CN107225760B - 一种高效3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种打印设备，尤其是涉及一种高效3D打印机。该高效3D打印机，包括机架、进料箱和工作平台，还包括：立柱，立柱垂直固定于机架上，立柱上设置有竖直进给机构，竖直进给机构包括进给丝杆、竖直进给电机和与竖直进给电机相连的进给套，进给套与进给丝杆相配合；进料进给机构，进料进给机构与立柱之间通过竖直进给机构相连，进料箱位于进料进给机构上，进料箱通过进料进给机构水平横向往复运动；平台进给机构，工作平台位于平台进给机构上并通过平台进给机构水平纵向往复运动。本发明具有能够有效地提高打印效率、降低打印误差、提高出料稳定性等有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种打印设备，尤其是涉及一种高效3D打印机。
背景技术
现有的3D打印机通常仅使进料箱移动，随着进料箱的移动，使得进料箱喷出的物料成型。而这类打印机的打印效率低，打印一个体积约30立方厘米的工件需要3个小时左右，如果需要提高打印效率，需要提高运动速度，但现有这类打印机仅通过圆柱体结构的滑轨来做进料箱的导向和支撑，进料箱重力作用在滑轨上，容易导致进料箱移动时出现延迟，甚至出现竖直位移误差。而3D打印作为精密仪器，效率和误差始终是发展瓶颈。
发明内容
本发明主要是针对上述问题，提供一种能够有效地提高打印效率、降低打印误差、提高出料稳定性的高效3D打印机。
本发明的目的主要是通过下述方案得以实现的：一种高效3D打印机，包括机架、进料箱和工作平台，还包括：立柱，立柱垂直固定于机架上，立柱上设置有竖直进给机构，竖直进给机构包括进给丝杆、竖直进给电机和与竖直进给电机相连的进给套，进给套与进给丝杆相配合；进料进给机构，进料进给机构与立柱之间通过竖直进给机构相连，进料箱位于进料进给机构上，进料箱通过进料进给机构水平横向往复运动；平台进给机构，工作平台位于平台进给机构上并通过平台进给机构水平纵向往复运动。采用立柱作为进料进给机构的支撑和竖直进给，能够有效地降低整体所占空间的大小。进料进给机构能够通过竖直进给机构的带动沿着立柱上下移动，随着工件打印高度的提高，进料进给机构逐渐向上进给提升。料线经过进料箱后，由进料箱加热并喷出至工作平台上，在工作平台上凝固成所需的形状。进料进给机构能够带动进料箱水平横向往复运动，进而实现出料位置的水平横向往复运动。竖直进给机构包括进给丝杆、竖直进给电机和与竖直进给电机相连的进给套，进给套与进给丝杆相配合，竖直进给电机带动进给套旋转，利用进给套与进给丝杆的配合，实现整个进料进给机构的竖直进给。根据工件形状的不同，能够利用平台进给机构带动工作平台水平纵向往复运动，工作平台的水平纵向往复运动配合进料箱水平横向往复运动，能够实现工件的水平打印，再配合竖直进给机构带动进料进给机构竖直运动，能够实现工件的3D打印。当需要打印工件时，进料进给机构和平台进给机构可以共同运作，减小进料箱移动的路径，例如打印一个矩形截面，进料进给机构运动仅需运动两个侧边，而另外两个侧边则由平台进给机构的运动来代替，不进提高打印效率，而且能够提高打印的稳定性。
作为优选，所述的进料进给机构包括滑轨、位于滑轨两端的进料支撑架、与滑轨滑动连接的滑动架，进料箱与滑动架相连，滑动架内部设置有滑块，滑块与滑轨滑动连接，进料支撑架的一端设置有驱动电机，驱动电机的驱动轴上设置有驱动齿轮，进料支撑架另一端设置有从动齿轮，驱动齿轮和从动齿轮之间设置有进料齿条带，进料齿条带的一端围绕驱动齿轮后固定在滑动架的一侧，进料齿条带的另一端围绕从动齿轮后固定在滑动架的另一侧。进料箱与滑动架连接，当滑动架滑动时，能够带动进料箱滑动。当驱动电机带动驱动齿轮旋转时，驱动齿轮与从动齿轮配合带动进料齿条带位移。进料齿条带的一端围绕驱动齿轮后固定在滑动架的一侧，进料齿条带的另一端围绕从动齿轮后固定在滑动架的另一侧，当驱动齿轮正转时，进料齿条带带动滑动架向一侧位移；当驱动齿轮反转时，进料齿条带带动滑动架向另一侧位移。滑动架通过内部滑块与滑轨的配合实现滑动，滑轨能够对滑动架的滑动导向和支撑，进料支撑架不仅用来固定驱动电机，而且能够有效地增大滑轨的稳定性，使滑轨始终处于水平状态。整个进料进给机构通过驱动电机的旋转带动进料齿条带的位移，保证进料齿条带的位移移动精确，进而保证滑动架和进料箱的位移精确，而采用进料齿条带的齿条能驱动齿轮的配合，能够避免传动过程中发生打滑，保证精度和稳定性，能够在增加旋转速度的情况下，依然保证打印的质量。
作为优选，所述的进料支撑架上设置有与滑轨平行设置的进料导轨，进料导轨的底面设置有滑槽，滑动架下方设置有支撑滚轮，支撑滚轮位于滑槽内并与滑槽滑动连接。在进料支撑架上设置有进料导轨，进料导轨与滑轨平行，在进料导轨的底面设置滑槽，同时，在滑动架下方设置支撑滚轮，将支撑滚轮设置在滑槽内并与滑槽滑动连接，当滑动架沿着滑轨水平移动时，进料导轨利用滑槽对滑动架上的支撑滚轮导向，配合滑块与滑轨的滑动，进一步保证滑动架的稳定性，而且利用支撑滚轮来支撑进料导轨，避免滑动架在滑动过程中发生晃动，即使在滑动架移动速度较大的情况下，依然保证滑动架自身的稳定性，进而提高整个打印的精度。
作为优选，所述的进料导轨断面呈正方形，进料导轨的四个侧面上均设置有滑槽，滑槽内排列有滚珠。进料导轨断面呈正方形，而且进料导轨的四个侧面上均设置有滑槽，即滑动架内能够根据需要设置多个与进料导轨上的滑槽配合的支撑滚轮，进一步提高稳定性和滑动导向。滑槽内排列有滚珠，保证支撑滚轮与滑槽内的滚珠实现点接触，避免滑槽工艺误差导致支撑滚轮移动出现偏差，与此同时，利用滚珠的滚动摩擦力，降低支撑滚轮移动的摩擦力，进一步降低延迟和误差。
作为优选，滑动架两侧均设置有第一夹板和第一勾槽，进料齿条带的端部围绕第一勾槽后形成折弯处并通过第一夹板夹紧固定。滑动架两侧均设置有第一夹板和第一勾槽，进料齿条带的端部经过第一勾槽后折弯形成双层结构，此时，双层结构的进料齿条带的端部通过第一勾槽限位，再利用第一夹板夹紧固定，实现进料齿条带与滑动架的固定，随着使用时间的延长，进料齿条带容易变松，通过拉紧进料齿条带来进行涨紧，涨紧后再通过第一夹板固定，避免驱动齿轮与进料齿条带传动时产生误差。
作为优选，所述的平台进给机构包括平台导轨、位于导轨两端的平台支撑架、与工作平台相连的平台架和与平台架相连的滑座，平台导轨上端面设置有导槽，平台架与滑座之间设置有滑轮，滑轮位于导槽内并与导槽滑动连接，平台支撑架的一端设置有平台驱动电机，平台驱动电机的驱动轴上设置有平台驱动齿轮，平台支撑架另一端设置有平台从动齿轮，平台驱动齿轮和平台从动齿轮之间设置有平台齿条带，平台齿条带的一端围绕平台驱动齿轮后固定在滑座的一侧，平台齿条带的另一端围绕平台从动齿轮后固定在滑座的另一侧。平台支撑架用于固定平台导轨和平台驱动电机，平台驱动电机带动平台驱动齿轮旋转，通过平台驱动齿轮和平台从动齿轮的配合，实现平台齿条带的位移。平台齿条带的一端围绕平台驱动齿轮后固定在滑座的一侧，平台齿条带的另一端围绕平台从动齿轮后固定在滑座的另一侧，当平台齿条带发生位移时，能够带动滑座水平移动。滑座上设置有滑轮，滑轮位于平台导轨上的导槽内，并与导槽滑动连接，利用平台导轨对滑轮支撑和导向，进而对滑座导向，保证滑座滑动的方向始终位于水平纵向，与此同时，能够避免滑轮左右晃动，进而避免滑座作用晃动，能够有效地提高平台架滑动的稳定性，提高工作平台移动的稳定性。
作为优选，所述的滑座两侧均设置有第二夹板和第二勾槽，进料齿条带的端部围绕第二勾槽后形成折弯处并通过第二夹板夹紧固定。滑座两侧均设置有第二夹板和第二勾槽，平台齿条带的端部经过第二勾槽后折弯形成双层结构，此时，双层结构的平台齿条带的端部通过第二勾槽限位，再利用第二夹板夹紧固定，实现平台齿条带与滑座的固定，随着使用时间的延长，平台齿条带容易变松，通过拉紧平台齿条带来进行涨紧，涨紧后再通过第二夹板固定，避免平台驱动齿轮与平台齿条带传动时产生误差。
作为优选，所述的工作平台与平台架之间设置有支撑弹簧。工作平台与平台架之间设置有支撑弹簧，通过支撑弹簧对工作平台施加向上的预紧力，保证工作平台与平台架之间始终存在支撑力，当需要调节工作平台水平度时，通过调节工作平台与平台之间的间距来实现工作平台的调整，调整过程中支撑弹簧能够对工作平台施加向上的外力，便于工作平台的调整和位置固定。
作为优选，平台导轨断面呈正方形，平台导轨的四个侧面上均设置有导槽，导槽内排列有滚珠。平台导轨断面呈正方形，而且平台导轨的四个侧面上均设置有导槽，即滑座内能够根据需要设置多个与平台导轨上的导槽配合的滑轮，进一步提高稳定性和滑动导向。导槽内排列有滚珠，保证滑轮与导槽内的滚珠实现点接触，避免导槽工艺误差导致滑轮移动出现偏差，与此同时，利用滚珠的滚动摩擦力，降低滑轮移动的摩擦力，进一步降低延迟和误差。
作为优选，立柱顶部设置有拉手环。立柱顶部设置有拉手环，使打印机便于携带和移动。
因此，本发明的高效3D打印机具备下述优点：根据工件形状的不同，能够利用平台进给机构带动工作平台水平纵向往复运动，工作平台的水平纵向往复运动配合进料箱水平横向往复运动，能够实现工件的水平打印，再配合竖直进给机构带动进料进给机构竖直运动，能够实现工件的3D打印。当需要打印工件时，进料进给机构和平台进给机构可以共同运作，减小进料箱移动的路径，例如打印一个矩形截面，进料进给机构运动仅需运动两个侧边，而另外两个侧边则由平台进给机构的运动来代替，不进提高打印效率，而且能够提高打印的稳定性。
附图说明
附图1是本发明的一种立体图；
附图2是本发明的一种结构示意图；
附图3是进料导轨的结构示意图；
附图4是平台导轨的结构示意图。
图示说明：1-机架，2-立柱，3-竖直进给电机，4-进给丝杆，5-驱动电机，6-驱动齿轮，7-从动齿轮，8-进料齿条带，9-进料支撑架，10-滑轨，11-进料导轨，12-支撑滚轮，13-滑块，14-滑动架，15-进料箱，16-工作平台，17-平台架，18-支撑弹簧，19-平台驱动电机，20-平台驱动齿轮，21-平台从动齿轮，22-平台齿条带，23-平台支撑架，24-平台导轨，25-滑座，26-滑轮，27-导槽，28-滑槽，29-滚珠，30-拉手环。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：如图1、2所示，一种高效3D打印机，包括机架1、进料箱15和工作平台16，还包括：立柱2，立柱顶部设置有拉手环30，立柱垂直固定于机架上，立柱上设置有竖直进给机构，竖直进给机构包括进给丝杆4、竖直进给电机3和与竖直进给电机相连的进给套，进给套与进给丝杆相配合；进料进给机构，进料进给机构与立柱之间通过竖直进给机构相连，进料箱位于进料进给机构上，进料箱通过进料进给机构水平横向往复运动；平台进给机构，工作平台位于平台进给机构上并通过平台进给机构水平纵向往复运动。
进料进给机构包括滑轨10、位于滑轨两端的进料支撑架9、与滑轨滑动连接的滑动架14，进料箱与滑动架相连，滑动架内部设置有滑块13，滑块与滑轨滑动连接，进料支撑架的一端设置有驱动电机5，驱动电机的驱动轴上设置有驱动齿轮6，进料支撑架另一端设置有从动齿轮7，驱动齿轮和从动齿轮之间设置有进料齿条带8，进料齿条带的一端围绕驱动齿轮后固定在滑动架的一侧，进料齿条带的另一端围绕从动齿轮后固定在滑动架的另一侧。进料支撑架上设置有与滑轨平行设置的进料导轨11，进料导轨的底面设置有滑槽，滑动架下方设置有支撑滚轮12，支撑滚轮位于滑槽内并与滑槽滑动连接。进料导轨断面呈正方形，进料导轨的四个侧面上均设置有滑槽28，滑槽内排列有滚珠29。滑动架两侧均设置有第一夹板和第一勾槽，进料齿条带的端部围绕第一勾槽后形成折弯处并通过第一夹板夹紧固定。
平台进给机构包括平台导轨24、位于导轨两端的平台支撑架23、与工作平台相连的平台架17和与平台架相连的滑座25，平台导轨上端面设置有导槽27，平台架与滑座之间设置有滑轮26，滑轮位于导槽内并与导槽滑动连接，平台支撑架的一端设置有平台驱动电机19，平台驱动电机的驱动轴上设置有平台驱动齿轮20，平台支撑架另一端设置有平台从动齿轮21，平台驱动齿轮和平台从动齿轮之间设置有平台齿条带22，平台齿条带的一端围绕平台驱动齿轮后固定在滑座的一侧，平台齿条带的另一端围绕平台从动齿轮后固定在滑座的另一侧。滑座两侧均设置有第二夹板和第二勾槽，进料齿条带的端部围绕第二勾槽后形成折弯处并通过第二夹板夹紧固定。工作平台与平台架之间设置有支撑弹簧18。平台导轨断面呈正方形，平台导轨的四个侧面上均设置有导槽，导槽内排列有滚珠29。
采用立柱作为进料进给机构的支撑和竖直进给，能够有效地降低整体所占空间的大小。进料进给机构能够通过竖直进给机构的带动沿着立柱上下移动，随着工件打印高度的提高，进料进给机构逐渐向上进给提升。料线经过进料箱后，由进料箱加热并喷出至工作平台上，在工作平台上凝固成所需的形状。进料进给机构能够带动进料箱水平横向往复运动，进而实现出料位置的水平横向往复运动。竖直进给机构包括进给丝杆、竖直进给电机和与竖直进给电机相连的进给套，进给套与进给丝杆相配合，竖直进给电机带动进给套旋转，利用进给套与进给丝杆的配合，实现整个进料进给机构的竖直进给。根据工件形状的不同，能够利用平台进给机构带动工作平台水平纵向往复运动，工作平台的水平纵向往复运动配合进料箱水平横向往复运动，能够实现工件的水平打印，再配合竖直进给机构带动进料进给机构竖直运动，能够实现工件的3D打印。当需要打印工件时，进料进给机构和平台进给机构可以共同运作，减小进料箱移动的路径，例如打印一个矩形截面，进料进给机构运动仅需运动两个侧边，而另外两个侧边则由平台进给机构的运动来代替，不进提高打印效率，而且能够提高打印的稳定性。进料箱与滑动架连接，当滑动架滑动时，能够带动进料箱滑动。当驱动电机带动驱动齿轮旋转时，驱动齿轮与从动齿轮配合带动进料齿条带位移。进料齿条带的一端围绕驱动齿轮后固定在滑动架的一侧，进料齿条带的另一端围绕从动齿轮后固定在滑动架的另一侧，当驱动齿轮正转时，进料齿条带带动滑动架向一侧位移；当驱动齿轮反转时，进料齿条带带动滑动架向另一侧位移。滑动架通过内部滑块与滑轨的配合实现滑动，滑轨能够对滑动架的滑动导向和支撑，进料支撑架不仅用来固定驱动电机，而且能够有效地增大滑轨的稳定性，使滑轨始终处于水平状态。整个进料进给机构通过驱动电机的旋转带动进料齿条带的位移，保证进料齿条带的位移移动精确，进而保证滑动架和进料箱的位移精确，而采用进料齿条带的齿条能驱动齿轮的配合，能够避免传动过程中发生打滑，保证精度和稳定性，能够在增加旋转速度的情况下，依然保证打印的质量。在进料支撑架上设置有进料导轨，进料导轨与滑轨平行，在进料导轨的底面设置滑槽，同时，在滑动架下方设置支撑滚轮，将支撑滚轮设置在滑槽内并与滑槽滑动连接，当滑动架沿着滑轨水平移动时，进料导轨利用滑槽对滑动架上的支撑滚轮导向，配合滑块与滑轨的滑动，进一步保证滑动架的稳定性，而且利用支撑滚轮来支撑进料导轨，避免滑动架在滑动过程中发生晃动，即使在滑动架移动速度较大的情况下，依然保证滑动架自身的稳定性，进而提高整个打印的精度。进料导轨断面呈正方形，而且进料导轨的四个侧面上均设置有滑槽，即滑动架内能够根据需要设置多个与进料导轨上的滑槽配合的支撑滚轮，进一步提高稳定性和滑动导向。滑槽内排列有滚珠，保证支撑滚轮与滑槽内的滚珠实现点接触，避免滑槽工艺误差导致支撑滚轮移动出现偏差，与此同时，利用滚珠的滚动摩擦力，降低支撑滚轮移动的摩擦力，进一步降低延迟和误差。滑动架两侧均设置有第一夹板和第一勾槽，进料齿条带的端部经过第一勾槽后折弯形成双层结构，此时，双层结构的进料齿条带的端部通过第一勾槽限位，再利用第一夹板夹紧固定，实现进料齿条带与滑动架的固定，随着使用时间的延长，进料齿条带容易变松，通过拉紧进料齿条带来进行涨紧，涨紧后再通过第一夹板固定，避免驱动齿轮与进料齿条带传动时产生误差。平台支撑架用于固定平台导轨和平台驱动电机，平台驱动电机带动平台驱动齿轮旋转，通过平台驱动齿轮和平台从动齿轮的配合，实现平台齿条带的位移。平台齿条带的一端围绕平台驱动齿轮后固定在滑座的一侧，平台齿条带的另一端围绕平台从动齿轮后固定在滑座的另一侧，当平台齿条带发生位移时，能够带动滑座水平移动。滑座上设置有滑轮，滑轮位于平台导轨上的导槽内，并与导槽滑动连接，利用平台导轨对滑轮支撑和导向，进而对滑座导向，保证滑座滑动的方向始终位于水平纵向，与此同时，能够避免滑轮左右晃动，进而避免滑座作用晃动，能够有效地提高平台架滑动的稳定性，提高工作平台移动的稳定性。滑座两侧均设置有第二夹板和第二勾槽，平台齿条带的端部经过第二勾槽后折弯形成双层结构，此时，双层结构的平台齿条带的端部通过第二勾槽限位，再利用第二夹板夹紧固定，实现平台齿条带与滑座的固定，随着使用时间的延长，平台齿条带容易变松，通过拉紧平台齿条带来进行涨紧，涨紧后再通过第二夹板固定，避免平台驱动齿轮与平台齿条带传动时产生误差。工作平台与平台架之间设置有支撑弹簧，通过支撑弹簧对工作平台施加向上的预紧力，保证工作平台与平台架之间始终存在支撑力，当需要调节工作平台水平度时，通过调节工作平台与平台之间的间距来实现工作平台的调整，调整过程中支撑弹簧能够对工作平台施加向上的外力，便于工作平台的调整和位置固定。平台导轨断面呈正方形，而且平台导轨的四个侧面上均设置有导槽，即滑座内能够根据需要设置多个与平台导轨上的导槽配合的滑轮，进一步提高稳定性和滑动导向。导槽内排列有滚珠，保证滑轮与导槽内的滚珠实现点接触，避免导槽工艺误差导致滑轮移动出现偏差，与此同时，利用滚珠的滚动摩擦力，降低滑轮移动的摩擦力，进一步降低延迟和误差。立柱顶部设置有拉手环，使打印机便于携带和移动。
应理解，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种高效3D打印机，包括机架、进料箱和工作平台，其特征在于，还包括：
立柱，立柱垂直固定于机架上，立柱上设置有竖直进给机构，竖直进给机构包括进给丝杆、竖直进给电机和与竖直进给电机相连的进给套，进给套与进给丝杆相配合；
进料进给机构，进料进给机构与立柱之间通过竖直进给机构相连，进料箱位于进料进给机构上，进料箱通过进料进给机构水平横向往复运动；
平台进给机构，工作平台位于平台进给机构上并通过平台进给机构水平纵向往复运动；
所述的进料进给机构包括滑轨、位于滑轨两端的进料支撑架、与滑轨滑动连接的滑动架，进料箱与滑动架相连，滑动架内部设置有滑块，滑块与滑轨滑动连接，进料支撑架的一端设置有驱动电机，驱动电机的驱动轴上设置有驱动齿轮，进料支撑架另一端设置有从动齿轮，驱动齿轮和从动齿轮之间设置有进料齿条带，进料齿条带的一端围绕驱动齿轮后固定在滑动架的一侧，进料齿条带的另一端围绕从动齿轮后固定在滑动架的另一侧，所述的进料支撑架上设置有与滑轨平行设置的进料导轨，进料导轨的底面设置有滑槽，滑动架下方设置有支撑滚轮，支撑滚轮位于滑槽内并与滑槽滑动连接，所述的进料导轨断面呈正方形，进料导轨的四个侧面上均设置有滑槽，滑槽内排列有滚珠。
2.根据权利要求1所述的一种高效3D打印机，其特征在于，滑动架两侧均设置有第一夹板和第一勾槽，进料齿条带的端部围绕第一勾槽后形成折弯处并通过第一夹板夹紧固定。
3.根据权利要求1所述的一种高效3D打印机，其特征在于，所述的平台进给机构包括平台导轨、位于导轨两端的平台支撑架、与工作平台相连的平台架和与平台架相连的滑座，平台导轨上端面设置有导槽，平台架与滑座之间设置有滑轮，滑轮位于导槽内并与导槽滑动连接，平台支撑架的一端设置有平台驱动电机，平台驱动电机的驱动轴上设置有平台驱动齿轮，平台支撑架另一端设置有平台从动齿轮，平台驱动齿轮和平台从动齿轮之间设置有平台齿条带，平台齿条带的一端围绕平台驱动齿轮后固定在滑座的一侧，平台齿条带的另一端围绕平台从动齿轮后固定在滑座的另一侧。
4.根据权利要求3所述的一种高效3D打印机，其特征在于，所述的滑座两侧均设置有第二夹板和第二勾槽，进料齿条带的端部围绕第二勾槽后形成折弯处并通过第二夹板夹紧固定。
5.根据权利要求3所述的一种高效3D打印机，其特征在于，所述的工作平台与平台架之间设置有支撑弹簧。
6.根据权利要求3所述的一种高效3D打印机，其特征在于，平台导轨断面呈正方形，平台导轨的四个侧面上均设置有导槽，导槽内排列有滚珠。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种高效3D打印机，其特征在于，立柱顶部设置有拉手环。
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