CN105856576B - 一种3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D打印机，其包含用于组装打印头组件的平移机头，所述平移机头通过平移组件驱动，所述平移组件组装在机头组装平台上；所述机头组装平台上设置有用于组装成型平台的加工平台；所述成型平台通过二维调整组件驱动实现水平和竖直方向的二维移动；所述打印头组件包含打印头和用于驱动打印头升降的升降组件；所述二维调整组件包含双凸轮驱动轴，双凸轮驱动轴连同其上固定的平面凸轮和圆柱凸轮一同旋转，圆柱凸轮推动水平移动滑块沿着水平移动直线导轨作水平的直线运动，平面凸轮则推动套装在水平移动滑块内部的竖直移动滑块沿着竖直移动直线导轨作竖直方向的直线运动；所述加工平台通过支撑组件组装在所述竖直移动滑块上。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D打印机，尤其涉及基于光固化原理的3D打印机。
背景技术
目前非常热门的3D打印技术中采用的成型原理非常多，不同的原理会产生一系列不同的设备；基于立体光固化法成型的3D打印机设备的工作原理是将光固化材料铺设于工作台上，激光器根据预成型产品的三维结构进行选择性固化，而后，工作台相对打印头下降一层，再重新铺设一层光固化材料，周而复始；现有设备中，由于打印头需要平移，使得整体稳定性较差，尤其在一些现有设计中，将打印头设计成同时完成多个方向移动，如此导致了非常差的稳定性；与此同时，为了便于观察和操控，有需要将加工平台设置于高处，传统的结构中，采用较高的支撑组件使得打印头以及加工平台均处于不太稳定的状态；
与此同时，我们研究发现，通过丝杠螺母的原理实现二维方向（X方向和Y方向）的调整是相对精确和易于实现的，但是其精确度在一些高标准要求时往往不能实现非常精确的某一个坐标位置的定位，这样导致了加工精度降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，公开了一种3D打印机，其能够实现稳定的加工过程，同时具备精准的二维调整结构。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种3D打印机，包含用于组装打印头组件的平移机头，所述平移机头通过平移组件驱动，所述平移组件组装在机头组装平台上；所述机头组装平台上设置有用于组装成型平台的加工平台；
所述成型平台通过二维调整组件驱动实现水平和竖直方向的二维移动；
所述打印头组件包含打印头和用于驱动打印头升降的升降组件；
所述二维调整组件包含双凸轮驱动轴，双凸轮驱动轴连同其上固定的平面凸轮和圆柱凸轮一同旋转，圆柱凸轮推动水平移动滑块沿着水平移动直线导轨作水平的直线运动，平面凸轮则推动套装在水平移动滑块内部的竖直移动滑块沿着竖直移动直线导轨作竖直方向的直线运动；所述加工平台通过支撑组件组装在所述竖直移动滑块上。
本发明的优选实施方式和进一步的改进点如下：
（1）所述加工平台为圆盘型结构；所述支撑组件包含水平旋转的旋转轴以及驱动旋转轴转动的驱动电机，所述旋转轴的顶端安装在所述加工平台的底面中心。
（2）所述加工平台为光固化成型平台，其上开设一圈排料槽，排料槽的槽底开设通孔，形成排料孔；
所述打印头包含有Y移动架，Y移动架上同时安装有铺料斗和固化激光器，其分别通过气缸和升降电机驱动升降；
所述铺料斗内装有液态光固化材料，铺料斗上安装加热模块，铺料斗底部为通过铺料电机控制开合的铺料口，铺料口的侧面设置有刮板。
进一步的是：所述升降组件包含沿着高度方向设置的升降导轨，升降导轨上滑动组装升降滑板，所述升降导轨的顶端设置有升降电机，升降电机的输出轴安装主动带轮，升降导轨的底端的侧面位置对应的安装有被动带轮，主动带轮和被动带轮上套装有传动带，所述传动带与所述升降滑板通过连接件连接。
（3）所述平移组件包含丝杠，丝杠两端转动安装在轴承座上，丝杠通过步进电机驱动转动，丝杠上啮合安装移动螺母；所述丝杠的两侧平行的设置有平移导轨；
所述平移机头底部固定安装在所述移动螺母上，与此同时，平移机头底部滑动组装在所述平移导轨上。
（4）所述加热模块为设置于铺料斗外表面的加热板。
进一步的是：所述旋转电机驱动的旋转轴上安装有圆光栅；所述水平移动导轨和竖直移动导轨上安装有光栅尺。
（5）所述平移机头上还组装有供料组件。
本发明有益效果是：
本发明公开的一种3D打印机，其包含用于组装打印头组件的平移机头，所述平移机头通过平移组件驱动，所述平移组件组装在机头组装平台上；所述机头组装平台上设置有用于组装成型平台的加工平台；上述结构实现了机头的平移，且该结构中，明显的成型平台高于机头组装平台，保证了机头的低重心，使得机头平移过程更加稳定；成型平台设置在高处能够保证成型平台位于便于操控和观察的位置；
本发明的打印头组件包含打印头和用于驱动打印头升降的升降组件；打印头的升降来完成一层一层加料固化；加工平台本身实现二维运动；将每个方向的运动均匀分解，最大限度的保证了整体运动的稳定性；
本发明的二维调整组件中，双凸轮驱动轴连同其上固定的平面凸轮和圆柱凸轮一同旋转，圆柱凸轮推动整个水平移动滑块在水平移动直线导轨的配合下做水平的直线运动，平面凸轮则推动套装在水平移动滑块内部的垂直移动滑块及固连其上的加工平台在竖直移动直线导轨的配合下相对于做竖直的直线运动；通过水平和竖直运动的合成，实现二维调节；
本发明的二维调节通过凸轮结构实现，凸轮结构在实际使用时相比滚珠丝杠的调节，其精度更大，能够精确的停留在设定位置，运动一致性好，稳定性好。
附图说明
图1为本发明的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明的打印头的一种具体实施方式的结构示意图；
图3为本发明的升降组件的一种具体实施方式的结构示意图；
图4为本发明的二维调整组件的一种具体实施方式的结构示意图。
附图标记说明：
100-加工平台，200-成型平台，300-二维调整组件，400-平移机头，500-供料组件，600-打印头组件，700-机头组装平台，800-平移组件；
301-水平移动导轨，302-水平移动滑块，303-竖直移动导轨，304-竖直移动滑块，305-成型平台支撑组件，311-滚子，312-成型平台，313-平面凸轮，314-双凸轮驱动轴，315-圆柱凸轮，316-圆柱凸轮从动件滚子；
601-Y移动架，602-铺料斗，603-加热模块，604-刮板，605-铺料电机，606-固化激光器，607-气缸，608-升降电机，609-升降电机，610-升降滑板，611-升降导轨，612-连接件，613-传动带。
具体实施方式
下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：
需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图所示，其示出了本发明的具体实施方式，本发明公开的一种3D打印机，包含用于组装打印头组件的平移机头400，所述平移机头通过平移组件800驱动，所述平移组件组装在机头组装平台700上；所述机头组装平台上设置有用于组装成型平台200的加工平台100；
如图所示，所述成型平台通过二维调整组件300驱动实现水平和竖直方向的二维移动；
如图所示，所述打印头组件600包含打印头和用于驱动打印头升降的升降组件；
如图所示，所述二维调整组件包含双凸轮驱动轴314，双凸轮驱动轴连同其上固定的平面凸轮313和圆柱凸轮315一同旋转，圆柱凸轮推动水平移动滑块302沿着水平移动直线导轨301作水平的直线运动，平面凸轮313则推动套装在水平移动滑块内部的竖直移动滑块304沿着竖直移动直线导轨303作竖直方向的直线运动；所述加工平台通过支撑组件组装在所述竖直移动滑块上。
优选的，如图所示：所述加工平台为圆盘型结构；所述支撑组件包含水平旋转的旋转轴以及驱动旋转轴转动的驱动电机，所述旋转轴的顶端安装在所述加工平台的底面中心。本实施例公开的结构实现了加工平台的转动，增加了一个维度的调整，能够使得加工轨迹更加全面。
优选的，如图所示：所述加工平台为光固化成型平台，其上开设一圈排料槽，排料槽的槽底开设通孔，形成排料孔；本实施例公开的结构中，能够即时排料，加工平台的表面结构更加合理。
所述打印头包含有Y移动架601，Y移动架上同时安装有铺料斗602和固化激光器606，其分别通过气缸607和升降电机608驱动升降；
所述铺料斗内装有液态光固化材料，铺料斗上安装加热模块603，铺料斗底部为通过铺料电机控制开合的铺料口，铺料口的侧面设置有刮板604。本实施例的结构将固化激光器和铺料机构同时集成于Y移动架上，简化了结构，移动过程更加平稳，集成度高。
优选的，如图所示：所述升降组件包含沿着高度方向设置的升降导轨611，升降导轨上滑动组装升降滑板610，所述升降导轨的顶端设置有升降电机609，升降电机的输出轴安装主动带轮，升降导轨的底端的侧面位置对应的安装有被动带轮，主动带轮和被动带轮上套装有传动带613，所述传动带与所述升降滑板通过连接件612连接。本实施例的升降结构通过升降滑轨的设置更加的平稳。
优选的，如图所示：所述平移组件包含丝杠，丝杠两端转动安装在轴承座上，丝杠通过步进电机驱动转动，丝杠上啮合安装移动螺母；所述丝杠的两侧平行的设置有平移导轨；
所述平移机头底部固定安装在所述移动螺母上，与此同时，平移机头底部滑动组装在所述平移导轨上。本实施例的结构，让整个机头能够平稳的通过丝杠螺母驱动。
优选的，如图所示：所述加热模块为设置于铺料斗外表面的加热板。
优选的，如图所示：所述旋转电机驱动的旋转轴上安装有圆光栅；所述水平移动导轨和竖直移动导轨上安装有光栅尺。设置光栅尺和圆光栅有利于即时采集运动位置，实现闭环精准控制。
优选的，如图所示：所述平移机头上还组装有供料组件500。
上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，这些变化涉及本领域技术人员所熟知的相关技术，这些都落入本发明专利的保护范围。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
Claims (8)
1.一种3D打印机，其特征在于：包含用于组装打印头组件的平移机头，所述平移机头通过平移组件驱动，所述平移组件组装在机头组装平台上；所述机头组装平台上设置有用于组装成型平台的加工平台；
所述成型平台通过二维调整组件驱动实现水平和竖直方向的二维移动；
所述打印头组件包含打印头和用于驱动打印头升降的升降组件；
所述二维调整组件包含双凸轮驱动轴，双凸轮驱动轴连同其上固定的平面凸轮和圆柱凸轮一同旋转，圆柱凸轮推动水平移动滑块沿着水平移动直线导轨作水平的直线运动，平面凸轮则推动套装在水平移动滑块内部的竖直移动滑块沿着竖直移动直线导轨作竖直方向的直线运动；所述加工平台通过支撑组件组装在所述竖直移动滑块上。
2.如权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于：所述加工平台为圆盘型结构；所述支撑组件包含水平旋转的旋转轴以及驱动旋转轴转动的驱动电机，所述旋转轴的顶端安装在所述加工平台的底面中心。
3.如权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于：所述加工平台为光固化成型平台，其上开设一圈排料槽，排料槽的槽底开设通孔，形成排料孔；
所述打印头包含有Y移动架，Y移动架上同时安装有铺料斗和固化激光器，其分别通过气缸和升降电机驱动升降；
所述铺料斗内装有液态光固化材料，铺料斗上安装加热模块，铺料斗底部为通过铺料电机控制开合的铺料口，铺料口的侧面设置有刮板。
4.如权利要求3所述的一种3D打印机，其特征在于：所述升降组件包含沿着高度方向设置的升降导轨，升降导轨上滑动组装升降滑板，所述升降导轨的顶端设置有升降电机，升降电机的输出轴安装主动带轮，升降导轨的底端的侧面位置对应的安装有被动带轮，主动带轮和被动带轮上套装有传动带，所述传动带与所述升降滑板通过连接件连接。
5.如权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于：所述平移组件包含丝杠，丝杠两端转动安装在轴承座上，丝杠通过步进电机驱动转动，丝杠上啮合安装移动螺母；所述丝杠的两侧平行的设置有平移导轨；
所述平移机头底部固定安装在所述移动螺母上，与此同时，平移机头底部滑动组装在所述平移导轨上。
6.如权利要求3所述的一种3D打印机，其特征在于：所述加热模块为设置于铺料斗外表面的加热板。
7.如权利要求2所述的一种3D打印机，其特征在于：所述旋转电机驱动的旋转轴上安装有圆光栅；所述水平移动导轨和竖直移动导轨上安装有光栅尺。
8.如权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于：所述平移机头上还组装有供料组件。
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