CN106827540A - 一种用于3d打印机全自动调平结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于3D打印机全自动调平结构，包括框架、喷头和热床板，框架上设有XY平台，XY平台上设有主动同步轮、被动同步轮、导轨和X轴固定板，X轴固定板下部两端设有导轨槽，导轨槽架设于导轨上，主动同步轮和被动同步轮连接有皮带，皮带带动X轴固定板在Y轴上前后移动，本发明的有益效果是：自动调平系统可以完成大幅面的3D打印机打印平台的自动调平，该方法通过距离传感器完成测距，量测三点，将数据进行比对，以第一支撑柱和第二支撑柱之间的量测点的量测距离为基准，进行调节，量测点位少，速度快。

Description

一种用于3D打印机全自动调平结构

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及的是一种自动调平的量测方法和3D打印平台结构。

背景技术

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。

日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。

3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。

3D打印包括三个步骤，三维设计、切片处理和完成打印。

三维打印的设计过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。

设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器，其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件；

切片处理是打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。

打印机打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米来计算的。一般的厚度为100微米，即0.1毫米，也有部分打印机如ObjetConnex系列还有三维Systems'ProJet系列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天，根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数个小时，当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。

传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品，而三维打印技术则可以以更快，更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。一个桌面尺寸的三维打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要；

完成打印是指三维打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够(在弯曲的表面可能会比较粗糙，像图像上的锯齿一样)，要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法：先用当前的三维打印机打出稍大一点的物体，再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

有些技术可以同时使用多种材料进行打印。有些技术在打印的过程中还会用到支撑物，比如在打印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西(如可溶的东西)作为支撑物。

3D打印技术是无法应用于大量生产，所以有些专家鼓吹3D打印是第三次工业革命，这个说法只是个噱头。富士康为苹果代工生产iPhone已经多年。郭台铭以3D打印制造的手机为例，说明3D打印的产品只能看不能用，因为这些产品上不能加上电子元器件，无法为电子产品量产。3D打印即使不生产电子产品，但受材料的限制，可以生产的其他产品也很少，“即使生产出来的产品，也无法量产，而且一摔就碎。

“3D打印的确更适合一些小规模制造，尤其是高端的定制化产品，比如汽车零部件制造。虽然主要材料还是塑料，但未来金属材料肯定会被运用到3D打印中来，”克伦普说，3D打印技术先后进入了牙医、珠宝、医疗行业，未来可应用的范围会越来越广。2014年11月末，3D打印技术被《时代》周刊为2014年25项年度最佳发明。对消费者和企业而言，这是个福音。仅在过去一年中，中学生们3D打印了用于物理课实验的火车车厢，科学家们3D打印了人类器官组织，通用电气公司则使用3D打印技术改进了其喷气引擎的效率。美国三维系统公司的3D打印机能打印糖果和乐器等，该公司首席执行官阿维·赖兴塔尔说:“这的确是一种巧夺天工的技术。”

目前，3D打印机新机安装或移动后会造成打印机平台平面与喷头平面不水平，需要重新调平，否则会影响打印品质，甚至损坏喷头。

3D打印精度主要主要受器机械结构件加工精度、运动精度、打印平台状态、工艺参数等因素的影响。在这些因素中，打印平台的状态直接影响打印精度，如果打印平台不水平将导致打印喷头吐丝不均匀。当打印平台与打印喷头的距离过小时，打印头不能顺利出丝，很容易出现打印喷头堵塞，由于喷头直径细小，堵塞后无法处理，需要更换新的喷头。由于打印平台精度要求较高，非专业人员很难将打印平台调节到理想状态，且调节时间长，造成装机后基本不会移动位置，造成使用不便。

发明内容

为解决现有现在还没有一种当电缆出现断路时，可以及时检出断点，并及时抢修可以临时提供通路的机器人等问题，本发明提供了一种可以及时发现断点，并提供临时通路的电力抢修机器人。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种用于3D打印机全自动调平结构，包括框架、喷头和热床板，其技术要点为，框架上设有XY平台，XY平台上设有主动同步轮、被动同步轮、导轨和X轴固定板，X轴固定板上设有X方向轨道，X轴固定板下部两端设有导轨槽，导轨槽架设于导轨上，主动同步轮下方设有XY步进电机，主动同步轮和被动同步轮连接有皮带，皮带带动X轴固定板在Y轴上前后移动，喷头设于X方向轨道上在X轴上左右移动，喷头上设有距离传感器；框架内设有热床托板，热床板放于热床托板上使用；框架下方设有底板，底板上设有第一支撑柱、第二支撑柱和第三支撑柱，第一支撑柱和第二支撑柱上设有Z轴丝杆电机；框架后部设有背盖板，背盖板上也设有Z轴丝杆电机。

作为本发明的优选方案为，底板和背盖板上均设有散热孔。

作为本发明的优选方案为，热床板上设有三个基准点，基准点分别位于靠近Z轴丝杆电机处。

作为本发明的优选方案为，Z轴丝杆电机设有三个，其中一个位于背盖板中间位置。

作为本发明的优选方案为，喷头受控于程序电路，程序电路包括解读三维设计、信号接收和发出指令。

作为本发明的优选方案为，导轨设有两个，分别位于X轴固定板两侧。

作为本发明的优选方案为，热床托板为U型结构，U型开口面向前方。

本发明一种用于3D打印机全自动调平结构的调平方法为：

热床板上设有三个基准量测点，前方设有两个，后方设有一个，其中后方的量测距离为L1，前方左面的量测距离为L2，前方右面的量测距离为L3，

当L2、L3>L1时，Z轴丝杆电机向上运行相应距离，使L2、L3＝L1；

当L2、L3<L1时，Z轴丝杆电机向下运行相应距离，使L2、L3＝L1；

当L2/L3<L1,L3/L2>L1时，相差在可调范围内，Z轴丝杆电机向下或向上运行相应距离，使L2、L3＝L1，如果相差较大，可以检查配件异常，进行更换或相关调试。

本发明的有益效果是：自动调平系统可以完成大幅面的3D打印机打印平台的自动调平，该方法通过距离传感器完成测距，量测三个基准量测点，将数据进行比对，以第一支撑柱和第二支撑柱之间的量测点的量测距离为基准，进行调节，基准量测点位少，速度快；确保了打印平台状态及时准确的反馈到丝杆电机自动调平系统，使得调平软件和调平硬件紧密配合，丝杆电机回路可以精确调节丝杆的行径唯一，保证调节精度；丝杆电机回路中的分段减速和延时控制，使得打印瓶体在某个位置上准确停止，并保持位置不变，具有重复性；此发明的调节过程无须人员干涉，在一定程度上减少了人为原因造成的调节误差和不员间的认知误差，大大提高调节效率，在一定程度上多段了准备时间，并且最终的调节结果能够使打印平台处于最佳的水平位置，保持在公差范围内。

附图说明

图1为本发明的上部俯视结构示意图；

图2为本发明的下部仰视结构示意图；

图3为本发明的整体结构示意图；

其中，1-XY平台，2-主动同步轮，3-喷头，4-X轴固定板，5-导轨，6-被动同步轮，7-热床板，8-热床托板，9-Z轴丝杆电机，10-底板，11-背盖板，12-XY步进电机，13-距离传感器，14-第一支撑柱，15-第二支撑柱，16-第三支撑柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行清晰、完整地解释说明，显然所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，但不限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种用于3D打印机全自动调平结构，包括框架、喷头和热床板，框架上设有XY平台，XY平台上设有主动同步轮、被动同步轮、导轨和X轴固定板，X轴固定板上设有X方向轨道，X轴固定板下部两端设有导轨槽，导轨槽架设于导轨上，主动同步轮下方设有XY步进电机，主动同步轮和被动同步轮连接有皮带，皮带带动X轴固定板在Y轴上前后移动，喷头设于X方向轨道上在X轴上左右移动，喷头上设有距离传感器；框架内设有热床托板，热床板放于热床托板上使用；框架下方设有底板，底板上设有第一支撑柱、第二支撑柱和第三支撑柱，第一支撑柱和第二支撑柱上设有Z轴丝杆电机；框架后部设有背盖板，背盖板上也设有Z轴丝杆电机。

所述的底板和背盖板上均设有散热孔。

所述的热床板上设有三个基准点，基准点分别位于靠近Z轴丝杆电机处。

所述的Z轴丝杆电机设有三个，其中一个位于背盖板中间位置。

所述的喷头受控于程序电路，程序电路包括解读三维设计、信号接收和发出指令。

所述的导轨设有两个，分别位于X轴固定板两侧。

所述的热床托板为U型结构，U型开口面向前方。

用于3D打印机全自动调平结构的调平方法为：

热床板上设有三个基准量测点，前方设有两个，后方设有一个，其中后方的量测距离为L1，前方左面的量测距离为L2，前方右面的量测距离为L3，

当L2、L3>L1时，Z轴丝杆电机向上运行相应距离，使L2、L3＝L1；

当L2、L3<L1时，Z轴丝杆电机向下运行相应距离，使L2、L3＝L1；

当L2/L3<L1,L3/L2>L1时，相差在可调范围内，Z轴丝杆电机向下或向上运行相应距离，使L2、L3＝L1，如果相差较大，可以检查配件异常，进行更换或相关调试。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种用于3D打印机全自动调平结构，包括框架、喷头和热床板，其特征在于：所述的框架上设有XY平台，XY平台上设有主动同步轮、被动同步轮、导轨和X轴固定板，X轴固定板上设有X方向轨道，X轴固定板下部两端设有导轨槽，导轨槽架设于导轨上，主动同步轮下方设有XY步进电机，主动同步轮和被动同步轮连接有皮带，皮带带动X轴固定板在Y轴上前后移动，喷头设于X方向轨道上在X轴上左右移动，喷头上设有距离传感器；框架内设有热床托板，热床板放于热床托板上使用；框架下方设有底板，底板上设有第一支撑柱、第二支撑柱和第三支撑柱，第一支撑柱和第二支撑柱上设有Z轴丝杆电机；框架后部设有背盖板，背盖板上也设有Z轴丝杆电机。

2.根据权利要求1所述的一种用于3D打印机全自动调平结构，其特征在于：所述的底板和背盖板上均设有散热孔。

3.根据权利要求1所述的一种用于3D打印机全自动调平结构，其特征在于：所述的热床板上设有三个基准测量点，基准测量点分别位于靠近Z轴丝杆电机处。

4.根据权利要求1所述的一种用于3D打印机全自动调平结构，其特征在于：所述的Z轴丝杆电机设有三个，其中一个位于背盖板中间位置。

5.根据权利要求1所述的一种用于3D打印机全自动调平结构，其特征在于：所述的喷头受控于程序电路，程序电路包括解读三维设计、信号接收和发出指令。

6.根据权利要求1所述的一种用于3D打印机全自动调平结构，其特征在于：所述的导轨设有两个，分别位于X轴固定板两侧。

7.根据权利要求1所述的一种用于3D打印机全自动调平结构，其特征在于：所述的热床托板为U型结构，U型开口面向前方。

8.根据权利要求1所属的一种用于3D打印机全自动调平结构，其调平方法为：

热床板上设有三个基准量测点，前方设有两个，后方设有一个，其中后方的量测距离为L1，前方左面的量测距离为L2，前方右面的量测距离为L3，

当L2、L3>L1时，Z轴丝杆电机向上运行相应距离，使L2、L3＝L1；

当L2、L3<L1时，Z轴丝杆电机向下运行相应距离，使L2、L3＝L1；

当L2/L3<L1,L3/L2>L1时，相差在可调范围内，Z轴丝杆电机向下或向上运行相应距离，使L2、L3＝L1，如果相差较大，可以检查配件异常，进行更换或相关调试。