CN204894519U

CN204894519U - 一种合成运动式结构的3d打印机

Info

Publication number: CN204894519U
Application number: CN201520450607.XU
Authority: CN
Inventors: 李旺; 陈波
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2025-06-26

Abstract

本实用新型公开了一种合成运动式结构的3D打印机，其包括铝型材机架、Z轴平台、Z轴传动机构、XY并联传动机构、挤丝机构、冷却风道、各轴步进电机、同步带、同步轮、同步带导轮以及各轴连接座。本实用新型由于水平面X轴、Y轴的运动由2个步进电机通过差动的方式合成，其结构简单、操作方便、打印精度高、打印可靠。

Description

一种合成运动式结构的3D打印机

技术领域

本实用新型属于3D打印机领域，具体为一种合成运动式结构的3D打印机。

背景技术

3D打印是对传统制造业的一种颠覆性变革，它作为第三次工业革命的标志性技术，引领着未来全球制造业的发展。现有3D打印机X轴、Y轴采用单电机独立驱动，运动精度差，打印速度慢、效率低，结构复杂，成本高，安装维修困难。冷却效果差甚至不采用冷却装置，这使得打印时散热器温度高，挤出丝不能及时冷却，最终导致打印精度低，效果差。

实用新型内容

专利号为201420588104.4公开的一种类似的3D打印机，其同步带穿过移动座时，移动座上的导轮为上下布置，同步带发生倾斜，打印机工作时有原理误差，同步带磨损严重，这种布置方式也会造成力不平衡，使打印导轨倾斜，造成误差。专利号为201420337419.1公开的一种3D打印机传动装置，其运动方式与本发明类似，但其同步带布置方式为H型布置，通过理论分析和实验验证发现，这种布置方式在仅有其专利中所述的第一电机或第二电机驱动时，会导致喷头组件导轨受到扭矩而倾斜，最终造成打印误差，影响打印精度。上述两个专利公开的打印机均未设置冷却风道，这也会导致打印精度差、效果不好。

本实用新型为克服上述问题，提出一种合成运动式结构的3D打印机，具体技术方案如下：

Z轴步进电机安装在打印机下部，通过联轴器将扭矩传递给丝杆，Z轴平台支架上安装直线轴承座导向，通过塑料螺母将丝杆旋转运动转换为Z轴平台的升降运动。

热床安装在Z轴平台支架上，热床和支架间通过螺钉螺母和弹簧的组合来连接，以实现热床的调平。

第一光轴和第二光轴分别通过光轴支撑座安装于打印机左右两侧，第一光轴和第二光轴上分别安装有可来回移动的第一移动座和第二移动座，移动座和光轴之间安装有直线轴承；第一移动座上安装有第一导轮和第二导轮，第二移动座上安装有第三导轮和第四导轮。

第一步进电机和第二步进电机分别通过电机支架安装于整体支架后侧左右两根铝型材上。

第五导轮和第六导轮安装于整体支架前侧左边铝型材上，且第五导轮在上、第六导轮在下；第七导轮和第八导轮安装于整体支架前侧右边铝型材上，且第七导轮在上、第八导轮在下。

第一同步带一端固定在喷头组件左后边，另一端固定在碰头右前边，中间通过第一导轮、第五导轮、第七导轮、第四导轮导向，并与第一步进电机上的同步轮啮合；第二同步带一端固定在喷头组件左前边，另一端固定在喷头组件右后边，中间通过第二导轮、第六导轮、第八导轮、第三导轮导向，并与第二步进电机上的同步轮啮合。

散热风道安装于喷头组件上，风道导出的风分为两部分，一部分冷却散热器，一部分冷却挤出丝。

挤丝机构安装在喷头组件上，其包括挤丝电机、大齿轮、小齿轮、挤丝轮、张紧机构；小齿轮安装在挤丝电机输出轴上，大齿轮和挤丝轮同轴安装，通过齿轮的啮合将挤丝电机的运动传递到挤丝轮上，张紧机构将料丝压向挤丝轮槽内。

与现有打印机相比，本实用新型具有以下优点：整体支架使用铝型材，安装、维修、调试方便，平行度、垂直度要求容易得到保证，打印机整体刚度好，稳定性好；移动座和同步带布置在机顶铝型材之下，极大的节约了Z轴方向的空间，增大了打印行程；X轴、Y轴的运动由第一步进电机和第二步进电机通过差动的方式合成，提高了电机的驱动效率；利用风道冷却，提高了打印精度。

附图说明

图1为本实用新型整体示意图

图2为移动座示意图

图3为喷头组件示意图

图4为风道示意图

附图中：1-Z轴步进电机，2-丝杆，3-Z轴平台支架，4-直线轴承座，5-螺母，6-第一步进电机支座，7-第一步进电机，8-第一同步轮，9-第一移动座，

901-第一导轮，902-第一通孔，903-第二通孔，904-第二导轮，905-半圆套，10-喷头组件，1001-散热风道，1002-挤丝轮，1003-大齿轮，1004-张紧器，1005-压紧轴承，1006-小齿轮，1007-散热器，1008-热头，11-挤丝电机，12-第二移动座，13-第七导轮，14-第八导轮，15-第二导轮支座，16-第一同步带，17-第二同步带；部分同类型零件未注明。

具体实施方式

参照附图1到图4，一种合成运动式结构的3D打印机，包括型材机架、Z轴平台支架、Z轴传动机构、XY并联传动机构、挤丝及风道冷却机构、各轴步进电机、同步带、同步轮、同步带导轮以及各轴连接架。

Z轴步进电机1安装在打印机下部，通过联轴器将扭矩传递给丝杆2，Z轴平台支架3上安装直线轴承座4导向，通过塑料螺母5将丝杆旋转运动转换为Z轴平台的升降运动。

第一光轴和第二光轴分别通过光轴支撑座安装于打印机左右两侧，第一光轴和第二光轴上分别安装有可来回移动的第一移动座9和第二移动座12，移动座和光轴之间安装有直线轴承；第一移动座上安装有第一导轮901和第二导轮904，第二移动座12上安装有第三导轮和第四导轮。

第一步进电机7和第二步进电机分别通过电机支架安装于整体支架后侧左右两根铝型材上。

第五导轮和第六导轮安装于整体支架前侧左边铝型材上，且第五导轮在上、第六导轮在下；第七导轮13和第八导轮14安装于整体支架前侧右边铝型材上，且第七导轮13在上、第八导轮14在下。

第一同步带16一端固定在喷头组件10左后边，另一端固定在喷头组件10右前边，中间通过第一导轮901、第五导轮、第七导轮13、第四导轮导向，并与第一步进电机7上的同步轮8啮合；第二同步带17一端固定在喷头组件10左前边，另一端固定在喷头组件右后边，中间通过第二导轮904、第六导轮、第八导轮14、第三导轮导向，并与第二步进电机上的同步轮啮合。

散热风道1001安装于喷头组件10上，风道导出的风分为两部分，一部分冷却散热器1007，一部分冷却挤出丝。

挤丝机构安装在喷头组件10上，其包括挤丝电机11、大齿轮1003、小齿轮1006、挤丝轮1002、张紧器1004；小齿轮1006安装在挤丝电机11输出轴上，大齿轮1003和挤丝轮1002同轴安装，通过齿轮的啮合将挤丝电机的运动传递到挤丝轮1002上，张紧机构1004将料丝压向挤丝轮槽内。

如上所述的打印机在工作时，X轴、Y轴方向的移动通过第一步进电机和第二步进电机的运动来合成，其具体为差动的工作方式。

Claims

1.一种合成运动式结构的3D打印机，包括铝型材机架、打印运动机构、挤丝及冷却机构以及各零件的传动和连接方式，其特征在于：

Z轴步进电机安装在打印机下部，通过联轴器将扭矩传递给丝杆，Z轴平台支架上安装直线轴承座导向，通过塑料螺母将丝杆旋转运动转换为Z轴平台的升降运动；

热床安装在Z轴平台支架上，热床和支架间通过螺钉螺母和弹簧的组合来连接，以实现热床的调平；

第一光轴和第二光轴分别通过光轴支撑座安装于打印机左右两侧，第一光轴和第二光轴上分别安装有可来回移动的第一移动座和第二移动座，移动座和光轴之间通过直线轴承连接；第一移动座上安装有第一导轮和第二导轮，第二移动座上安装有第三导轮和第四导轮；

第一步进电机和第二步进电机分别通过电机支架安装于整体支架后侧左右两根铝型材上；

第五导轮和第六导轮安装于整体支架前侧左边铝型材上，且第五导轮在上、第六导轮在下；第七导轮和第八导轮安装于整体支架前侧右边铝型材上，且第七导轮在上、第八导轮在下；

第一同步带一端固定在喷头组件左后边，另一端固定在喷头组件右前边，中间通过第一导轮、第五导轮、第七导轮、第四导轮导向，并与第一步进电机上的同步轮啮合；第二同步带一端固定在喷头组件左前边，另一端固定在喷头组件右后边，中间通过第二导轮、第六导轮、第八导轮、第三导轮导向，并与第二步进电机上的同步轮啮合；

散热风道安装于喷头组件上，风道导出的风分为两部分，一部分冷却散热器，一部分冷却挤出丝；

挤丝机构安装在喷头组件上，其包括挤丝电机、大齿轮、小齿轮、挤丝轮、张紧机构；小齿轮安装在挤丝电机输出轴上，大齿轮和挤丝轮同轴安装，通过齿轮的啮合将挤丝电机的运动传递到挤丝轮上，张紧器将料丝压向挤丝轮槽内。

2.如权利要求1所述的一种合成运动式结构的3D打印机，其特征在于第一移动座和第二移动座通过直线轴承分别与第一光轴和第二光轴连接，第一移动座和第二移动座内安装的直线轴承通过半圆套压紧的方式锁紧，第一移动座上有让第一同步带通过的的第一通孔和让第二同步带通过的第二通孔，第一移动座上安装第一导轮和第二导轮；第二移动座上安装第三导轮和第四导轮。

3.如权利要求1所述的一种合成运动式结构的3D打印机，其特征在于第一同步带和第二同步带首尾均固定在喷头组件上，且位于同一平面，中间通过导轮导向并分别与第一同步轮和第二同步轮啮合，第一同步带穿过第一移动座的第一通孔和第二移动座的第四通孔，第二同步带通过第一移动座的第二通孔和第二移动座的第三通孔。

4.如权利要求1所述的一种合成运动式结构的3D打印机，其特征在于Z轴平台的升降通过丝杆螺母实现，丝杆材料为不锈钢，螺母为塑料；Z轴平台的导向由光轴和直线轴承座实现。

5.如权利要求1所述的一种合成运动式结构的3D打印机，其特征在于Z轴平台支架的导向装置和传动装置呈三角形安装。

6.如权利要求1所述的一种合成运动式结构的3D打印机，其特征在于第一步进电机、第二步进电机及相应的同步带、导轮、同步轮安装在打印机支架上端但非顶面。

7.如权利要求1所述的一种合成运动式结构的3D打印机，其特征在于X轴、Y轴的运动为第一步进电机和第二步进电机的合成运动。