CN204725858U - 一种可折叠的3d打印机 - Google Patents

Abstract

一种可折叠的3D打印机，属于3D打印机设备技术领域。其技术方案是：Z光轴和Z轴丝杠与底座垂直连接，Z轴步进电机与Z轴丝杠的下端相连接，Z轴平台套装在Z光轴和Z轴丝杠上，Z轴平台上有螺母与Z轴丝杠相啮合，X轴架的一端与Z轴平台侧面为可转动连接，X轴步进电机固定在Z轴平台上，X轴平台套装在X光轴上，X轴步进电机通过皮带与X轴平台相连接，Y轴架的中部与X轴平台为可转动连接，Y轴步进电机固定连接在Y轴架的一端，Y轴平台套装在Y光轴上，Y轴步进电机通过皮带与Y轴平台相连接，挤出头连接在Y轴平台的下方。本实用新型可将X、Y、Z轴和热床折叠起来，极大地缩减了所占空间，还减轻了机身质量，便于携带，使用方便。

Description

一种可折叠的3D打印机

技术领域

本实用新型涉及一种可以进行折叠的3D打印机，属于3D打印机设备技术领域。

背景技术

3D打印是一种累积制造技术，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。市场中传统的3d打印机体积庞大，如并联臂型三角洲3d打印机，它是由三根步进电机带动的垂直方向的同步带，并按一定的数学表达式换算成笛卡尔三坐标系来打印的，这种打印机的缺点是X、Y、Z轴系固定在某一位置，不能移动，并且热床也是固定的，这无疑增加了打印机所占的空间体积。还有对于市场上常见的Mendel型3d打印机，应用的是标准的笛卡尔坐标系，虽然减少了坐标换算这一步，但是由于打印机的安装支架庞大，X、Y、Z轴系固定不灵活，而且挤出机与挤出头安装在一起，这不仅增加了挤出头移动时的惯性，使精度大大降低，而且也降低了打印机的打印速度。

相比以上两种3d打印机，本设计不仅在X、Y、Z轴系和热床的设计上增加便携性，使打印机所占的空间体积更小，而且把挤出头和挤出机分开安装，从而减小了挤出头的重量，大大减小了打印过程中的因为惯性所引起的打印误差，同时也提高了打印速度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可折叠的3D打印机，这种3D打印机可将X、Y、Z轴和热床折叠起来，在不减小打印尺寸的同时极大地缩减了机器所占空间，还减轻了机身质量，便于携带，使用方便。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种可折叠的3D打印机，它包括底座、热床、Z光轴、Z轴丝杠、X光轴、X轴架、Y光轴、Y轴架、Z轴平台、X轴平台、Y轴平台、Z轴步进电机、X轴步进电机、Y轴步进电机、挤出头，Z光轴和Z轴丝杠平行，Z光轴和Z轴丝杠下端与底座垂直连接，上端与机架顶端相连接，Z轴平台套装在Z光轴和Z轴丝杠上，Z轴平台与Z光轴为滑动配合，Z轴平台上有螺母与Z轴丝杠相啮合，Z轴步进电机固定连接在底座上，Z轴步进电机与Z轴丝杠的下端相连接，X光轴与X轴架平行，X光轴的两端与X轴架相连接，X轴架的一端与Z轴平台侧面为可转动连接，X轴步进电机固定在Z轴平台上，X轴平台套装在X光轴上，X轴平台与X光轴为滑动配合，X轴步进电机通过皮带与X轴平台相连接，Y光轴与Y轴架平行，Y光轴的两端与Y轴架相连接，Y轴架的中部与X轴平台为可转动连接，Y轴步进电机固定连接在Y轴架的一端，Y轴平台套装在Y光轴上，Y轴平台与Y光轴为滑动配合，Y轴步进电机通过皮带与Y轴平台相连接，挤出头连接在Y轴平台的下方。

上述可折叠的3D打印机，所述底座上有直线光轴，热床通过轴承与直线光轴相连接。

上述可折叠的3D打印机，所述Z轴步进电机通过螺栓与底座连接，Z轴步进电机的电机轴通过联轴器与Z轴丝杠的下端相连接，在底座和机架顶端之间还有铝支撑架，铝支撑架的两端与底座和机架顶端固定连接。

上述可折叠的3D打印机，所述Z轴平台通过六角法兰螺母与Z轴丝杠相啮合，Z轴平台与圆柱型直线轴承过盈配合后连接在Z光轴上，Z轴平台上有铝支撑架穿过的孔，孔内部有四个滚轮与铝支撑架侧壁为滚动配合，Z轴平台的侧面有90°定位旋转连接装置与X轴架的一端相连接。

上述可折叠的3D打印机，所述X轴平台上有牙型皮带槽，连接在Z轴平台上的X轴步进电机通过同步轮与皮带相连接，皮带嵌入X轴平台的牙型皮带槽中。

上述可折叠的3D打印机，所述X轴平台的内部有90°定位旋转连接装置与Y轴架的中部相连接，Y轴平台上有牙型皮带槽，连接在Y轴架一端的Y轴步进电机通过同步轮与皮带相连接，皮带的一端嵌入Y轴平台的牙型皮带槽中。

本实用新型的有益之处在于：

本实用新型可以用三维软件画出所需零件或模型图，生成STL文件，经切片软件将文件导成G代码，再将代码导入到上位机中就可以开始打印了。打印初始，机器给挤出头和热床加热，到指定温度后保持这一温度并进行各轴的复位，开始打印，冷却风扇开启，打印过程中挤出机根据挤出头的行程进行挤出动作。若挤出头温度过低或过高则机器会有挤出保护令机器急停，待恢复后继续开始打印。打印机是通过一层层堆叠耗材实现打印的，可以生产出普通工艺无法实现的造型零件，且打印精度高。打印完毕机器会自动复位，停止对挤出头和热床的加热，风扇断电。待各加热处温度完全降低，将X轴部分、Y轴部分和热床折叠起来，并锁紧，克服普通打印机体积大，机身过重，不易移动的缺点。本设计不受空间和时间限制，随身携带，随时打印；且外形简洁，易拆装，给使用者带来便捷。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是底座和热床的结构示意图；

图3是Z轴部分的结构示意图；

图4是Z轴平台的结构示意图；

图5是X轴部分的结构示意图；

图6是X轴平台的结构示意图；

图7是Y轴部分的结构示意图；

图8是Y轴平台的结构示意图；

图9是本实用新型折叠后状态示意图。

图中标记如下：底座1、机架顶端2、手提把手3、铝支撑架4、热床5、Z光轴6、Z轴丝杠7、X光轴8、X轴架9、Y光轴10、Y轴架11、Z轴平台12、X轴平台13、Y轴平台14、Z轴步进电机15、X轴步进电机16、Y轴步进电机17、挤出头18、冷却风扇19、螺孔20、直线光轴21、轴承22、联轴器23、六角法兰螺母24、滚轮25、90°定位旋转连接装置26、圆柱形直线轴承27、同步轮28、皮带法兰轴承29、牙型皮带槽30。

具体实施方式

本实用新型采用笛卡尔坐标系，X轴部分、Y轴部分、Z轴部分既是框架部分，又是主体部分，是打印机的核心。Z轴部分即为坐标系的Z轴方向，与底座1垂直连接，X轴部分即为坐标系的X轴方向，X轴部分与Z轴部分垂直并连接，Y轴部分即为坐标系的Y轴方向，Y轴部分与X轴部分垂直并连接，Y轴部分同时与Z轴部分在空间相互垂直。

图1显示，本实用新型由底座1、机架顶端2、热床5、挤出头18以及Z轴部分、X轴部分、Y轴部分组成。其中Z轴部分包括铝支撑架4、Z光轴6、Z轴丝杠7、Z轴平台12、Z轴步进电机15。X轴部分包括X光轴8、X轴架9、X轴平台13、X轴步进电机16。Y轴部分包括Y光轴10、Y轴架11、Y轴平台14、Y轴步进电机17。

图1显示，热床5连接在底座1上，Z轴部分安装在底座1、机架顶端2之间，X轴部分可以沿着Z轴部分上、下移动，Y轴部分可以沿着X轴部分左、右移动，挤出头18可以沿着Y轴部分前后移动，从而实现挤出头18在三维空间内的移动。

图2显示，热床5连接在底座1的一侧，热床5通过轴承22与直线光轴21相连接，热床5可以沿着直线光轴21转动，进行折叠。

图2显示，在底座1的两侧分别有轴孔，Z光轴6的下端与轴孔为过盈配合连接，Z光轴6的上端与机架顶端2过盈配合连接。底座1上还有安装Z轴丝杠7的丝杠连接孔和固定铝支撑架4的安装孔。Z轴步进电机15通过螺孔20连接在底座1上。

图3显示，Z光轴6和Z轴丝杠7平行，Z光轴6和Z轴丝杠7下端与底座1垂直连接，Z轴丝杠7上端与机架顶端2由微型轴承相连接。Z轴步进电机15通过螺栓与底座1连接，Z轴步进电机15的电机轴通过联轴器23与Z轴丝杠7的下端相连接。在底座1和机架顶端2之间还有铝支撑架4，铝支撑架4的两端与底座1和机架顶端2固定连接，起到支撑和导向作用。机架顶端2安装有手提把手3，方便整机的携带。

图3、4显示，Z轴平台12套装在Z光轴6和Z轴丝杠7上，Z轴平台12与圆柱型直线轴承27过盈配合后连接在Z光轴6上，实现滑动配合，Z轴平台12上通过六角法兰螺母24与Z轴丝杠7相啮合。Z轴平台12上有铝支撑架4穿过的孔，孔内部有四个滚轮25与铝支撑架4侧壁为滚动配合，Z轴平台12的侧面有90°定位旋转连接装置26与X轴架9的一端相连接。

图5显示，X轴架9与X光轴8平行，X轴架9与X光轴8的两端相连接，X轴架9的一端与Z轴平台12侧面为可转动连接。X轴架9起到支撑X光轴8的作用，同时X轴架9可以带着X光轴8一起转动，实现折叠功能。

图5显示，X轴步进电机16固定在Z轴平台12上，X轴平台13套装在X光轴8上，X轴平台13可以沿着X光轴8滑动，X轴步进电机16通过同步轮与皮带相连接，皮带与X轴平台13相连接，带动X轴平台13实现在X光轴8方向上的位移。

图6显示，X轴平台13中间有轴孔套装在X光轴8上，X轴平台13上有牙型皮带槽30，X轴步进电机16连接的皮带嵌入X轴平台13的牙型皮带槽30中，皮带带动X轴平台13移动。

图6显示，X轴平台13的内部有90°定位旋转连接装置与Y轴架11的中部相连接，Y轴架11可以转动，带动Y轴部分整体转动，实现折叠功能。

图7显示，Y光轴部分的结构与X光轴部分的结构基本相同。Y光轴10与Y轴架11平行，Y光轴10的两端与Y轴架11相连接，Y轴架11的中部与X轴平台13为可转动连接。Y轴步进电机17固定连接在Y轴架11的一端，Y轴平台14套装在Y光轴10上，Y轴平台14与Y光轴10为滑动配合，Y轴步进电机17通过皮带与Y轴平台14相连接。

图8显示，挤出头18连接在Y轴平台14的下方，冷却风扇19安装在挤出头18的侧面。

图9是本实用新型折叠后状态示意图。

本实用新型与现有的3D打印机比较具有很大的优势，主要体现在以下几方面:

（1）机器体积小，占用空间小

热床可折叠。通过与热床连接的直线光轴的转动，可以把热床折叠到近似与Z轴平行的方向，从而减小了热床平放时占用的空间。

X轴可折叠。Z移动平台上前方有90°定位旋转连接装置，该装置与X轴连接，通过该旋转装置可以转动X轴，使X轴转动到和Z轴平行的方向。

Y轴可折叠。X移动平台内部具有定位旋转装置，该装置与Y轴链接，可以把Y轴转到与X轴平行的方向，再通过X轴的转动，使X、Y、Z轴在同一方向。

经过以上折叠，最终使X轴、Y轴、Z轴、热床处在同一平面，大大减小了因各轴展开所占用的体积，从而达到了节省空间的目的。

（2）体积小，质量小，便于携带

传统的3D打印机体积大，质量大，不能随时携带进行打印，而本实用新型克服了这个问题，采用可折叠式结构，体积小，采用轻型材料制作，质量轻，通过打印机顶部的手提装置，可轻松携带。

（3）不受时间和空间限制，可随时打印

因打印机体积小，便于携带，对打印的环境要求较低，可以实现随时随地打印。

（4）结构简单，拆卸方便。

Claims (6)

1.一种可折叠的3D打印机，其特征在于：它包括底座（1）、热床（5）、Z光轴（6）、Z轴丝杠（7）、X光轴（8）、X轴架（9）、Y光轴（10）、Y轴架（11）、Z轴平台（12）、X轴平台（13）、Y轴平台（14）、Z轴步进电机（15）、X轴步进电机（16）、Y轴步进电机（17）、挤出头（18），Z光轴（6）和Z轴丝杠（7）平行，Z光轴（6）和Z轴丝杠（7）下端与底座（1）垂直连接，上端与机架顶端（2）相连接，Z轴平台（12）套装在Z光轴（6）和Z轴丝杠（7）上，Z轴平台（12）与Z光轴（6）为滑动配合，Z轴平台（12）上有螺母与Z轴丝杠（7）相啮合，Z轴步进电机（15）固定连接在底座（1）上，Z轴步进电机（15）与Z轴丝杠（7）的下端相连接，X光轴（8）与X轴架（9）平行，X光轴（8）的两端与X轴架（9）相连接，X轴架（9）的一端与Z轴平台（12）侧面为可转动连接，X轴步进电机（16）固定在Z轴平台（12）上，X轴平台（13）套装在X光轴（8）上，X轴平台（13）与X光轴（8）为滑动配合，X轴步进电机（16）通过皮带与X轴平台（13）相连接，Y光轴（10）与Y轴架（11）平行，Y光轴（10）的两端与Y轴架（11）相连接，Y轴架（11）的中部与X轴平台（13）为可转动连接，Y轴步进电机（17）固定连接在Y轴架（11）的一端，Y轴平台（14）套装在Y光轴（10）上，Y轴平台（14）与Y光轴（10）为滑动配合，Y轴步进电机（17）通过皮带与Y轴平台（14）相连接，挤出头（18）连接在Y轴平台（14）的下方。

2.根据权利要求1所述的可折叠的3D打印机，其特征在于：所述底座（1）上有直线光轴（21），热床（5）通过轴承（22）与直线光轴（21）相连接。

3.根据权利要求2所述的可折叠的3D打印机，其特征在于：所述Z轴步进电机（15）通过螺栓与底座（1）连接，Z轴步进电机（15）的电机轴通过联轴器（23）与Z轴丝杠（7）的下端相连接，在底座（1）和机架顶端（2）之间还有铝支撑架（4），铝支撑架（4）的两端与底座（1）和机架顶端（2）固定连接。

4.根据权利要求3所述的可折叠的3D打印机，其特征在于：所述Z轴平台（12）通过六角法兰螺母（24）与Z轴丝杠（7）相啮合，Z轴平台（12）与圆柱型直线轴承（27）过盈配合后连接在Z光轴（6）上，Z轴平台（12）上有铝支撑架（4）穿过的孔，孔内部有四个滚轮（25）与铝支撑架（4）侧壁为滚动配合，Z轴平台（12）的侧面有90°定位旋转连接装置（26）与X轴架（9）的一端相连接。

5.根据权利要求4所述的可折叠的3D打印机，其特征在于：所述X轴平台（13）上有牙型皮带槽（30），连接在Z轴平台（12）上的X轴步进电机（16）通过同步轮（28）与皮带相连接，皮带嵌入X轴平台（13）的牙型皮带槽（30）中。

6.根据权利要求5所述的可折叠的3D打印机，其特征在于：所述X轴平台（13）的内部有90°定位旋转连接装置与Y轴架（11）的中部相连接，Y轴平台（14）上有牙型皮带槽，连接在Y轴架（11）一端的Y轴步进电机（17）通过同步轮与皮带相连接，皮带的一端嵌入Y轴平台（11）的牙型皮带槽中。