CN107775951A - 防打滑机构及3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防打滑机构及3D打印机，是使用在3D打印机上，包括：螺纹杆，设在3D打印机上，与承载件连接并可相对承载件旋转以带动所述承载件沿螺纹杆的轴向方向移动；直流马达；减速齿轮组，连接于所述直流马达与螺纹杆之间，基于直流马达的驱动力使螺纹杆旋转，所述减速齿轮组的第一齿轮与固定在螺纹杆上的传动齿轮啮合；检测组件，用于检测所述第一齿轮的转动周数。本发明解决了现有技术中存在的，3D打印机在打印过程中出现打滑的技术问题，以提高打印稳定性。

Description

防打滑机构及3D打印机

技术领域

本发明属于打印机领域，尤其涉及一种防打滑机构及3D打印机。

背景技术

目前，三维空间(3D)立体打印技术，是将数位立体模型，利用液体、粉体或胶体等列印材料，将数位立体模型沿一平面的截面，逐层堆迭列印，以形成最终的列印成品。以此种立体方式进行列印，几乎可以列印出任何形状、构造的物品。尤其是内部结构复杂，并具有包覆于内部之结构的物品，常常无法利用传统的模具来成型，藉由3D打印技术，可以轻易地将物品完整地以实体呈现出来。越来越多的產品，便直接以3D打印技术进行打印生产。省却传统模具设计、射出成型等复杂且昂贵的制程。

其中一种3D打印技术是利用挤出材料，进行一个图层之涂佈以后，再堆迭进行下一个图层的涂佈。在图层与图层之间需要等待一段时间，让材料达到必要程度之硬化，让先前一个图层足够支撑下一个图层之材料，同时让两个图层的材料可以相黏接在一起。3D打印机在进行移动时，若是不同图层的涂佈位置发生偏移，就会导致不同图层的图案无法良好地衔接，发生打印错误。这种涂佈位置发生偏移的问题，原因之一是因為喷头被硬化的材料阻挡，或因為传动机构发生松脱、齿轮因磨耗发生跳齿等现象，导致移动机构不能按照原订指令移动正确的距离，发生打滑的现象。当打印时打滑现象发生时，3D打印机仅会按照原订指令，继续在错误的位置进行列印。如此会使得成品发生歪斜，甚至完全无法成型的状况，降低了打印成功的机会，相对亦提高了打印的成本。

因此，现有技术有待于改善。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种防打滑机构及3D打印机，旨在解决现有技术中存在的，3D打印机在打印过程中出现打滑的技术问题，以提高打印稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种防打滑机构，是使用在3D打印机上，包括：

螺纹杆，设在3D打印机上，与承载件连接并可相对承载件旋转以带动所述承载件沿螺纹杆的轴向方向移动；

直流马达；

减速齿轮组，连接于所述直流马达与螺纹杆之间，基于直流马达的驱动力使螺纹杆旋转，所述减速齿轮组的第一齿轮与固定在螺纹杆上的传动齿轮啮合；

检测组件，用于检测所述第一齿轮的转动周数；

以及控制电路，电连接于检测组件和直流马达，当3D打印机发生打滑现象，即第一齿轮的转动周数不足时，所述控制电路控制直流马达，以补偿转动周数。

优选地，所述检测组件包括光发射器和光接收器，所述光发射器和光接收器对称设置在所述第一齿轮两侧，所述第一齿轮具有至少一个齿牙。

优选地，所述承载件上设有通孔，所述螺纹杆嵌入通孔中，所述螺纹杆的外螺纹与通孔的内螺纹适配。

优选地，所述螺纹杆具有螺纹凹槽，所述承载件上设有弹性件，所述弹性件嵌入所述螺纹凹槽内并可基于螺纹杆转动而带动承载件移动。

优选地，所述螺纹杆的轴向方向平行于承载件所处平面。

优选地，所述螺纹杆为螺纹钢筋。

本发明还提供了一种3D打印机，包括：

两个如权利要求1所述防打滑机构，分别为第一防打滑机构和第二防打滑机构；

其中，所述第一机构的螺纹杆的轴向方向为3D打印机的第一打印方向，所述第二机构的螺纹杆的轴向方向为3D打印机的第二打印方向，所述第一打印方向和所述第二打印方向均平行于所述第一机构中的承载件所处平面。

优选地，所述第一防打滑机构的控制电路和第二防打滑机构的控制电路为同一个电路。

优选地，所述第二防打滑机构上与螺纹杆连接的承载件位于第一防打滑机构上与螺纹杆连接的承载件上方。

优选地，还包括：

如权利要求1所述防打滑机构，为第三防打滑机构；

其中，所述第三防打滑机构的螺纹杆的轴向方向垂直于所述第一防打滑机构的承载件所处的平面。

本发明具有以下有益效果：

本发明的防打滑机构及3D打印机，是基于检测组件对减速齿轮组进行检测，以测量其转动周数，并通过控制电路提供回馈机制，以补偿不足之转动周数。基于补偿周数使承载件移动至正确的待打印位置，避免打印错误的发生，即避免打滑现象。进一步提升打印的品质。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例中第一防滑机构的结构示意图；

图3A为本发明实施例中第一齿轮的第一工作状态示意图；

图3B为本发明实施例中第一齿轮的第二工作状态示意图；

图4为本发明实施例中螺纹杆和承载件的示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1，图1为本发明实施例的结构示意图。

如图1所示，本发明提供的一种防打滑机构，是使用在3D打印机500上，包括：

螺纹杆110，设在3D打印机上，与承载件120连接并可相对承载件120旋转以带动所述承载件120沿螺纹杆110的轴向方向L（如图2）移动；

直流马达130；

减速齿轮组150，连接于所述直流马达130与螺纹杆120之间，基于直流马达130的驱动力使螺纹杆110旋转，所述减速齿轮组150的第一齿轮151与固定在螺纹杆110上的传动齿轮啮合；

检测组件170（如图2），用于检测所述第一齿轮151的转动周数；

以及控制电路190（如图2），电连接于检测组件和直流马达，当3D打印机发生打滑现象，即第一齿轮的转动周数不足时，所述控制电路控制直流马达，以补偿转动周数。

上述实施例中，是基于检测组件对减速齿轮组进行检测，以使得防打滑机构可对于自身状态进行检测，提高工作过程的稳定性。在检测过程中，以测量螺纹杆的转动周数，并通过控制电路提供回馈机制，以补偿不足之转动周数。基于补偿周数使承载件移动至正确的待打印位置，避免打印错误的发生，即避免打滑现象。作为本实施例的优化，所述螺纹杆的轴向方向平行于承载件所处平面，有利于提高3D打印过程中的精确度，若不平行，会有竖直方向上偏差，难以校正。其中，所述螺纹杆可以是螺纹钢筋，提高了耐久度，提高使用寿命。

参考图2，图2为本发明实施例中第一防滑机构的结构示意图。

如图2所示，优选地，所述检测组件170包括光发射器171和光接收器173，所述光发射器171和光接收器173对称设置在所述第一齿轮151两侧，所述第一齿轮151具有至少一个齿牙151a。以下进一步对于第一齿轮151及检测组件进行说明。请同时参照图3A及图3B，图3A为本发明实施例中第一齿轮的第一工作状态示意图；图3B为本发明实施例中第一齿轮的第二工作状态示意图。检测组件170包括一光发射器171及对应之一光接收器173，光发射器171用以朝光接收器173发射一光线S。第一齿轮151具有至少一齿牙151a，用以遮断光线S。光发射器171及光接收器173分别设置于第一齿轮151的两侧面，当第一齿轮151以固定速度转动时，叶片151a便会以一定的频率遮断光线S。

即在一特定时间内累积计算光线S被遮断的次数，可以得知第一齿轮151的转动周数。举例来说，当第一齿轮151具有一个叶片151a时，光线S每被遮断一次，就表示第一齿轮151转动了一周。例如图3A及图3B所示，第一齿轮151，具有五个齿牙151a，当光线S每被遮断五次，就表示第一齿轮151转动了一周。又例如当光线S在特定时间内被遮断了18次，就表示第一齿轮151转动了3.6周。当叶片151a数目愈多，检测组件170检测转动周数的精确性就越高。亦即当第一齿轮151具有五个叶片151a时，其转动周数之检测精确度就会高于仅具有一个叶片151a时的检测精确度。

本实施例中，并不限制光发射器之种类，光发射器可以是可见光发射器，或是不可见光发射器，亦即前述之光线S可为可见光，亦可为不可见光。只要是光接收器可以对应接收到光发射器发射之光线S，均属于本实施例之检测组件。此外，除前述之光感测方式以外，在另一实施例中，检测组件亦可以利用磁感、近接感测、超音波等方式，检测第一齿轮之转动周数。本发明对于检测组件的类型并不多加限制，对于第一齿轮之形状、外观及其材质亦不加以限制；凡是利用检测组件检测第一齿轮之转动周数的技术方案，均属于本发明的保护范围内。

如图2所示，优选地，所述承载件120上设有通孔120a，所述螺纹杆110嵌入通孔120a中，所述螺纹杆的外螺纹与通孔的内螺纹适配。本实施例是对承载件和螺纹杆的结构进行限定，以使得两者可基于螺纹配合而产生相对移动。

如图4所示，优选地，所述螺纹杆110具有螺纹凹槽110a，所述承载件120’上设有弹性件121，所述弹性件121嵌入所述螺纹凹槽110a内并可基于螺纹杆110转动而带动承载件120’移动。本实施例对螺纹杆和承载件的结构进行限定，以使得两者之间能产生相对移动，弹性件121嵌入螺纹凹槽110a，两者之间摩擦力相较于螺纹配合是下降了，因此提高了这两个结构之间的耐久度和寿命。

如图1所示，本发明还提供了一种3D打印机500，包括：

两个如权利要求1所述防打滑机构，分别为第一防打滑机构100和第二防打滑机构200；

其中，所述第一防打滑机构100的螺纹杆110的轴向方向为3D打印机的第一打印方向X，所述第二防打滑机构200的螺纹杆210的轴向方向为3D打印机的第二打印方向，所述第一打印方向X和所述第二打印方向均平行于所述第一机构中的承载件120所处平面。第一防打滑机构100和第二防打滑机构200区别在于设置位置不同，其中所述第二防打滑机构上与螺纹杆连接的承载件220位于第一防打滑机构上与螺纹杆连接的承载件120上方。此外，由于第二防打滑机构200的承载件220位于第一机构100的承载件120上方，使得第二防打滑机构200的承载件220可随著第一防打滑机构100的承载件120沿3D印表机500的第一打印方向X移动。使得第二机构200的承载件220可以承载打印过程中的半成品，在水平面方向上移动，便于人们对于打印过程中可进行多样化调整。

上述实施例，通过两个防打滑机构，使得可对于3D打印机500内的两个打印方向进行转动周数的检测，以避免打印过程中出现的打滑现象。其中，所述第一防打滑机构的控制电路和第二防打滑机构的控制电路为同一个电路。经由一个相同之控制电路190，分别接收来自第一防打滑机构100的检测组件170及第二防打滑机构200的检测组件的讯号，以得知计算第一防打滑机构100之第一齿轮151及第二机构200的第二齿轮251各自之转动周数。控制电路190借由分别驱动第一防打滑机构100的直流马达130及第二防打滑机构200的直流马达230，分别补偿转动周数。以避免3D印表机500在第一打印方向X及第二打印方向上的滑步现象，导致打印发生错误的问题，影响打印效果和产品成效。

如图1所示，优选地，还包括：

如权利要求1所述防打滑机构，为第三防打滑机构300；

其中，所述第三防打滑机构300的螺纹杆310的轴向方向Z垂直于所述第一防打滑机构100的承载件120所处的平面。本实施例增加了一个防打滑机构，第三防打滑机构300上设有喷头400，喷头400是利用温度将材料溶解后喷出，所述第三防打滑机构的设置，是针对于喷头处材料硬化后使得喷头卡在材料上的时候，即当喷射后材料过早地发生硬化后，第三防打滑机构300的检测组件可基于螺纹杆的转动周数，以对螺纹杆的转动周数进行补充，其中减速齿轮组350基于直流电机330提供动力调节，以进一步调整转矩，提高了螺纹杆在竖直方向的伸缩强度，可适应于更高硬度的材料，以降低喷射后材料过早地发生硬化所导致的打印停滞的技术问题。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种防打滑机构，其特征在于，是使用在3D打印机上，包括：

螺纹杆，设在3D打印机上，与承载件连接并可相对承载件旋转以带动所述承载件沿螺纹杆的轴向方向移动；

直流马达；

减速齿轮组，连接于所述直流马达与螺纹杆之间，基于直流马达的驱动力使螺纹杆旋转，所述减速齿轮组的第一齿轮与固定在螺纹杆上的传动齿轮啮合；

检测组件，用于检测所述第一齿轮的转动周数；

以及控制电路，电连接于检测组件和直流马达，当3D打印机发生打滑现象，即第一齿轮的转动周数不足时，所述控制电路控制直流马达，以补偿转动周数。

2.如权利要求1所述防打滑机构，其特征在于，所述检测组件包括光发射器和光接收器，所述光发射器和光接收器对称设置在所述第一齿轮两侧，所述第一齿轮具有至少一个齿牙。

3.如权利要求1所述防打滑机构，其特征在于，所述承载件上设有通孔，所述螺纹杆嵌入通孔中，所述螺纹杆的外螺纹与通孔的内螺纹适配。

4.如权利要求1所述防打滑机构，其特征在于，所述螺纹杆具有螺纹凹槽，所述承载件上设有弹性件，所述弹性件嵌入所述螺纹凹槽内并可基于螺纹杆转动而带动承载件移动。

5.如权利要求1所述防打滑机构，其特征在于，所述螺纹杆的轴向方向平行于承载件所处平面。

6.如权利要求1所述防打滑机构，其特征在于，所述螺纹杆为螺纹钢筋。

7.一种3D打印机，其特征在于，包括：

两个如权利要求1所述防打滑机构，分别为第一防打滑机构和第二防打滑机构；

其中，所述第一防打滑机构的螺纹杆的轴向方向为3D打印机的第一打印方向，所述第二防打滑机构的螺纹杆的轴向方向为3D打印机的第二打印方向，所述第一打印方向和所述第二打印方向均平行于所述第一机构中的承载件所处平面。

8.如权利要求7所述3D打印机，其特征在于，所述第一防打滑机构的控制电路和第二防打滑机构的控制电路为同一个电路。

9.如权利要求7所述3D打印机，其特征在于，所述第二防打滑机构上与螺纹杆连接的承载件位于第一防打滑机构上与螺纹杆连接的承载件上方。

10.如权利要求7所述3D打印机，其特征在于，还包括：

如权利要求1所述防打滑机构，为第三防打滑机构；

其中，所述第三防打滑机构的螺纹杆的轴向方向垂直于所述第一防打滑机构的承载件所处的平面。