CN111347676A - 一种角度可调节的3d打印平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种角度可调节的3D打印平台。外壳固定在底座上，外壳水平装有第一齿轮轴，第一齿轮轴两侧固定有分支轴，中心转向架两侧活动套装在两根分支轴上；中心转向架顶部和平台底面固定连接；外壳装有摆动转向架，摆动转向架两端铰接于外壳两侧侧板，支撑轴和第二齿轮轴同轴布置垂直于第一齿轮轴轴向且位于同一平面，摆动转向架顶部开设条形槽，连接杆贯穿过条形槽并可沿条形槽移动。本发明装置能够在平台调平方面能够实现精准控制和自动化，在打印的过程中控制平台的角度，能够满足倾斜打印等不同分层方法的需求，适应性强，提高打印模型的表面精度。

Description

一种角度可调节的3D打印平台

技术领域

本发明涉及一种3D打印机平台，特别针对3D打印自适应倾斜分层方法，该平台能够根据倾斜分层的角度，相应的调整平台的角度。

背景技术

3D打印是一种快速成形技术，通过层层堆积来制造零件。在对模型进行打印之前，首先对模型进行分层处理。因为模型的不同部分对打印精度的要求不同，分层的精度要求也不同，零件的不同部位有着不同的分层厚度和分层方向能够。因此，在打印过程中能够相应的改变平台的方向对打印的结果有着重要的意义。

FDM(Fused Deposition Modeling)打印方式的3D打印机，因为振动等因素，平台可能发生倾斜，与水平面成一定的倾角，因此，在打印之前需要进行调平。打印的第一层置关重要，第一层出现问题，之后的层必定会收到其影响。如果平台没有调至合适的角度，喷头可能与平台之间出现碰撞，造成对喷头的破坏。底层平台的角度不合适可能会造成模型与平台粘接不牢，出现翘边等问题，平台的水平与否是影响打印结果的重要因素。

发明内容

为了使3D打印的模型精度更高，使3D打印机能够适用于不同倾斜分层以及区域性分层的处理情况，本发明提供了一种角度可调节的3D打印平台。本发明还可以更加方便地对打印平台进行调平，能够实现更加精确地控制。

为了实现上述地目的，本发明采用了以下的技术方案：

本发明包括平台、摆动转向架、外壳、底座、连接杆、中心转向架、右连接板、第一齿轮轴、第二齿轮轴、支撑轴和左连接板；外壳固定在底座上，外壳沿一个方向的两侧侧板间水平支撑铰接有第一齿轮轴，第一齿轮轴中央的两侧对称固定有分支轴，两根分支轴同轴布置且垂直于第一齿轮轴的轴向，中心转向架位于第一齿轮轴上方，中心转向架底部的两侧分别和左连接板和右连接板固定连接，左连接板和右连接板分别活动套装在两根分支轴上；中心转向架顶部经连接杆和平台底面固定连接，外壳沿另一个垂直方向的两侧侧板间安装有摆动转向架，摆动转向架呈倒U形，摆动转向架的底部两端分别经支撑轴和第二齿轮轴水平支撑铰接于外壳两侧侧板，支撑轴和第二齿轮轴同轴布置也垂直于第一齿轮轴轴向，摆动转向架顶部设有沿平行于支撑轴/第二齿轮轴开设的条形槽，连接杆贯穿过条形槽并可沿条形槽移动。

所述的支撑轴和第二齿轮轴的轴心线与第一齿轮轴的轴心线位于同一平面。

所述的第一齿轮轴一端伸出外壳外部和第一齿轮同轴连接，第二齿轮轴一端伸出外壳外部和第二齿轮同轴连接，第一齿轮和第二齿轮分别连接外部的驱动机构。

所述的摆动转向架条形槽宽度和连接杆外径一致。

所述的连接杆顶端通过螺纹套装在平台底面的螺纹孔中，连接杆底端通过螺纹套装在转向杆顶面的螺纹孔中。

所述的中心转向架底部和两个连接板之间通过螺钉固定连接。

所述的两个连接板通过轴承套装在第一齿轮轴的两根分支轴上。

本发明的有益效果是：

本发明的装置能够通过齿轮转动的角度精确确定平面的角度，在平台调平方面能够实现精准控制和自动化。在打印的过程中，也能够控制平台的角度，能够满足倾斜打印等不同分层方法的需求，适应性强。

本发明能够实时对打印平台进行位姿调整，可以根据不同情况来实时的调整平台的角度，能够精确的控制平台的角度，降低打印模型的残余高度，提高打印模型的表面精度。

附图说明

图1为角度可调节的3D打印平台的结构示意图。

图2为角度可调节的3D打印平台正向剖面示意图。

图3为角度可调节的3D打印平台右侧剖面示意图。

图中，平台1、摆动转向架2、外壳3、第二齿轮4、底座5、连接杆6、中心转向架7、右连接板8、第一齿轮轴9、第二齿轮轴10、支撑轴11、左连接板12、第一齿轮13。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，具体实施包括平台1、摆动转向架2、外壳3、底座5、连接杆6、中心转向架7、右连接板8、第一齿轮轴9、第二齿轮轴10、支撑轴11、左连接板12；内部机构全部固定在外壳3上，外壳3固定在底座5上。

如图2和图3所示，外壳3沿一个方向的两侧侧板间水平支撑铰接有第一齿轮轴9，第一齿轮轴9中央的两侧对称固定有分支轴，两根分支轴同轴布置且垂直于第一齿轮轴9的轴向，使得第一齿轮轴9和两根分支轴形成十字轴结构，中心转向架7位于第一齿轮轴9上方，中心转向架7底部的两侧分别和左连接板12和右连接板8通过螺钉固定连接，左连接板12和右连接板8分别通过各自的轴承活动套装在两根分支轴上；中心转向架7顶部经连接杆6和平台1底面固定连接。连接杆6顶端通过螺纹套装在平台1底面的螺纹孔中，连接杆6底端通过螺纹套装在转向杆7顶面的螺纹孔中。

如图2和图3所示，外壳3沿另一个垂直方向的两侧侧板间横跨安装有摆动转向架2，摆动转向架2呈倒U形，摆动转向架2的底部两端分别经支撑轴11和第二齿轮轴10水平支撑铰接于外壳3两侧侧板，摆动转向架2和第二齿轮轴10之间固定连接，摆动转向架2和支撑轴11之间活动铰接，支撑轴11和第二齿轮轴10同轴布置也垂直于第一齿轮轴9轴向，支撑轴11和第二齿轮轴10的轴心线与第一齿轮轴9的轴心线位于同一平面。摆动转向架2顶部设有沿平行于支撑轴11/第二齿轮轴10开设的条形槽，连接杆6贯穿过条形槽并可沿条形槽移动，同时摆动转向架2条形槽的长度可限制连接杆6的转动倾角。

摆动转向架2条形槽宽度和连接杆6外径一致。条形槽的大小与连接杆6相吻合，使连接杆6刚好在条形槽内转动，并约束连接杆6左右转动的最大角度。当连接杆转动到槽孔左右末端时，平台1不与打印机机架和喷头发生碰撞。

同时，摆动转向架2通过条形槽使连接杆6绕着轴10转动，连接板8、12与轴9通过轴承连接使其能够绕着轴10转动而不影响轴9的转动。中心转向架7在绕分支轴轴向转动的同时也能绕第一齿轮轴9轴向转动。

两个转动轴9、10相互正交，并且互不影响，使两者对平台1角度的影响程度一致，更加便于控制平台1与水平面之间的角度。平台1的方向对打印平台的角度没有影响，平台1通过螺纹与连接杆6连接，可以旋转至合适角度，使其稳定。

如图1所示，第一齿轮轴9一端伸出外壳3外部和第一齿轮13同轴连接，第二齿轮轴10一端伸出外壳3外部和第二齿轮4同轴连接，第一齿轮13和第二齿轮4分别连接外部的驱动机构。

驱动机构可以是电机等，由驱动机构分别独立带动第一齿轮13和第二齿轮4旋转，进而带动第一齿轮轴9和第二齿轮轴10旋转。

如图2和图3所示，第一齿轮轴9旋转经左连接板12和右连接板8带动中心转向架7、连接杆6和平台1形成的整体沿条形槽导向下绕第一齿轮轴9摆动；第二齿轮轴10旋转带动摆动转向架2及其条形槽中安装的连接杆6绕第二齿轮轴10旋转，进而由连接杆6带动平台1绕第二齿轮轴10旋转。

本发明的打印装置可以分别实现绕X轴和Y轴旋转一定角度(以图1中左侧齿轮轴为X轴方向，右侧齿轮轴为Y轴方向)，从而能够调整到任意方向。所述的打印装置包括平台、两个转向架、外壳、两个齿轮、底座、连接杆、两个连接板、齿轮轴、支撑杆。所述外壳固定在底座上。所述的打印平台安装在连接杆上，连接杆安装在转向架上，连接杆顶端和末端都有螺纹，和平台、转向架之间通过螺纹链接。所述的转向架有两个，分别绕着X轴、Y轴做旋转运动。所述的连接杆下方和X轴转向架相连接。X轴转向架安装在齿轮轴上，齿轮轴固定在外壳上，绕着X轴旋转，带动转向架，从而使平台绕着X轴运动。所述的Y轴转向架上方呈圆形，开有槽孔，Y轴转向架一端通过支撑轴与外壳相连。另一端固定在齿轮轴上，齿轮轴通过外部的齿轮来传入动力。连接杆从Y轴槽孔中穿过，Y轴转向架位于上方平台和下方转向架之间。Y轴转向架通过槽孔来使连接杆绕着Y轴做旋转运动。连接杆在做X轴运动的时候，刚好从槽孔中穿过，即Y轴转向架能够带动连接杆绕着Y轴旋转的同时，并不会阻碍连接杆跟着X轴连接杆做旋转运动。X、Y轴分别旋转一定的角度即能实现平台的任意方向转动。

平台角度调整的实现方法：

首先在空间坐标中建立坐标系,坐标系的XOY平面为水平面。设平台顺时针旋转角度为正。通过X轴齿轮旋转的角度α即为平台与坐标系X轴的夹角，Y轴齿轮旋转的角度β即为平台与坐标系Y轴的夹角。此时可以求出平台的法向量

n＝(0，cosα，-sinα)×(cosβ，0，-sinβ)

＝(-coxαsinβ，sinαcosβ，-cosαcosβ)

可以求出平台与水平面的夹角θ：

转向架均通过轴承和外壳相连接。只限制转向架的平动，转向架可以自由转动，转向架的动力通过齿轮传入。

连接杆直接连接在X轴转向架上，X轴转向架通过连接板和齿轮轴相连，连接板和齿轮轴之间通过轴承相连接，即X轴转向架可以绕着齿轮轴转动，这是为了保证X轴转向架即能跟随齿轮轴绕X轴转动，又能绕着Y轴转动，绕着Y轴转动的动力由Y轴转向架提供。

本发明装置的使用方法，包括以下步骤：

1、根据要打印模型的第一层状态，对平台进行调平。使喷头在运动过程中不会与喷头发生碰撞。

2、根据倾斜分层方法的要求，在打印模型的每一层时，对应的调整齿轮4和齿轮13的转动角度，使平台的倾斜角度和模型分层的角度相对应，能够更加精确的打印出模型，提高模型的表面精度。

3、对于分区域的方法，能够在打印完成模型的一部分时，转动平台的角度，在已打印好的模型上继续打印其余的部门，避免手动调整。

Claims (7)

1.一种角度可调节的3D打印平台，其特征在于：包括平台(1)、摆动转向架(2)、外壳(3)、底座(5)、连接杆(6)、中心转向架(7)、右连接板(8)、第一齿轮轴(9)、第二齿轮轴(10)、支撑轴(11)和左连接板(12)；外壳(3)固定在底座(5)上，外壳(3)沿一个方向的两侧侧板间水平支撑铰接有第一齿轮轴(9)，第一齿轮轴(9)中央的两侧对称固定有分支轴，两根分支轴同轴布置且垂直于第一齿轮轴(9)的轴向，中心转向架(7)位于第一齿轮轴(9)上方，中心转向架(7)底部的两侧分别和左连接板(12)和右连接板(8)固定连接，左连接板(12)和右连接板(8)分别活动套装在两根分支轴上；中心转向架(7)顶部经连接杆(6)和平台(1)底面固定连接，外壳(3)沿另一个垂直方向的两侧侧板间安装有摆动转向架(2)，摆动转向架(2)呈倒U形，摆动转向架(2)的底部两端分别经支撑轴(11)和第二齿轮轴(10)水平支撑铰接于外壳(3)两侧侧板，支撑轴(11)和第二齿轮轴(10)同轴布置也垂直于第一齿轮轴(9)轴向，摆动转向架(2)顶部设有沿平行于支撑轴(11)/第二齿轮轴(10)开设的条形槽，连接杆(6)贯穿过条形槽并可沿条形槽移动。

2.根据权利要求1所述的一种角度可调节的3D打印平台，其特征在于：

所述的支撑轴(11)和第二齿轮轴(10)的轴心线与第一齿轮轴(9)的轴心线位于同一平面。

3.根据权利要求1所述的一种角度可调节的3D打印平台，其特征在于：

所述的第一齿轮轴(9)一端伸出外壳(3)外部和第一齿轮(13)同轴连接，第二齿轮轴(10)一端伸出外壳(3)外部和第二齿轮(4)同轴连接，第一齿轮(13)和第二齿轮(4)分别连接外部的驱动机构。

4.根据权利要求1所述的一种角度可调节的3D打印平台，其特征在于：

所述的摆动转向架(2)条形槽宽度和连接杆(6)外径一致。

5.根据权利要求1所述的一种角度可调节的3D打印平台，其特征在于：

所述的连接杆(6)顶端通过螺纹套装在平台(1)底面的螺纹孔中，连接杆(6)底端通过螺纹套装在转向杆(7)顶面的螺纹孔中。

6.根据权利要求1所述的一种角度可调节的3D打印平台，其特征在于：

所述的中心转向架(7)底部和两个连接板(8、12)之间通过螺钉固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种角度可调节的3D打印平台，其特征在于：

所述的两个连接板(8、12)通过轴承套装在第一齿轮轴(9)的两根分支轴上。

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