CN107455786B - 一种3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印机，旨在解决食品3D打印设备结构复杂，体积大，打印精度低的不足。该发明包括主机、喷头、X轴组件、Y轴组件、Z轴组件，X轴组件包括打印台、X轴电机，打印台下表面上设有支撑在主机上的滑轨，主机上滑轨两侧均安装有若干个导向轮，打印台下表面与X轴同步带连接；Y轴组件包括Y轴导梁、Y轴导轨、Y轴电机，Y轴导轨上可滑动安装有Y轴滑块，Y轴滑块与Y轴同步带连接，喷头安装在Y轴滑块上；Z轴组件包括Z轴导梁、Z轴导轨、Z轴电机，Z轴滑块可滑动安装在Z轴导轨上，Z轴滑块与Y轴导梁固定连接，Z轴电机连接升降螺杆，Y轴导梁上设有升降螺套，升降螺套与升降螺杆适配连接。

Description

一种3D打印机

技术领域

本发明涉及一种三维打印技术，更具体地说，它涉及一种3D打印机。

背景技术

随着技术的不断发展和进步，3D打印技术越来越成熟，不仅广泛使用在工业生产中，而且在食品行业也得到了很好的使用，通过3D打印技术加工成各类形状的食品，不仅美味可口，而且外形美观，更能受到消费者的青睐。但是目前使用的很多食品3D打印设备结构复杂，体积大，打印精度低，料筒中打印物料使用情况不易掌控，易出现空打印现象。

中国专利公告号CN201033486Y，公开了一种蛋糕打印机，该打印机由打印装置、三维空间定位滑轨、与三维空间定位滑轨连接的步进电机、可360 度旋转的物料台和与物料台连接的旋转步进驱动机构组成，打印装置安装在三维空间定位滑轨内。该打印机虽然在食品图形的加工上取得了很大进步，但仍有诸多局限，比如，该打印机只能适用于蛋糕的加工，不易推广使用，而且，该打印机的三维空间定位系统结构复杂，使用不便，打印精度低，料筒中打印物料使用情况不易掌控，易出现空打印现象。

发明内容

本发明解决了两个问题，一是：食品3D打印设备结构复杂，体积大，打印精度低；二是：喷头物料腔中打印物料使用情况不易掌控，易出现空打印现象，提供了一种3D打印机，它的结构简单，体积小巧，打印精度高，而且喷头物料腔中打印物料使用情况掌控方便，避免出现空打印现象。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种3D打印机，包括主机、喷头、X轴组件、Y轴组件、Z轴组件， X轴组件包括打印台、X轴电机，打印台下表面上设有支撑在主机上的滑轨，主机上滑轨两侧均安装有若干个导向轮，主机上安装有由X轴电机带动的X轴同步带，打印台下表面上设有X轴滑块，X轴滑块与X轴同步带连接；Y轴组件包括Y轴导梁、Y轴导轨、Y轴电机，Y轴导轨上可滑动安装有Y轴滑块，Y轴导梁上安装有由Y轴电机带动的Y轴同步带，Y轴滑块与Y轴同步带连接，喷头安装在Y轴滑块上且朝向打印台设置；Z轴组件包括Z轴导梁、Z轴导轨、升降螺杆、Z轴滑块、Z轴电机，Z轴滑块可滑动安装在Z轴导轨上，Z轴滑块与Y轴导梁固定连接，Y轴导梁上设有升降螺套，升降螺套与升降螺杆适配连接，Z轴电机输出轴与升降螺杆连接，Z轴导梁和Z轴电机均安装在主机上，Y轴导轨水平设置，Z轴导轨竖直设置。

3D打印机进行食品打印时，物料从喷头挤出到打印台上，实现食品的三维打印。X轴电机工作，通过X轴同步带带动打印台在X轴方向移动，打印台移动过程中通过滑轨两侧的导向轮对滑轨起到了很好的导向和定位作用，防止打印台出现偏移现象，有利于提高打印台的移动精度，从而提高打印精度。Y轴电机工作，通过Y轴同步带带动Y轴滑块在Y轴滑轨上滑动，从而带动喷头实现Y轴移动，Y轴滑轨对Y轴滑块起到了很好的导向和定位作用，防止Y轴滑块滑动过程中出现偏移现象，有利于提高喷头的移动精度，从而提高打印精度。Z轴电机工作，带动升降螺杆转动，升降螺杆与升降螺套配合，从而实现Y轴导梁的升降运动，Y轴导梁升降过程中Z轴滑块在Z轴导轨上滑动，Z轴滑轨对Z轴滑块起到了很好的导向和定位作用，防止Z轴滑块滑动过程中出现偏移现象，有利于提高Y轴导梁的的升降精度，从而提高打印精度。3D打印机结构简单，体积小巧，打印精度高。

作为优选，滑轨两侧均设有导向槽，导向轮贴合在导向槽底面，导向轮上下两端均设有倒角。导向轮对滑轨的导向和定位可靠，确保了滑轨的移动精度。

作为优选，Y轴滑块呈槽钢状结构，Y轴滑块抱住Y轴导轨的两侧，Y轴导轨两侧壁上均设有Y轴滑槽，Y轴滑块内壁上和Y轴滑槽对应设有Y轴凸条，Y轴凸条与Y轴滑槽适配插装。Y轴滑块通过两侧的Y轴凸条与Y轴导轨两侧的Y轴滑槽适配插装，确保了Y轴滑块的平稳精准滑动。

作为优选，Z轴滑块呈槽钢状结构，Z轴滑块抱住Z轴导轨的两侧，Z轴导轨两侧壁上均设有Z轴滑槽，Z轴滑块内壁上和Z轴滑槽对应设有Z轴凸条，Z轴凸条与Z轴滑槽适配插装。

Z轴滑块通过两侧的Z轴凸条与Z轴导轨两侧的Z轴滑槽适配插装，确保了Z轴滑块的平稳精准滑动升降。

作为优选，主机上、Y轴导梁上、Z轴导梁上均安装有行程开关，打印台边缘设有向下的翻边，翻边可抵接到主机上的行程开关上；Y轴导梁上的行程开关设置在靠近Z轴导梁位置，Y轴滑块可抵接到Y轴导梁上的行程开关上；Z轴导梁上的行程开关设置在Y轴导梁下方，Z轴滑块可抵接到Z轴导梁上的行程开关上。行程开关对打印台进行X轴限位，对Y轴滑块进行Y轴限位，对Z轴滑块进行Z轴限位，确保打印机的平稳可靠运行。

作为优选，X轴电机输出轴上连接X轴主动带轮，主机上安装X轴从动带轮，X轴同步带连接在X轴主动带轮和X轴从动带轮之间； Y轴电机输出轴上连接Y轴主动带轮，Y轴导梁上安装Y轴从动带轮，Y轴同步带连接在Y轴主动带轮和Y轴从动带轮之间。X轴电机工作带动X轴主动带轮转动，从而实现X轴同步带运行，Y轴电机工作带动Y轴主动带轮转动，从而实现Y轴同步带运行， X轴同步带和Y轴同步带运行平稳可靠。

作为优选，喷头包括喷头主体、活塞螺杆、螺杆电机、打印导轨，活塞螺杆上端连接导向块，导向块可滑动安装在打印导轨上，活塞螺杆与螺杆电机传动连接，活塞螺杆下端安装有活塞柱，活塞柱设置在喷头主体内，螺杆电机安装在喷头主体上端。喷头工作时，螺杆电机带动活塞螺杆伸缩运行，从而通过活塞柱推动喷头本体内的物料向下挤出打印成型在打印台上，物料挤出平稳可靠。活塞螺杆升降的过程中，导向块在打印导轨上上下滑动，对活塞螺杆起到了很好的导向和定位作用。

作为优选，喷头下端设有物料腔，物料腔内设有用于推动挤压物料的活塞柱，喷头外壁上靠近下端位置连接有定位套、安装盒，定位套内安装有伸缩柱，伸缩柱前端延伸出物料腔内壁，定位套内安装定位弹簧，伸缩柱前端呈楔形结构，伸缩柱后端活动连接推动杆，安装盒内壁上连接有导向套，推动杆铰接在导向套前端，导向套内安装有撞击球、压紧弹簧，撞击球上连接导杆，导杆活动伸出到安装盒外部，撞击球限位在推动杆上端和压紧弹簧之间，安装盒内设有振铃片，撞击球朝向振铃片设置且可撞击到振铃片上。

喷头通过活塞柱向下移动挤出物料，在物料用完之前，活塞柱与伸缩柱接触并将伸缩柱向外推出，伸缩柱带动推动杆逆时针转动，从而卸去推动杆上端对撞击球的限位作用，撞击球在压紧弹簧的作用下，朝向振铃片飞射并撞击到振铃片上，敲响振铃片，通过声音提醒操作人员对喷头添加物料。导杆便于向外拉动撞击球实现回位。这种结构设置便于掌控喷头物料腔中打印物料的使用情况，避免出现空打印现象。

作为优选，伸缩柱外壁上设有限位凸台，定位套端部连接有限位盖，定位弹簧抵接在限位凸台和限位盖之间，限位凸台抵接在喷头外壁上。伸缩柱安装和定位可靠。

作为优选，推动杆上设有长条状的插孔槽，导向套前端外壁上设有铰接板，推动杆铰接在铰接板上，伸缩柱后端连接滑柱，滑柱活动插接在插孔槽中，铰接板设置在滑柱上方。推动杆与伸缩柱连接方便可靠。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：3D打印机的结构简单，体积小巧，打印精度高，而且喷头物料腔中打印物料使用情况掌控方便，避免出现空打印现象。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的去除打印台的结构示意图；

图3是本发明的实施例2的喷头的局部结构示意图；

图中：1、主机，2、喷头，3、打印台，4、X轴电机，5、滑轨，6、导向轮，7、Y轴导梁，8、Y轴导轨，9、Y轴电机，10、Y轴滑块，11、Z轴导梁，12、Z轴导轨，13、升降螺杆，14、Z轴滑块，15、Z轴电机，16、升降螺套，17、导向槽，18、Y轴滑槽，19、Y轴凸条，20、Z轴滑槽，21、Z轴凸条，22、行程开关，23、翻边，24、X轴主动带轮，25、X轴从动带轮，26、Y轴主动带轮，27、Y轴从动带轮，28、喷头主体，29、活塞螺杆，30、螺杆电机，31、打印导轨，32、导向块，33、活塞柱，34、物料腔，35、定位套，36、安装盒，37、伸缩柱，38、定位弹簧，39、推动杆，40、导向套，41、撞击球，42、压紧弹簧，43、导杆，44、振铃片，45、限位凸台，46、限位盖，47、插孔槽，48、铰接板，49、滑柱。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1：一种3D打印机（参见附图1、附图2），包括主机1、喷头2、X轴组件、Y轴组件、Z轴组件， X轴组件包括打印台3、X轴电机4，打印台下表面上设有支撑在主机上的滑轨5，主机上滑轨两侧均安装有两个导向轮6，主机上安装有由X轴电机带动的X轴同步带，打印台下表面上设有X轴滑块，X轴滑块与X轴同步带连接；滑轨两侧均设有导向槽17，导向轮贴合在导向槽底面，导向轮上下两端均设有倒角。X轴电机输出轴上连接X轴主动带轮24，主机上安装X轴从动带轮25，X轴同步带连接在X轴主动带轮和X轴从动带轮之间，X轴同步带与滑轨平行设置。喷头包括喷头主体28、活塞螺杆29、螺杆电机30、打印导轨31，活塞螺杆上端连接导向块32，导向块可滑动安装在打印导轨上，活塞螺杆与螺杆电机传动连接，活塞螺杆下端安装有活塞柱33，活塞柱设置在喷头主体内，螺杆电机安装在喷头主体上端。Y轴组件包括Y轴导梁7、Y轴导轨8、Y轴电机9，Y轴导轨上可滑动安装有Y轴滑块10，Y轴导梁上安装有由Y轴电机带动的Y轴同步带，Y轴滑块与Y轴同步带连接，喷头安装在Y轴滑块上且朝向打印台设置；Y轴滑块呈槽钢状结构，Y轴滑块抱住Y轴导轨的两侧，Y轴导轨两侧壁上均设有Y轴滑槽18，Y轴滑块内壁上和Y轴滑槽对应设有Y轴凸条19，Y轴凸条与Y轴滑槽适配插装。Y轴电机输出轴上连接Y轴主动带轮26，Y轴导梁上安装Y轴从动带轮27，Y轴同步带连接在Y轴主动带轮和Y轴从动带轮之间。Z轴组件包括Z轴导梁11、Z轴导轨12、升降螺杆13、Z轴滑块14、Z轴电机15，Z轴滑块可滑动安装在Z轴导轨上，Z轴滑块与Y轴导梁固定连接，Y轴导梁上设有升降螺套16，升降螺套与升降螺杆适配连接，Z轴电机输出轴与升降螺杆连接，Z轴导梁和Z轴电机均安装在主机上，Y轴导轨水平设置，Z轴导轨竖直设置。Z轴滑块呈槽钢状结构，Z轴滑块抱住Z轴导轨的两侧，Z轴导轨两侧壁上均设有Z轴滑槽20，Z轴滑块内壁上和Z轴滑槽对应设有Z轴凸条21，Z轴凸条与Z轴滑槽适配插装。主机上、Y轴导梁上、Z轴导梁上均安装有行程开关22，打印台边缘设有向下的翻边23，翻边可抵接到主机上的行程开关上；Y轴导梁上的行程开关设置在靠近Z轴导梁位置，Y轴滑块可抵接到Y轴导梁上的行程开关上；Z轴导梁上的行程开关设置在Y轴导梁下方，Z轴滑块可抵接到Z轴导梁上的行程开关上。

3D打印机进行食品打印时，物料从喷头挤出到打印台上，实现食品的三维打印。X轴电机工作，通过X轴同步带带动打印台在X轴方向移动，打印台移动过程中通过滑轨两侧的导向轮对滑轨起到了很好的导向和定位作用，防止打印台出现偏移现象，有利于提高打印台的移动精度，从而提高打印精度。Y轴电机工作，通过Y轴同步带带动Y轴滑块在Y轴滑轨上滑动，从而带动喷头实现Y轴移动，Y轴滑轨对Y轴滑块起到了很好的导向和定位作用，防止Y轴滑块滑动过程中出现偏移现象，有利于提高喷头的移动精度，从而提高打印精度。Z轴电机工作，带动升降螺杆转动，升降螺杆与升降螺套配合，从而实现Y轴导梁的升降运动，Y轴导梁升降过程中Z轴滑块在Z轴导轨上滑动，Z轴滑轨对Z轴滑块起到了很好的导向和定位作用，防止Z轴滑块滑动过程中出现偏移现象，有利于提高Y轴导梁的的升降精度，从而提高打印精度。

实施例2：一种3D打印机（参见附图1至3），其结构与实施例1相似，主要不同点在于本实施例中喷头下端设有物料腔34，物料腔内设有用于推动挤压物料的活塞柱，喷头外壁上靠近下端位置连接有定位套35、安装盒36，定位套内安装有伸缩柱37，伸缩柱前端延伸出物料腔内壁，定位套内安装定位弹簧38，伸缩柱前端呈楔形结构，伸缩柱后端活动连接推动杆39，安装盒内壁上连接有导向套40，推动杆铰接在导向套前端，导向套内安装有撞击球41、压紧弹簧42，撞击球上连接导杆43，导杆活动伸出到安装盒外部，导杆外端呈T形结构，撞击球限位在推动杆上端和压紧弹簧之间，安装盒内设有振铃片44，撞击球朝向振铃片设置且可撞击到振铃片上。伸缩柱外壁上设有限位凸台45，定位套端部连接有限位盖46，定位弹簧抵接在限位凸台和限位盖之间，限位凸台抵接在喷头外壁上。推动杆上设有长条状的插孔槽47，导向套前端外壁上设有铰接板48，推动杆铰接在铰接板上，伸缩柱后端连接滑柱49，滑柱活动插接在插孔槽中，铰接板设置在滑柱上方。其它结构与实施例1相同。

喷头通过活塞柱向下移动挤出物料，在物料用完之前，活塞柱与伸缩柱接触并将伸缩柱向外推出，伸缩柱带动推动杆逆时针转动，从而卸去推动杆上端对撞击球的限位作用，撞击球在压紧弹簧的作用下，朝向振铃片飞射并撞击到振铃片上，敲响振铃片，通过声音提醒操作人员对喷头添加物料。导杆便于向外拉动撞击球实现回位。这种结构设置便于掌控喷头物料腔中打印物料的使用情况，避免出现空打印现象。

以上所述的实施例只是本发明的两种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种3D打印机，包括主机、喷头、X轴组件、Y轴组件、Z轴组件，其特征是，X轴组件包括打印台、X轴电机，打印台下表面上设有支撑在主机上的滑轨，主机上滑轨两侧均安装有若干个导向轮，主机上安装有由X轴电机带动的X轴同步带，打印台下表面上设有X轴滑块，X轴滑块与X轴同步带连接；Y轴组件包括Y轴导梁、Y轴导轨、Y轴电机，Y轴导轨上可滑动安装有Y轴滑块，Y轴导梁上安装有由Y轴电机带动的Y轴同步带，Y轴滑块与Y轴同步带连接，喷头安装在Y轴滑块上且朝向打印台设置；Z轴组件包括Z轴导梁、Z轴导轨、升降螺杆、Z轴滑块、Z轴电机，Z轴滑块可滑动安装在Z轴导轨上，Z轴滑块与Y轴导梁固定连接，Y轴导梁上设有升降螺套，升降螺套与升降螺杆适配连接，Z轴电机输出轴与升降螺杆连接，Z轴导梁和Z轴电机均安装在主机上，Y轴导轨水平设置，Z轴导轨竖直设置；喷头下端设有物料腔，物料腔内设有用于推动挤压物料的活塞柱，喷头外壁上靠近下端位置连接有定位套、安装盒，定位套内安装有伸缩柱，伸缩柱前端延伸出物料腔内壁，定位套内安装定位弹簧，伸缩柱前端呈楔形结构，伸缩柱后端活动连接推动杆，安装盒内壁上连接有导向套，推动杆铰接在导向套前端，导向套内安装有撞击球、压紧弹簧，撞击球上连接导杆，导杆活动伸出到安装盒外部，撞击球限位在推动杆上端和压紧弹簧之间，安装盒内设有振铃片，撞击球朝向振铃片设置且可撞击到振铃片上。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印机，其特征是，滑轨两侧均设有导向槽，导向轮贴合在导向槽底面，导向轮上下两端均设有倒角。

3.根据权利要求1所述的一种3D打印机，其特征是，Y轴滑块呈槽钢状结构，Y轴滑块抱住Y轴导轨的两侧，Y轴导轨两侧壁上均设有Y轴滑槽，Y轴滑块内壁上和Y轴滑槽对应设有Y轴凸条，Y轴凸条与Y轴滑槽适配插装。

4.根据权利要求1所述的一种3D打印机，其特征是，Z轴滑块呈槽钢状结构，Z轴滑块抱住Z轴导轨的两侧，Z轴导轨两侧壁上均设有Z轴滑槽，Z轴滑块内壁上和Z轴滑槽对应设有Z轴凸条，Z轴凸条与Z轴滑槽适配插装。

5.根据权利要求1所述的一种3D打印机，其特征是，主机上、Y轴导梁上、Z轴导梁上均安装有行程开关，打印台边缘设有向下的翻边，翻边可抵接到主机上的行程开关上；Y轴导梁上的行程开关设置在靠近Z轴导梁位置，Y轴滑块可抵接到Y轴导梁上的行程开关上；Z轴导梁上的行程开关设置在Y轴导梁下方，Z轴滑块可抵接到Z轴导梁上的行程开关上。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种3D打印机，其特征是，X轴电机输出轴上连接X轴主动带轮，主机上安装X轴从动带轮，X轴同步带连接在X轴主动带轮和X轴从动带轮之间； Y轴电机输出轴上连接Y轴主动带轮，Y轴导梁上安装Y轴从动带轮，Y轴同步带连接在Y轴主动带轮和Y轴从动带轮之间。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的一种3D打印机，其特征是，喷头包括喷头主体、活塞螺杆、螺杆电机、打印导轨，活塞螺杆上端连接导向块，导向块可滑动安装在打印导轨上，活塞螺杆与螺杆电机传动连接，活塞螺杆下端安装有活塞柱，活塞柱设置在喷头主体内，螺杆电机安装在喷头主体上端。

8.根据权利要求1所述的一种3D打印机，其特征是，伸缩柱外壁上设有限位凸台，定位套端部连接有限位盖，定位弹簧抵接在限位凸台和限位盖之间，限位凸台抵接在喷头外壁上。

9.根据权利要求1所述的一种3D打印机，其特征是，推动杆上设有长条状的插孔槽，导向套前端外壁上设有铰接板，推动杆铰接在铰接板上，伸缩柱后端连接滑柱，滑柱活动插接在插孔槽中，铰接板设置在滑柱上方。