CN203344320U - 3d打印机的喷头传动机构及具有该机构的3d打印机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种3D打印机的喷头传动机构及具有该机构的3D打印机,包括,用于放置工件的平台;位于平台上方用于固定喷头的安装座;三个以上且分布于平台周缘的传动组件,每一个传动组件均包括沿高度方向延伸的导向杆、滑动的安装在导向杆上的滑动座、用于带动滑动座沿着导向杆上下活动的驱动电机、以及连杆,连杆的两端分别以万向铰接的方式连接安装座和滑动座;用于控制各驱动电机的控制器。本实用新型仅设置三个或多于三个的竖直方向的导向杆,利用电机驱动其上的滑动座,通过各个滑动座之间差动,以带动喷头在高度方向以及水平方向移动,其相比于现有的三轴联动的传动机构,具有结构简单、占用空间小、运行精度高等优点,能够提高3D打印的效率,并降低工件的次品率。

Description

3D打印机的喷头传动机构及具有该机构的3D打印机
技术领域
本实用新型涉及3D打印技术领域,具体涉及一种3D打印机的喷头传动机构及具有该机构的3D打印机。
背景技术
3D打印技术是一种工件的快速成型技术,其是以工件的数字模型文件为基础,运用金属或塑料等加热软化后具带有粘性的材料,通过逐层打印的方式构成工件的技术。
喷头3D打印机中用于输出耗材的部件,在打印过程中,要求喷头能够在空间三坐标轴上任意的移动,以应对不同的外部轮廓面的工件。现有的3D打印机的喷头传动机构大多是运用了传统的三轴联动机床的传动机构,其包括了分别沿X、Y、Z三个方向的轴,每一个轴向上均设置有一个驱动单元,在打印时,由三轴联动实现打印喷头的随意移动。这种三轴联动的传动机构结构较为复杂,占用的空间较大,并且在打印过程中,由于在不同位置之间移动时,需要三个驱动单元依序的带动喷头移动,因此,其打印的效率较低,并且定位的准确率不高,工件的次品率较高;此外,现有的三轴联动的传动机构在打印较大体积的工件时,需要针对其做出较多的改进,这些改进较为复杂,且不利于成本的控制。
实用新型内容
针对现有技术的不足,本实用新型的目的之一在于提供一种3D打印机的喷头传动机构,其精度高,提高了3D打印的效率,并能够降低工件的次品率。
本实用新型的目的之二在于,提供一种具有上述喷头传动机构的3D打印机。
为实现上述目的一,本实用新型采用如下技术方案:
3D打印机的喷头传动机构,包括,
用于放置工件的平台;
位于平台上方用于固定喷头的安装座;
三个以上且分布于平台周缘的传动组件,每一个传动组件均包括沿高度方向延伸的导向杆、滑动的安装在导向杆上的滑动座、用于带动滑动座沿着导向杆上下活动的驱动电机、以及连杆,连杆的两端分别以万向铰接的方式连接安装座和滑动座;
用于控制各驱动电机的控制器。
滑动座以皮带传动的方式同步联接在驱动电机的转轴上。
导向杆的顶端部安装有一固定座,该固定座上枢接有一从动带轮,驱动电机的转轴上同步联接有一主动带轮,主动带轮和从动带轮的外部绕设有一将其二者同步联接的同步皮带,滑动座固定联接于传动皮带。
滑动座以丝杆传动的方式同步联接在驱动电机的转轴上。
驱动电机的机体固定在一电机座内,电机座固定连接在平台的下方,导向杆的底端部固定连接于电机座上。
该传动机构包括三个均匀分布于平台周缘的传动组件。
每一个传动组件均包括两个互相平行的连杆,连杆的两端分别枢接有一与其延伸方向垂直的第一枢轴,滑动座和安装座上分别枢接有与第一枢轴对应的第二枢轴,第二枢轴上设置有沿其径向延伸的轴孔,第一枢轴枢接于与其对应的第二枢轴的轴孔中。
为实现上述目的二,本实用新型采用如下技术方案:
具有上述喷头传动机构的3D打印机,包括,
固定在安装座上的喷头;
设置于安装座上用于对喷头加热的加热装置;
以及用于向喷头输送线性打印耗材的送料机构;
送料机构包括支撑座组件、枢接在支撑座组件上且表面带有齿纹的送料轮、枢接在支撑座组件上且位于送料轮上方的压料轮、以及用于带动送料轮转动的步进电机,送料轮的转轴与压料轮的转轴互相平行,线性打印耗材由送料轮和压料轮之间的间隙穿过后进入到喷头中。
支撑座组件包括固定在平台上部的底座、铰接于底座上部的上盖、穿接于上盖上且下端部与底座螺接的螺杆、套接在螺杆上并被限定在上盖的上表面和螺杆的上端部之间的弹簧,压料轮枢接于上盖,送料轮枢接于底座,底座上设置有一供穿过压料轮和送料轮之间间隙的线性打印耗材进入的进料孔。
步进电机的机体部分固定在支撑座组件上,送料轮以齿轮传动或皮带传动的方式与步进电机的转轴同步联接。
本实用新型的有益效果在于:
本实用新型仅设置三个或多于三个的竖直方向的导向杆,利用电机驱动其上的滑动座,通过各个滑动座之间差动,以带动喷头在高度方向以及水平方向移动,其相比于现有的三轴联动的传动机构,具有结构简单、占用空间小、运行精度高等优点,能够提高3D打印的效率,并降低工件的次品率;在针对大型工件的打印时,只需要增加导向杆的长度,以及增大各个传动组件的间距即可,从而降低了打印成本,增加了3D打印机的适用范围。
附图说明
图1为本实用新型3D打印机的结构示意图;
图2为图1中传动组件的结构示意图;
图3为图2中连杆与安装座及滑动座的安装示意图;
图4为图1中送料机构的结构示意图;
图5为图1中送料机构的剖视图。
其中:10、平台;20、传动组件;21、电机座;22、驱动电机;23、导向杆;24、固定座;25、主动带轮;26、从动带轮;27、同步皮带;28、滑动座;281、枢接部;29、连杆;291、枢轴;292、枢轴;293、轴孔;294、枢轴;295、枢轴;296、轴孔;30、安装座;31、枢接部;40、喷头;50、送料机构;51、底座;511、进料孔;52、步进电机;521、主动齿轮;53、上盖;54、送料轮;541、从动齿轮;55、压料轮;56、螺杆;561、弹簧。
具体实施方式
下面,结合附图以及具体实施方式,对本实用新型做进一步描述:
参见图1、2、3,本实用新型的喷头传动机构包括平台10、安装座30、三个传动组件20以及一控制器(图未示),平台10主要用于放置打印工件并作为整个传动机构的安装基础,三个传动组件20协同作用以带动固定有喷头40的安装座30在高度方向及水平方向运动。
三个传动组件20均匀的分布于平台10的周缘,每一个传动组件20均包括电机座21、驱动电机22、两导向杆23、固定座24、主动带轮25、从动带轮26、同步皮带27、滑动座28以及两个连杆29,其中,电机座21固定在平台10的下方,驱动电机22嵌置在电机座21中且其机体部分与电机座21固定,两个导向杆23的底端部分别固定连接于电机座21的两侧,该两个导向杆23互相平行且其延伸方向与高度方向一致,固定座24固定连接于两导向杆23的顶端部,主动带轮25同步联接于驱动电机22的转轴上,从动带轮26枢接在固定座24上,同步皮带27绕设在主动带轮25和从动带轮26外部并将主动带轮25和从动带轮26同步的联接,在驱动电机22的带动下,同步皮带27能够沿着高度方向上下移动,滑动座28的两侧分别滑动的套接在两个导向杆23上,其可沿着导向杆23滑动,即能够沿着高度方向上下移动,滑动座28的外表面延伸出一个固定连接于同步皮带27上的连接块,在驱动电机22的带动下,滑动座28沿着导向杆23在高度方向上下移动。两个连杆29互相平行,且连杆的两端分别以万向铰接的方式与滑动座28和安装座30连接,具体的是,连杆29靠近滑动座28的一端枢接有一与其延伸方向垂直的枢轴294,滑动座28上具有枢接部281,枢接部281上枢接有一与枢轴294垂直的枢轴295,该枢轴295上设置有一沿其径向延伸的轴孔296,枢轴294枢接于轴孔296中,从而将连杆29和滑动座28连接成一万向转动机构。与上述同样的,在连杆29靠近安装座30一端枢接有一与其延伸方向垂直的枢轴291,安装座30上具有枢接部31,枢接部31上枢接有一与枢轴291垂直的枢轴292,该枢轴292上设置有一沿其径向延伸的轴孔293,枢轴291枢接于轴孔293中,从而将连杆29与安装座30连接成一万向转动机构。
上述的每一个传动组件20中的两个连杆29靠近安装座30的一端分别以万向铰接的方式与安装座30上的两个枢接部31连接,两个连杆29靠近滑动座28的一端分别以万向铰接的方式与滑动座28上的两个枢接部281连接,也就是说,每一个传动组件20中的两个连杆29是同步运动的;当然,每一个传动组件20中也可以仅设置一个连杆29,或者每一个传动组件20中也可以是设置多个连杆29。
本实用新型的上述方案中,连杆29不仅可以采用上述方式与安装座30和滑动座28万向铰接,连杆29的两端也可以是分别采用球铰与安装座30和滑动座28连接,当然,也可以采用其他的能够实现万向转动的部件连接。
每一个传动组件20中的驱动电机22均与控制器连接,并分别受控于控制器,三个驱动电机22的型号一致,在需要喷头40沿着高度方向位移时,控制器控制三个驱动电机22同速、同向的转动,三个滑动座28均是同速、同向的上下移动,此运动过程中,由于三个滑动座28是同速且同向运动的,三个传动组件20中的连杆29的角度均不会发生变化,从而使安装座30带动喷头40沿着高度方向运动,且喷头40运动的速度和方向与滑动座28相同;当控制器控制其中一个驱动电机22与其他两驱动电机22以不同转速运行、或三个驱动电机22均以不同转速运行时,由于不同的滑动座28之间存在差动,安装座30会带动喷头40运动时,并且至少会使喷头40在水平方向具有一定的位移。在打印过程中,控制器依据工件的数字模型文件,控制三个驱动电机22的转速及转向,从而带动喷头40精确地沿着工件外形轮廓移动,以叠加的方式使打印耗材最终成型为工件实体。
需要注意的是,不仅可以采用上述均匀分布的三个传动组件20带动喷头40运动,其也可以是采用非均匀分布的三个传动组件20,或者是采用多于三个的传动组件20,也就是说,本实用新型的传动组件20不仅限于上述实施例中所提到的三个,其位置分布也不仅限于是均匀分布于平台10的周缘。本实用新型的上述实施例中,只需要利用驱动电机22带动与其对应的滑动座28沿着高度方向运动,即可带动喷头40在高度方向及水平面产生位移,也就是说,只需要设置三个沿高度方向延伸的导向杆23即可,相比于现有的三轴联动的传动机构,其结构简单,并且运行的精度高。
此外,本实用新型中,滑动座28还可以是以丝杆传动的方式与驱动电机22同步联接。
参见图4、5并结合图1所示,本实用新型的3D打印机包括喷头40、送料机构50,喷头40固定连接在安装座30上,且安装座30上还设置有一加热装置(图未示),送料机构50用于向喷头40的孔内输送线性打印耗材(如塑料线等),加热装置对喷头40加热,使经过喷头40的线性打印耗材软化,并最终在平台10上成型为工件。
送料机构50包括由底座51和上盖53组成的支撑座组件、表面带有齿纹的送料轮54、压料轮55、步进电机52,其中,送料轮54枢接于底座51上,压料轮55枢接于上盖53上并位于送料轮54的上方,步进电机52用于带动送料轮54转动,送料轮54和压料轮55的转轴平行,其二者之间形成一间隙,该间隙供线性打印耗材穿过,并且线性打印耗材被夹持于压料轮55和送料轮54之间,在步进电机52的带动下,送料轮54间歇的转动,从而将线性打印耗材输送至喷头40。步进电机52的机体部分固定在底座51上,其转轴上同步联接有一主动齿轮521,送料轮54上同步的联接有一从动齿轮541,主动齿轮521与从动齿轮541啮合,从而将送料轮54与步进电机52的转轴同步联接,并且,主动齿轮521的直径小于从动齿轮541的直径,起到减速的作用。送料轮54也可以是以皮带传动的方式与步进电机52的转轴同步联接。
底座51安装在一固定于平台10上的立柱上;上述的底座51和上盖53可以是一体成型或固定连接,当然,其二者也可以采用如图4、5所示的铰链连接,且进一步的,在上盖53上穿接有螺杆56,螺杆56的下端部与底座51螺接,螺杆56的外部套接有一弹簧561,该弹簧561被限定在上盖53的上表面和螺杆56的上端部之间,在螺杆56的下端部与底座51螺接固定后,弹簧561能够提供一个将上盖53的自由端向下推动的弹性应力,从而使压料轮55和送料轮54能够很好夹持线性打印耗材,保证线性打印耗材能够被正常的输送到喷头40。此外,在底座51上还设置有一进料孔511,线性打印耗材在经过压料轮55和送料轮54之间的间隙后,经由进料孔511的导向,进行到喷头40内。
对本领域的技术人员来说,可根据以上描述的技术方案以及构思,做出其它各种相应的改变以及形变,而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.3D打印机的喷头传动机构,其特征在于,包括,
用于放置工件的平台;
位于平台上方用于固定喷头的安装座;
三个以上且分布于平台周缘的传动组件,每一个传动组件均包括沿高度方向延伸的导向杆、滑动的安装在导向杆上的滑动座、用于带动滑动座沿着导向杆上下活动的驱动电机、以及连杆,连杆的两端分别以万向铰接的方式连接安装座和滑动座;
用于控制各驱动电机的控制器。
2.如权利要求1所述的3D打印机的喷头传动机构,其特征在于,滑动座以皮带传动的方式同步联接在驱动电机的转轴上。
3.如权利要求2所述的3D打印机的喷头传动机构,其特征在于,导向杆的顶端部安装有一固定座,该固定座上枢接有一从动带轮,驱动电机的转轴上同步联接有一主动带轮,主动带轮和从动带轮的外部绕设有一将其二者同步联接的同步皮带,滑动座固定联接于传动皮带。
4.如权利要求1所述的3D打印机的喷头传动机构,其特征在于,滑动座以丝杆传动的方式同步联接在驱动电机的转轴上。
5.如权利要求1所述的3D打印机的喷头传动机构,其特征在于,驱动电机的机体固定在一电机座内,电机座固定连接在平台的下方,导向杆的底端部固定连接于电机座上。
6.如权利要求1所述的3D打印机的喷头传动机构,其特征在于,该传动机构包括三个均匀分布于平台周缘的传动组件。
7.如权利要求1所述的3D打印机的喷头传动机构,其特征在于,每一个传动组件均包括两个互相平行的连杆,连杆的两端分别枢接有一与其延伸方向垂直的第一枢轴,滑动座和安装座上分别枢接有与第一枢轴对应的第二枢轴,第二枢轴上设置有沿其径向延伸的轴孔,第一枢轴枢接于与其对应的第二枢轴的轴孔中。
8.具有如权利要求1所述的喷头传动机构的3D打印机,其特征在于,包括,
固定在安装座上的喷头;
设置于安装座上用于对喷头加热的加热装置;
以及用于向喷头输送线性打印耗材的送料机构;
送料机构包括支撑座组件、枢接在支撑座组件上且表面带有齿纹的送料轮、枢接在支撑座组件上且位于送料轮上方的压料轮、以及用于带动送料轮转动的步进电机,送料轮的转轴与压料轮的转轴互相平行,线性打印耗材由送料轮和压料轮之间的间隙穿过后进入到喷头中。
9.如权利要求8所述的3D打印机,其特征在于,支撑座组件包括固定在平台上部的底座、铰接于底座上部的上盖、穿接于上盖上且下端部与底座螺接的螺杆、套接在螺杆上并被限定在上盖的上表面和螺杆的上端部之间的弹簧,压料轮枢接于上盖,送料轮枢接于底座,底座上设置有一供穿过压料轮和送料轮之间间隙的线性打印耗材进入的进料孔。
10.如权利要求8所述的3D打印机,其特征在于,步进电机的机体部分固定在支撑座组件上,送料轮以齿轮传动或皮带传动的方式与步进电机的转轴同步联接。
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