CN106915085A - 一种便于打印椭圆形工件的3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便于打印椭圆形工件的3D打印机，包括输料机构、壳体、动力机构、喷头、打印台和底座，底座内还包括驱动装置，驱动装置包括升降机构、平移机构和旋转机构，升降机构包括升降台、第一电机、第一圆柱齿轮和升降组件，平移机构包括第二电机、半齿轮、齿条和驱动框，旋转机构包括第三电机、第三圆柱齿轮、第四圆柱齿轮、转轴和第二轴承，该便于打印椭圆形工件的3D打印机，喷头不动，打印台边旋转边做往复运动，其旋转一周，正好在水平方向上做一次直线的往复运动，从而实现椭圆形状的打印，同时可通过升降机构驱动打印台升降来多层打印，从而实现对具有椭圆元素的三维物体的打印，此种打印方式打印的椭圆精度高、打印速度较快。

Description

一种便于打印椭圆形工件的3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印设备领域，特别涉及一种便于打印椭圆形工件的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。

目前，现有的3D打印机，若要打印椭圆形状时，由于仅依靠X轴、Y轴方向上的移动来实现，精度上会出现一定的偏差，导致打印的椭圆不够精确，并且打印速度较慢，若需要大批量地打印具有椭圆元素的三维物体，则会导致成品的打印效率很低。

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，提供一种便于打印椭圆形工件的3D打印机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种便于打印椭圆形工件的3D打印机，包括输料机构、壳体、动力机构、喷头、打印台和底座，所述底座内还包括驱动装置，所述驱动装置设置在打印台的下方，所述底座的顶面设有开口，所述打印台位于开口的上方；

所述驱动装置包括升降机构、平移机构和旋转机构，所述升降机构设置在底座的底面上，所述平移机构设置在升降机构的上方，所述旋转机构设置在平移机构的上方，所述打印台设置在旋转机构的上方，所述升降机构与平移机构传动连接，所述平移机构与旋转机构传动连接，所述旋转机构与打印台传动连接；

所述升降机构包括升降台、第一电机、第一圆柱齿轮和升降组件，所述第一电机设置在底座的底面上，所述第一圆柱齿轮与第一电机传动连接，所述升降组件与第一圆柱齿轮传动连接，所述升降台水平设置，所述升降组件设置在升降台和底座的底面之间；

所述升降组件包括两个升降单元，两个升降单元关于第一圆柱齿轮对称设置，所述升降单元包括丝杆、第二圆柱齿轮和第一轴承，所述丝杆竖向设置，所述第二圆柱齿轮套设在丝杆上，所述第二圆柱齿轮与第一圆柱齿轮啮合，所述升降台的下端面设有螺纹孔，所述丝杆的顶端位于螺纹孔内，所述丝杆与升降台螺纹连接，所述丝杆的底端通过第一轴承与底座的底面连接；

所述平移机构包括第二电机、半齿轮、齿条和驱动框，所述第二电机设置在升降台的上端面上，所述半齿轮与第二电机传动连接，所述驱动框水平设置，所述齿条水平设置，所述齿条有两个，两个齿条分别设置在驱动框的内壁的顶面和底面上，两个齿条关于半齿轮对称设置，所述半齿轮位于两个齿条之间，所述半齿轮与齿条啮合，所述驱动框的下端面与升降台的上端面滑动连接；

所述旋转机构包括第三电机、第三圆柱齿轮、第四圆柱齿轮、转轴和第二轴承，所述第三电机设置在驱动框的上端面上，所述第三圆柱齿轮与第三电机传动连接，所述转轴竖向设置，所述转轴的顶端与打印台的下端面连接，所述转轴的底端通过第二轴承与驱动框的上端面连接，所述第四圆柱齿轮套设在转轴上，所述第四圆柱齿轮与第三圆柱齿轮啮合。

作为优选，为了在驱动框不需要移动时，保持其稳固性，所述升降台的上端面设有凹槽，所述凹槽内设有固定机构，所述固定机构包括电磁铁、弹簧、铁块和限位块，所述电磁铁设置在凹槽的槽底上，所述弹簧竖向设置，所述弹簧设置在电磁铁和铁块之间，所述铁块通过弹簧与电磁铁连接，所述限位块设置在铁块的上方，所述驱动框的底面设有限位槽，所述限位块的顶部位于限位槽内，所述限位块的位于限位槽内的部分与限位槽匹配且滑动连接。

作为优选，为了保护弹簧，所述弹簧上套设有波纹管，所述波纹管的顶端与铁块的下端面连接，所述波纹管的底端与电磁铁的上端面连接。

作为优选，为了提高驱动框的滑动精度及滑动过程的稳定性，所述升降台的上端面设有滑槽，所述滑槽内设有滑动块，所述滑动块与滑槽匹配，所述滑动块与驱动框的下端面连接，所述驱动框通过滑动块与升降台滑动连接。

作为优选，为了提高驱动框和升降台连接的牢固性，所述滑槽为燕尾槽。

作为优选，为了使设备的工作状态智能化，所述第一电机、第二电机、第三电机均为伺服电机。

作为优选，为了便于操作，所述壳体上设有开关，所述开关分别与第一电机、第二电机和第三电机电连接。

作为优选，为了方便观察成品，所述壳体的顶部设有LED灯。

作为优选，为了防锈，从而保障升降台顺利移动，所述丝杆的表面设有防腐镀锌层。

作为优选，为了提高椭圆打印的精度，所述第四圆柱齿轮转动一周的时间与驱动框往复运动一次的时间相等。

本发明的有益效果是，该便于打印椭圆形工件的3D打印机，喷头保持不动，通过旋转机构驱动打印台旋转，同时通过平移机构驱动其在水平方向上运动，打印台旋转一周，其正好在水平方向上实现一次直线的往复运动，从而实现椭圆形状的打印，同时可通过升降机构驱动打印台上下升降来多层打印，从而实现对具有椭圆元素的三维物体的打印，此种打印方式打印的椭圆精度高、打印速度较快。

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是本发明的一种便于打印椭圆形工件的3D打印机的结构示意图。

图2是本发明的一种便于打印椭圆形工件的3D打印机的打印台和底座与驱动装置的连接结构示意图。

图3是图2的A部放大图。

图4是本发明的一种便于打印椭圆形工件的3D打印机的驱动框和升降台的连接结构示意图。

图中：1.输料机构，2.壳体，3.动力机构，4.喷头，5.打印台，6.底座，7.升降台，8.第一电机，9.第一圆柱齿轮，10.丝杆，11.第二圆柱齿轮，12.第一轴承，13.第二电机，14.半齿轮，15.齿条，16.驱动框，17.第三电机，18.第三圆柱齿轮，19.第四圆柱齿轮，20.转轴，21.第二轴承，22.电磁铁，23.弹簧，24.铁块，25.限位块，26.滑动块。

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1-4所示，一种便于打印椭圆形工件的3D打印机，包括输料机构1、壳体2、动力机构3、喷头4、打印台5和底座6，所述底座6内还包括驱动装置，所述驱动装置设置在打印台5的下方，所述底座6的顶面设有开口，所述打印台5位于开口的上方；

所述驱动装置包括升降机构、平移机构和旋转机构，所述升降机构设置在底座6的底面上，所述平移机构设置在升降机构的上方，所述旋转机构设置在平移机构的上方，所述打印台5设置在旋转机构的上方，所述升降机构与平移机构传动连接，所述平移机构与旋转机构传动连接，所述旋转机构与打印台5传动连接；

所述升降机构包括升降台7、第一电机8、第一圆柱齿轮9和升降组件，所述第一电机8设置在底座6的底面上，所述第一圆柱齿轮9与第一电机8传动连接，所述升降组件与第一圆柱齿轮9传动连接，所述升降台7水平设置，所述升降组件设置在升降台7和底座6的底面之间；

所述升降组件包括两个升降单元，两个升降单元关于第一圆柱齿轮9对称设置，所述升降单元包括丝杆10、第二圆柱齿轮11和第一轴承12，所述丝杆10竖向设置，所述第二圆柱齿轮11套设在丝杆10上，所述第二圆柱齿轮11与第一圆柱齿轮9啮合，所述升降台7的下端面设有螺纹孔，所述丝杆10的顶端位于螺纹孔内，所述丝杆10与升降台7螺纹连接，所述丝杆10的底端通过第一轴承12与底座6的底面连接；

所述平移机构包括第二电机13、半齿轮14、齿条15和驱动框16，所述第二电机13设置在升降台7的上端面上，所述半齿轮14与第二电机13传动连接，所述驱动框16水平设置，所述齿条15水平设置，所述齿条15有两个，两个齿条15分别设置在驱动框16的内壁的顶面和底面上，两个齿条15关于半齿轮14对称设置，所述半齿轮14位于两个齿条15之间，所述半齿轮14与齿条15啮合，所述驱动框16的下端面与升降台7的上端面滑动连接；

所述旋转机构包括第三电机17、第三圆柱齿轮18、第四圆柱齿轮19、转轴20和第二轴承21，所述第三电机17设置在驱动框16的上端面上，所述第三圆柱齿轮18与第三电机17传动连接，所述转轴20竖向设置，所述转轴20的顶端与打印台5的下端面连接，所述转轴20的底端通过第二轴承21与驱动框16的上端面连接，所述第四圆柱齿轮19套设在转轴20上，所述第四圆柱齿轮19与第三圆柱齿轮18啮合。

作为优选，为了在驱动框16不需要移动时，保持其稳固性，所述升降台7的上端面设有凹槽，所述凹槽内设有固定机构，所述固定机构包括电磁铁22、弹簧23、铁块24和限位块25，所述电磁铁22设置在凹槽的槽底上，所述弹簧23竖向设置，所述弹簧23设置在电磁铁22和铁块24之间，所述铁块24通过弹簧23与电磁铁22连接，所述限位块25设置在铁块24的上方，所述驱动框16的底面设有限位槽，所述限位块25的顶部位于限位槽内，所述限位块25的位于限位槽内的部分与限位槽匹配且滑动连接，电磁铁22通电时，对铁块24产生吸引力，通过弹簧23将铁块24向下拉，从而将限位块25拉离限位槽，驱动框16可自由滑动，当电磁铁22断电时，限位块25在弹簧23弹力的作用下卡入限位槽内，可在驱动框16不需要移动时，保持其稳固性。

作为优选，为了保护弹簧23，所述弹簧23上套设有波纹管，所述波纹管的顶端与铁块24的下端面连接，所述波纹管的底端与电磁铁22的上端面连接。

作为优选，为了提高驱动框16的滑动精度及滑动过程的稳定性，所述升降台7的上端面设有滑槽，所述滑槽内设有滑动块26，所述滑动块26与滑槽匹配，所述滑动块26与驱动框16的下端面连接，所述驱动框16通过滑动块26与升降台7滑动连接，因滑槽通过滑动块26将驱动框16的滑动轨迹限定在一定范围内，故实现了滑动过程的精确性和稳定性。

作为优选，为了提高驱动框16和升降台7连接的牢固性，所述滑槽为燕尾槽。

作为优选，为了使设备的工作状态智能化，所述第一电机8、第二电机13、第三电机17均为伺服电机，由于伺服电机可使控制速度、位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，故能形成智能操控系统，使升降机构、平移机构和旋转机构更好地配合工作。

作为优选，为了便于操作，所述壳体2上设有开关，所述开关分别与第一电机8、第二电机13和第三电机17电连接。

作为优选，为了方便观察成品，所述壳体2的顶部设有LED灯。

作为优选，为了防锈，从而保障升降台7顺利移动，所述丝杆10的表面设有防腐镀锌层，由于锌腐蚀的产物对锌有较好的保护作用，所以腐蚀速度非常慢，寿命是未镀锌的l5～30倍，故能防止丝杆10表面生锈，保障升降台7顺利移动。

作为优选，为了提高椭圆打印的精度，所述第四圆柱齿轮19转动一周的时间与驱动框16往复运动一次的时间相等，故能保证打印台5旋转一周，其正好在水平方向上实现一次直线的往复运动，从而实现一个完整椭圆形状的打印，提高打印精度。

该便于打印椭圆形工件的3D打印机，输料机构1用于输送打印的原料，动力机构3用于驱动喷头4运动从而进行打印，打印椭圆形状时，喷头4保持不动，通过开关控制第三电机17工作，第三电机17驱动第三圆柱齿轮18转动，由于打印台5水平设置，转轴20竖向设置，转轴20的顶端与打印台5的下端面连接，转轴20的底端通过第二轴承21与驱动框16的上端面连接，第四圆柱齿轮19套设在转轴20上，第四圆柱齿轮19与第三圆柱齿轮18啮合，故第三圆柱齿轮18通过第四圆柱齿轮19驱动转轴20转动，并带动打印台5旋转，同时，通过开关控制第二电机13工作，第二电机13驱动半齿轮14旋转，半齿轮14为具有一半轮齿的圆柱齿轮，由于驱动框16水平设置，齿条15水平设置，齿条15有两个，两个齿条15分别设置在驱动框16的内壁的顶面和底面上，两个齿条15关于半齿轮14对称设置，半齿轮14位于两个齿条15之间，半齿轮14与齿条15啮合，故驱动框16在半齿轮14的驱动下在水平方向上做直线往复运动，由于第三电机17设置在驱动框16的上端面上，转轴20的底端通过第二轴承21与驱动框16的上端面连接，故打印台5边旋转边在水平方向上做往复运动，由于第四圆柱齿轮19转动一周的时间与驱动框16往复运动一次的时间相等，故能保证打印台5旋转一周，其正好在水平方向上实现一次直线的往复运动，从而实现一个完整椭圆形状的打印，当通过开关启动第一电机8时，第一电机8驱动第一圆柱齿轮9转动，由于第一电机8设置在底座6的底面上，丝杆10竖向设置，第二圆柱齿轮11套设在丝杆10上，第二圆柱齿轮11与第一圆柱齿轮9啮合，升降台7的下端面设有螺纹孔，丝杆10的顶端位于螺纹孔内，丝杆10与升降台7螺纹连接，丝杆10的底端通过第一轴承12与底座6的底面连接，又由于丝杆10、第二圆柱齿轮11和第一轴承12均有两个且关于第一圆柱齿轮9对称设置，故升降台7在丝杆10的驱动下上下移动，由于第二电机13设置在升降台7的上端面上，驱动框16的下端面与升降台7的上端面滑动连接，故可驱动打印台5上下升降来多层打印，从而实现对具有椭圆元素的三维物体的打印，此种打印方式打印的椭圆精度高、打印速度较快。

与现有技术相比，该便于打印椭圆形工件的3D打印机，喷头4保持不动，通过旋转机构驱动打印台5旋转，同时通过平移机构驱动其在水平方向上运动，打印台5旋转一周，其正好在水平方向上实现一次直线的往复运动，从而实现椭圆形状的打印，同时可通过升降机构驱动打印台5上下升降来多层打印，从而实现对具有椭圆元素的三维物体的打印，此种打印方式打印的椭圆精度高、打印速度较快。

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)

1.一种便于打印椭圆形工件的3D打印机，其特征在于，包括输料机构(1)、壳体(2)、动力机构(3)、喷头(4)、打印台(5)和底座(6)，所述底座(6)内还包括驱动装置，所述驱动装置设置在打印台(5)的下方，所述底座(6)的顶面设有开口，所述打印台(5)位于开口的上方；

所述驱动装置包括升降机构、平移机构和旋转机构，所述升降机构设置在底座(6)的底面上，所述平移机构设置在升降机构的上方，所述旋转机构设置在平移机构的上方，所述打印台(5)设置在旋转机构的上方，所述升降机构与平移机构传动连接，所述平移机构与旋转机构传动连接，所述旋转机构与打印台(5)传动连接；

所述升降机构包括升降台(7)、第一电机(8)、第一圆柱齿轮(9)和升降组件，所述第一电机(8)设置在底座(6)的底面上，所述第一圆柱齿轮(9)与第一电机(8)传动连接，所述升降组件与第一圆柱齿轮(9)传动连接，所述升降台(7)水平设置，所述升降组件设置在升降台(7)和底座(6)的底面之间；

所述升降组件包括两个升降单元，两个升降单元关于第一圆柱齿轮(9)对称设置，所述升降单元包括丝杆(10)、第二圆柱齿轮(11)和第一轴承(12)，所述丝杆(10)竖向设置，所述第二圆柱齿轮(11)套设在丝杆(10)上，所述第二圆柱齿轮(11)与第一圆柱齿轮(9)啮合，所述升降台(7)的下端面设有螺纹孔，所述丝杆(10)的顶端位于螺纹孔内，所述丝杆(10)与升降台(7)螺纹连接，所述丝杆(10)的底端通过第一轴承(12)与底座(6)的底面连接；

所述平移机构包括第二电机(13)、半齿轮(14)、齿条(15)和驱动框(16)，所述第二电机(13)设置在升降台(7)的上端面上，所述半齿轮(14)与第二电机(13)传动连接，所述驱动框(16)水平设置，所述齿条(15)水平设置，所述齿条(15)有两个，两个齿条(15)分别设置在驱动框(16)的内壁的顶面和底面上，两个齿条(15)关于半齿轮(14)对称设置，所述半齿轮(14)位于两个齿条(15)之间，所述半齿轮(14)与齿条(15)啮合，所述驱动框(16)的下端面与升降台(7)的上端面滑动连接；

所述旋转机构包括第三电机(17)、第三圆柱齿轮(18)、第四圆柱齿轮(19)、转轴(20)和第二轴承(21)，所述第三电机(17)设置在驱动框(16)的上端面上，所述第三圆柱齿轮(18)与第三电机(17)传动连接，所述转轴(20)竖向设置，所述转轴(20)的顶端与打印台(5)的下端面连接，所述转轴(20)的底端通过第二轴承(21)与驱动框(16)的上端面连接，所述第四圆柱齿轮(19)套设在转轴(20)上，所述第四圆柱齿轮(19)与第三圆柱齿轮(18)啮合。

2.如权利要求1所述的便于打印椭圆形工件的3D打印机，其特征在于，所述升降台(7)的上端面设有凹槽，所述凹槽内设有固定机构，所述固定机构包括电磁铁(22)、弹簧(23)、铁块(24)和限位块(25)，所述电磁铁(22)设置在凹槽的槽底上，所述弹簧(23)竖向设置，所述弹簧(23)设置在电磁铁(22)和铁块(24)之间，所述铁块(24)通过弹簧(23)与电磁铁(22)连接，所述限位块(25)设置在铁块(24)的上方，所述驱动框(16)的底面设有限位槽，所述限位块(25)的顶部位于限位槽内，所述限位块(25)的位于限位槽内的部分与限位槽匹配且滑动连接。

3.如权利要求2所述的便于打印椭圆形工件的3D打印机，其特征在于，所述弹簧(23)上套设有波纹管，所述波纹管的顶端与铁块(24)的下端面连接，所述波纹管的底端与电磁铁(22)的上端面连接。

4.如权利要求1所述的便于打印椭圆形工件的3D打印机，其特征在于，所述升降台(7)的上端面设有滑槽，所述滑槽内设有滑动块(26)，所述滑动块(26)与滑槽匹配，所述滑动块(26)与驱动框(16)的下端面连接，所述驱动框(16)通过滑动块(26)与升降台(7)滑动连接。

5.如权利要求4所述的便于打印椭圆形工件的3D打印机，其特征在于，所述滑槽为燕尾槽。

6.如权利要求1所述的便于打印椭圆形工件的3D打印机，其特征在于，所述第一电机(8)、第二电机(13)、第三电机(17)均为伺服电机。

7.如权利要求1所述的便于打印椭圆形工件的3D打印机，其特征在于，所述壳体(2)上设有开关，所述开关分别与第一电机(8)、第二电机(13)和第三电机(17)电连接。

8.如权利要求1所述的便于打印椭圆形工件的3D打印机，其特征在于，所述壳体(2)的顶部设有LED灯。

9.如权利要求1所述的便于打印椭圆形工件的3D打印机，其特征在于，所述丝杆(10)的表面设有防腐镀锌层。

10.如权利要求1所述的便于打印椭圆形工件的3D打印机，其特征在于，所述第四圆柱齿轮(19)转动一周的时间与驱动框(16)往复运动一次的时间相等。