CN108724716A - 一种高尺寸模型3d打印机及3d打印方法 - Google Patents

一种高尺寸模型3d打印机及3d打印方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高尺寸模型3D打印机，包括框架、打印头、移动支架组件和承料托盘，移动支架组件安装在框架上部且能带动打印头上下左右移动，在所述框架的立柱中部之间连接有水平加强连杆，在框架上位于加强连杆的下方安装有一可升降支架，在可升降支架上通过轴承座安装有一转台，所述转台的转动由安装在所述可升降支架上的步进电机驱动，在立柱上安装有可升降支架移动的上限位开关和下限位开关；所述承料托盘铰接安装在转台上，能一伺服电机的驱动下摆动。本发明结构紧凑，能够完成高尺寸产品模型的打印。具体是通过设计稳定的框架，使打印头与承料托盘能分别往上下两个方向运动，纵向的打印空间能够最大化，满足大尺寸产品模型的制作。

Description

一种高尺寸模型3D打印机及3D打印方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其是一种高尺寸模型3D打印机及3D打印方法。
背景技术
三维打印（3D printing），是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属、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，最终使智能电子设备中的设计蓝图变成实物的设备。利用3D打印机可以打印出模具、玩具以及机器零件等。
现有的3d打印机一般包括打印头、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构和承载底盘；通过X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构可驱动打印头左右上下前后运动，根据设计程序将原材料打印出放置在承载底盘上的实物。
如申请号为201710134786.X 的中国发明专利，公开了一种3D打印机。该3D打印机包括X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构；Z轴移动机构包括四根丝杆、Z轴传动组件和与丝杆螺纹配合的连接件；Y轴移动机构包括两根方轴、带动两根方轴同步转动的第一传动组件、两个第二传动组件；第二传动组件带动X轴机构沿Y轴方向移动；第一传动组件包括与方轴相连的Y轴电机、两个第一同步轮、套设在两个第一同步轮上的沿X轴方向设置的第一同步带；第二传动组件包括套设在方轴上的第二同步轮、套设在第二丝杆上的第三同步轮、沿Y轴方向设置的第二同步带；第一连接件与第二同步轮固定相连，第二连接件与第三同步轮固定相连。该3D打印机可有效降低Z轴移动机构的负载，保证其移动过程平稳顺畅。
再如申请号为2015102181839的中国发明专利，公开一种3D打印机，其中，该3D打印机包括：承料托盘；托盘底座，设置于3D打印机框架上，用于支撑承料托盘；第一驱动装置，设置于所述托盘底座上，且与承料托盘连接，用于驱动承料托盘以托盘圆心为旋转中心进行旋转；第二驱动装置，设置于3D打印机框架上，且与托盘底座连接，用于驱动托盘底座在水平方向上做直线运动，使托盘底座带动承料托盘在水平方向上做直线运动。如此，托盘的运动方式更加灵活且多样化。
上述两个专利所公开的技术方案虽然能解决相应的技术问题，但还不能满足需要，如：对应高尺寸的模型，由于机架的结构限制，模型的高度只能现在在一定范围内，若将机架的高度提高，则在打印到最后时，打印头支架在移动过程中容易出现晃动，打印时误差较大，打印精度较低，容易出现次品，只能适应尺寸在有限高度内的产品的打印，适用范围较窄。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高尺寸模型3D打印机，能完成高尺寸产品模型的打印制作。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高尺寸模型3D打印机，包括框架、打印头、移动支架组件和承料托盘，移动支架组件安装在框架上部且能带动打印头上下左右移动，其特征在于：所述框架由上边框、下边框和连接上、下边框的立柱构成，在框架的立柱中部之间连接有水平加强连杆，在框架的立柱中部与下边框之间还连接有斜置的支撑杆，在框架上位于加强连杆的下方安装有一可升降支架，在框架上位于加强连杆的下方安装有一可升降支架，在可升降支架上通过轴承座安装有一转台，所述转台的转动由安装在所述可升降支架上的步进电机驱动，在立柱上安装有可升降支架移动的上限位开关和下限位开关；所述承料托盘包括托盘本体和与托盘本体垂直安装的大半圆安装板，大半圆安装板上设有一铰接轴，在转台的中心固定有一与所述铰接轴配合的铰接座，所述半圆安装板的外圆轮廓设有轮齿，在所述转台上安装有一伺服电机，所述伺服电机的输出轴通过齿轮与所述轮齿相啮合。
进一步地，所述转台的底面上安装有一从动带轮，所述步进电机输出轴上安装有一主动带轮，主动带轮与从带带轮之间通过皮带相连接。
进一步地，所述打印头包括打印头本体和喷嘴机构，所述喷嘴机构包括喷嘴、第一喷帽、第二喷帽和第三喷帽，所述第一喷帽与所述喷嘴的出料口端螺纹连接，第一喷帽、第二喷帽和第三喷帽可依次螺纹连接，所述喷嘴、第一喷帽、第二喷帽、第三喷帽的出料口直径依次减小。所述喷嘴、第一喷帽、第二喷帽、第三喷帽的出料口直径依次为0.8mm、0.6mm、0.4mm和0.2mm。
本发明还公开一种高尺寸模型的3D打印方法，采用上述高尺寸模型3D打印机，包括如下步骤：S1：将3D打印机的各部件按要求连接，固定好框架，输入打印程序；S2：启动3D打印机，系统程序控制打印头及可升降支架按照设定路径进行移动的，打印头在移动支架组件的带动下进行前后左右的移动，可升降支架向下移动；S3：当可升降支架向下碰触到下限位开关时，停止运动，此时，打印头在移动支架组件的带动下进行前后左右及向上的移动，直至全部打印完成。
在步骤S2、S3中，若需要打印回转体时，则系统程序控制步进电机动作，驱动转台转动。在步骤S2、S3中，若需要将模型倾斜再打印时，则系统程序控制步进伺服电机动作，驱动承料托盘摆动。
本发明的有益效果是：结构紧凑，能够完成高尺寸产品模型的打印。具体是通过设计稳定的框架，并且采用打印头与承料托盘分别往上下两个方向运动的方式，使纵向的打印空间能够最大化，满足大尺寸产品模型的制作。
另外，通过采用上述结构，承料托盘能够自转及摆动，满足更多的打印要求，提高打印产品的质量。
采用本发明的打印头，在使用时可叠加连接不同口径的喷帽，用于改变喷嘴的口径，非常方便。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中承料托盘安装在转台上的结构示意图。
图3为本发明中喷头机构的结构示意图。
图4为图3的分解示意图。
具体实施方式
如图1-4所示，本发明一种高尺寸模型3D打印机，包括框架1、打印头2、移动支架组件3和承料托盘4。移动支架组件3安装在框架1上部且能带动打印头2上下左右移动，框架1由上边框11、下边框12和连接上、下边框的立柱13构成，在框架1的立柱中部之间连接有水平加强连杆14，在框架1的立柱中部与下边框12之间还连接有斜置的支撑杆15。
在框架1上位于加强连杆14的下方安装有一可升降支架5，在立柱13上安装有可升降支架5移动的上限位开关51和下限位开关52。在可升降支架5上通过轴承座53安装有一转台6，所述转台6的底面上安装有一从动带轮60，在所述可升降支架5上安装有一步进电机54，在步进电机54输出轴上安装有一主动带轮55，主动带轮55与从带带轮60之间通过皮带56相连接。
具体的，所述承料托盘4包括托盘本体41和与托盘本体垂直安装的大半圆安装板42，大半圆安装板42上设有一铰接轴43。在转台6的中心固定有一与所述铰接轴配合的铰接座61，所述半圆安装板42的外圆轮廓设有轮齿44。在所述转台6上安装有一伺服电机62，所述伺服电机62的输出轴通过齿轮63与所述轮齿44相啮合。如此设计，通过伺服电机62动作驱动承料托盘摆动，摆动的角度控制在0-10°，能够满足倾斜打印基面的目的，同时能防止倾斜角度过大，未完成的产品模型滑溜的情况。
所述打印头2包括打印头本体21和喷嘴机构22，所述喷嘴机构22包括喷嘴221、第一喷帽222、第二喷帽223和第三喷帽224。所述第一喷帽222与所述喷嘴221的出料口端螺纹连接，第一喷帽222、第二喷帽223和第三喷帽224可依次螺纹连接，所述喷嘴221、第一喷帽222、第二喷帽223和第三喷帽224的出料口直径依次减小。本实施例中，所述喷嘴221、第一喷帽222、第二喷帽223和第三喷帽224的出料口直径依次为0.8mm、0.6mm、0.4mm和0.2mm。
本发明还公开一种高尺寸模型的3D打印方法，采用上述高尺寸模型3D打印机，包括如下步骤：
S1：将3D打印机的各部件按要求连接，固定好框架，输入打印程序；
S2：启动3D打印机，系统程序控制打印头及可升降支架按照设定路径进行移动的，打印头在移动支架组件的带动下进行前后左右的移动，可升降支架向下移动；
S3：当可升降支架向下碰触到下限位开关时，停止运动，此时，打印头在移动支架组件的带动下进行前后左右及向上的移动，直至全部打印完成。
在步骤S2、S3中，若需要打印回转体时，则系统程序控制步进电机动作，驱动转台转动。
在步骤S2、S3中，若需要将模型倾斜再打印时，则系统程序控制步进伺服电机动作，驱动承料托盘摆动。
以上内容仅用以说明本发明的技术方案，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种高尺寸模型3D打印机，包括框架、打印头、移动支架组件和承料托盘，移动支架组件安装在框架上部且能带动打印头上下左右移动，其特征在于：
所述框架由上边框、下边框和连接上、下边框的立柱构成，在框架的立柱中部之间连接有水平加强连杆，在框架的立柱中部与下边框之间还连接有斜置的支撑杆，在框架上位于加强连杆的下方安装有一可升降支架，在可升降支架上通过轴承座安装有一转台，所述转台的转动由安装在所述可升降支架上的步进电机驱动，在立柱上安装有可升降支架移动的上限位开关和下限位开关；
所述承料托盘包括托盘本体和与托盘本体垂直安装的大半圆安装板，大半圆安装板上设有一铰接轴，在转台的中心固定有一与所述铰接轴配合的铰接座，所述半圆安装板的外圆轮廓设有轮齿，在所述转台上安装有一伺服电机，所述伺服电机的输出轴通过齿轮与所述轮齿相啮合。
2.根据权利要求1所述的高尺寸模型3D打印机，其特征在于：所述转台的底面上安装有一从动带轮，所述步进电机输出轴上安装有一主动带轮，主动带轮与从带带轮之间通过皮带相连接。
3.根据权利要求1所述的高尺寸模型3D打印机，其特征在于：所述打印头包括打印头本体和喷嘴机构，所述喷嘴机构包括喷嘴、第一喷帽、第二喷帽和第三喷帽，所述第一喷帽与所述喷嘴的出料口端螺纹连接，第一喷帽、第二喷帽和第三喷帽可依次螺纹连接，所述喷嘴、第一喷帽、第二喷帽、第三喷帽的出料口直径依次减小。
4.根据权利要求3所述的高尺寸模型3D打印机，其特征在于：所述喷嘴、第一喷帽、第二喷帽、第三喷帽的出料口直径依次为0.8mm、0.6mm、0.4mm和0.2mm。
5.一种高尺寸模型的3D打印方法，采用权利要求1-4任一项权利要求所述的高尺寸模型3D打印机，包括如下步骤：
S1：将3D打印机的各部件按要求连接，固定好框架，输入打印程序；
S2：启动3D打印机，系统程序控制打印头及可升降支架按照设定路径进行移动的，打印头在移动支架组件的带动下进行前后左右的移动，可升降支架向下移动；
S3：当可升降支架向下碰触到下限位开关时，停止运动，此时，打印头在移动支架组件的带动下进行前后左右及向上的移动，直至全部打印完成。
6.根据权利要求5所述的高尺寸模型的3D打印方法，其特征在于：在步骤S2、S3中，若需要打印回转体时，则系统程序控制步进电机动作，驱动转台转动。
7.根据权利要求5所述的高尺寸模型的3D打印方法，其特征在于：在步骤S2、S3中，若需要将模型倾斜再打印时，则系统程序控制步进伺服电机动作，驱动承料托盘摆动。
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