CN105818390B - 一种具有快速打印功能的3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有快速打印功能的3D打印机，包括材料盘、第一横梁、送丝管、加热装置、第二横梁、打印驱动机构、打印平台机构、储液箱、若干打印喷头、两个竖向设置的支柱和设置在储液箱两侧的辅助支撑机构，所述支柱固定在辅助支撑机构的上方，该具有快速打印功能的3D打印机通过打印驱动单元和悬浮块内的平移机构的配合，使打印喷头实现单层打印功能，并通过打印平台高度的变化，使打印喷头完成逐层打印，实现3D打印效果，由于多个打印喷头同时运行，加快了打印速度，提高了打印效率，同时，由于打印平台由于采用漂浮的方式，储液箱中溶液的液面和打印平台始终保持水平，从而保证了该3D打印机的打印精度，提升了该装置的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有快速打印功能的3D打印机。
背景技术
3D打印机是快速成形技术的一种机器，它是一种以数字文件模型为基础，运用粉末状金属或可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现在正逐渐用于一些产品的直接制造。它的原理是：把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来，打印出的产品，可以即时使用。
目前3D打印机正处于逐渐普及的过程中，但是3D打印机在运行时，是一层层来制作物品，由于一台打印机通常仅配备一个打印喷头，逐层打印效率低下，不适用打印层数较多的物品和数量较多的物品，同时，打印过程中需要保证打印平台位于水平位置，才能保证打印物品的精度，3D打印机必须水平放置，而在多数情况下，无法有效地保证打印机的打印平台处于水平位置，当打印平台稍有倾斜而人们无法及时识别该情况时，打印机亦无法保证其打印精度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种具有快速打印功能的3D打印机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有快速打印功能的3D打印机，包括材料盘、第一横梁、送丝管、加热装置、第二横梁、打印驱动机构、打印平台机构、储液箱、若干打印喷头、两个竖向设置的支柱和设置在储液箱两侧的辅助支撑机构，所述支柱固定在辅助支撑机构的上方，所述第一横梁架设在支柱的顶端，所述第二横梁位于第一横梁的下方，所述材料盘设置在第一横梁上，所述打印驱动机构设置在第二横梁上，所述加热装置固定在打印驱动机构的上方，所述材料盘通过送丝管与打印驱动机构连接，所述打印喷头设置在打印驱动机构下方，所述储液箱设置在打印喷头的下方，所述打印平台机构位于打印喷头和储液箱之间，所述储液箱内设有溶液；
所述打印驱动机构包括若干打印驱动单元，所述若干打印驱动单元的数量与打印喷头的数量相等且一一对应，所述打印驱动单元包括矩形框体、第一驱动轮、第一驱动电机和第一驱动轴，所述框体固定在打印驱动机构的底部，所述驱动轮设置在框体的中心，所述第一驱动电机通过第一驱动轴与第一驱动轮传动连接，所述第一驱动电机固定在打印喷头的上方，所述第一驱动轮的外周上设有若干主动齿，各主动齿沿第一驱动轮的圆心均匀分布在第一驱动轮上的半圆面上，所述框体的内壁横向两侧均设有若干从动齿，所述从动齿与第一驱动轮上的主动齿相匹配；
所述辅助支撑机构包括水平设置的支撑板、支杆、第二驱动电机和驱动齿轮，所述支撑板的底部设有第一凹槽，所述第一凹槽内设有第一齿条，所述支杆的一端固定在储液箱上，所述第二驱动电机固定在支杆的另一端上，所述第二驱动电机与驱动齿轮传动连接，所述驱动齿轮与第一齿条相啮合；
所述打印平台机构包括水平设置的打印平台和悬浮块，所述悬浮块的竖向截面为等腰梯形，所述打印平台设置在悬浮块的上方，所述打印平台的底部设有第二凹槽，所述第二凹槽内设有第二齿条；
所述悬浮块内设有平移机构，所述平移机构包括第三驱动电机、主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮固定在第三驱动电机的驱动轴上，所述主动齿轮与从动齿轮相啮合，所述从动齿轮与第二齿条相啮合。
作为优选，为了减少支撑板与悬浮块之间的摩擦力，方便悬浮块上下移动，所述支撑板靠近悬浮块的一侧设有滑轮。
作为优选，为了能直观了解观察到各打印驱动单元的工作情况，所述打印驱动机构上设有若干指示灯，所述指示灯的数量与打印驱动单元的数量相等且一一对应。
作为优选，为了提高储液箱内溶液的密度从而提高浮力，所述储液箱内的溶液为氯化钠溶液。
作为优选，利用复合泡沫材料密度低的特点，为了方便悬浮块的漂浮，所述悬浮块的材质为复合泡沫塑料。
作为优选，利用步进电机精度高的特点，为了提高辅助支撑机构中支撑板的移动精度和平移机构中从动齿轮的转动角度的精度以保证打印平台的移动精度，所述第二驱动电机和第三驱动电机均为步进电机。
作为优选，利用陶瓷材料材质优良的特点，为了提高打印产品的质量，所述材料盘中的材料为陶瓷材料。
作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了提高打印驱动单元中第一驱动电机的转速以提高打印喷头的移动速度，从而提高打印速度，所述第一驱动电机为直流伺服电机。
本发明的有益效果是，该具有快速打印功能的3D打印机通过打印驱动单元和悬浮块内的平移机构的配合，使打印喷头实现单层打印的功能，并通过打印平台高度的多次变化，使打印喷头完成逐层打印，实现3D打印效果，由于多个打印喷头同时运行，加快了打印速度，提高了打印效率，同时，由于打印平台由于采用漂浮的方式，储液箱中溶液的液面和打印平台始终保持水平，从而保证了该3D打印机的打印精度，提升了该装置的实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的具有快速打印功能的3D打印机的结构示意图；
图2是本发明的具有快速打印功能的3D打印机的打印驱动机构的结构示意图；
图3是本发明的具有快速打印功能的3D打印机的打印驱动单元的结构示意图；
图4是本发明的具有快速打印功能的3D打印机的辅助支撑机构的结构示意图；
图5是本发明的具有快速打印功能的3D打印机的打印平台机构的结构示意图；
图中：1.材料盘，2.第一横梁，3.送丝管，4.加热装置，5.第二横梁，6.打印驱动机构，7.打印喷头，8.打印平台机构，9.支柱，10.辅助支撑机构，11.打印驱动单元，12.指示灯，13.框体，14.从动齿，15.主动齿，16.第一驱动轮，17.第一驱动电机，18.第一驱动轴，19.支撑板，20.第一凹槽，21.第一齿条，22.滑轮，23.支杆，24.第二驱动电机，25.驱动齿轮，26.打印平台，27.第三驱动电机，28.从动齿轮，29.第二齿条，30.第二凹槽，31.悬浮块，32.主动齿轮，33.储液箱。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图5所示，一种具有快速打印功能的3D打印机，包括材料盘1、第一横梁2、送丝管3、加热装置4、第二横梁5、打印驱动机构6、打印平台机构8、储液箱33、若干打印喷头7、两个竖向设置的支柱9和设置在储液箱33两侧的辅助支撑机构10，所述支柱9固定在辅助支撑机构10的上方，所述第一横梁2架设在支柱9的顶端，所述第二横梁5位于第一横梁2的下方，所述材料盘1设置在第一横梁2上，所述打印驱动机构6设置在第二横梁5上，所述加热装置4固定在打印驱动机构6的上方，所述材料盘1通过送丝管3与打印驱动机构6连接，所述打印喷头7设置在打印驱动机构6下方，所述储液箱33设置在打印喷头7的下方，所述打印平台机构8位于打印喷头7和储液箱33之间，所述储液箱33内设有溶液；
所述打印驱动机构6包括若干打印驱动单元11，所述若干打印驱动单元11的数量与打印喷头7的数量相等且一一对应，所述打印驱动单元11包括矩形框体13、第一驱动轮16、第一驱动电机17和第一驱动轴18，所述框体13固定在打印驱动机构6的底部，所述驱动轮16设置在框体13的中心，所述第一驱动电机17通过第一驱动轴18与第一驱动轮16传动连接，所述第一驱动电机17固定在打印喷头7的上方，所述第一驱动轮16的外周上设有若干主动齿15，各主动齿15沿第一驱动轮16的圆心均匀分布在第一驱动轮16上的半圆面上，所述框体13的内壁横向两侧均设有若干从动齿14，所述从动齿14与第一驱动轮16上的主动齿15相匹配；
所述辅助支撑机构10包括水平设置的支撑板19、支杆23、第二驱动电机24和驱动齿轮25，所述支撑板19的底部设有第一凹槽20，所述第一凹槽20内设有第一齿条21，所述支杆23的一端固定在储液箱33上，所述第二驱动电机24固定在支杆23的另一端上，所述第二驱动电机24与驱动齿轮25传动连接，所述驱动齿轮25与第一齿条21相啮合；
所述打印平台机构8包括水平设置的打印平台26和悬浮块31，所述悬浮块31的竖向截面为等腰梯形，所述打印平台26设置在悬浮块31的上方，所述打印平台26的底部设有第二凹槽30，所述第二凹槽30内设有第二齿条29；
所述悬浮块31内设有平移机构，所述平移机构包括第三驱动电机27、主动齿轮32和从动齿轮28，所述主动齿轮32固定在第三驱动电机27的驱动轴上，所述主动齿轮32与从动齿轮28相啮合，所述从动齿轮28与第二齿条29相啮合。
作为优选，为了减少支撑板19与悬浮块31之间的摩擦力，方便悬浮块31上下移动，所述支撑板19靠近悬浮块31的一侧设有滑轮22。
作为优选，为了能直观了解观察到各打印驱动单元11的工作情况，所述打印驱动机构6上设有若干指示灯12，所述指示灯12的数量与打印驱动单元11的数量相等且一一对应。
作为优选，为了提高储液箱33内溶液的密度从而提高浮力，所述储液箱33内的溶液为氯化钠溶液。
作为优选，利用复合泡沫材料密度低的特点，为了方便悬浮块31的漂浮，所述悬浮块31的材质为复合泡沫塑料。
作为优选，利用步进电机精度高的特点，为了提高辅助支撑机构10中支撑板19的移动精度和平移机构中从动齿轮28的转动角度的精度以保证打印平台26的移动精度，所述第二驱动电机24和第三驱动电机27均为步进电机。
作为优选，利用陶瓷材料材质优良的特点，为了提高打印产品的质量，所述材料盘1中的材料为陶瓷材料。
作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了提高打印驱动单元11中第一驱动电机17的转速以提高打印喷头7的移动速度，从而提高打印速度，所述第一驱动电机17为直流伺服电机。
该3D打印机在运行时，为了提高物品每层的打印效果，配备若干打印喷头7，并由打印驱动机构6上相应的打印驱动单元11驱动打印喷头7进行前后位置的移动，在打印驱动单元11运行时，由其中的第一驱动电机17转动，通过第一驱动轴18使第一驱动轮16转动，第一驱动轮16与框体13发生相对移动，由于第一驱动轮16上的主动齿15与框体13上的从动齿14相匹配，而框体13固定在打印驱动机构6上，所以第一驱动电机17前后方向发生移动，带动打印喷头7前后移动，同时打印喷头7进行线打印。
当若干打印喷头7完成线打印的时候，悬浮块31内的平移机构驱动打印平台26工作，使打印平台26实现左右移动，该平移机构的工作原理是，利用第三驱动电机27转动，通过传动作用带动主动齿轮32转动，由于从动齿轮28与主动齿轮32相啮合，从动齿轮28转动，在与第二凹槽30内的第二齿条29相互作用的情况下，带动打印平台26实现左右移动，同时打印喷头7继续打印工作，通过打印喷头7的前后移动和打印平台26的左右移动实现单层的面打印。该3D打印机通过打印驱动单元11和悬浮块31内的平移机构的配合，使打印喷头7实现单层打印的功能。
当完成单层的面打印时，储液箱33两侧的辅助支撑机构10中的第二驱动电机24转动，带动驱动齿轮25旋转，通过与第一齿条21的相互作用力，使支撑板19发生左右移动，当两个支撑板19相互远离时，两个支撑板19之间形成的开口增大，在储液箱33中溶液的浮力作用下，悬浮块31上升，使打印平台26上升，当两个支撑板19相互靠近时，两个支撑板19之间形成的开口减小，在支撑板19的挤压作用下，悬浮块31上升，打印平台26下降，通过打印平台26高度的多次变化，使打印喷头7完成逐层打印，实现3D打印效果，由于多个打印喷头7同时运行，加快了打印速度，提高了打印效率，同时，由于打印平台26由于采用漂浮的方式，打印机即使处于倾斜状态时，储液箱33中的溶液的液面仍保持水平，悬浮块31与打印平台26仍处于水平状态，从而保证了该3D打印机的打印精度。
与现有技术相比，该具有快速打印功能的3D打印机通过打印驱动单元11和悬浮块31内的平移机构的配合，使打印喷头7实现单层打印的功能，并通过打印平台26高度的多次变化，使打印喷头7完成逐层打印，实现3D打印效果，由于多个打印喷头7同时运行，加快了打印速度，提高了打印效率，同时，由于打印平台26由于采用漂浮的方式，储液箱33中溶液的液面和打印平台26始终保持水平，从而保证了该3D打印机的打印精度，提升了该装置的实用性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种具有快速打印功能的3D打印机，其特征在于，包括材料盘(1)、第一横梁(2)、送丝管(3)、加热装置(4)、第二横梁(5)、打印驱动机构(6)、打印平台机构(8)、储液箱(33)、若干打印喷头(7)、两个竖向设置的支柱(9)和设置在储液箱(33)两侧的辅助支撑机构(10)，所述支柱(9)固定在辅助支撑机构(10)的上方，所述第一横梁(2)架设在支柱(9)的顶端，所述第二横梁(5)位于第一横梁(2)的下方，所述材料盘(1)设置在第一横梁(2)上，所述打印驱动机构(6)设置在第二横梁(5)上，所述加热装置(4)固定在打印驱动机构(6)的上方，所述材料盘(1)通过送丝管(3)与打印驱动机构(6)连接，所述打印喷头(7)设置在打印驱动机构(6)下方，所述储液箱(33)设置在打印喷头(7)的下方，所述打印平台机构(8)位于打印喷头(7)和储液箱(33)之间，所述储液箱(33)内设有溶液；
所述打印驱动机构(6)包括若干打印驱动单元(11)，所述若干打印驱动单元(11)的数量与打印喷头(7)的数量相等且一一对应，所述打印驱动单元(11)包括矩形框体(13)、第一驱动轮(16)、第一驱动电机(17)和第一驱动轴(18)，所述框体(13)固定在打印驱动机构(6)的底部，所述驱动轮(16)设置在框体(13)的中心，所述第一驱动电机(17)通过第一驱动轴(18)与第一驱动轮(16)传动连接，所述第一驱动电机(17)固定在打印喷头(7)的上方，所述第一驱动轮(16)的外周上设有若干主动齿(15)，各主动齿(15)沿第一驱动轮(16)的圆心均匀分布在第一驱动轮(16)上的半圆面上，所述框体(13)的内壁横向两侧均设有若干从动齿(14)，所述从动齿(14)与第一驱动轮(16)上的主动齿(15)相匹配；
所述辅助支撑机构(10)包括水平设置的支撑板(19)、支杆(23)、第二驱动电机(24)和驱动齿轮(25)，所述支撑板(19)的底部设有第一凹槽(20)，所述第一凹槽(20)内设有第一齿条(21)，所述支杆(23)的一端固定在储液箱(33)上，所述第二驱动电机(24)固定在支杆(23)的另一端上，所述第二驱动电机(24)与驱动齿轮(25)传动连接，所述驱动齿轮(25)与第一齿条(21)相啮合；
所述打印平台机构(8)包括水平设置的打印平台(26)和悬浮块(31)，所述悬浮块(31)的竖向截面为等腰梯形，所述打印平台(26)设置在悬浮块(31)的上方，所述打印平台(26)的底部设有第二凹槽(30)，所述第二凹槽(30)内设有第二齿条(29)；
所述悬浮块(31)内设有平移机构，所述平移机构包括第三驱动电机(27)、主动齿轮(32)和从动齿轮(28)，所述主动齿轮(32)固定在第三驱动电机(27)的驱动轴上，所述主动齿轮(32)与从动齿轮(28)相啮合，所述从动齿轮(28)与第二齿条(29)相啮合。
2.如权利要求1所述的具有快速打印功能的3D打印机，其特征在于，所述支撑板(19)靠近悬浮块(31)的一侧设有滑轮(22)。
3.如权利要求1所述的具有快速打印功能的3D打印机，其特征在于，所述打印驱动机构(6)上设有若干指示灯(12)，所述指示灯(12)的数量与打印驱动单元(11)的数量相等且一一对应。
4.如权利要求1所述的具有快速打印功能的3D打印机，其特征在于，所述储液箱(33)的溶液为氯化钠溶液。
5.如权利要求1所述的具有快速打印功能的3D打印机，其特征在于，所述悬浮块(31)的材质为复合泡沫塑料。
6.如权利要求1所述的具有快速打印功能的3D打印机，其特征在于，所述第二驱动电机(24)和第三驱动电机(27)均为步进电机。
7.如权利要求1所述的具有快速打印功能的3D打印机，其特征在于，所述材料盘(1)中的材料为陶瓷材料。
8.如权利要求1所述的具有快速打印功能的3D打印机，其特征在于，所述第一驱动电机(17)为直流伺服电机。
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