CN107415241A

CN107415241A - 一种基于物联网的高精度3d打印机

Info

Publication number: CN107415241A
Application number: CN201710882146.7A
Authority: CN
Inventors: 时枫娇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2017-12-01

Abstract

本发明涉及一种基于物联网的高精度3D打印机，包括升降机构、打印台、固定盘、送丝管、升降板、打印机构和两个升降单元，打印机构包括吊杆、第二电机、第二驱动轴、连接块、疏通机构和两个喷头，升降机构包括拉线、转盘、驱动齿轮、从动齿轮、滚轮、键相光标、键相传感器和支杆，该基于物联网的高精度3D打印机在定时控制电路中，集成电路的型号为NE555，在保证精确定时的同时，大大降低了生产成本，提高了其市场竞争力，不仅如此，通过升降机构保证升降单元每次运行时，打印机构的高度提高一个层的层高，从而确保打印样品间层与层之间的距离均等，实现了高精度打印。

Description

一种基于物联网的高精度3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印设备领域，特别涉及一种基于物联网的高精度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。

现有的3D打印机在打印过程中，由于喷头的喷嘴孔径小，导致经常发生堵塞，而打印机通常只配备一个打印喷头，因此容易造成打印过程中断，人们还需要对打印喷头进行疏通操作，不仅如此，现有的3D打印机打印精度较低，原因在于在进行层与层之间叠加工作时，未能有效地控制打印单层的层高，导致打印样品各个层之间的层高不同，使得打印样品显得十分粗糙，目前的定时控制电路都是采用了造价昂贵的集成电路，提高了生产成本，降低了其市场竞争力。

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高精度3D打印机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于物联网的高精度3D打印机，包括底板、控制器、升降机构、打印台、顶板、固定盘、送丝管、升降板、平面移动机构、打印机构、侧杆和两个升降单元，所述控制器固定在底板的上方，所述升降机构设置在控制器的一侧，所述打印台固定在控制器的上方，两个所述升降单元分别设置在打印台的两侧，所述顶板架设在两个升降单元上，所述升降板设置在两个升降单元之间，其中一个升降单元通过侧杆与升降机构连接，所述平面移动机构设置在升降板的下方且与打印机构传动连接，所述固定盘通过送丝管与打印机构连接；

所述定时控制模块包括定时控制电路，所述定时控制电路包括集成电路U1、电阻R1、可调电阻RP1、第一电容C1、第二电容C2和继电器，所述集成电路U1的型号为NE555，所述集成电路U1的阀值端和集成电路U1的触发端连接，所述集成电路U1的阀值端通过电阻R1和可调电阻RP1组成的串联电路外接5V直流电压电源，所述集成电路U1的阀值端通过第一电容C1接地，所述集成电路U1的接地端接地，所述集成电路U1的控制端通过第二电容C2接地，所述集成电路U1的电源端和集成电路U1的重置端均外接5V直流电压电源，所述继电器包括继电器线圈K1，所述集成电路U1的输出端通过继电器线圈K1接地；

该电路采用了NE555型号的集成电路，这种集成电路性能稳定，而且相对价格比较便宜，结合可调电阻RP1，通过RP1电阻大小的调节来实现定时时间的设置，结构简单，方便使用，而且成本低。

所述升降机构包括拉线、转盘、驱动齿轮、从动齿轮、滚轮、键相光标、键相传感器、第一同心轴、第二同心轴、支撑机构和支杆，所述拉线的一端固定在侧杆上，所述拉线的另一端设置在转盘上，所述转盘通过第一同心轴与驱动齿轮固定连接，所述驱动齿轮与从动齿轮啮合，所述从动齿轮通过第二同心轴与滚轮固定连接，所述键相光标设置在滚轮上，所述支杆的底端固定在底板上，所述键相传感器固定在支杆靠近滚轮的一侧。

作为优选，为了带动打印机构上下移动，所述升降单元包括第一电机、缓冲块、第一驱动轴和升降块，所述第一电机固定在控制器的上方，所述缓冲块固定在顶板的下方，所述第一驱动轴设置在第一电机和缓冲块之间，所述第一电机与第一驱动轴传动连接，所述第一驱动轴的外周设有外螺纹，所述升降块套设在第一驱动轴上且与升降板固定连接，所述升降块内设有内螺纹，所述升降块内的内螺纹与第一驱动轴上的外螺纹相匹配，两个所述升降块中，其中一个升降块与侧杆固定连接。

作为优选，为了实现对喷头的疏通，所述疏通机构包括竖杆、第三电机、偏心轮、框架和插针，所述第三电机通过竖杆固定在平移板的下方且与偏心轮传动连接，所述偏心轮设置在框架内，所述插针的顶端固定在框架上，所述插针位于喷头的上方。

作为优选，为了保证插针垂直升降，所述框架的两侧设有限位组件，所述限位组件包括连杆、限位环和限位杆，所述限位杆的顶端固定在平移板上，所述限位环套设在限位环上且通过连杆与框架固定连接。

作为优选，为了对拉线进行导向，所述升降机构还包括导向单元，所述导向单元设置在转盘和控制器之间，所述导向单元包括第一支架和导向轮，所述第一支架的形状为U形且开口向下，所述第一支架的两端固定在底板上，所述导向轮套设在第一支架上。

作为优选，为了保证拉线的强度和韧性，所述拉线为碳素线。

作为优选，为了支撑转盘、驱动齿轮、从动齿轮和滚轮转动，所述支撑机构包括第二支架、第四电机、第四支架和两个第三支架，所述第四电机固定在第二支架的顶端且与转盘传动连接，所述驱动齿轮设置在第四支架的一端，所述第四支架的另一端与底板固定连接，两个所述第三支架中，其中一个第三支架设置在从动齿轮远离第二同心轴的一侧，另一个第三支架设置在滚轮远离第二同心轴的一侧。

作为优选，为了实现信号输入输出，所述控制器上设有开关、显示屏、若干USB接口和若干控制按键。

作为优选，为了保证数据传输速率，所述USB接口的型号为USB 3.0。

作为优选，为了提高升降机构的精度，所述驱动齿轮的半径是转盘的半径的4倍，所述从动齿轮的半径和滚轮的半径均与转盘的半径相等。

该3D打印机在连接块的顶端和底端均设有喷头，在打印过程中，利用底端的喷头进行打印，当打印发生堵塞时，为了保证打印继续进行，第二电机通过第二驱动轴带动连接块转动，使连接块顶端的喷头和底端的喷头进行切换，同时疏通机构开始运行，在疏通机构中，第三驱动电机带动偏心轮转动，使框架上下移动，带动插针上下移动，使插针插入喷头中进行疏通，保证切换后能够顺利打印。该基于物联网的高精度3D打印机在发生堵塞时通过第二电机带动连接块进行喷头切换，并通过疏通机构使插针插入堵塞的喷头内进行疏通，保证再次切换时能顺利打印。

为了保证样品的打印精度，在升降单元工作时，利用控制器一侧的升降机构测量升降板的升降高度，保证各层的层高均等，从而提高打印精度。由于升降单元运行时带动侧杆向上移动，使得侧杆通过导向轮拉动转盘转动，转盘转动移动的角度，由于转盘和驱动齿轮分别位于第一同心轴的两端，使得驱动齿轮转过与转盘相同的角度，驱动齿轮带动从动齿轮转动，通过第二同心轴使滚轮作相同角度的转动，在滚轮上设有键相光标，滚轮转动前，键相传感器检测到一个键相信号，在滚轮转动过程中，由于驱动齿轮的半径是转盘的半径的4倍，而从动齿轮的半径和滚轮的半径均与转盘的半径相等，从而将拉线的移动信号放大4倍，便于提高升降机构的精度，当滚轮转动一周后，键相传感器检测到一个键相信号，升降单元中的第一电机停止转动，从而将升降板提高一个层高的高度，在每次升降单元运行时均通过升降机构提高一个层高的高度，使得打印样品层与层之间的距离相等，实现高精度打印。该基于物联网的高精度3D打印机通过升降机构保证升降单元每次运行时，打印机构的高度提高一个层的层高，从而确保打印样品间层与层之间的距离均等，实现了高精度打印。

本发明的有益效果是，该基于物联网的高精度3D打印机在在定时控制电路中，集成电路的型号为NE555，在保证精确定时的同时，大大降低了生产成本，提高了其市场竞争力，不仅如此，通过升降机构保证升降单元每次运行时，打印机构的高度提高一个层的层高，从而确保打印样品间层与层之间的距离均等，实现了高精度打印。

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高精度3D打印机的结构示意图；

图2是本发明的基于物联网的高精度3D打印机的打印机构的结构示意图；

图3是本发明的基于物联网的高精度3D打印机的疏通机构的定时控制模的电路原理图；

图4是本发明的基于物联网的高精度3D打印机的升降机构的结构示意图；

图5是本发明的基于物联网的高精度3D打印机的升降机构的俯视图；

图中：1.底板，2.控制器，3.显示屏，4.USB接口，5.控制按键，6.开关，7.升降机构，8.打印台，9.第一电机，10.缓冲块，11.第一驱动轴，12.升降块，13.侧杆，14.顶板，15.固定盘，16.送丝管，17.升降板，18.平面移动机构，19.打印机构，20.平移板，21.吊杆，22.第二电机，23.第二驱动轴，24.连接块，25.喷头，26.疏通机构，27.竖杆，28.第三电机，29.偏心轮，30.框架，31.插针，32.连杆，35.限位环，36.限位环，37.拉线，38.第一支架，39.导向轮，40.第二支架，41.第四电机，42.转盘，43.第三支架，44.滚轮，45.支杆，46.键相传感器，47.键相光标，48.第一同心轴，49.驱动齿轮，50.第四支架，51.第二同心轴，52.从动齿轮。

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5所示，一种基于物联网的高精度3D打印机，包括底板1、控制器2、升降机构7、打印台8、顶板14、固定盘15、送丝管16、升降板17、平面移动机构18、打印机构19、侧杆13和两个升降单元，所述控制器2固定在底板1的上方，所述升降机构7设置在控制器2的一侧，所述打印台8固定在控制器2的上方，两个所述升降单元分别设置在打印台8的两侧，所述顶板14架设在两个升降单元上，所述升降板17设置在两个升降单元之间，其中一个升降单元通过侧杆13与升降机构7连接，所述平面移动机构18设置在升降板17的下方且与打印机构19传动连接，所述固定盘15通过送丝管16与打印机构19连接；

所述升降机构7包括拉线37、转盘42、驱动齿轮49、从动齿轮52、滚轮44、键相光标47、键相传感器46、第一同心轴48、第二同心轴51、支撑机构和支杆45，所述拉线37的一端固定在侧杆13上，所述拉线37的另一端设置在转盘42上，所述转盘42通过第一同心轴48与驱动齿轮49固定连接，所述驱动齿轮49与从动齿轮52啮合，所述从动齿轮52通过第二同心轴51与滚轮44固定连接，所述键相光标47设置在滚轮44上，所述支杆45的底端固定在底板1上，所述键相传感器46固定在支杆45靠近滚轮44的一侧。

作为优选，为了带动打印机构19上下移动，所述升降单元包括第一电机9、缓冲块10、第一驱动轴11和升降块12，所述第一电机9固定在控制器2的上方，所述缓冲块10固定在顶板14的下方，所述第一驱动轴11设置在第一电机9和缓冲块10之间，所述第一电机9与第一驱动轴11传动连接，所述第一驱动轴11的外周设有外螺纹，所述升降块12套设在第一驱动轴11上且与升降板17固定连接，所述升降块12内设有内螺纹，所述升降块12内的内螺纹与第一驱动轴11上的外螺纹相匹配，两个所述升降块12中，其中一个升降块12与侧杆13固定连接。

作为优选，为了实现对喷头25的疏通，所述疏通机构26包括竖杆27、第三电机28、偏心轮29、框架30和插针31，所述第三电机28通过竖杆27固定在平移板20的下方且与偏心轮29传动连接，所述偏心轮29设置在框架30内，所述插针31的顶端固定在框架30上，所述插针31位于喷头25的上方。

作为优选，为了保证插针31垂直升降，所述框架30的两侧设有限位组件，所述限位组件包括连杆32、限位环35和限位杆36，所述限位杆36的顶端固定在平移板20上，所述限位环35套设在限位环36上且通过连杆32与框架30固定连接。

作为优选，为了对拉线37进行导向，所述升降机构7还包括导向单元，所述导向单元设置在转盘42和控制器2之间，所述导向单元包括第一支架38和导向轮39，所述第一支架38的形状为U形且开口向下，所述第一支架38的两端固定在底板1上，所述导向轮39套设在第一支架38上。

作为优选，为了保证拉线37的强度和韧性，所述拉线37为碳素线。

作为优选，为了支撑转盘42、驱动齿轮49、从动齿轮52和滚轮44转动，所述支撑机构包括第二支架40、第四电机41、第四支架50和两个第三支架43，所述第四电机41固定在第二支架40的顶端且与转盘42传动连接，所述驱动齿轮49设置在第四支架50的一端，所述第四支架50的另一端与底板1固定连接，两个所述第三支架43中，其中一个第三支架43设置在从动齿轮52远离第二同心轴51的一侧，另一个第三支架43设置在滚轮44远离第二同心轴51的一侧。

作为优选，为了实现信号输入输出，所述控制器2上设有开关6、显示屏3、若干USB接口4和若干控制按键5。

作为优选，为了保证数据传输速率，所述USB接口4的型号为USB 3.0。

作为优选，为了提高升降机构7的精度，所述驱动齿轮49的半径是转盘42的半径的4倍，所述从动齿轮52的半径和滚轮44的半径均与转盘42的半径相等。

该3D打印机在连接块24的顶端和底端均设有喷头25，在打印过程中，利用底端的喷头25进行打印，当打印发生堵塞时，为了保证打印继续进行，第二电机22通过第二驱动轴23带动连接块24转动，使连接块24顶端的喷头25和底端的喷头25进行切换，同时疏通机构26开始运行，在疏通机构26中，第三驱动电机28带动偏心轮29转动，使框架30上下移动，带动插针31上下移动，使插针31插入喷头25中进行疏通，保证切换后能够顺利打印。该基于物联网的高精度3D打印机在发生堵塞时通过第二电机22带动连接块24进行喷头25切换，并通过疏通机构26使插针31插入堵塞的喷头25内进行疏通，保证再次切换时能顺利打印。

为了保证样品的打印精度，在升降单元工作时，利用控制器2一侧的升降机构7测量升降板17的升降高度，保证各层的层高均等，从而提高打印精度。由于升降单元运行时带动侧杆13向上移动，使得侧杆13通过导向轮39拉动转盘42转动，转盘42转动移动的角度，由于转盘42和驱动齿轮49分别位于第一同心轴48的两端，使得驱动齿轮49转过与转盘42相同的角度，驱动齿轮49带动从动齿轮52转动，通过第二同心轴51使滚轮44作相同角度的转动，在滚轮44上设有键相光标47，滚轮44转动前，键相传感器46检测到一个键相信号，在滚轮44转动过程中，由于驱动齿轮49的半径是转盘42的半径的4倍，而从动齿轮52的半径和滚轮44的半径均与转盘42的半径相等，从而将拉线37的移动信号放大4倍，便于提高升降机构7的精度，当滚轮44转动一周后，键相传感器46检测到一个键相信号，升降单元中的第一电机9停止转动，从而将升降板17提高一个层高的高度，在每次升降单元运行时均通过升降机构7提高一个层高的高度，使得打印样品层与层之间的距离相等，实现高精度打印。该基于物联网的高精度3D打印机通过升降机构7保证升降单元每次运行时，打印机构19的高度提高一个层的层高，从而确保打印样品间层与层之间的距离均等，实现了高精度打印。

该基于物联网的高精度3D打印机在在定时控制电路中，集成电路的型号为NE555，在保证精确定时的同时，大大降低了生产成本，提高了其市场竞争力，不仅如此，通过升降机构7保证升降单元每次运行时，打印机构19的高度提高一个层的层高，从而确保打印样品间层与层之间的距离均等，实现了高精度打印。

与现有技术相比，该基于物联网的高精度3D打印机。

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

1.一种基于物联网的高精度3D打印机，其特征在于，包括底板（1）、控制器（2）、升降机构（7）、打印台（8）、顶板（14）、固定盘（15）、送丝管（16）、升降板（17）、平面移动机构（18）、打印机构（19）、侧杆（13）和两个升降单元，所述控制器（2）固定在底板（1）的上方，所述升降机构（7）设置在控制器（2）的一侧，所述打印台（8）固定在控制器（2）的上方，两个所述升降单元分别设置在打印台（8）的两侧，所述顶板（14）架设在两个升降单元上，所述升降板（17）设置在两个升降单元之间，其中一个升降单元通过侧杆（13）与升降机构（7）连接，所述平面移动机构（18）设置在升降板（17）的下方且与打印机构（19）传动连接，所述固定盘（15）通过送丝管（16）与打印机构（19）连接；

所述升降机构（7）包括拉线（37）、转盘（42）、驱动齿轮（49）、从动齿轮（52）、滚轮（44）、键相光标（47）、键相传感器（46）、第一同心轴（48）、第二同心轴（51）、支撑机构和支杆（45），所述拉线（37）的一端固定在侧杆（13）上，所述拉线（37）的另一端设置在转盘（42）上，所述转盘（42）通过第一同心轴（48）与驱动齿轮（49）固定连接，所述驱动齿轮（49）与从动齿轮（52）啮合，所述从动齿轮（52）通过第二同心轴（51）与滚轮（44）固定连接，所述键相光标（47）设置在滚轮（44）上，所述支杆（45）的底端固定在底板（1）上，所述键相传感器（46）固定在支杆（45）靠近滚轮（44）的一侧。

2.如权利要求1所述的基于物联网的高精度3D打印机，其特征在于，所述升降单元包括第一电机（9）、缓冲块（10）、第一驱动轴（11）和升降块（12），所述第一电机（9）固定在控制器（2）的上方，所述缓冲块（10）固定在顶板（14）的下方，所述第一驱动轴（11）设置在第一电机（9）和缓冲块（10）之间，所述第一电机（9）与第一驱动轴（11）传动连接，所述第一驱动轴（11）的外周设有外螺纹，所述升降块（12）套设在第一驱动轴（11）上且与升降板（17）固定连接，所述升降块（12）内设有内螺纹，所述升降块（12）内的内螺纹与第一驱动轴（11）上的外螺纹相匹配，两个所述升降块（12）中，其中一个升降块（12）与侧杆（13）固定连接。

3.如权利要求1所述的基于物联网的高精度3D打印机，其特征在于，所述疏通机构（26）包括竖杆（27）、第三电机（28）、偏心轮（29）、框架（30）和插针（31），所述第三电机（28）通过竖杆（27）固定在平移板（20）的下方且与偏心轮（29）传动连接，所述偏心轮（29）设置在框架（30）内，所述插针（31）的顶端固定在框架（30）上，所述插针（31）位于喷头（25）的上方。

4.如权利要求3所述的基于物联网的高精度3D打印机，其特征在于，所述框架（30）的两侧设有限位组件，所述限位组件包括连杆（32）、限位环（35）和限位杆（36），所述限位杆（36）的顶端固定在平移板（20）上，所述限位环（35）套设在限位环（36）上且通过连杆（32）与框架（30）固定连接。

5.如权利要求1所述的基于物联网的高精度3D打印机，其特征在于，所述升降机构（7）还包括导向单元，所述导向单元设置在转盘（42）和控制器（2）之间，所述导向单元包括第一支架（38）和导向轮（39），所述第一支架（38）的形状为U形且开口向下，所述第一支架（38）的两端固定在底板（1）上，所述导向轮（39）套设在第一支架（38）上。

6.如权利要求1所述的基于物联网的高精度3D打印机，其特征在于，所述拉线（37）为碳素线。

7.如权利要求1所述的基于物联网的高精度3D打印机，其特征在于，所述支撑机构包括第二支架（40）、第四电机（41）、第四支架（50）和两个第三支架（43），所述第四电机（41）固定在第二支架（40）的顶端且与转盘（42）传动连接，所述驱动齿轮（49）设置在第四支架（50）的一端，所述第四支架（50）的另一端与底板（1）固定连接，两个所述第三支架（43）中，其中一个第三支架（43）设置在从动齿轮（52）远离第二同心轴（51）的一侧，另一个第三支架（43）设置在滚轮（44）远离第二同心轴（51）的一侧。

8.如权利要求1所述的基于物联网的高精度3D打印机，其特征在于，所述控制器（2）上设有开关（6）、显示屏（3）、若干USB接口（4）和若干控制按键（5）。

9.如权利要求8所述的基于物联网的高精度3D打印机，其特征在于，所述USB接口（4）的型号为USB 3.0。

10.如权利要求1所述的基于物联网的高精度3D打印机，其特征在于，所述驱动齿轮（49）的半径是转盘（42）的半径的4倍，所述从动齿轮（52）的半径和滚轮（44）的半径均与转盘（42）的半径相等。