CN108656542A - 悬臂地轨3d打印机及3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种悬臂地轨3D打印机及3D打印设备，涉及3D打印技术领域，包括打印机主体、轨道模组和第一驱动装置；打印机主体包括打印机主轴和悬臂，悬臂设于打印机主轴上，且可沿打印机主轴的延伸方向滑动；悬臂上设有打印头；第一驱动装置与打印机主体传动连接，用于驱动打印机主体沿轨道模组滑动。本发明的目的在于提供一种悬臂地轨3D打印机及3D打印设备，突破了以往打印机工作域即打印范围受限的难题，打印长度可以通过轨道模组和打印机主轴延伸，可以满足针对打印范围较大产品的需求。

Description

悬臂地轨3D打印机及3D打印设备

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其是涉及一种悬臂地轨3D打印机及3D打印设备。

背景技术

3D打印机又称三维打印机(3DP)，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种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，通过打印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。逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。

3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料，堆叠薄层的形式有多种多样，可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同介质，令打印出来的物体一头坚硬而另一头柔软。

现有的3D打印机打印作业主要是在专门工厂内进行，需要的打印产品量大，另外，目前的打印机受到打印范围的限制，无法满足针对打印范围较大产品的需求。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种悬臂地轨3D打印机及3D打印设备，突破了以往打印机工作域即打印范围受限的难题，打印长度可以通过轨道模组和打印机主轴延伸，可以满足针对打印范围较大产品的需求。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种悬臂地轨3D打印机，包括：打印机主体、轨道模组和第一驱动装置；

所述打印机主体包括打印机主轴和悬臂，所述悬臂设于所述打印机主轴上，且可沿所述打印机主轴的延伸方向滑动；

所述悬臂上设有打印头；

所述第一驱动装置与所述打印机主体传动连接，用于驱动所述打印机主体沿所述轨道模组滑动。

进一步地，所述轨道模组包括多节地轨，多节所述地轨沿其长度方向无缝对接。

进一步地，所述轨道模组还包括与所述地轨平行的供电轨。

进一步地，所述第一驱动装置包括第一电机和德马格车轮组；所述第一电机与所述德马格车轮组传动连接，所述德马格车轮组安装于所述打印机主体下方；

所述第一电机驱动所述德马格车轮组带动所述打印机主体沿所述地轨的延伸方向移动。

进一步地，所述打印机主体还包括第二驱动装置，所述第二驱动装置与所述悬臂传动连接，用于驱动所述悬臂沿所述打印机主轴的延伸方向滑动。

进一步地，所述第二驱动装置包括第二电机和柔性传动机构，所述第二电机、所述柔性传动机构和所述悬臂依次传动连接；

所述第二电机通过所述柔性传动机构驱动所述悬臂沿所述打印机主轴的延伸方向滑动。

进一步地，所述悬臂上设有第三驱动装置，所述第三驱动装置与所述打印头传动连接，用于驱动所述打印头沿所述悬臂的延伸方向往复运动。

进一步地，所述第三驱动装置包括第三电机和传动机构；所述第三电机、所述传动机构和所述打印头依次传动连接；

所述第三电机驱动所述传动机构带动所述打印头沿所述悬臂的延伸方向往复运动。

进一步地，所述传动机构包括齿轮和与所述齿轮啮合的齿条；所述齿条安装于所述悬臂上；所述齿轮与所述第三电机传动连接，且所述齿轮与所述第三电机和所述打印头均安装于与所述悬臂滑动连接的滑台上；

所述第三电机驱动所述齿轮带动所述滑台沿所述齿条的延伸方向往复运动。

第二方面，本发明还提供一种3D打印设备，包括第一方面中任一项所述的悬臂地轨3D打印机，还包括数控系统，所述数控系统包括中央控制器，所述中央控制器与所述悬臂地轨3D打印机信号连接，用于控制所述悬臂地轨3D打印机工作。

本发明提供的悬臂地轨3D打印机及3D打印设备具有以下有益效果：

本发明第一方面提供一种悬臂地轨3D打印机，包括：打印机主体、轨道模组和第一驱动装置；打印机主体包括打印机主轴和悬臂，悬臂设于打印机主轴上，且可沿打印机主轴的延伸方向滑动；悬臂上设有打印头；第一驱动装置与打印机主体传动连接，用于驱动打印机主体沿轨道模组滑动。

采用本发明第一方面提供的悬臂地轨3D打印机，第一驱动装置可以驱动打印机主体沿轨道模组的延伸方向滑动，通过将延长轨道模组做成标准的模组，根据需要的长度选择增加或者减少模组的数量拼接后，以延伸打印机主体的打印长度范围；安装有打印头的悬臂可以沿打印机主轴的延伸方向滑动，通过将打印机主轴做成标准长度和结构的模块，根据需要定长增加或减少模块数量，以延伸打印机主体的打印高度范围。

本发明第一方面提供一种悬臂地轨3D打印机，突破了以往打印机工作域即打印范围受限的难题，打印长度可以通过轨道模组和打印机主轴延伸，可以满足针对打印范围较大产品的需求。

本发明第二方面提供的3D打印设备设置有本发明第一方面提供的悬臂地轨3D打印机，从而具有本发明第一方面提供的悬臂地轨3D打印机所具有的一切有益效果。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的悬臂地轨3D打印机中悬臂处于两种不同高度状态的主视图；

图2为本发明实施例提供的悬臂地轨3D打印机的俯视图；

图3为本发明实施例提供的悬臂地轨3D打印机的右视图；

图4为图1中A处的放大图；

图5为图1中B处的放大图；

图6为图1中C处的放大图；

图7为图1中D处的放大图。

图标：1-打印机主体；2-轨道模组；3-第一驱动装置；4-第二驱动装置；5-第三驱动装置；6-配重座；11-打印机主轴；12-悬臂；13-打印头；21-地轨；22-供电轨；31-第一电机；32-德马格车轮组；41-柔性传动机构；51-第三电机；52-传动机构；521-齿轮；522-齿条。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

请参照图1-图7，下面将结合附图对本发明实施例提供的悬臂地轨3D打印机及3D打印设备作详细说明。

本发明第一方面的实施例提供了一种悬臂地轨3D打印机，包括：打印机主体1、轨道模组2和第一驱动装置3；

打印机主体1包括打印机主轴11和悬臂12，悬臂12设于打印机主轴11上，且可沿打印机主轴11的延伸方向滑动；

悬臂12上设有打印头13；

第一驱动装置3与打印机主体1传动连接，用于驱动打印机主体1沿轨道模组2滑动。

采用本发明第一方面的实施例提供的悬臂地轨3D打印机，第一驱动装置3可以驱动打印机主体1沿轨道模组2的延伸方向滑动，通过将延长轨道模组2做成标准的模组，根据需要的长度选择增加或者减少模组的数量拼接后，以延伸打印机主体1的打印长度范围；安装有打印头13的悬臂12可以沿打印机主轴11的延伸方向滑动，通过将打印机主轴11做成标准长度和结构的模块，根据需要定长增加或减少模块数量，以延伸打印机主体1的打印高度范围。

本发明第一方面的实施例提供一种悬臂地轨3D打印机，突破了以往打印机工作域即打印范围受限的难题，打印长度可以通过轨道模组2和打印机主轴11延伸，可以满足针对打印范围较大产品的需求。

本实施例可选的方案中，更进一步地，轨道模组2包括多节地轨21，多节地轨21沿其长度方向无缝对接。

在至少一个实施例中，悬臂地轨3D打印机的轨道模组2采用标准化、模组化设计，可无限长度、无缝对接，多节地轨21沿其长度方向无缝对接，例如，多节地轨21可以通过轨道端板螺栓连接。在一定程度上解决了以往打印机工作域受限的难题，地轨21可以无限拼接延长，使得打印长度可以无限延伸。

本实施例可选的方案中，更进一步地，轨道模组2还包括与地轨21平行的供电轨22。

供电轨22是指安装在地轨21旁边的，单独的用来供电的一条轨道。其与受流器(集电靴)配套工作，为第一驱动装置3提供电力支持。

本实施例可选的方案中，更进一步地，第一驱动装置3包括第一电机31和德马格车轮组32；第一电机31与德马格车轮组32传动连接，德马格车轮组32安装于打印机主体1下方；

第一电机31驱动德马格车轮组32带动打印机主体1沿地轨21的延伸方向移动。

在至少一个实施例中，德马格车轮组32采用专用工业车轮组合，是标准品。通过中央控制器控制电机转数，实现打印机主体1的精准运动轨迹，便于打印机主体1打印产品。

本实施例可选的方案中，更进一步地，打印机主体1还包括第二驱动装置4，第二驱动装置4与悬臂12传动连接，用于驱动悬臂12沿打印机主轴11的延伸方向滑动。

本实施例可选的方案中，更进一步地，第二驱动装置4包括第二电机和柔性传动机构41，第二电机、柔性传动机构41和悬臂12依次传动连接；

第二电机通过柔性传动机构41驱动悬臂12沿打印机主轴11的延伸方向滑动。

在至少一个实施例中，柔性传动机构41包括柔性导轮和导轮座。第二电机带动升降马达减速机驱动动柔性导轮沿打印机主轴11上下滑动，以实现悬臂12的升降运动。

需要说明的是，第二驱动装置4采用柔性传动机构41，中央控制器控制伺服驱动器以调节第二电机。柔性传动机构41把全部传动或把部分低速级传动(如末级大小齿轮521传动)悬挂在支撑主轴上，并由弹性元件组成的柔性支撑系统(如弹簧，弹性扭杆)将悬挂的齿轮521箱体与地基相连，使之能与主轴的挠曲或变形相适应，从而可保证末级大小齿轮521轮齿之间保持良好的啮合状态。

打印机主轴11上还设有配重座6，配重座6位于打印机主轴11安装悬臂12的另一侧，以便与悬臂12平衡。

本实施例可选的方案中，更进一步地，悬臂12上设有第三驱动装置5，第三驱动装置5与打印头13传动连接，用于驱动打印头13沿悬臂12的延伸方向往复运动。

本实施例可选的方案中，更进一步地，第三驱动装置5包括第三电机51和传动机构52；第三电机51、传动机构52和打印头13依次传动连接；

第三电机51驱动传动机构52带动打印头13沿悬臂12的延伸方向往复运动。

本实施例可选的方案中，更进一步地，传动机构52包括齿轮521和与齿轮521啮合的齿条522；齿条522安装于悬臂12上；齿轮521与第三电机51传动连接，且齿轮521与第三电机51和打印头13均安装于与悬臂12滑动连接的滑台上；

第三电机51驱动齿轮521带动滑台沿齿条522的延伸方向往复运动。

在至少一个实施例中，第三电机51和齿轮521均安装于打印头13上，第三电机51驱动齿轮521旋转，齿轮521与齿条522啮合，并带动第三电机51以及打印头13沿齿条522的延长线方向移动，即实现打印头13沿悬臂12的延伸方向移动。

本发明的实施例中提供的悬臂地轨3D打印机中：

(1)悬臂12(打印机Y轴)通过数控系统控制伺服电机驱动齿轮521在精密齿条522上高精度传动，来回左右定位及运动，实现各种形状的产品的打印；

(2)打印机主轴11采通过大功率伺服驱动器无极调速，实现加减速稳定升降，设计采用了节省空间的柔性传动系统；柔性传动是通过控制系统中的加减速设置实现的。

(3)地轨21驱动采用德马格传动系统，德马格专用工业车轮组合，通过中央控制器控制电机转数，设计精密花轴，实现精准运动轨迹；

悬臂地轨3D打印机的地轨21，在一定程度上解决了以往打印机工作域受限的难题，地轨21可以无限拼接延长，使得打印长度可以无限延伸；

悬臂地轨3D打印机的打印机主轴11，在一定程度上解决了以往打印机工作域受限的难题，打印高度可以无限延伸，打印主轴模块化，即将打印机主轴11做成标准长度和结构，可以根据需要定长增加或减少，使得打印机可以打印更高的高楼大厦。

本发明第二方面的实施例提供了一种3D打印设备(图中未示出)，包括上述任一项实施例中的悬臂地轨3D打印机，还包括数控系统，数控系统包括中央控制器，中央控制器与悬臂地轨3D打印机信号连接，用于控制悬臂地轨3D打印机工作。

本发明第二方面的实施例提供的3D打印设备设置有本发明第一方面的实施例提供的悬臂地轨3D打印机，从而具有本发明第一方面的实施例提供的悬臂地轨3D打印机所具有的一切有益效果。

以上对本发明的悬臂地轨3D打印机及3D打印设备进行了说明，但是，本发明不限定于上述具体的实施方式，只要不脱离权利要求的范围，可以进行各种各样的变形或变更。本发明包括在权利要求的范围内的各种变形和变更。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种悬臂地轨3D打印机，其特征在于，包括：打印机主体、轨道模组和第一驱动装置；

所述打印机主体包括打印机主轴和悬臂，所述悬臂设于所述打印机主轴上，且可沿所述打印机主轴的延伸方向滑动；

所述悬臂上设有打印头；

所述第一驱动装置与所述打印机主体传动连接，用于驱动所述打印机主体沿所述轨道模组滑动。

2.根据权利要求1所述的悬臂地轨3D打印机，其特征在于，所述轨道模组包括多节地轨，多节所述地轨沿其长度方向无缝对接。

3.根据权利要求2所述的悬臂地轨3D打印机，其特征在于，所述轨道模组还包括与所述地轨平行的供电轨。

4.根据权利要求1所述的悬臂地轨3D打印机，其特征在于，所述第一驱动装置包括第一电机和德马格车轮组；所述第一电机与所述德马格车轮组传动连接，所述德马格车轮组安装于所述打印机主体下方；

所述第一电机驱动所述德马格车轮组带动所述打印机主体沿所述地轨的延伸方向移动。

5.根据权利要求1所述的悬臂地轨3D打印机，其特征在于，所述打印机主体还包括第二驱动装置，所述第二驱动装置与所述悬臂传动连接，用于驱动所述悬臂沿所述打印机主轴的延伸方向滑动。

6.根据权利要求5所述的悬臂地轨3D打印机，其特征在于，所述第二驱动装置包括第二电机和柔性传动机构，所述第二电机、所述柔性传动机构和所述悬臂依次传动连接；

所述第二电机通过所述柔性传动机构驱动所述悬臂沿所述打印机主轴的延伸方向滑动。

7.根据权利要求1所述的悬臂地轨3D打印机，其特征在于，所述悬臂上设有第三驱动装置，所述第三驱动装置与所述打印头传动连接，用于驱动所述打印头沿所述悬臂的延伸方向往复运动。

8.根据权利要求7所述的悬臂地轨3D打印机，其特征在于，所述第三驱动装置包括第三电机和传动机构；所述第三电机、所述传动机构和所述打印头依次传动连接；

所述第三电机驱动所述传动机构带动所述打印头沿所述悬臂的延伸方向往复运动。

9.根据权利要求8所述的悬臂地轨3D打印机，其特征在于，所述传动机构包括齿轮和与所述齿轮啮合的齿条；所述齿条安装于所述悬臂上；所述齿轮与所述第三电机传动连接，且所述齿轮与所述第三电机和所述打印头均安装于与所述悬臂滑动连接的滑台上；

所述第三电机驱动所述齿轮带动所述滑台沿所述齿条的延伸方向往复运动。

10.一种3D打印设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的悬臂地轨3D打印机，还包括数控系统，所述数控系统包括中央控制器，所述中央控制器与所述悬臂地轨3D打印机信号连接，用于控制所述悬臂地轨3D打印机工作。