CN105818381A - 一种基于平面并联机构的3d打印机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于平面并联机构的3D打印机，包含框架(I)、平面并联机构(II)、升降机构(III)以及送料机构(IV)：平面并联机构(II)包含两条连杆机构可实现打印喷头在平面内运动；升降机构(III)采用电机—同步带轮形式驱动滚珠丝副，实现打印台在竖直方向升降运动，同时利用直线导柱确保打印台运动精度、刚性；送料机构(IV)采用挤压方式完成丝料供给。本发明较传统3D打印机具有结构简单紧凑、精度高，打印效果好、成型精度高等优点。

Description

一种基于平面并联机构的3D打印机
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，更具体涉及一种基于平面并联机构的3D打印机。
背景技术
3D打印机将液态物质通过层层浇筑方法构塑立体实物，其实质为一种快速成型的累积制造技术。目前国内3D打印机主要结构形式有UM2结构形式，该结构形式的打印机是基于XYZ坐标的三坐标打印机，其平面运动主要是通过同步带传动实现。例如，专利CN104441660A公开了一种UM2形式3D打印装置，其传动组件多采用同步带形式。同步带传动结构冗杂，不利于维护；长期使用易造成传动带松弛，对打印精度及成型效果影响较大。
发明内容
为了解决现有3D打印机机构存在的问题，本发明提供的一种基于平面并联机构的3D打印机，该装置利用平面并联机构可有效简化传统3D打印机结构，提高了打印精度及成型效果。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于平面并联机构的3D打印机，包含框架、平面并联机构、升降机构以及送料机构组成。所述框架包括铝型材、安装固定接头；利用所述安装固定接头将所述铝型材固定锁紧。
所述平面并联机构主要包含伺服电机、行星减速机、平面连杆机构、安装座以及打印喷头；所述伺服电机与所述行星减速机相连构成伺服驱动系统，对称布置于所述安装座上；所述平面连杆机构包含两条运动支链，每条运动支链包括主动臂、从动臂；所述主动臂与所述从动臂铰接，所述主动臂固接于所述行星减速机输出轴端，所述从动臂末端相互铰接，所述打印喷头设置于所述平面连杆机构末端；所述运动支链构成等边平行四边形连杆机构，可在平面内任意移动。
所述升降机构包括升降电机、直线轴承、滚珠丝杠副、安装板、直线导柱、同步带轮组、打印升降台；所述升降电机设置于框架后侧，所述同步带轮组设置于框架底部，其主动轮安装在所述升降电机输出端；所述滚珠丝杠副对称布置在所述打印升降台两侧，并通过所述安装板固接，所述滚珠丝杠副螺杆垂直安装固定并且能够相对转动，所述滚珠丝杠副螺母与所述打印升降台固接；所述同步带轮组从动轮与所述滚珠丝杠副螺杆固接；所述直线导柱对称布置在所述滚珠丝杠副螺杆两侧，并从所述直线轴承内孔中穿过，所述直线轴承与所述打印升降台固接。由此，所述升降电机通过所述同步带轮组实现滚珠丝杠副转动，进而实现了所述打印升降台在竖直方向上运动。
所述送料机构送丝安装座、紧定螺钉、送丝轮、紧固螺栓、送料电机、丝料压紧轴承、锁紧螺栓以及弹簧；所述送料电机与所述送丝安装座螺纹连接，所述送丝安装座上部开有缺口；所述送丝轮固接在所述送料电机轴端，并通过所述紧定螺钉紧固，所述丝料压紧轴承通过所述紧固螺栓固接在所述送丝安装座上；所述锁紧螺栓与所述送丝安装座缺口螺纹连接，用以调节所述送丝轮和所述丝料压紧轴承之间松紧度。
本发明提供的一种基于平面并联机构的3D打印机，利用平面并联机构实现打印喷头在平面内的移动，利用滚珠丝杠实现打印平台升降运动，同时利用导柱确保打印平台升降运动精度。本发明较传统3D打印机具有结构简单紧凑、精度高，打印效果好、成型精度高等优点。
附图说明
图1为本发明一种基于平面并联机构的3D打印机结构示意图
图2为本发明平面并联机构结构示意图
图3为本发明升降机构结构示意图
图4为本发明送料机构结构示意图
图中：I、框架；II、平面并联机构；III、升降机构；IV、送料机构；1、伺服电机；2、行星减速机；3、安装座；4、下主动臂；5、上主动臂；6、下从动臂；7、上从动臂；8、打印喷头；9、安装固定接头；10、铝型材；11、升降电机；12、同步带轮组；13、直线轴承；14、3D打印台；15、直线导柱；16、滚珠丝杠螺母；17、滚珠丝杠螺杆；18、送丝安装座；19、紧定螺钉；20、送丝轮；21、紧固螺栓；22、送料电机；23、丝料压紧轴承；24、弹簧；25、锁紧螺栓
具体实施方式
参照图1至图4，本是发明涉及的是一种基于平面并联机构的3D打印机，其较佳的实施方式是：
一种基于平面并联机构的3D打印机，包含框架I、平面并联机构II、升降机构III以及送料机构IV组成。框架I包括铝型材10、安装固定接头9；利用安装固定接头9将所述铝型材10固定锁紧组成立体方形框架结构。
平面并联机构II主要包含伺服电机1、行星减速机2、安装座3、下主动臂4、上主动臂5、下从动臂6、上从动臂7以及打印喷头8；；伺服电机1与行星减速机2相连构成平面连杆机构伺服驱动系统，对称布置于安装座3上；平面连杆机构II包含上、下两条运动支链，所述上运动支链包括上主动臂5、上从动臂7并相互铰接，所述下运动支链包括下主动臂4、下从动臂6并相互铰接；上主动臂5与下主动臂4分别与行星减速机2轴端固接，上从动臂7、下从动臂6末端相互铰接，打印喷头8设置于两从动臂铰接处，作为连杆机构末端输出；所述两条运动支链构成平行四边形连杆机构，可在平面内任意移动完成水平方向打印工作。
升降机构III包括升降电机11、同步带轮组12、直线轴承13、3D打印台14、直线导柱15、滚珠丝杠螺母16、滚珠丝杠螺杆17；所述升降电机11设置于框架I下方，同步带轮组12设置于机构底部，其主动轮安装在升降电机11输出端；滚珠丝杠螺母16、滚珠丝杠螺杆17构成滚珠丝杠副对称布置在3D打印台14两侧，滚珠丝杠螺杆17垂直安装固定并且能够相对转动，滚珠丝杠螺母16与3D打印台14固接；同步带轮组12从动轮与滚珠丝杠螺杆17底部固接；直线导柱15对称布置在滚珠丝杠螺杆17两侧，并从直线轴承13内孔中穿过，直线轴承13与3D打印台14固接。
送料机构IV包括送丝安装座18、紧定螺钉19、送丝轮20、紧固螺栓21、送料电机22、丝料压紧轴承23、弹簧24、锁紧螺栓25；送料电机22与送丝安装座18螺纹连接，送丝安装座18上部开有缺口；送丝轮20固接在送料22电机轴端，并通过紧定螺钉19紧固，丝料压紧轴承23通过紧固螺栓21固接在送丝安装座18上；锁紧螺栓25与送丝安装座18缺口螺纹连接，锁紧螺栓25穿装弹簧24上用以配合调节送丝轮20和丝料压紧轴承23之间松紧度。

Claims (3)

1.一种基于平面并联机构的3D打印机，其特征在于包括框架(I)、平面并联机构(II)、升降机构(III)以及送料机构(IV)；框架(I)包括铝型材(10)、安装固定接头(9)；利用安装固定接头(9)将所述铝型材(10)固定锁紧；平面并联机构(II)主要包含伺服电机(1)、行星减速机(2)、安装座(3)、下主动臂(4)、上主动臂(5)、下从动臂(6)、上从动臂(7)以及打印喷头(8)；；伺服电机(1)与行星减速机(2)相连构成平面连杆机构伺服驱动系统，对称布置于安装座(3)上；平面连杆机构(II)包含上、下两条运动支链，所述上运动支链包括上主动臂(5)、上从动臂(7)并相互铰接，所述下运动支链包括下主动臂(4)、下从动臂(6)并相互铰接；上主动臂(5)与下主动臂(4)分别与行星减速机(2)轴端固接，上从动臂(7)、下从动臂(6)末端相互铰接，打印喷头(8)设置于两从动臂铰接处；升降机构(III)包括升降电机(11)、同步带轮组(12)、直线轴承(13)、3D打印台(14)、直线导柱(15)、滚珠丝杠螺母(16)、滚珠丝杠螺杆(17)；所述升降电机(11)设置于框架(I)下方，同步带轮组(12)设置于机构底部，其主动轮安装在升降电机(11)输出端；滚珠丝杠螺母(16)、滚珠丝杠螺杆(17)构成滚珠丝杠副垂直对称安装在3D打印台(14)两侧，滚珠丝杠螺母(16)与3D打印台(14)固接；同步带轮组(12)从动轮与滚珠丝杠螺杆(17)底部固接；直线导柱(15)对称布置在滚珠丝杠螺杆(17)两侧，并从直线轴承(13)内孔中穿过，直线轴承(13)与3D打印台(14)固接；送料机构(IV)包括送丝安装座(18)、紧定螺钉(19)、送丝轮(20)、紧固螺栓(21)、送料电机(22)、丝料压紧轴承(23)、弹簧(24)、锁紧螺栓(25)；送料电机(22)与送丝安装座(18)螺纹连接，送丝安装座(18)上部开有缺口；送丝轮(20)固接在送料(22)电机轴端，并通过紧定螺钉(19)紧固，丝料压紧轴承(23)通过紧固螺栓(21)固接在送丝安装座(18)上；锁紧螺栓(25)与送丝安装座(18)缺口螺纹连接，弹簧(24)穿装在锁紧螺栓(25)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于平面并联机构的3D打印机，其特征是打印喷头(8)在平面内移动由平面并联机(II)构完成。
3.根据权利要求1所述的一种基于平面并联机构的3D打印机，其特征是升降电机+同步带轮组(12)驱动滚珠丝杠副实现3D打印台(14)在垂直方向上升降运动，并同时在滚珠丝杠螺杆(17)两侧设置直线导柱(15)。
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