CN106827529A - 一种基于物联网的自动化3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于物联网的自动化3D打印机，包括底座、推动机构、顶板、导向机构、材料盘、送丝管、升降机构、加热装置、打印喷头和四个支柱，推动机构包括推板和两个推动单元，推动单元包括第二驱动电机、缓冲块、第二驱动轴和滑环，导向机构包括第一驱动电机、第一连杆、第二连杆、滑杆、套环、导向管和两个固定块，导向管内设有两个导向单元，导向单元包括压力传感器、弹簧和导向片，该基于物联网的自动化3D打印机通过导向机构带动导向管移动，使送丝管有序安全地给加热装置传递料丝，避免了料丝缠绕后无法打印的情况，不仅如此，通过推动机构使推板推动打印样品离开打印区域，从而方便实现样品的重复批量打印，提高了设备的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印领域，特别涉及一种基于物联网的自动化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，它是以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，通过逐层打印的方式来构造物体，将数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序，把产品一层层制造出来。
随着3D打印机的兴起，相对3D打印技术方面的问题也逐渐增多，特别是现有的3D打印机自动化程度较低，具体表现在，当3D打印机打印完一件样品后，需要将样品取走后才能继续打印操作，而通常3D打印机打印一件样品的时间通常需要花几十分钟甚至几个小时，因此，现有的3D打印机无法实现自动化批量打印，同时，3D打印机在打印过程中，材料盘上的料丝容易相互缠绕，这种情况下，料丝往下走不动，导致无法往加热装置内输送打印原料，导致打印过程中断。
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，提供一种基于物联网的自动化3D打印机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于物联网的自动化3D打印机，包括底座、推动机构、顶板、导向机构、材料盘、送丝管、平面移动机构、升降机构、加热装置、打印喷头和四个支柱，所述推动机构设置在底座的上方，各支柱设置在底座的四角，所述顶板设置在支柱的顶端，所述导向机构和材料盘均设置在顶板的上方，所述导向机构与送丝管传动连接，所述平面移动机构设置在顶板的下方，所述升降机构与加热装置传动连接，所述加热装置设置在平面移动机构的下方，所述打印喷头固定在加热装置的下方，所述材料盘通过送丝管与加热装置连接；
所述推动机构包括推板和两个推动单元，两个所述推动单元分别设置在推板的两侧且与推板传动连接，所述推动单元包括第二驱动电机、缓冲块、第二驱动轴和滑环，所述第二驱动电机和缓冲块均固定在底座上，所述第二驱动电机与第二驱动轴传动连接，所述滑环套设在第二驱动轴上，所述第二驱动轴的外周上设有外螺纹，所述滑环内设有内螺纹，所述滑环内的内螺纹与第二驱动轴上的外螺纹相匹配，所述滑环与推板固定连接；
所述导向机构包括第一驱动电机、第一连杆、第二连杆、滑杆、套环、导向管和两个固定块，所述第一驱动电机和固定块均固定在顶板上，所述滑杆设置在两个固定块之间，所述套环套设在滑杆上，所述导向管固定在套环上且套设在送丝管上，所述第一驱动电机与第一连杆传动连接，所述第一连杆通过第二连杆与套环铰接。
作为优选，为了实现平面打印功能，所述平面移动机构包括横向移动机构、纵向移动机构和移动块，所述横向移动机构包括第三驱动电机、第三连杆、第四连杆、滑块和滑动杆，所述第三驱动电机固定在顶板上且与第三连杆传动连接，所述第三连杆通过第四连杆与滑块铰接，所述滑块套设在滑动杆上且与移动块固定连接，所述纵向移动机构包括第二气泵、第二气管和两个纵向移动单元，两个所述纵向移动单元分别设置在第二气管的两端，所述纵向移动单元包括第二气缸和第二活塞，所述第二气缸固定在顶板上且通过第二气管与第二气缸连通，所述第二活塞的一端设置在第二气缸内，两个所述第二活塞的另一端分别与滑动杆的两端固定连接。
作为优选，利用无刷直流电机驱动精度高的特点，为了能精确控制移动块的移动，所述第三驱动电机为无刷直流电机。
作为优选，为了实现逐层打印功能，所述升降机构包括第一气缸、第一气管、第一气缸和第一活塞，所述第一气缸固定在其中一个支柱上，所述第一气缸固定在移动块的下方，所述第一气缸通过第一气管与第一气缸连通，所述第一活塞的顶端设置在第一气缸内，所述第一活塞的底端与加热装置固定连接。
作为优选，为了检测材料盘中料丝的出料位置，所述导向管内设有两个导向单元，两个所述导向单元分别设置在导向管内两侧的内壁上，所述导向单元包括压力传感器、弹簧和导向片，所述压力传感器固定在导向管的内壁上，所述压力传感器通过弹簧与导向片连接，所述送丝管设置在两个导向片之间。
作为优选，为了方便送丝管插入导向管内，所述导向片的形状为圆弧形。
作为优选，为了减小滑环移动时产生的摩擦力，所述滑环内涂有润滑油。
作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证推板推动打印物品，所述第二驱动电机为直流伺服电机。
作为优选，为了保证推板有效推动打印物品，所述推板的高度等于支柱高度的一半。
作为优选，为了方便遥控操作，所述底座内还设有蓝牙。
该3D打印机在打印过程中，为了避免材料盘上的料丝缠绕使打印无法进行，通过导向机构带动送丝管移动至合适位置，使材料盘上的料丝有序安全地送至加热装置内供打印喷头打印样品，在导向机构中，由到香管内两侧的导向单元检测材料盘上的出料位置，送丝管压动某侧的导向片，使该侧的压力传感器检测的压力数据，此时由第一驱动电机带动第一连杆转动，通过第二连杆使套环在滑杆上移动，带动导向管移动至距离材料盘出料位置最近处，此时送丝管通过导向管的中心轴线位置，如此，使送丝管有序安全地给加热装置传递料丝，避免了料丝缠绕。该基于物联网的自动化3D打印机通过导向机构带动导向管移动，使送丝管有序安全地给加热装置传递料丝，避免了料丝缠绕后无法打印的情况。
为了能够实现批量自动化打印，在打印一件成品完成后，利用底座上的推动机构推动打印成品，使其离开打印区域。推动机构工作时，由推板两侧的第二驱动电机运行，带动第二驱动轴按其自身中心轴线转动，由于第二驱动轴上的外螺纹与滑环内的内螺纹相匹配，从而使滑环在第二驱动轴上移动，带动推板前后移动，在推板移动的过程中，推动底座上的打印样品，使打印样品离开底座上的打印区域，从而方便3D打印机进行重复打印，打印完成后，第二驱动电机反向转动，使推板反向移动将打印样品推至打印区域外部，如此反复运行，从而实现批量打印，提高了设备的实用性。该基于物联网的自动化3D打印机通过推动机构使推板推动打印样品离开打印区域，从而方便实现样品的重复批量打印，提高设备的实用性
本发明的有益效果是，该基于物联网的自动化3D打印机通过导向机构带动导向管移动，使送丝管有序安全地给加热装置传递料丝，避免了料丝缠绕后无法打印的情况，不仅如此，通过推动机构使推板推动打印样品离开打印区域，从而方便实现样品的重复批量打印，提高了设备的实用性。
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是本发明的基于物联网的自动化3D打印机的结构示意图；
图2是本发明的基于物联网的自动化3D打印机的俯视图；
图3是本发明的基于物联网的自动化3D打印机的导向机构的结构示意图；
图4是本发明的基于物联网的自动化3D打印机的导向管的结构示意图；
图5是本发明的基于物联网的自动化3D打印机的推动机构的结构示意图；
图6是本发明的基于物联网的自动化3D打印机的升降机构的结构示意图；
图7是本发明的基于物联网的自动化3D打印机的平面移动机构的结构示意图；
图中：1.底座，2.推动机构，3.支柱，4.顶板，5.导向机构，6.材料盘，7.送丝管，8.第二气泵，9.平面移动机构，10.加热装置，11.打印喷头，12.第一驱动电机，13.第一连杆，14.第二连杆，15.固定块，16.滑杆，17.套环，18.导向管，19.压力传感器，20.弹簧，21.导向片，22.推板，23.第二驱动电机，24.缓冲块，25.第二驱动轴，26.滑环，27.第一气泵，28.第一气管，29.第一气缸，30.第一活塞，31.第三驱动电机，32.第三连杆，33.第四连杆，34.滑块，35.滑动杆，36.移动块，37.第二气管，38.第二气缸，39.第二活塞。
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7所示，一种基于物联网的自动化3D打印机，包括底座1、推动机构2、顶板4、导向机构5、材料盘6、送丝管7、平面移动机构9、升降机构、加热装置10、打印喷头11和四个支柱3，所述推动机构2设置在底座1的上方，各支柱3设置在底座1的四角，所述顶板4设置在支柱3的顶端，所述导向机构5和材料盘6均设置在顶板4的上方，所述导向机构5与送丝管7传动连接，所述平面移动机构9设置在顶板4的下方，所述升降机构与加热装置10传动连接，所述加热装置10设置在平面移动机构9的下方，所述打印喷头11固定在加热装置10的下方，所述材料盘6通过送丝管7与加热装置10连接；
所述推动机构2包括推板22和两个推动单元，两个所述推动单元分别设置在推板22的两侧且与推板22传动连接，所述推动单元包括第二驱动电机23、缓冲块24、第二驱动轴25和滑环26，所述第二驱动电机23和缓冲块24均固定在底座1上，所述第二驱动电机23与第二驱动轴25传动连接，所述滑环26套设在第二驱动轴25上，所述第二驱动轴25的外周上设有外螺纹，所述滑环26内设有内螺纹，所述滑环26内的内螺纹与第二驱动轴25上的外螺纹相匹配，所述滑环26与推板22固定连接；
所述导向机构包括第一驱动电机12、第一连杆13、第二连杆14、滑杆16、套环17、导向管18和两个固定块15，所述第一驱动电机12和固定块15均固定在顶板4上，所述滑杆16设置在两个固定块15之间，所述套环17套设在滑杆16上，所述导向管18固定在套环17上且套设在送丝管7上，所述第一驱动电机12与第一连杆13传动连接，所述第一连杆13通过第二连杆14与套环17铰接。
作为优选，为了实现平面打印功能，所述平面移动机构9包括横向移动机构、纵向移动机构和移动块36，所述横向移动机构包括第三驱动电机31、第三连杆32、第四连杆33、滑块34和滑动杆35，所述第三驱动电机31固定在顶板4上且与第三连杆32传动连接，所述第三连杆32通过第四连杆33与滑块34铰接，所述滑块34套设在滑动杆35上且与移动块36固定连接，所述纵向移动机构包括第二气泵8、第二气管37和两个纵向移动单元，两个所述纵向移动单元分别设置在第二气管37的两端，所述纵向移动单元包括第二气缸38和第二活塞39，所述第二气缸38固定在顶板4上且通过第二气管37与第二气缸38连通，所述第二活塞39的一端设置在第二气缸38内，两个所述第二活塞39的另一端分别与滑动杆35的两端固定连接。
作为优选，利用无刷直流电机驱动精度高的特点，为了能精确控制移动块36的移动，所述第三驱动电机31为无刷直流电机。
作为优选，为了实现逐层打印功能，所述升降机构包括第一气缸29、第一气管28、第一气缸29和第一活塞30，所述第一气缸29固定在其中一个支柱3上，所述第一气缸29固定在移动块36的下方，所述第一气缸29通过第一气管28与第一气缸29连通，所述第一活塞30的顶端设置在第一气缸29内，所述第一活塞30的底端与加热装置10固定连接。
作为优选，为了检测材料盘6中料丝的出料位置，所述导向管18内设有两个导向单元，两个所述导向单元分别设置在导向管18内两侧的内壁上，所述导向单元包括压力传感器19、弹簧20和导向片21，所述压力传感器19固定在导向管18的内壁上，所述压力传感器19通过弹簧20与导向片21连接，所述送丝管7设置在两个导向片21之间。
作为优选，为了方便送丝管7插入导向管18内，所述导向片21的形状为圆弧形。
作为优选，为了减小滑环26移动时产生的摩擦力，所述滑环26内涂有润滑油。
作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证推板22推动打印物品，所述第二驱动电机23为直流伺服电机。
作为优选，为了保证推板22有效推动打印物品，所述推板22的高度等于支柱3高度的一半。
作为优选，为了方便遥控操作，所述底座1内还设有蓝牙。
该3D打印机在打印过程中，为了避免材料盘6上的料丝缠绕使打印无法进行，通过导向机构5带动送丝管7移动至合适位置，使材料盘6上的料丝有序安全地送至加热装置10内供打印喷头11打印样品，在导向机构5中，由到香管18内两侧的导向单元检测材料盘6上的出料位置，送丝管7压动某侧的导向片21，使该侧的压力传感器19检测的压力数据，此时由第一驱动电机12带动第一连杆13转动，通过第二连杆14使套环17在滑杆16上移动，带动导向管18移动至距离材料盘6出料位置最近处，此时送丝管7通过导向管18的中心轴线位置，如此，使送丝管7有序安全地给加热装置10传递料丝，避免了料丝缠绕。该基于物联网的自动化3D打印机通过导向机构5带动导向管18移动，使送丝管7有序安全地给加热装置10传递料丝，避免了料丝缠绕后无法打印的情况。
为了能够实现批量自动化打印，在打印一件成品完成后，利用底座1上的推动机构2推动打印成品，使其离开打印区域。推动机构2工作时，由推板22两侧的第二驱动电机23运行，带动第二驱动轴25按其自身中心轴线转动，由于第二驱动轴25上的外螺纹与滑环26内的内螺纹相匹配，从而使滑环26在第二驱动轴25上移动，带动推板22前后移动，在推板22移动的过程中，推动底座1上的打印样品，使打印样品离开底座1上的打印区域，从而方便3D打印机进行重复打印，打印完成后，第二驱动电机23反向转动，使推板22反向移动将打印样品推至打印区域外部，如此反复运行，从而实现批量打印，提高了设备的实用性。该基于物联网的自动化3D打印机通过推动机构2使推板22推动打印样品离开打印区域，从而方便实现样品的重复批量打印，提高设备的实用性。
与现有技术相比，该基于物联网的自动化3D打印机通过导向机构5带动导向管18移动，使送丝管7有序安全地给加热装置10传递料丝，避免了料丝缠绕后无法打印的情况，不仅如此，通过推动机构2使推板22推动打印样品离开打印区域，从而方便实现样品的重复批量打印，提高了设备的实用性。
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 (10)
1.一种基于物联网的自动化3D打印机，其特征在于，包括底座(1)、推动机构(2)、顶板(4)、导向机构(5)、材料盘(6)、送丝管(7)、平面移动机构(9)、升降机构、加热装置(10)、打印喷头(11)和四个支柱(3)，所述推动机构(2)设置在底座(1)的上方，各支柱(3)设置在底座(1)的四角，所述顶板(4)设置在支柱(3)的顶端，所述导向机构(5)和材料盘(6)均设置在顶板(4)的上方，所述导向机构(5)与送丝管(7)传动连接，所述平面移动机构(9)设置在顶板(4)的下方，所述升降机构与加热装置(10)传动连接，所述加热装置(10)设置在平面移动机构(9)的下方，所述打印喷头(11)固定在加热装置(10)的下方，所述材料盘(6)通过送丝管(7)与加热装置(10)连接；
所述推动机构(2)包括推板(22)和两个推动单元，两个所述推动单元分别设置在推板(22)的两侧且与推板(22)传动连接，所述推动单元包括第二驱动电机(23)、缓冲块(24)、第二驱动轴(25)和滑环(26)，所述第二驱动电机(23)和缓冲块(24)均固定在底座(1)上，所述第二驱动电机(23)与第二驱动轴(25)传动连接，所述滑环(26)套设在第二驱动轴(25)上，所述第二驱动轴(25)的外周上设有外螺纹，所述滑环(26)内设有内螺纹，所述滑环(26)内的内螺纹与第二驱动轴(25)上的外螺纹相匹配，所述滑环(26)与推板(22)固定连接；
所述导向机构包括第一驱动电机(12)、第一连杆(13)、第二连杆(14)、滑杆(16)、套环(17)、导向管(18)和两个固定块(15)，所述第一驱动电机(12)和固定块(15)均固定在顶板(4)上，所述滑杆(16)设置在两个固定块(15)之间，所述套环(17)套设在滑杆(16)上，所述导向管(18)固定在套环(17)上且套设在送丝管(7)上，所述第一驱动电机(12)与第一连杆(13)传动连接，所述第一连杆(13)通过第二连杆(14)与套环(17)铰接。
2.如权利要求1所述的基于物联网的自动化3D打印机，其特征在于，所述平面移动机构(9)包括横向移动机构、纵向移动机构和移动块(36)，所述横向移动机构包括第三驱动电机(31)、第三连杆(32)、第四连杆(33)、滑块(34)和滑动杆(35)，所述第三驱动电机(31)固定在顶板(4)上且与第三连杆(32)传动连接，所述第三连杆(32)通过第四连杆(33)与滑块(34)铰接，所述滑块(34)套设在滑动杆(35)上且与移动块(36)固定连接，所述纵向移动机构包括第二气泵(8)、第二气管(37)和两个纵向移动单元，两个所述纵向移动单元分别设置在第二气管(37)的两端，所述纵向移动单元包括第二气缸(38)和第二活塞(39)，所述第二气缸(38)固定在顶板(4)上且通过第二气管(37)与第二气缸(38)连通，所述第二活塞(39)的一端设置在第二气缸(38)内，两个所述第二活塞(39)的另一端分别与滑动杆(35)的两端固定连接。
3.如权利要求2所述的基于物联网的自动化3D打印机，其特征在于，所述第三驱动电机(31)为无刷直流电机。
4.如权利要求1所述的基于物联网的自动化3D打印机，其特征在于，所述升降机构包括第一气缸(29)、第一气管(28)、第一气缸(29)和第一活塞(30)，所述第一气缸(29)固定在其中一个支柱(3)上，所述第一气缸(29)固定在移动块(36)的下方，所述第一气缸(29)通过第一气管(28)与第一气缸(29)连通，所述第一活塞(30)的顶端设置在第一气缸(29)内，所述第一活塞(30)的底端与加热装置(10)固定连接。
5.如权利要求1所述的基于物联网的自动化3D打印机，其特征在于，所述导向管(18)内设有两个导向单元，两个所述导向单元分别设置在导向管(18)内两侧的内壁上，所述导向单元包括压力传感器(19)、弹簧(20)和导向片(21)，所述压力传感器(19)固定在导向管(18)的内壁上，所述压力传感器(19)通过弹簧(20)与导向片(21)连接，所述送丝管(7)设置在两个导向片(21)之间。
6.如权利要求5所述的基于物联网的自动化3D打印机，其特征在于，所述导向片(21)的形状为圆弧形。
7.如权利要求1所述的基于物联网的自动化3D打印机，其特征在于，所述滑环(26)内涂有润滑油。
8.如权利要求1所述的基于物联网的自动化3D打印机，其特征在于，所述第二驱动电机(23)为直流伺服电机。
9.如权利要求1所述的基于物联网的自动化3D打印机，其特征在于，所述推板(22)的高度等于支柱(3)高度的一半。
10.如权利要求1所述的基于物联网的自动化3D打印机，其特征在于，所述底座(1)内还设有蓝牙。
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