CN106426937B - 多功能高精准3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能高精准3D打印机，包括加工平台、打印头及打印头位移机构，打印头包括安装座和位于安装座上的加热挤出装置及激光雕刻头，加热挤出装置包括加热机构及挤出管道，挤出管道沿竖向穿过安装座，挤出管道下端作为出料口并设置有喷嘴，还包括固定设置挤出管道的校位座，该校位座可相对安装座竖向移动，校位座位于安装座上方设置有校位部，安装座位于校位部上方设置有主微动开关，安装座设置有将校位座复位的复位组件，激光雕刻头沿竖向且可拆卸设置于安装座，激光雕刻头的下端作为激光雕刻头的激光发射端，激光雕刻头设置有调节机构。采用上述方案，本发明提供一种能够自动校位、具有打印及雕刻功能的多功能高精准3D打印机。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D打印机，具体涉及一种多功能高精准3D打印机。
背景技术
3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。3D打印机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。
3D打印机包括加工平台、打印头及打印头位移机构，打印头位移机构包括围绕打印头设置的若干个组位移单元，位移单元包括升降导轨、升降座及升降座驱动组件，升降导轨沿竖向设置于加工平台，升降座驱动组件驱动升降座滑移于升降导轨，联动杆一端铰接于升降座，另一端铰接于打印头，为了确定打印头的位置，传统的方式是根据升降座驱动组件中的伺服电机的转动圈数确定升降座位置，多个升降座的位置数据进行整合计算，得出打印头的位置，但长时间使用之后，升降座及打印头的位置产生偏移，无法重新电子校准，只能手动拆卸进行手动校准。此外，随着日常加工的需求越来越高，单一打印功能的打印头已无法满足。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够自动校位、具有打印及雕刻功能的多功能高精准3D打印机。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：包括加工平台、打印头及打印头位移机构，所述的打印头位移机构设置于加工平台并驱动打印头沿横向、纵向及竖向移动，所述的打印头包括安装座和位于安装座上的加热挤出装置及激光雕刻头，所述的加热挤出装置包括加热机构及挤出管道，所述的挤出管道沿竖向穿过安装座，所述的挤出管道的上端作为进料口，下端作为出料口并设置有喷嘴，其特征在于：还包括固定设置挤出管道的校位座，该校位座可相对安装座竖向移动，所述的校位座位于安装座上方设置有校位部，所述的安装座位于校位部上方设置有主微动开关，所述的喷嘴与加工平台抵触、推动校位座上移时校位部与主微动开关相抵，所述的安装座设置有将校位座恢复至初始位的复位组件，所述的激光雕刻头沿竖向且可拆卸设置于安装座，所述的激光雕刻头的下端作为激光雕刻头的激光发射端，所述的激光雕刻头设置于安装座侧面并设置有调节激光雕刻头的激光发射端朝向的调节机构。
通过采用上述技术方案，当需要自动对位时，由打印头位移机构将打印头下降至加工平台，当喷嘴与加工平台抵触时，挤出管道受到反作用力向上微量抬起，校位座的校位部与主微动开关相抵，主微动开关发送信号给与其电连接的控制器，实现自动对位，避免为消除误差拆卸打印头位移机构进行手动校位的不便，增加设备操作简便性，其外，由于存在向上的微量移动，在校位结束后复位组件将打印头进行复位，使其恢复准确加工的功能，将加热挤出装置及激光雕刻头安装于同一安装座，采用同一组驱动装置，调节加热挤出装置位置及调节激光雕刻头位置，由于激光雕刻头与加热挤出装置水平位置存在偏移，故设置调节机构来调节激光发射端朝向，使激光加工更加准确，增加实用性。
本发明进一步设置为：所述的复位组件包括复位环、动复位部及静复位部，所述的复位环由弹性材料制成，所述的动复位部固定于校位座下方，所述的静复位部固定于安装座下方，所述的复位环套设于动复位部及静复位部并将校位座向下复位，所述的安装座设置有在校位座恢复至初始位后与校位座抵配的限位部。
通过采用上述技术方案，复位环可为类似橡胶圈的弹性件，在校位结束后，将校位座向位于安装座下方的静复位部复位，而限位部作为复位到位后的抵靠，增加复位准确性，由于挤出管道具有一定温度，故设置动复位部作为复位环的配合位置，从而延长复位环使用寿命。
本发明进一步设置为：所述的加热机构围绕挤出管道设置并固定于安装座下方，所述的安装座下方设置有与加热机构相对设置的冷却风扇，所述的冷却风扇作为套设复位环的静复位部。
通过采用上述技术方案，冷却风扇作为原有部件，作为套设复位环的静复位部，合理利用该现有结构，使结构更加精简。
本发明进一步设置为：所述的校位座铰接于安装座，所述的安装座相对校位座摆动方向的两侧设置有与校位座抵配的导向面。
通过采用上述技术方案，铰接的方式相对其他位移配合稳定性更好，位于校位座两侧的导向面避免校位座在摆动时产生偏移，影响校位效果。
本发明进一步设置为：所述的调节机构包括铰接设置于安装座的摆动座，所述的摆动座可相对安装座竖向摆动，所述的激光雕刻头固定设置于摆动座。
通过采用上述技术方案，摆动座在竖向摆动时带动激光雕刻头摆动，即可调节激光发射端的朝向，可将摆动座和激光雕刻头组合成可选模块，在需要使用时进行组装，在无需使用时拆卸避免占用空间。
本发明进一步设置为：所述的打印头位移机构包括若干组围绕打印头的设置的位移单元，该位移单元包括升降导轨、升降座、升降座驱动组件及联动杆，所述的升降导轨沿竖向固定设置于加工平台，所述的升降座驱动组件驱动升降座沿升降导轨移动，所述的联动杆一端与升降座铰接，另一端与打印头铰接，所述的升降座上方固定设置有测位杆，所述的升降导轨位于升降座上方与测位杆对应设置有副微动开关。
通过采用上述技术方案，升降导轨的副微动开关作为升降导轨的零位，当测位杆与副微动开关接触时，副微动开关发送信号给与其电连接的控制器，多校位综合使用，增强校位效果，该副微动开关也作为安全件，当被压缩到一定程度后，对升降座驱动组件进行停止，避免升降座越程。
本发明进一步设置为：所述的升降座驱动组件包括升降电机及传动带，所述的升降导轨一端用于安装升降电机，另一端转动设置有传动轮，所述的传动带呈环状并套设于传动轮及升降电机的电机轴，所述的传动带首尾两端分别联动设置于升降座，所述的传动带内周设置有传动齿，所述的传动轮及升降电机的电机轴上的外周面与传动齿相啮合。
通过采用上述技术方案，传动带的端部与升降座联动，带身与电机轴相啮合，实现电机的准确转动，且在长时间工作之后该准确性不会降低，使成品精准度更好，其次，传动带由于材质较软且安装方式多为套设，拆装较为方便。
本发明进一步设置为：所述的升降座上成对设置有定位杆，所述的传动带首尾两端分别设置有套设于定位杆的套环，所述的升降座两侧分别且平行设置有与传动带外周抵配的定位板，所述的升降座上设置有将传动带限位于定位板的限位块。
通过采用上述技术方案，套环套设于定位杆，便于传动带在不借助工具拆卸升降座的前提下直接进行拆卸及更换，增加使用的便捷性，定位板为传动带提供轨道，增加传动带的转动稳定性，避免在工作过程中摆动，限位块与定位板构成与传动带厚度相适配的导向腔，进一步增加转动稳定性。
本发明进一步设置为：所述的升降导轨于升降座相对的端面作为定位面并与升降座相贴合，所述的升降导轨位于定位面两侧的端面作为引导面并沿导轨方向设置有导槽，所述的升降座两侧分别转动设置有定位轮，该定位轮滑移设置于导槽。
通过采用上述技术方案，定位面与升降座贴合实现大面积的竖向定位，而定位轮与导槽配合实现两侧对称的横向定位，两者相配合实现稳定定位，使升降座精准升降。
本发明进一步设置为：所述的加热机构围绕挤出管道设置并固定于安装座下方，所述的加热机构外周沿周向设置有环形散热片，该环形散热片沿挤出管道轴向依次设置，相邻的所述的环形散热片之间设置有冷却气流腔。
通过采用上述技术方案，环形散热片通过金属传导热量，并通过扩大散热面积增加散热速率，环形散热片之间形成的冷却气流腔，使部分气流在冷却气流腔多次循环，加速带走金属表面的热量。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的立体图；
图2为图1中A的放大图；
图3为本发明具体实施方式中打印头的仰视立体图；
图4为图1中B的放大图；
图5为图1中C的放大图。
具体实施方式
如图1—图5所示，本发明公开了一种多功能高精准3D打印机，包括加工平台1、打印头及打印头位移机构，打印头位移机构设置于加工平台1并驱动打印头沿横向、纵向及竖向移动，打印头包括安装座2和位于安装座2上的加热挤出装置及激光雕刻头23，加热挤出装置包括加热机构21及挤出管道22，挤出管道22沿竖向穿过安装座2，挤出管道22的上端作为进料口221，下端作为出料口并设置有喷嘴222，还包括固定设置挤出管道22的校位座3，该校位座3可相对安装座2竖向移动，校位座3位于安装座2上方设置有校位部31，安装座2位于校位部31上方设置有主微动开关24，喷嘴222与加工平台1抵触、推动校位座3上移时校位部31与主微动开关24相抵，安装座2设置有将校位座3恢复至初始位的复位组件，激光雕刻头23沿竖向且可拆卸设置于安装座2，激光雕刻头23的下端作为激光雕刻头23的激光发射端231，激光雕刻头23设置于安装座2侧面并设置有调节激光雕刻头23的激光发射端231朝向的调节机构，当需要自动对位时，由打印头位移机构将打印头下降至加工平台1，当喷嘴222与加工平台1抵触时，挤出管道22受到反作用力向上微量抬起，校位座3的校位部31与主微动开关24相抵，主微动开关24发送信号给与其电连接的控制器，实现自动对位，避免为消除误差拆卸打印头位移机构进行手动校位的不便，增加设备操作简便性，其外，由于存在向上的微量移动，在校位结束后复位组件将打印头进行复位，使其恢复准确加工的功能，将加热挤出装置及激光雕刻头23安装于同一安装座2，采用同一组驱动装置，调节加热挤出装置位置及调节激光雕刻头23位置，由于激光雕刻头23与加热挤出装置水平位置存在偏移，故设置调节机构来调节激光发射端231朝向，使激光加工更加准确，增加实用性。
复位组件包括复位环25、动复位部32及静复位部，复位环25由弹性材料制成，动复位部32固定于校位座3下方，静复位部固定于安装座2下方，复位环25套设于动复位部32及静复位部并将校位座3向下复位，安装座2设置有在校位座3恢复至初始位后与校位座3抵配的限位部26，复位环25可为类似橡胶圈的弹性件，在校位结束后，将校位座3向位于安装座2下方的静复位部复位，而限位部26作为复位到位后的抵靠，增加复位准确性，由于挤出管道22具有一定温度，故设置动复位部32作为复位环25的配合位置，从而延长复位环25使用寿命。
加热机构21围绕挤出管道22设置并固定于安装座2下方，安装座2下方设置有与加热机构21相对设置的冷却风扇27，冷却风扇27作为套设复位环25的静复位部，冷却风扇27作为原有部件，作为套设复位环25的静复位部，合理利用该现有结构，使结构更加精简，由于激光雕刻之后会产生烟状颗粒，冷却风扇27在冷却加热挤出装置同时快速排除烟状颗粒，使加工时更便于观察的同时加速被激光照射点附近的冷却速度，避免形变扩散。
校位座3铰接于安装座2，安装座2相对校位座3摆动方向的两侧设置有与校位座3抵配的导向面28，铰接的方式相对其他位移配合稳定性更好，位于校位座3两侧的导向面28避免校位座3在摆动时产生偏移，影响校位效果。
调节机构包括铰接设置于安装座2的摆动座232，摆动座232可相对安装座2竖向摆动，激光雕刻头23固定设置于摆动座232，摆动座232在竖向摆动时带动激光雕刻头23摆动，即可调节激光发射端231的朝向，可将摆动座和激光雕刻头组合成可选模块，在需要使用时进行组装，在无需使用时拆卸避免占用空间。
打印头位移机构包括若干组围绕打印头的设置的位移单元4，该位移单元4包括升降导轨41、升降座42、升降座驱动组件及联动杆43，升降导轨41沿竖向固定设置于加工平台1，升降座驱动组件驱动升降座42沿升降导轨41移动，联动杆43一端与升降座42铰接，另一端与打印头铰接，升降座42上方固定设置有测位杆421，升降导轨41位于升降座42上方与测位杆421对应设置有副微动开关44，升降导轨41的副微动开关44作为升降导轨41的零位，当测位杆421与副微动开关44接触时，副微动开关44发送信号给与其电连接的控制器，多校位综合使用，增强校位效果，该副微动开关44也作为安全件，当被压缩到一定程度后，对升降座驱动组件进行停止，避免升降座42越程。
升降座驱动组件包括升降电机45及传动带46，升降导轨41一端用于安装升降电机45，另一端转动设置有传动轮47，传动带46呈环状并套设于传动轮47及升降电机45的电机轴，传动带46首尾两端分别联动设置于升降座42，传动带46内周设置有传动齿461，传动轮47及升降电机45的电机轴上的外周面与传动齿461相啮合，传动带的端部与升降座42联动，带身与电机轴相啮合，实现电机的准确转动，且在长时间工作之后该准确性不会降低，使成品精准度更好，其次，传动带46由于材质较软且安装方式多为套设，拆装较为方便。
升降座42上成对设置有定位杆422，传动带46首尾两端分别设置有套设于定位杆422的套环462，升降座42两侧分别且平行设置有与传动带46外周抵配的定位板423，升降座42上设置有将传动带46限位于定位板423的限位块424，套环462套设于定位杆422，便于传动带46在不借助工具拆卸升降座42的前提下直接进行拆卸及更换，增加使用的便捷性，定位板423为传动带46提供轨道，增加传动带46的转动稳定性，避免在工作过程中摆动，限位块424与定位板423构成与传动带46厚度相适配的导向腔，进一步增加转动稳定性。
升降导轨41于升降座42相对的端面作为定位面411并与升降座42相贴合，升降导轨41位于定位面411两侧的端面作为引导面412并沿导轨方向设置有导槽413，升降座42两侧分别转动设置有定位轮425，该定位轮425滑移设置于导槽413，定位面411与升降座42贴合实现大面积的竖向定位，而定位轮425与导槽413配合实现两侧对称的横向定位，两者相配合实现稳定定位，使升降座42精准升降。
加热机构21围绕挤出管道22设置并固定于安装座2下方，加热机构21外周沿周向设置有环形散热片29，该环形散热片29沿挤出管道22轴向依次设置，相邻的环形散热片29之间设置有冷却气流腔291，环形散热片29通过金属传导热量，并通过扩大散热面积增加散热速率，环形散热片29之间形成的冷却气流腔291，使部分气流在冷却气流腔291多次循环，加速带走金属表面的热量。
Claims (9)
1.一种多功能高精准3D打印机，包括加工平台、打印头及打印头位移机构，所述的打印头位移机构设置于加工平台并驱动打印头沿横向、纵向及竖向移动，所述的打印头包括安装座和位于安装座上的加热挤出装置及激光雕刻头，所述的加热挤出装置包括加热机构及挤出管道，所述的挤出管道沿竖向穿过安装座，所述的挤出管道的上端作为进料口，下端作为出料口并设置有喷嘴，其特征在于：还包括固定设置挤出管道的校位座，该校位座可相对安装座竖向移动，所述的校位座位于安装座上方设置有校位部，所述的安装座位于校位部上方设置有主微动开关，所述的喷嘴与加工平台抵触、推动校位座上移时校位部与主微动开关相抵，所述的安装座设置有将校位座恢复至初始位的复位组件，所述的激光雕刻头沿竖向且可拆卸设置于安装座，所述的激光雕刻头的下端作为激光雕刻头的激光发射端，所述的激光雕刻头设置于安装座侧面并设置有调节激光雕刻头的激光发射端朝向的调节机构，所述的复位组件包括复位环、动复位部及静复位部，所述的复位环由弹性材料制成，所述的动复位部固定于校位座下方，所述的静复位部固定于安装座下方，所述的复位环套设于动复位部及静复位部并将校位座向下复位，所述的安装座设置有在校位座恢复至初始位后与校位座抵配的限位部。
2.根据权利要求1所述的多功能高精准3D打印机，其特征在于：所述的加热机构围绕挤出管道设置并固定于安装座下方，所述的安装座下方设置有与加热机构相对设置的冷却风扇，所述的冷却风扇作为套设复位环的静复位部。
3.根据权利要求1所述的多功能高精准3D打印机，其特征在于：所述的校位座铰接于安装座，所述的安装座相对校位座摆动方向的两侧设置有与校位座抵配的导向面。
4.根据权利要求1所述的多功能高精准3D打印机，其特征在于：所述的调节机构包括铰接设置于安装座的摆动座，所述的摆动座可相对安装座竖向摆动，所述的激光雕刻头固定设置于摆动座。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的多功能高精准3D打印机，其特征在于：所述的打印头位移机构包括若干组围绕打印头的设置的位移单元，该位移单元包括升降导轨、升降座、升降座驱动组件及联动杆，所述的升降导轨沿竖向固定设置于加工平台，所述的升降座驱动组件驱动升降座沿升降导轨移动，所述的联动杆一端与升降座铰接，另一端与打印头铰接，所述的升降座上方固定设置有测位杆，所述的升降导轨位于升降座上方与测位杆对应设置有副微动开关。
6.根据权利要求5所述的多功能高精准3D打印机，其特征在于：所述的升降座驱动组件包括升降电机及传动带，所述的升降导轨一端用于安装升降电机，另一端转动设置有传动轮，所述的传动带呈环状并套设于传动轮及升降电机的电机轴，所述的传动带首尾两端分别联动设置于升降座，所述的传动带内周设置有传动齿，所述的传动轮及升降电机的电机轴上的外周面与传动齿相啮合。
7.根据权利要求6所述的多功能高精准3D打印机，其特征在于：所述的升降座上成对设置有定位杆，所述的传动带首尾两端分别设置有套设于定位杆的套环，所述的升降座两侧分别且平行设置有与传动带外周抵配的定位板，所述的升降座上设置有将传动带限位于定位板的限位块。
8.根据权利要求7所述的多功能高精准3D打印机，其特征在于：所述的升降导轨于升降座相对的端面作为定位面并与升降座相贴合，所述的升降导轨位于定位面两侧的端面作为引导面并沿导轨方向设置有导槽，所述的升降座两侧分别转动设置有定位轮，该定位轮滑移设置于导槽。
9.根据权利要求1或2或3或4所述的多功能高精准3D打印机，其特征在于：所述的加热机构围绕挤出管道设置并固定于安装座下方，所述的加热机构外周沿周向设置有环形散热片，该环形散热片沿挤出管道轴向依次设置，相邻的所述的环形散热片之间设置有冷却气流腔。
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