Y向运动装置3、打印平台系统4和外壳1，其中，X向运动装置2包括第一光轴202、左滑块201、右滑块204、第一驱动装置205和第一同步带203，第一光轴202为两个，第一光轴202的两端分别固定在左滑块201和右滑块204上，喷头组件5上设置有第一轴套206，第一轴套206设置在第一光轴202上，第一驱动装置205通过第一同步带203带动喷头组件5在第一光轴202上沿X向移动，Y向运动装置3包括第二光轴304、前固定板303、后固定板301、第二驱动装置302和第二同步带305，第二光轴304为两个，第二光轴304的两端分别固定在前固定板303和后固定板301上，左滑块201和右滑块204上均设置有第二轴套，第二轴套设置在第二光轴304上，第二驱动装置302通过第二同步带305带动X向运动装置2在第二光轴304上沿Y向移动，打印平台系统4包括Z向运动装置、平台403和支撑架405，其中，Z向运动装置包括上固定板407、下固定板406、第三光轴401、丝杠电机409和丝杠402，第三光轴401和丝杠402均竖直设置在上固定板407和下固定板406之间且固定连接，丝杠电机409设置在丝杠402上，丝杠电机409与支撑架405固定连接，平台403设置在支撑架405上，支撑架405上设置有第三轴套408，第三轴套408设置在第三光轴401上，前固定板303、后固定板301和下固定板406均固定在外壳1的内壁上，第一轴套206、第二轴套和第三轴套408均为免润滑高精度耐磨塑料材质，免润滑高精度耐磨塑料为现有材料。

其中，X向运动装置2和Y向运动装置3采用免润滑高精度耐磨塑料材质的轴套与光轴配合，起到运动导向作用，并且采用同步带，运动过程更加稳定平滑，不会由于摩擦导致发生顿挫影响运动精度，从而进一步提高了运动精度，同时，采用两根第一光轴202托住喷头组件5运行更加稳定，采用两根第二光轴304分别托住左滑块201和右滑块204滑动更加稳定，均有利于提高精度，

而且Z向运动装置采用丝杠电机409与丝杠401的配合，可以提高运动精度，并且，也采用免润滑高精度耐磨塑料材质的轴套与光轴配合，运动过程更加稳定平滑，不会由于摩擦导致发生顿挫影响运动精度，从而进一步提高了运动精度。

而且，第一驱动装置205和第二驱动装置302可以均为电机，运行精度高，噪音小，占地小，使用方便。

为了进一步优化上述方案，上述的3D打印机还包括设置在外壳1上的除臭装置6，除臭装置6与外界连通，除臭装置6包括除臭风扇601，除臭风扇601的外侧设置有除臭棉602。随着人们环保意识增强，打印空间内无异味是客户的要求，尤其是对于家庭用3D打印机来说，但市场现有3D设备均没有加装该功能。当空间温度过高时打开散热除臭风扇601散热散臭味，同时除臭棉602通过高吸附性活性炭吸收排除异味。

为了进一步优化上述方案，喷头组件包括支撑骨架507、杠杆504、压紧轴承509、进丝轮508、第三驱动装置502、移动装置和喷头506，其中，喷头506设置在支撑骨架507的下方，进丝轮508可转动的设置在支撑骨架507上，第三驱动装置502与进丝轮508连接，压紧轴承509可转动的设置在杠杆504的杆体上，压紧轴承509与进丝轮508之间留有间隙，杠杆504的末端铰接设置在支撑骨架507上，其顶端与移动装置连接。目前市场上3D打印设备的喷头部分的进丝机构是固定不能调节的，那么在穿丝时比较难穿。本发明实施例提供的喷头组件在使用时，通过移动装置推动杠杆504的顶端向一个方向移动，杠杆504转动，同时带动压紧轴承509向远离进丝轮508的方向移动，进丝轮508与压紧轴承509之间的间隙增大，穿丝时可以非常方便的穿入，当穿丝完成之后，通过移动装置推动杠杆504的顶端向相反的方向移动，杠杆504转动，同时带动压紧轴承509向靠近进丝轮508的方向移动，进丝轮508与压紧轴承509之间的间隙变小，压紧穿好的丝料，第三驱动装置502驱动进丝轮508旋转，丝料在进丝轮508旋转以及咬合力的作用下进入喷头506内加热并挤出，进丝轮508紧紧卡着丝料，并通过进丝轮508旋转往喷头506处连续送料，不会出现打滑的现象，该可调结构不仅穿丝方便，而且连续工作间隙可调，确保了工作稳定，不打滑，灵活可靠，而且可调的间隙对于初次送料十分方便。

为了进一步优化上述方案，移动装置包括调节杆511、支架和调节螺母501，支架固定在支撑骨架507上，调节杆511可转动的设置在支架上，调节杆511的一端设置有螺纹，调节螺母501设置在螺纹上，支架与调节螺母501间隔设置，杠杆504的顶端可移动的设置在调节杆511上且位于支架和调节螺母501之间。使用时，只需要拧动调节螺母501，调节螺母501移动并驱使杠杆504的顶端在调节杆511上移动实现杠杆504的转动，可以实现非常精密的间隙调节。

为了进一步优化上述方案，调节杆511远离调节螺母501的一端设置有挡板，挡板与杠杆504的顶端之间设置有弹簧505，当调节螺母501移动到固定位置后，弹簧505会将杠杆504的顶端顶紧在调节螺母501上，弹力传递到调节螺母501上，能够起到固定调节螺母501的作用，可以方便随意调节进丝量。

为了进一步优化上述方案，喷头组件5还包括两个风扇，其中一个风扇510设置在第三驱动装置502的一侧，另一个风扇503设置在进丝管处。进丝管是用于进丝的通道，例如当第三驱动装置502为电机时，一个风扇510冷却电机另一个冷却进丝管，两个风扇串联，两个风扇的开关可以通过软件控制，避免喷头506过热产生断丝现象；现有技术中的双风扇是一个风扇冷却电机，另一个风扇冷却喷头出料口，喷头出料口处的加热块的一般加热温度为200～300℃，现将喷头出料口处的风扇调整到进丝管处，对进丝管冷却，防止加热块的热量从进丝管传导到电机处，电机过热使电机寿命下降，喷头506喷出的熔融料自然冷却即可，且不会出现塌陷现象。

为了进一步优化上述方案，外壳1包括活动窗101、活动门106、上外壳102、中外壳103和下外壳105，上外壳101、中外壳103和下外壳105自上而下依次连接，上外壳102的顶部设置有活动窗101，活动门106自上至下贯穿设置在上外壳102、中外壳103和下外壳105的同一侧的外壁上，活动门106通过卡扣或者磁吸闭合。装配时非常方便，可以更好将各个部件放入其中，通过活动窗101和活动门106可以很方便的观察内部情况，并且方便拆装，尤其是采用内置料盘104时，可更有利于观察。

为了进一步优化上述方案，活动窗101和活动门106均为透明材质，更有利于观察内部情况，并且在穿丝时可以很好的进行观察操作。

为了进一步优化上述方案，丝杠402设置在两根第三光轴401中间，可以进一步提高运行的稳定性，从而提高运动精度。

为了进一步优化上述方案，平台403的四角分别设置一个用于调节平台高度额手动调节螺母404，即平台四个角有四个手动调节螺母404，手动调节螺母404顺时针旋转带动平台403的一角位置下降，手动调节螺母404逆时针旋转带动平台403的一角位置上升，直至平台403四个角都处于水平，不需要借助任何工具就可以调节平台403和喷头506之间的相对精度。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种3D打印机，其特征在于，包括喷头组件、X向运动装置、Y向运动装置、打印平台系统和外壳，其中，

所述X向运动装置包括第一光轴、左滑块、右滑块、第一驱动装置和第一同步带，所述第一光轴为两个，所述第一光轴的两端分别固定在所述左滑块和所述右滑块上，所述喷头组件上设置有第一轴套，所述第一轴套设置在所述第一光轴上，所述第一驱动装置通过所述第一同步带带动所述喷头组件在所述第一光轴上沿X向移动，

所述Y向运动装置包括第二光轴、前固定板、后固定板、第二驱动装置和第二同步带，所述第二光轴为两个，所述第二光轴的两端分别固定在所述前固定板和所述后固定板上，

所述左滑块和所述右滑块上均设置有第二轴套，所述第二轴套设置在所述第二光轴上，所述第二驱动装置通过所述第二同步带带动所述X向运动装置在所述第二光轴上沿Y向移动，

所述打印平台系统包括Z向运动装置、平台和支撑架，其中，所述Z向运动装置包括上固定板、下固定板、第三光轴、丝杠电机和丝杠，所述第三光轴和所述丝杠均竖直设置在所述上固定板和所述下固定板之间且固定连接，所述丝杠电机设置在所述丝杠上，所述丝杠电机与所述支撑架固定连接，所述平台设置在所述支撑架上，所述支撑架上设置有第三轴套，所述第三轴套设置在所述第三光轴上，

所述前固定板、所述后固定板和所述下固定板均固定在所述外壳的内壁上，

所述第一轴套、所述第二轴套和所述第三轴套均为免润滑高精度耐磨塑料材质。

2.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，还包括设置在所述外壳上的除臭装置，所述除臭装置与外界连通，所述除臭装置包括除臭风扇，所述除臭风扇的外侧设置有除臭棉。

3.根据权利要求2所述的3D打印机，其特征在于，所述喷头组件包括支撑骨架、杠杆、压紧轴承、进丝轮、第三驱动装置、移动装置和喷头，其中，

所述喷头设置在所述支撑骨架的下方，

所述进丝轮可转动的设置在所述支撑骨架上，所述第三驱动装置与所述进丝轮连接，

所述压紧轴承可转动的设置在所述杠杆的杆体上，所述压紧轴承与所述进丝轮之间留有间隙，

所述杠杆的末端铰接设置在所述支撑骨架上，其顶端与所述移动装置连接。

4.根据权利要求3所述的3D打印机，其特征在于，所述移动装置包括调节杆、支架和调节螺母，

所述支架固定在所述支撑骨架上，所述调节杆可转动的设置在所述支架上，所述调节杆的一端设置有螺纹，所述调节螺母设置在所述螺纹上，

所述支架与所述调节螺母间隔设置，所述杠杆的顶端可移动的设置在所述调节杆上且位于所述支架和所述调节螺母之间。

5.根据权利要求3所述的3D打印机，其特征在于，所述调节杆远离所述调节螺母的一端设置有挡板，所述挡板与所述杠杆的顶端之间设置有弹簧。

6.根据权利要求3所述的3D打印机，其特征在于，所述喷头组件还包括两个风扇，其中一个所述风扇设置在所述第三驱动装置的一侧，另一个所述风扇设置在进丝管处。

7.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述外壳包括活动窗、活动门、上外壳、中外壳和下外壳，所述上外壳、所述中外壳和所述下外壳自上而下依次连接，所述上外壳的顶部设置有所述活动窗，所述活动门自上至下贯穿设置在所述上外壳、所述中外壳和所述下外壳的同一侧的外壁上，所述活动门通过卡扣或者磁吸闭合。

8.根据权利要求7所述的3D打印机，其特征在于，所述活动窗和所述活动门均为透明材质。

9.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述丝杠设置在两根所述第三光轴中间。

10.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述平台的四角分别设置一个用于调节所述平台高度额手动调节螺母。