CN107953555B - 三维打印机及其组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三维打印机及其组装方法，三维打印机包括底座模块、顶座模块、打印模块和至少三组滑台组件模块，底座模块包括在底座模块的周向上间隔布置的第一延伸部和第一加强部，第一加强部与相邻两个第一延伸部共同围成第一定位槽；顶座模块与底座模块均为注塑件且共轴线设置，顶座模块包括在顶座模块的周向上间隔布置的第二延伸部和第二加强部，第二加强部与相邻两个第二延伸部共同围成第二定位槽。每组滑台组件模块包括上盖板和下盖板，上盖板安装在第二定位槽内并与顶座模块可拆卸地固定连接，下盖板位于第一定位槽内并与底座模块可拆卸地固定连接。该三维打印机具有结构简单、安装简便且便于维护的优点，其组装方法具有安装简便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及打印技术领域，具体地说，是涉及一种三维打印机及其组装方法。
背景技术
三维打印是快速成型制造技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，是制造技术领域的一项重大突破。它能克服传统机械加工无法实现的特殊结构障碍，可以实现任意复杂结构部件的简单化生产，可以自动、直接、精确地将将设计思想从数字模型转化为具有一定功能的模型或器件。
而三维打印机是一种实现快速成型技术的机器，目前，三维打印机的种类包括熔融沉积(FDM)、光固化成型(SL)、选择性激光烧结(SLS)和分层实体制造(LOM)等，而其中以熔融沉积(FDM)式三维打印机最为常见，目前这种三维打印机有两种流行的运动控制方案包括xyz笛卡尔坐标系结构和Delta并联臂结构。而目前，无论是笛卡尔坐标系结构的三维打印机还是并联臂结构的三维打印机，其组装工序复杂，需要通过很多螺栓来实现各个部件之间的固定连接，甚至是通过铆接、胶接等方式来实现各个部件之间的固定连接，而这些连接方式存在的问题是：
第一，拆装不便，不利于车间员工对三维打印机进行装配，并且安装工序多，零部件多，使得组装效率低，且在组装过程中容易出现某个部位的螺栓漏装的情况，而且易造成零部件安装不到位，出现打印故障的问题。
第二，现有的三维打印机的结构决定了三维打印机必须完成整机的安装后才可以出厂，从而导致当产品的某一部件出现故障时，用户无法自行拆装、更换和维修，而是需要将整台三维打印机寄回给厂商进行售后处理，导致维修成本高。
第三，现有的三维打印机的结构使得用户无法自行动手组装产品，缺少DIY的消费市场，不利于提高用户的体验感。
第四，现有的三维打印机的顶座和底座均为价格昂贵的亚克力板，各零部件与亚克力板通过螺栓进行固定连接时，需要在亚克力板上开设许多的固定孔，由于在亚克力板上钻孔难度大，因此会导致现有的三维打印机成本高且生产加工困难。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的主要目的是提供一种结构简单、安装简便且便于维护的三维打印机。
本发明的另一目的是提供一种安装简便的三维打印机的组装方法。
为了实现本发明的主要目的，本发明提供一种三维打印机包括底座模块、顶座模块、打印模块和至少三组滑台组件模块，底座模块包括至少三个第一延伸部和至少三个第一加强部，多个第一延伸部的内端部连接在一起，第一延伸部和第一加强部在底座模块的周向上间隔布置，第一加强部与相邻两个第一延伸部共同围成一个第一定位槽，底座模块的中部设置有打印平台；顶座模块与底座模块均为注塑件，顶座模块与底座模块共轴线设置，顶座模块包括至少三个第二延伸部和至少三个第二加强部，多个第二延伸部的内端部连接在一起，第二延伸部和第二加强部在顶座模块的周向上间隔布置，第二加强部与相邻两个第二延伸部共同围成一个第二定位槽，每一个第二定位槽与一个第一定位槽相对地设置。每一组滑台组件模块包括上盖板、下盖板、传动带、导轨、滑台件和驱动电机，上盖板与下盖板均为注塑件，上盖板安装在一个第二定位槽内并与顶座模块可拆卸地固定连接，下盖板位于一个第一定位槽内并与底座模块可拆卸地固定连接，导轨的两端分别与上盖板和下盖板固定连接，传动带在平行于导轨的延伸方向上延伸，传动带的两端分别与上盖板和下盖板连接，驱动电机用于驱动传动带移动，滑台件沿导轨的延伸方向与导轨可滑动地连接。打印模块包括打印头和至少三组连接组件，连接组件的第一端与打印头铰接，连接组件的第二端与滑台件铰接。
由上述方案可见，通过将现有技术中由亚克力板构造的顶座模块和底座模块替换并设计为注塑件组合而成的结构，大幅度地降低了生产成本，同时简化了组装工序。通过对三维打印机的设置和结构设计，使得三维打印机的各个主要部件均进行模块化，从而使得三维打印机的机构更加简单，更加便于车间对各部件进行加工，能够有效的提高生产效率，并且，模块化后的各部件进行组装更加简便，更加便于车间工人对各部件进行组装。同时，模块化后的三维打印机能够简化组装工序并降低漏装零部件的风险，并最大程度的减少螺栓的使用量，提高产品的品质和稳定性。此外，该三维打印机能够使得当自身的某一个零部件出现故障时，用户能够自行对三维打印机进行拆卸和组装，便于用户自行对三维打印机进行维护，或者使得用户能够仅将出现故障的某一个零部件寄回给厂商进行维修处理，而不用将整个三维打印机寄回给厂商，降低了三维打印机的维护成本。
一个优选的方案是，第一加强部上开设有多个第一开口，下盖板上与第一开口相对应的位置处设置有与第一开口相配合的第一卡勾；第二加强部上开设有第二开口，上盖板上与第二开口相对应的位置处设置有与第二开口相配合的第二卡勾。
由上可见，底模模块与下盖板通过卡扣连接不仅安装简易可靠，同时，能够简化组装工序，最大程度的减少螺栓的使用量，提高产品的品质和稳定性。
一个优选的方案是，下盖板的外端部具有在竖直方向上向顶座模块一侧延伸的第一遮挡部，上盖板的外端部具有在竖直方向上向底座模块一侧延伸的第二遮挡部。
由上可见，第一遮挡部和第二遮挡部的设置可防止三维打印机上零部件脱落后飞出，而对操作者造成意外伤害。
一个优选的方案是，下盖板上远离顶座模块的一面设置有防滑块，防滑块自下盖板的底面外凸。
由上可见，防滑块的设置有效防止三维打印机放置于工作台上后滑动。
一个优选的方案是，下盖板上设置有第一盲孔组，第一盲孔组沿竖直方向自下盖板表面朝向顶座模块一侧延伸，导轨的第一端安装在第一盲孔组上。
由上可见，将导轨的第一端安装在第一盲孔组上，能够实现对导轨的快速组装和定位。
进一步的方案是，第一盲孔组包括多个第一盲孔，在第一盲孔外设有多个板状的加强筋，多个加强筋沿第一盲孔的周向布置并垂直于下盖板设置，加强筋的第一条边连接在第一盲孔的外周壁上，加强筋的第二条边连接在下盖板朝向顶座模块的一面上。
由上可见，加强筋对第一盲孔起到支撑和加强的作用，防止第一盲孔从第一盲孔与下盖板的连接处折断。
一个优选的方案是，上盖板上设置有第二盲孔组，第二盲孔组沿竖直方向自上盖板表面朝向底座模块一侧延伸，导轨的第二端安装在第二盲孔组上。
由上可见，将导轨的第一端安装在第一盲孔组上，能够实现对导轨的快速组装和定位，从而实现滑台组件模块的快速组装。
一个优选的方案是，上盖板朝向底座模块的一面还设置有电机安装槽和固定抱环，驱动电机通过固定抱环安装在电机安装槽内，固定抱环可拆卸地安装在驱动电机外。
由上可见，采用固定抱环固定驱动电机，不仅拆卸和安装过程简易且固定牢靠。
为了实现本发明的另一目的，本发明提供一种三维打印机的组装方法，三维打印机为上述三维打印机，并且三维打印机还包括挤丝马达和主控电路板，挤丝马达与顶座模块可拆卸地连接，主控电路板设置在顶座模块上，主控电路板分别与打印头、挤丝马达、驱动电机电连接，组装方法包括如下步骤：将所述下盖板、所述滑台件、所述上盖板分别与所述导轨固定连接的步骤；将所述传动带与所述上盖板、所述下盖板连接的步骤；将至少三组所述滑台组件模块与所述底座模块固定连接；将所述挤丝马达、所述主控电路板与所述顶座模块连接；将所述顶座模块与多组所述滑台组件模块固定连接；将所述打印模块与多组所述滑台组件模块连接；将所述主控电路板分别与所述挤丝马达、所述打印模块、所述驱动电机电连接。
由上述方案可见，将三维打印机的各个主要部件进行模块化，使得结构更加简单，进而使得该三维打印机更加便于车间进行加工，能够有效的提高生产效率，并且，通过本发明提供的组装方法，能够使得三维打印机的安装更加简便，更加便于车间工人对三维打印机进行组装。同时，该三维打印机的组装方法能够降低漏装零部件的风险，并最大程度的减少螺栓的使用量，提高产品的品质和稳定性，此外，该三维打印机的组装方法能够使得当该三维打印机的某一个零部件出现故障时，用户能够自行对三维打印机进行拆卸和组装，便于用户自行对三维打印机进行维护，或者使得用户能够仅将出现故障的某一个零部件寄回给厂商进行维修处理，而不用将整个三维打印机寄回给厂商，降低了三维打印机的维护成本。
一个优选的方案是，将传动带与上盖板、下盖板连接的步骤包括：将传动带的两端分别套装在上盖板、下盖板的带轮上，并对传动带的张紧力进行调节。
附图说明
图1是本发明三维打印机实施例的结构示意图。
图2是本发明三维打印机实施例中顶座模块、驱动电机、挤丝马达和主控电路板的结构示意图。
图3是本发明三维打印机实施例中顶座模块和上盖板的结构分解图。
图4是本发明三维打印机实施例中滑台组件模块的结构示意图。
图5是本发明三维打印机实施例中滑台组件模块的局部剖视图。
图6是本发明三维打印机实施例中底座模块和下盖板的结构示意图。
图7是本发明三维打印机实施例中底座模块和下盖板第一视角的结构分解图。
图8是本发明三维打印机实施例中底座模块和下盖板第二视角的结构分解图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
参照图1和图2，三维打印机1包括底座模块2、顶座模块3、三组滑台组件模块4、打印模块5、挤丝马达6以及主控电路板7。顶座模块3与底座模块2均为注塑件，并且顶座模块3与底座模块2共轴线设置，三组滑台组件模块4沿所述底座模块2的周向均匀地设置，且三组滑台组件模块4分别与底座模块2、顶座模块3连接。
参见图2和图3，顶座模块3包括三个大致呈三角状的延伸部31和三个加强部32，三个延伸部31的内端部连接在一起，三个延伸部31与三个加强部32在顶座模块3的周向上间隔并均匀布置，加强部32与相邻两个延伸部31共同围成一个定位槽33。
参见图4至图8，底座模块2包括三个大致呈三角状的延伸部21和三个加强部22，三个延伸部21的内端部连接在一起，三个延伸部21与三个加强部32在底座模块2的周向上间隔并均匀布置，加强部22与相邻两个延伸部21共同围成一个定位槽23，每一个定位槽33与一个定位槽23上下相对地设置。
每一组滑台组件模块4包括上盖板41、下盖板42、传动带43、导轨44、滑台件45和驱动电机46。上盖板41与下盖板42均为注塑件，上盖板41安装在一个定位槽33内并与顶座模块3可拆卸地固定连接，下盖板42位于一个定位槽23内并与底座模块2可拆卸地固定连接，导轨44的两端分别与上盖板41和下盖板42固定连接，传动带43在平行于导轨44的延伸方向上延伸，传动带43的两端分别与上盖板41和下盖板42连接，驱动电机46的驱动轴与上盖板41的带轮413连接，驱动电机46用于驱动传动带43移动，滑台件45沿导轨44的延伸方向与导轨44可滑动地连接。底座模块2的中部设置有打印平台24，并且，打印平台24与下盖板42之间设置有弹性件25，优选地弹性件25为弹簧。
加强部22上开设有多个开口221，下盖板42上与开口221相对应的位置处设置有与开口221相配合的卡勾421，卡勾421与开口221相扣合实现下盖板与底座模块2之间的定位。下盖板42的外端部具有在竖直方向上向顶座模块3一侧延伸的遮挡部422。下盖板42上还设置有三个带轮座426和三组第一盲孔组，第一盲孔组沿竖直方向自下盖板42表面朝向顶座模块3一侧延伸。一组第一盲孔组包括两个第一盲孔425，带轮座426安装在两个第一盲孔425之间，带轮座426上设置有带轮427。在第一盲孔425外设有多个板状的加强筋424，多个加强筋424沿第一盲孔425的周向布置并垂直于下盖板42设置，加强筋424的第一条边连接在第一盲孔425的外周壁上，加强筋424的第二条边连接在下盖板42朝向顶座模块3的一面上。底座模块2、遮挡部422、第一盲孔组、加强筋424以及带轮座426一体成型。下盖板42上远离顶座模块3的一面设置有防滑块423，防滑块423自下盖板42的底面外凸。
加强部32上开设有开口321，上盖板41上与开口321相对应的位置处设置有与开口321相配合的卡勾411，卡勾411与开口321相扣合实现上盖板与顶座模块3之间的定位。上盖板41的外端部具有在竖直方向上向底座模块2一侧延伸的遮挡部412。上盖板41上设置有第二盲孔组，第二盲孔组沿竖直方向自上盖板41表面朝向底座模块2一侧延伸，第一盲孔组与第二盲孔组上下相对地设置，导轨44两端分别安装在第一盲孔组和第二盲孔组上。上盖板41朝向底座模块2的一面还设置有带轮413、电机安装槽414和固定抱环415，带轮413与带轮427上下相对地设置。驱动电机46安装在电机安装槽414内并通过固定抱环415固定在上盖板41上，固定抱环415可拆卸地固定安装在驱动电机46外。
打印模块5包括打印头51和三组连接组件52，连接组件52的第一端与打印头51铰接，连接组件52的第二端与滑台件45铰接。
挤丝马达6与顶座模块3可拆卸地连接，挤丝马达6与打印头51之间设置有导管61，导管61用于为打印材料进行导向，并防止三维打印机1在打印过程中打印材料出现卡死、断裂的情况发生。主控电路板7设置在顶座模块3上，主控电路板7分别与打印头51、挤丝马达6和驱动电机46电连接，主控电路板7用于获取三维打印数据，并协调、控制打印头51、挤丝马达6和驱动电机46根据三维打印数据进行打印作业。
由上述方案可见，通过将现有技术中由亚克力板构造的顶座模块和底座模块替换并设计为注塑件组合而成的结构，大幅度地降低了生产成本，同时简化了组装工序。通过对三维打印机的设置和结构设计，使得三维打印机的各个主要部件均进行模块化，从而使得三维打印机的机构更加简单，更加便于车间对各部件进行加工，能够有效的提高生产效率，并且，模块化后的各部件进行组装更加简便，更加便于车间工人对各部件进行组装。同时，模块化后的三维打印机能够简化组装工序并降低漏装零部件的风险，并最大程度的减少螺栓的使用量，提高产品的品质和稳定性。此外，该三维打印机能够使得当自身的某一个零部件出现故障时，用户能够自行对三维打印机进行拆卸和组装，便于用户自行对三维打印机进行维护，或者使得用户能够仅将出现故障的某一个零部件寄回给厂商进行维修处理，而不用将整个三维打印机寄回给厂商，降低了三维打印机的维护成本。
本实施例的三维打印机的组装方法，包括如下步骤：
组装滑台组件模块的步骤，包括将所述下盖板、所述滑台件、所述上盖板分别与所述导轨固定连接的步骤以及将所述传动带与所述上盖板、所述下盖板连接的步骤：
如图4所示，将导轨44的第一端穿设在下盖板42的盲孔425内，导轨44的第一端与盲孔425过盈配合，实现导轨44、与下盖板42之间的固定连接。接着，沿导轨44的延伸方向将每一组滑台组件模块4的滑台件45与导轨44进行可滑动地连接，即使滑台件45内的直线轴承与导轨44进行连接，并使滑台件45设置有铰轴的一面朝向打印平台24设置。接着，将导轨44的第二端穿过上盖板41的第二盲孔组的盲孔内，导轨44的第二端与该盲孔过盈配合，实现导轨44和上盖板41之间的定位。完成三组上盖板41、滑台件45、下盖板42与导轨44的连接。接着，将传动带43的两端分别套装在上盖板41的带轮413和下盖板42的带轮427上，并对传动带43的张紧力进行调节，保证驱动电机46驱动传动带43移动的可靠性。
将三组滑台组件模块与底座模块固定连接的步骤：
如图7所示，将三组滑台组件模块4的下盖板42均通过卡勾421扣合在底座模块2的开口221内，实现滑台组件模块4与底座模块2之间的定位，再通过螺钉对所述下盖板42与所述底座模块2进行固定连接。完成三组滑台组件模块4和底座模块2的连接。
将挤丝马达、主控电路板与顶座模块连接的步骤：
如图1和图2所示，将挤丝马达6和主控电路板7安装在顶座模块3上，并在打印头51的输入端与挤丝马达6的挤出端之间连接导管61。
将顶座模块与三组滑台组件模块固定连接的步骤：
如图3所示，将三组滑台组件模块4的上盖板41均通过卡勾411扣合在顶座模块3的开口321内，实现滑台组件模块4与顶座模块3之间的定位，再通过螺钉对所述上盖板41与顶座模块3进行固定连接。完成三组滑台组件模块4和顶座模块3的连接。
将打印模块与三组滑台组件模块连接的步骤：
如图1所示，将打印模块5的三组连接块53分别与三组滑台组件模块4的滑台件45连接。
将打印平台与下盖板连接的步骤：
螺栓依次穿过打印平台24的通孔、弹簧25以及下盖板42的通孔实现打印平台24与下盖板42之间的连接。
将主控电路板分别与挤丝马达、打印模块、驱动电机电连接的步骤：
将驱动电机46、打印头51、挤丝马达6分别与主控电路板7进行电连接。
由上述方案可见，将三维打印机的各个主要部件进行模块化，使得结构更加简单，进而使得该三维打印机更加便于车间进行加工，能够有效的提高生产效率，并且，通过本发明提供的组装方法，能够使得三维打印机的安装更加简便，更加便于车间工人对三维打印机进行组装。同时，该三维打印机的组装方法能够降低漏装零部件的风险，并最大程度的减少螺栓的使用量，提高产品的品质和稳定性。
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.三维打印机，其特征在于，包括：
底座模块，所述底座模块包括至少三个第一延伸部和至少三个第一加强部，多个所述第一延伸部的内端部连接在一起，所述第一延伸部和所述第一加强部在所述底座模块的周向上间隔布置，所述第一加强部与相邻两个所述第一延伸部共同围成一个第一定位槽，所述底座模块的中部设置有打印平台；
顶座模块，所述顶座模块与所述底座模块均为注塑件，所述顶座模块与所述底座模块共轴线设置，所述顶座模块包括至少三个第二延伸部和至少三个第二加强部，多个所述第二延伸部的内端部连接在一起，所述第二延伸部和所述第二加强部在所述顶座模块的周向上间隔布置，所述第二加强部与相邻两个所述第二延伸部共同围成一个第二定位槽，每一个所述第二定位槽与一个所述第一定位槽相对地设置；
至少三组滑台组件模块，每一组所述滑台组件模块包括上盖板、下盖板、传动带、导轨、滑台件和驱动电机，所述上盖板与所述下盖板均为注塑件，所述上盖板安装在一个所述第二定位槽内并与所述顶座模块可拆卸地固定连接，所述下盖板位于一个所述第一定位槽内并与所述底座模块可拆卸地固定连接，所述导轨的两端分别与所述上盖板和所述下盖板固定连接，所述传动带在平行于所述导轨的延伸方向上延伸，所述传动带的两端分别与所述上盖板和所述下盖板连接，所述驱动电机用于驱动所述传动带移动，所述滑台件沿所述导轨的延伸方向与所述导轨可滑动地连接；
打印模块，所述打印模块包括打印头和至少三组连接组件，所述连接组件的第一端与所述打印头铰接，所述连接组件的第二端与所述滑台件铰接。
2.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于：
所述第一加强部上开设有多个第一开口，所述下盖板上与所述第一开口相对应的位置处设置有与所述第一开口相配合的第一卡勾；所述第二加强部上开设有第二开口，所述上盖板上与所述第二开口相对应的位置处设置有与所述第二开口相配合的第二卡勾。
3.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于：
所述下盖板的外端部具有在竖直方向上向所述顶座模块一侧延伸的第一遮挡部，所述上盖板的外端部具有在竖直方向上向所述底座模块一侧延伸的第二遮挡部。
4.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于：
所述下盖板上远离所述顶座模块的一面设置有防滑块，所述防滑块自所述下盖板的底面外凸。
5.根据权利要求1至4任一项所述的三维打印机，其特征在于：
所述下盖板上设置有第一盲孔组，所述第一盲孔组沿竖直方向自所述下盖板表面朝向所述顶座模块一侧延伸，所述导轨的第一端安装在所述第一盲孔组上。
6.根据权利要求5所述的三维打印机，其特征在于：
所述第一盲孔组包括多个第一盲孔，在所述第一盲孔外设有多个板状的加强筋，多个所述加强筋沿所述第一盲孔的周向布置并垂直于所述下盖板设置，所述加强筋的第一条边连接在所述第一盲孔的外周壁上，所述加强筋的第二条边连接在所述下盖板朝向所述顶座模块的一面上。
7.根据权利要求1至4任一项所述的三维打印机，其特征在于：
所述上盖板上设置有第二盲孔组，所述第二盲孔组沿竖直方向自所述上盖板表面朝向所述底座模块一侧延伸，所述导轨的第二端安装在所述第二盲孔组上。
8.根据权利要求1至4任一项所述的三维打印机，其特征在于：
所述上盖板朝向所述底座模块的一面还设置有电机安装槽和固定抱环，所述驱动电机通过固定抱环安装在所述电机安装槽内，所述固定抱环可拆卸地安装在所述驱动电机外。
9.三维打印机的组装方法，所述三维打印机为权利要求1至8任一项所述的三维打印机，所述三维打印机还包括挤丝马达和主控电路板，所述挤丝马达与所述顶座模块可拆卸地连接，所述主控电路板设置在所述顶座模块上，所述主控电路板分别与所述打印头、所述挤丝马达、所述驱动电机电连接，其特征在于：
所述组装方法包括如下步骤：
将所述下盖板、所述滑台件、所述上盖板分别与所述导轨固定连接；
将所述传动带与所述上盖板、所述下盖板连接；
将至少三组所述滑台组件模块与所述底座模块固定连接；
将所述挤丝马达、所述主控电路板与所述顶座模块连接；
将所述顶座模块与多组所述滑台组件模块固定连接；
将所述打印模块与多组所述滑台组件模块连接；
将所述主控电路板分别与所述挤丝马达、所述打印模块、所述驱动电机电连接。
10.根据权利要求9所述的组装方法，其特征在于：
将所述传动带与所述上盖板、所述下盖板连接骤包括：将所述传动带的两端分别套装在所述上盖板、所述下盖板的带轮上，并对所述传动带的张紧力进行调节。
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