CN107139474B - 一种适应于大中型打印尺寸的3d打印机热床系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统及其工作方法，该热床系统包括机架总成、热床总成和滑车总成，热床总成连接在机架总成内，滑车总成放置在机架总成的出件口；机架总成包括升降装置、触底热床导板和3D打印机机架；升降装置连接在3D打印机机架上，能够做上下升降运动，热床总成能够固定在升降装置上；热床总成包括钢化玻璃板、加热硅胶板、热床骨架、热床前支脚骨架、滑车靠板、流利条和位置锁定机构；钢化玻璃板放置在热床骨架上；通过位置锁定机构热床总成与升降装置连接；滑车总成具有滑车骨架，滑车靠板在热床总成移出时与滑车骨架连接。本发明具有结构简单、成型面积大、调平方便、取件便捷、制作成本低等特点。

Description

一种适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统及其工作 方法

技术领域

本发明涉及3D打印机的热床系统，尤其涉及一种适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统及其工作方法。

背景技术

目前3D打印机热床系统打印面积一般小于300mm*300mm，在融熔沉积工艺形式下，当3D打印面积较大超过1m²时，会出现如下几个问题：

1、平整度问题：3D打印要求在热床的任意位置与工作部打印头间隙不超过0.1～0.2mm，否则不能正常进行打印作业(间隙过大，材料无法在基板附着，间隙过小或负间隙则引起喷头剐蹭损伤)。在大中尺寸(如1m²至3m²打印范围内)，要保证整台面与喷头间隙距离要求十分困难。即使基板拥有足够强度，加热后不变形，也需采用精密铸件铣磨，成本极高。实际状况下大型铸造平板为控制热变形大小，其厚度需30～50mm，则1.6m²平板重量就可达800kg，需从根本调整整机结构设计，不利于整机成本控制。

2、加热问题：3D打印作业要求，其工作底板热床可保持恒温30～40摄氏度，并且温度升降迅速，利于进行精密温度调控。在满足平整度的情况下增大热床面积，则加热功率增大，温度升降速度下降，使用和维护成本增加；

3、取件问题：现有的3D打印机打印完成后，是在机台上拾取打印件，而对大尺寸打印件的拾取，由于机架空间的干扰，比较不方便。

发明内容

针对现有技术中3D打印机热床系统存在的上述问题，本发明提供一种适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统及其工作方法。

本发明采用的技术方案是：

一种适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统，其特征在于，所述热床系统包括机架总成、热床总成和滑车总成，所述热床总成连接在所述机架总成内，所述滑车总成放置在所述机架总成的出件口；

所述机架总成包括升降装置、触底热床导板和3D打印机机架；

所述升降装置连接在所述3D打印机机架上，能够在所述3D打印机机架上做上下升降运动，所述热床总成能够固定在所述升降装置上，与所述升降装置一起运动；

所述触底热床导板设置在所述3D打印机机架内侧下端；

所述热床总成包括钢化玻璃板、加热硅胶板、热床骨架、热床前支脚骨架、滑车靠板、流利条和位置锁定机构；

所述加热硅胶板粘接于所述钢化玻璃板下方，所述钢化玻璃板放置在所述热床骨架上；

所述热床骨架上具有中间横梁，所述位置锁定机构设置在所述中间横梁下方，通过所述位置锁定机构所述热床总成与所述机架总成的所述升降装置连接；

所述热床总成中包括两个所述热床前支脚骨架，分别安装在同侧靠近所述热床骨架前端的位置处；

在所述热床骨架的两侧均安装有所述滑车靠板和所述流利条，所述滑车靠板固定于所述热床骨架的尾部两端；所述流利条的安装位置与所述触底热床导板的位置相适配；

所述滑车总成具有滑车骨架，所述滑车靠板在所述热床总成移出时与所述滑车骨架连接。

进一步地，所述热床总成包括四片所述加热硅胶板，四片所述加热硅胶板均布在所述钢化玻璃板下方。

进一步地，所述热床总成还包括玻璃板中部调节胶座、调节胶座螺栓和调节胶座反力座；

所述玻璃板中部调节胶座为多组，分别粘接在所述钢化玻璃板下方，处于粘接所述加热硅胶板的空余位置；

所述调节胶座反力座为多组，分别安装在所述热床骨架的中间横梁上，所述调节胶座反力座通过所述调节胶座螺栓与所述玻璃板中部调节胶座连接。

进一步地，所述升降装置包括机架侧热床举升横梁、热床底部举升横梁和升降丝杠；

所述机架侧热床举升横梁为两个，分别经所述升降丝杠安装于所述3D打印机机架两侧，其中每个所述机架侧热床举升横梁两端分别与所述升降丝杠相连；

所述热床底部举升横梁为两组，分别架设于所述机架侧热床举升横梁两端上；所述热床总成通过所述热床底部举升横梁与所述机架总成连接。

进一步地，所述机架总成还包括举升调节螺栓，所述热床底部举升横梁通过所述举升调节螺栓与所述机架侧热床举升横梁连接。

进一步地，所述热床底部举升横梁上设有多个具有单侧限位面的挡块。

进一步地，所述位置锁定机构包括横梁锁块、横梁后枕块和横梁前枕块；

所述横梁后枕块和所述横梁前枕块均布在所述热床骨架的中间横梁下方，分别与所述热床底部举升横梁上的挡块相适配；

所述横梁锁块设置在所述横梁后枕块侧端。

进一步地，所述流利条为细排滑动滚轮组。

进一步地，所述滑车总成包括骨架角件，所述滑车骨架包括四个支脚，所述支脚之间由横梁连接，所述骨架角件固定安装在所述滑车骨架的支脚与横梁之间。

本发明还公开了一种适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统的工作方法，其特征在于，所述热床系统的工作方法如下：

一、将热床总成调整至打印所需高度；

将热床总成推至机架总成最内侧，热床总成通过横梁后枕块和横梁前枕块靠在热床底部举升横梁上，并通过横梁锁块进行自动锁紧；

机架侧热床举升横梁由升降丝杠带动，进行上下运动，托举位于其上方的热床底部举升横梁，并调节热床底部举升横梁与机架侧热床举升横梁的间距；

二、打印完成后，热床总成下降；

热床总成下降至机床总成底部设定位置，流利条与触底热床导板靠合，热床总成静止；

机架侧热床举升横梁、热床底部举升横梁继续下降，直至热床总成中的横梁后枕块、横梁前枕块脱离接触热床底部举升横梁，横梁锁块也完全脱离热床底部举升横梁，解除热床总成对热床底部举升横梁的位置锁定；

三、将热床总成转运移出；

拖动热床总成，利用流利条在触底热床导板上滑动；

在热床总成滑出机架总成前，滑车靠板靠紧并拖行滑车总成，将其一并拖出；滑车总成与热床总成共同构成活动热床，活动热床能够自由拖行移动。

本发明的有益效果：

本发明的热床系统中机架总成提供热床总成的升降及触底滑移的支撑托举，滑车总成提供热床总成脱离机架总成支撑后的支撑；具有结构简单、成型面积大、调平方便、取件便捷、制作成本低等特点；另外本发明的热床系统采用玻璃钢板微调矫形，辅助发热硅胶板制热，具有生产成本低，热调温迅速的特点。

附图说明

图1为本发明的适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统立体结构示意图；

图2为本发明中机架总成立体结构示意图；

图3为本发明中机架侧热床举升横梁与热床底部举升横梁连接端示意图；

图4为本发明中热床总成立体结构示意图；

图5为本发明中热床总成的结构分解示意图；

图6为本发明中热床底部举升横梁与横梁后枕块的结构示意图；

图7为本发明中滑车总成立体结构示意图；

图8为本发明中热床总成与滑车总成构成的活动热床示意图。

其中：

100、机架总成，200、热床总成，300、滑车总成，101、机架侧热床举升横梁，102、触底热床导板，103、热床底部举升横梁，104、举升调节螺栓，105、3D打印机机架，201、钢化玻璃板，202、加热硅胶板，203、玻璃板中部调节胶座，204、调节胶座螺栓，205、热床骨架，206、调节胶座反力座，207、热床前面板及电控系统安装板，208、热床前支脚骨架，209、热床前支脚骨架万向轮，210、滑车靠板，211、流利条，212、横梁锁块，213、横梁后枕块，214、横梁前枕块，301、滑车骨架，302、骨架角件，303，万向轮。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

本申请记载了一种适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统及其工作方法，如图1所示，该热床系统包括机架总成100、热床总成200和滑车总成300。热床总成200设置在机架总成100内，并与其连接；滑车总成300放置在机架总成100的出件口处，可从机架总成100内移出。

机架总成100是与热床系统匹配的3D打印机机架及附属配件的总成，如图2所示，机架总成100包括：机架侧热床举升横梁101、触底热床导板102、热床底部举升横梁103、3D打印机机架105。

机架侧热床举升横梁101共两个，分别经升降丝杠安装于3D打印机机架105两侧，其中每个机架侧热床举升横梁101两端分别与升降丝杠相连，升降丝杠可带动机架侧热床举升横梁101的任一端做上下升降直线运动。

触底热床导板102共四块，分别焊接于3D打印机机架105内侧下端。

热床底部举升横梁103为两组，分别架设于机架侧热床举升横梁101两端上，连接端分别使用举升调节螺栓104固定，举升调节螺栓104可调节热床底部举升横梁103与机架侧热床举升横梁101之间任一端的间距，便于获得所需的热床平面。

如图3所示，举升调节螺栓104具有管体，管体中设有螺栓，管体穿过热床底部举升横梁103，螺栓下端抵靠在机架侧热床举升横梁101上，通过旋转螺栓可调节热床底部举升横梁103与机架侧热床举升横梁101的间距，在管体两侧具有连接螺丝，机架侧热床举升横梁101上开有螺纹孔，螺纹孔与连接螺丝相适配。调整好间距后，通过紧固连接螺丝可锁定热床底部举升横梁103与机架侧热床举升横梁101的间距。

另外在热床底部举升横梁103的上表面设有多个具有单侧限位面的挡块，使得热床总成200可单方向与机架总成100移动连接。

热床总成200如图4和图5所示包括：钢化玻璃板201、加热硅胶板202、玻璃板中部调节胶座203、调节胶座螺栓204、热床骨架205、调节胶座反力座206、热床前面板及电控系统安装板207、热床前支脚骨架208、热床前支脚骨架万向轮209、滑车靠板210、流利条211、横梁锁块212、横梁后枕块213、横梁前枕块214。

热床总成200包括四片加热硅胶板202，加热硅胶板202依靠自身黏胶均布粘接于钢化玻璃板201下方。两组玻璃板中部调节胶座203分别粘接于钢化玻璃板201下方中间位置，处于粘接加热硅胶板202的空余位置。组装完成的钢化玻璃板201放置于热床骨架205上。

热床骨架205上具有两根中间横梁，中间横梁位置与热床底部举升横梁103位置相适配。中间横梁中部安装调节胶座反力座206，通过调节胶座螺栓204调节胶座反力座206与玻璃板中部调节胶座203相连接。另外玻璃板中部调节胶座203和调节胶座反力座206也可根据需求，在方便安装的位置任意添加。

钢化玻璃板201在加热硅胶板202的加热下存在均布的外凸形变，通过玻璃板中部调节胶座203、调节胶座螺栓204、热床骨架205、调节胶座反力座206共同对形变位置进行拉扯施力，可使钢化玻璃板201始终保持良好平面度。

热床总成200中包括两个热床前支脚骨架208，分别安装在同侧靠近热床骨架205前端的位置处，热床前面板及电控系统安装板207位于热床前支脚骨架208与热床骨架205构成的前端面上，热床前支脚骨架万向轮209安装在热床前支脚骨架208下端。

热床骨架205两侧均安装有流利条211及滑车靠板210。

流利条211为热床总成200的支撑滑移装置，可为细排滑动滚轮组，其安装位置与触底热床导板102的位置相适配，热床总成200可依靠流利条211在触底热床导板102上滑动。

滑车靠板210固定于热床骨架205的尾部两端，滑车靠板210具有向下的垂直翻边，其翻边底部超过热床骨架205的底部。

横梁后枕块213、横梁前枕块214均布在热床骨架205中间横梁下方，分别与热床底部举升横梁103上的挡块相适配；横梁锁块212安装在横梁后枕块213侧端，如图5和图6所示，用于锁紧固定热床总成200，防止其移动。

热床总成200在推入机架总成100时略高于热床底部举升横梁103高度，当热床总成200推至机架总成100最内侧时，横梁后枕块213、横梁前枕块214与热床底部举升横梁103上的挡块相连，达到限位目的。此时热床底部举升横梁103上升，可使横梁后枕块213、横梁前枕块214完全靠在热床底部举升横梁103上，且在此过程中横梁锁块212下插入热床底部举升横梁103外侧，与横梁后枕块213、横梁前枕块214构成空间上的位置锁定结构，防止热床总成200移动。使得热床总成200随热床底部举升横梁103一起运动。

滑车总成300如图7所示包括：滑车骨架301和万向轮303。滑车骨架301包括四个支脚，支脚之间由横梁连接，万向轮303安装于滑车骨架301四个支脚下端。

另外为增强滑车骨架301的稳定性，滑车总成300还可设有骨架角件302，如图7所示，骨架角件302固定安装在滑车骨架301的支脚与横梁之间。

以下对该热床系统的工作过程进行详细说明。

一、将热床总成200调整至打印所需高度；

将热床总成200推入机架总成100最内侧，热床总成200通过横梁后枕块213和横梁前枕块214靠在热床底部举升横梁103上，并通过横梁锁块212进行自动锁紧，防止热床总成200受力水平窜动。

机架侧热床举升横梁101由升降丝杠带动，进行上下运动，托举位于其上方的热床底部举升横梁103。并且通过旋钮举升调节螺栓104调节热床底部举升横梁103与机架侧热床举升横梁101的间距。

热床底部举升横梁103的高度调节相当于调节热床总成200的水平倾斜角度，使热床平面与3D打印机工作路径平行。

将热床总成200调节至所需高度后即可进行打印。

二、打印完成后，热床总成200下降；

热床总成200下降至机床总成100底部设定位置，流利条211与触底热床导板102靠合，热床总成200静止。机架侧热床举升横梁101、热床底部举升横梁103继续下降，直至热床总成200中的横梁后枕块213、横梁前枕块214脱离接触热床底部举升横梁103。最后横梁锁块212也完全脱离热床底部举升横梁103，解除热床总成200对热床底部举升横梁103的位置锁定。

此时热床总成200完全由触底热床导板102、热床前支脚骨架208及热床前支脚骨架万向轮209支撑。

三、将热床总成200转运移出；

由于流利条211可支撑热床总成200在触底热床导板102上顺畅滑动，手动拖拉热床总成200，热床总成200将顺利滑移出来。在滑移过程中,流利条211与触底热床导板102接触面逐步消失，在其接触面消失前，滑车靠板210将靠紧并拖行滑车总成300一并拖出，最终热床总成200前端由热床前支脚骨架208、热床前支脚骨架万向轮209支撑，后端由滑车总成300共同构成活动热床，如图8所示，可自由拖行移动，开展其他作业。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统，其特征在于，所述热床系统包括机架总成(100)、热床总成(200)和滑车总成(300)，所述热床总成(200)连接在所述机架总成(100)内，所述滑车总成(300)放置在所述机架总成(100)的出件口；

所述机架总成(100)包括升降装置、触底热床导板(102)和3D打印机机架(105)；

所述升降装置连接在所述3D打印机机架(105)上，能够在所述3D打印机机架(105)上做上下升降运动，所述热床总成(200)能够固定在所述升降装置上，与所述升降装置一起运动；

所述触底热床导板(102)设置在所述3D打印机机架(105)内侧下端；

所述热床总成(200)包括钢化玻璃板(201)、加热硅胶板(202)、热床骨架(205)、热床前支脚骨架(208)、滑车靠板(210)、流利条(211)和位置锁定机构；

所述加热硅胶板(202)粘接于所述钢化玻璃板(201)下方，所述钢化玻璃板(201)放置在所述热床骨架(205)上；

所述热床骨架(205)上具有中间横梁，所述位置锁定机构设置在所述中间横梁下方，通过所述位置锁定机构所述热床总成(200)与所述机架总成(100)的所述升降装置连接；

所述热床总成(200)中包括两个所述热床前支脚骨架(208)，分别安装在同侧靠近所述热床骨架(205)前端的位置处；

在所述热床骨架(205)的两侧均安装有所述滑车靠板(210)和所述流利条(211)，所述滑车靠板(210)固定于所述热床骨架(205)的尾部两端；所述流利条(211)的安装位置与所述触底热床导板(102)的位置相适配；

所述滑车总成(300)具有滑车骨架(301)，所述滑车靠板(210)在所述热床总成(200)移出时与所述滑车骨架(301)连接。

2.根据权利要求1所述的适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统，其特征在于，所述热床总成(200)包括四片所述加热硅胶板(202)，四片所述加热硅胶板(202)均布在所述钢化玻璃板(201)下方。

3.根据权利要求2所述的适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统，其特征在于，所述热床总成(200)还包括玻璃板中部调节胶座(203)、调节胶座螺栓(204)和调节胶座反力座(206)；

所述玻璃板中部调节胶座(203)为多组，分别粘接在所述钢化玻璃板(201)下方，处于粘接所述加热硅胶板(202)的空余位置；

所述调节胶座反力座(206)为多组，分别安装在所述热床骨架(205)的中间横梁上，所述调节胶座反力座(206)通过所述调节胶座螺栓(204)与所述玻璃板中部调节胶座(203)连接。

4.根据权利要求1所述的适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统，其特征在于，所述升降装置包括机架侧热床举升横梁(101)、热床底部举升横梁(103)和升降丝杠；

所述机架侧热床举升横梁(101)为两个，分别经所述升降丝杠安装于所述3D打印机机架(105)两侧，其中每个所述机架侧热床举升横梁(101)两端分别与所述升降丝杠相连；

所述热床底部举升横梁(103)为两组，分别架设于所述机架侧热床举升横梁(101)两端上；所述热床总成(200)通过所述热床底部举升横梁(103)与所述机架总成(100)连接。

5.根据权利要求4所述的适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统，其特征在于，所述机架总成(100)还包括举升调节螺栓(104)，所述热床底部举升横梁(103)通过所述举升调节螺栓(104)与所述机架侧热床举升横梁(101)连接。

6.根据权利要求4或5所述的适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统，其特征在于，所述热床底部举升横梁(103)上设有多个具有单侧限位面的挡块。

7.根据权利要求6所述的适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统，其特征在于，所述位置锁定机构包括横梁锁块(212)、横梁后枕块(213)和横梁前枕块(214)；

所述横梁后枕块(213)和所述横梁前枕块(214)均布在所述热床骨架(205)的中间横梁下方，分别与所述热床底部举升横梁(103)上的挡块相适配；

所述横梁锁块(212)设置在所述横梁后枕块(213)侧端。

8.根据权利要求1所述的适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统，其特征在于，所述流利条(211)为细排滑动滚轮组。

9.根据权利要求1所述的适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统，其特征在于，所述滑车总成(300)包括骨架角件(302)，所述滑车骨架(301)包括四个支脚，所述支脚之间由横梁连接，所述骨架角件(302)固定安装在所述滑车骨架(301)的支脚与横梁之间。

10.一种适应于大中型打印尺寸的3D打印机热床系统的工作方法，其特征在于，所述热床系统的工作方法如下：

一、将热床总成(200)调整至打印所需高度；

将热床总成(200)推至机架总成(100)最内侧，热床总成(200)通过横梁后枕块(213)和横梁前枕块(214)靠在热床底部举升横梁(103)上，并通过横梁锁块(212)进行自动锁紧；

机架侧热床举升横梁(101)由升降丝杠带动，进行上下运动，托举位于其上方的热床底部举升横梁(103)，并调节热床底部举升横梁(103)与机架侧热床举升横梁(101)的间距；

二、打印完成后，热床总成(200)下降；

热床总成(200)下降至机床总成(100)底部设定位置，流利条(211)与触底热床导板(102)靠合，热床总成(200)静止；

机架侧热床举升横梁(101)、热床底部举升横梁(103)继续下降，直至热床总成(200)中的横梁后枕块(213)、横梁前枕块(214)脱离接触热床底部举升横梁(103)，横梁锁块(212)也完全脱离热床底部举升横梁(103)，解除热床总成(200)对热床底部举升横梁(103)的位置锁定；

三、将热床总成(200)转运移出；

拖动热床总成(200)，利用流利条(211)在触底热床导板(102)上滑动；

在热床总成(200)滑出机架总成(100)前，滑车靠板(210)靠紧并拖行滑车总成(300)，将其一并拖出；滑车总成(300)与热床总成(200)共同构成活动热床，活动热床能够自由拖行移动。