CN109760310A

CN109760310A - 一种悬臂式极坐标进给3d打印机

Info

Publication number: CN109760310A
Application number: CN201910082828.9A
Authority: CN
Inventors: 侯红玲; 李瑞超; 赵永强
Original assignee: Shaanxi University of Technology
Current assignee: Shaanxi University of Technology
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2019-05-17

Abstract

一种悬臂式极坐标进给3D打印机，包括3D打印机座、转臂机构和电动推缸三部分组成；3D打印机座安装于底座上部，转臂机构安装于3D打印机座伸出的悬臂上，电动推缸安装于底座的另一侧，组成了一种悬臂式极坐标进给3D打印机；通过机控制悬臂式3D打印机的极坐标运动，实现了桌面级3D打印机的体积结构的优化，减轻了打印喷头的重量，提高了打印精度，电机直驱提高了打印效率，本装置具有稳定可靠，空间占有率低，打印连续精准的优点，便于后期维护。

Description

一种悬臂式极坐标进给3D打印机

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，涉及一种悬臂式极坐标进给3D打印机，可以实现桌面级的3D打印设备。

背景技术

在3D打印技术领域中，桌面级3D打印机已经渐渐普及于人类的生活，随着人类生活的需求提高，对打印机的要求也不断增加，如3D打印的速度，打印的多样性，以及对于3D打印机所占用的空间问题等。常见的桌面级3D打印机为龙门式三坐标的3D打印机，其结构的稳定性及长期性一直被广泛应用，但是因为龙门式3D打印机通过三个导轨滑块机构进行三坐标的定位，因此所占用的空间较大，重量较重，同时需要的动力源较多，无法达到更好的节能效果以及满足人类对空间的要求性。

因此，设计了一种悬臂式极坐标进给3D打印机，通过动力源控制悬臂的运动，使3D打印喷头进行极坐标式的定位，实现了旋转式3D打印供给的方式，减轻了打印头的重量，具有结构稳定，空间占用率小的物料供给连续精准的特点。

发明内容

本发明采取的技术方案如下：

一种悬臂式极坐标进给3D打印机，包括3D打印机座、转臂机构和电动推缸三部分；3D打印机座安装于底座上部，转臂机构安装于3D打印机座伸出的悬臂上，电动推缸安装于底座的另一侧。

所述3D打印机座由机座电机1、机座外壳2、机座联轴器3、丝杠4、螺母5、轴承6与底座18组成；机座外壳2安装在底座18的上部，机座电机1通过螺栓安装于机座外壳2的上侧，机座电机1的电机轴与丝杠4带键槽的一端通过机座联轴器3和键连接，丝杠4另一端安装于机座外壳2的底部，并通过轴承6与机座外壳2连接，与丝杠4配合安装有螺母5，螺母5伸出的支架8从机座外壳2一侧的矩形槽伸出。

所述转臂机构由悬臂电机7、支架8、悬臂联轴器9、连杆10、悬臂11、打印喷头12组成；支架8与螺母5固定连接；悬臂电机7固定连接在支架8上，悬臂电机7的轴与连杆10带键槽一端通过悬臂联轴器9和键连接，连杆10的另一端为凸台状且与悬臂11固定连接，悬臂11另一侧安装有打印喷头12。

所述电动推缸由打印平台13、电机14、联轴器15、螺杆16、滑动螺母17、底座18组成；电机14通过螺栓安装于底座18的一侧，电机14轴与螺杆16的凸台带键槽的一侧通过联轴器15安装，另一侧通过轴承安装于底座18的槽中，滑动螺母17上的凸台设有螺纹孔，打印平台13下侧的螺杆16装配在螺纹孔中，并与打印喷头12对中安装，滑动螺母17两侧带有T型凸块，可在底座18的T型槽中滑移。

本发明的有益效果：采用交流伺服电机作为动力源，实现了一种悬臂式极坐标进给3D打印机的三坐标的运动，保证了运动位置的精确性，并相对于龙门式3D打印机大大缩小的结构尺寸，保证3D打印机在打印过程的平稳性，具有结构简单、维修方便和供料精准且连续等优点，具有较高的工程实用价值。

附图说明

图1 一种悬臂式极坐标进给3D打印机的外形图。

图2 图1中A-A截面图。

图3 图2中B-B截面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施过程进行描述。

如图1、图2和图3所示，一种悬臂式极坐标进给3D打印机包括机座电机1、机座外壳2、机座联轴器3、丝杠4、螺母5、轴承6、悬臂电机7、支架8、悬臂联轴器9、连杆10、悬臂11、打印喷头12、打印平台13、电机14、联轴器15、螺杆16、滑动螺母17、底座18组成；机座外壳2安装于底座18的上部，机座电机1通过螺栓安装于机座外壳2的上侧，机座电机1的电机轴与丝杠4带键槽的一侧通过机座联轴器3以键连接，丝杠4另一侧安装于机座外壳2底部的轴承6中支撑，丝杠4上配合安装有螺母5，螺母5伸出的支架8通过机座外壳2的一侧的矩形槽伸出；悬臂电机7通过螺母5伸出的支架8上的螺纹孔进行连接，悬臂电机7轴与连杆10带键槽一侧通过悬臂联轴器9以键连接，连杆10另一侧为凸台状与悬臂11固定连接，悬臂11另一侧安装有打印喷头12；电机14通过螺栓安装于底座一侧，电机14轴与螺杆16的凸台带键槽的一侧通过联轴器15以键槽安装，另一侧通过轴承安装于底座18的槽中，滑动螺母17上的凸台设有螺纹孔，打印平台13下侧的螺纹杆装配在螺纹孔中，并与打印喷头12对中安装；组成了一种悬臂式极坐标进给3D打印机。

本发明的工作过程：

供料开始时，打印平台13位于最下端，打印喷头12位于打印平台13的边缘处，悬臂电机7通过支架8带动固定连接的悬臂11 上的打印喷头12进行圆周运动，悬臂电机7正转，带动打印喷头12沿打印平台13沿圆周顺时针将物料挤出到平台上，电机14运转，通过螺杆16带动联轴器15轴向移动，打印平台13轴向移动，悬臂电机反转，带动打印喷头12沿打印平台13沿圆周逆时针将物料挤出到平台上；逐次挤出，实现物料在打印平台13上第一层的堆积；机座电机1运转，机座电机1轴通过机座联轴器3带动丝杠4旋转，丝杠4上的螺母5沿着丝杠4轴向向上运动，打印喷头12上移，进行第二层物料打印，逐次堆积成型；物件打印完毕，电机停止运转。

本发明的工作原理：

采用三个伺服电机加丝杠螺母副机构实现了两个方向直线进给，用一个伺服电机的直接旋转实现了一个方向的旋转运动；其中由电机14和悬臂电机7实现了一种极坐标方式的运动叠加，而底座电机1实现了极坐标系的三维化，最终实现了打印喷头12的三维极坐标进给运动。

Claims

1.一种悬臂式极坐标进给3D打印机，其特征包括3D打印机座、转臂机构和电动推缸三部分；3D打印机座安装于底座上部，转臂机构安装于3D打印机座伸出的悬臂上，电动推缸安装于底座的另一侧；3D打印机座由机座电机(1)、机座外壳(2)、机座联轴器(3)、丝杠(4)、螺母(5)、轴承(6)与底座(18)组成；机座外壳(2)安装在底座（18）的上部，机座电机（1）通过螺栓安装于机座外壳（2）的上侧，机座电机（1）的电机轴与丝杠（4）带键槽的一端通过机座联轴器（3）和键连接，丝杠（4）另一端安装于机座外壳（2）底部的轴承（6）与机座外壳（2）连接，与丝杠（4）配合安装有螺母（5），螺母（5）伸出的支架（8）从机座外壳（2）一侧的矩形槽伸出。

2.根据权利要求1所述一种悬臂式极坐标进给3D打印机，其特征在于：转臂机构由悬臂电机（7）、支架（8）、悬臂联轴器（9）、连杆（10）、悬臂（11）、打印喷头（12）组成；支架（8）与螺母（5）固定连接；悬臂电机（7）固定连接在支架（8）上，悬臂电机（7）的轴与连杆（10）带键槽一端通过悬臂联轴器（9）和键连接，连杆（10）的另一端为凸台状且与悬臂（11）固定连接，悬臂（11）另一侧安装有打印喷头（12）。

3.根据权利要求1所述一种悬臂式极坐标进给3D打印机，其特征在于：所述电动推缸由打印平台（13）、电机（14）、联轴器（15）、螺杆（16）、滑动螺母（17）、底座（18）组成；电机（14）通过螺栓安装于底座（18）的一侧，电机（14）轴与螺杆（16）的凸台带键槽的一侧通过联轴器（15）安装，另一侧通过轴承安装于底座（18）的槽中，滑动螺母（17）上的凸台设有螺纹孔，打印平台（13）下侧的螺杆（16）装配在螺纹孔中，并与打印喷头（12）对中安装滑动螺母（17）两侧带有T型凸块，可在底座（18）的T型槽中滑移。

4.根据权利要求1所述的一种悬臂式极坐标进给3D打印机，其特征在于：通过电机控制3D打印机的极坐标式进给运动，减轻了打印喷头的重量，简化了3D打印机的结构，实现了桌面级3D打印机的空间占有率低，低能耗，高效率，具有连续稳定高精度的打印供给。