CN204894555U - 并联臂三维打印机的一体式冷却打印装置 - Google Patents

Abstract

并联臂三维打印机的一体式冷却打印装置，包括呈正三角形结构的底座，底座上在三个顶角处分别垂直设有三根支撑柱，三根支撑柱顶部水平设有安装板，安装板上设有原料挤出机，每根支撑柱内侧沿垂直方向滑动设有滑车，每个滑车内侧均铰接有相同结构的并联臂，并联臂的下端铰接有挤出工作台，挤出工作台的中心处设有挤出头，挤出头的进口端通过原料管与原料挤出机的出料口连接，挤出头外部包裹有加热器；挤出工作台底部一侧通过连接板连接有冷风发生器。本实用新型设计新颖、结构紧凑、传动稳定性高，对挤出的热熔性材料进行及时冷却，打印出来的产品不会出现变形，打印精度大大提高。

Description

并联臂三维打印机的一体式冷却打印装置

技术领域

本实用新型属于三维成型技术领域，尤其涉及一种并联臂三维打印机的一体式冷却打印装置。

背景技术

三维打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。三维打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件。熔融沉积造型(FDM)技术是三维打印技术中的一个主流技术，FDM技术是将CAD模型分为一层层极薄的截面，生成控制三维打印机喷嘴移动轨迹的二维几何信息。三维打印机的加热头把热熔性材料（ABS树脂、尼龙、蜡等）加热到临界状态，呈现半流体性质，在计算机控制下，沿CAD确定的二维几何信息运动轨迹，挤出头将半流动状态的材料挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层。当一层完毕后，通过垂直升降系统降下新形成层，进行固化。这样层层堆积粘结，自下而上形成该模型的三维实体。

应用FDM技术的三维打印机的关键问题之一是成型精度问题，影响成型精度的因素有很多，包括机架强度、传动稳定性以及对热熔性材料进行冷却的问题等。机架强度不足会导致打印机在工作过程中出现装配尺寸的变化，对成型精度造成影响；强度不足还会导致传动稳定性不高，打印头行走过程中机架出现震动，使打印精度降低；热熔性材料经挤出头挤出后冷却太慢，会出现热熔性材料被重力自然拉长，导致打印出来的模型出现变形的问题。所以，为提高打印精度，亟需对现有的三维打印机进行改进。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构紧凑、强度高、传动稳定性好、缩短热熔性材料冷却时间、提升打印精度的并联臂三维打印机的一体式冷却打印装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：并联臂三维打印机的一体式冷却打印装置，包括呈正三角形结构的底座，底座上在三个顶角处分别垂直设有三根支撑柱，三根支撑柱顶部水平设有安装板，安装板上设有原料挤出机，每根支撑柱内侧沿垂直方向滑动设有滑车，每个滑车内侧均铰接有相同结构的并联臂，并联臂的下端铰接有挤出工作台，挤出工作台的中心处设有挤出头，挤出头的进口端通过原料管与原料挤出机的出料口连接，挤出头外部包裹有加热器；挤出工作台底部一侧通过连接板连接有冷风发生器；

冷风发生器包括壳体，壳体内设有盒体以及位于盒体顶部的制冷压缩机、冷凝器、冷凝散热器、节流阀、风量调节电机和涡轮风机，盒体内设有蒸发器和用于调节盒体内通风截面积大小的风门，风门中部垂直设有转动连接在盒体上的转轴，风量调节电机的主轴与转轴传动连接，冷凝散热器设在冷凝器上，壳体上设有邻近制冷压缩机的散热进风窗和邻近冷凝散热器的散热出风窗，制冷压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器和制冷压缩机顺次通过管道连接，壳体上设有与涡轮风机进风口连接的冷却进风窗，盒体上设有与涡轮风机出风口连通的入风口，风门位于入风口和蒸发器之间；盒体上在邻近蒸发器的一端连接有导风罩，导风罩的出口连接有伸出壳体外的冷却喷嘴，冷却喷嘴的吹风口朝向挤出头的出口，冷却喷嘴上部与连接板固定连接；

底座侧部设有电控装置，电控装置分别与原料挤出机、加热器、涡轮风机、制冷压缩机和风量调节电机连接。

采用上述技术方案，并联臂三维打印机的支撑柱与滑车之间设有同步带驱动机构，支撑柱中心沿垂直方向设有通孔，支撑柱内侧面沿垂直方向设有滑轨，滑车滑动连接在滑轨上，支撑柱上在滑轨处沿垂直方向开设有与通孔连通的导向孔，同步带驱动机构包括步进电机、定滑轮、同步带和连接座，步进电机位于通孔正下方的底座内，定滑轮设在通孔顶部，连接座内端向外穿过导向孔与滑车固定连接，同步带的两端分别与连接座的上表面和下表面连接，步进电机的主轴连接有带轮，带轮和定滑轮之间通过同步带传动连接。所述底座上设有位于三根支撑柱之间的固定板

并联臂三维打印机的以上技术方案具有以下有益效果：

1、每根支撑柱与对应滑车之间设置的同步带驱动机构，同步带驱动机构采用步进电机驱动同步带，同步带通过连接座带动滑车沿导轨上下直线运动，同步带的使用使得滑车上下移动更平稳，移动精度更高，从而确保并联臂带动挤出工作台运行更加平稳。

2、冷风发生器与挤出工作台之间采用一体式结构，使得整机结构紧凑、体积小，使得产生的冷气很快能吹到挤出头出口部位，并且省去了风管，冷风不会通过较长的风管与外界进行热交换，从而提高冷却效率和效果。冷风发生器与挤出工作台之间采用一体式结构，使得整机结构紧凑、体积小。本实用新型的制冷原理为：制冷压缩机把制冷剂由低温低压气体压缩成高温高压气体，再经过冷凝器冷凝成常温高压的液体，经节流阀节流后，则成为低温低压的液体。低温低压的液态制冷剂送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为高温低压的蒸汽，再次输送进制冷压缩机，从而完成制冷循环。

盒体内的空气被制冷后，涡轮风机向盒体内吹风，气流经蒸发器被制冷，冷气通过导风罩和冷却喷嘴喷向挤出头的出口处，挤出头将半流动状态的材料挤压出来，经冷风的强力冷却，迅速凝固形成轮廓形状的薄层。这样就避免冷却时间过长，导致热熔型材料由于自身重力作用产生变形的情况发生。

风量调节电机通过转轴驱动风门旋转，风门旋转可以调节盒体的通风截面积，从而调节冷却喷嘴的出风量，达到调节冷却效果的目的。

综上所述，本实用新型设计新颖、结构紧凑、传动稳定性高，对挤出的热熔性材料进行及时冷却，打印出来的产品不会出现变形，打印精度大大提高。

附图说明

图1是并联臂三维打印机的立体结构示意图；

图2是并联臂三维打印机的平面结构示意图；

图3是本实用新型中冷风发生器外型的结构示意图；

图4是本实用新型中冷风发生器内部的结构示意图。

具体实施方式

如图1-图4所示，并联臂三维打印机，包括呈正三角形结构的底座1，底座1上在三个顶角处分别垂直设有三根支撑柱2，三根支撑柱2顶部水平设有安装板3，安装板3上设有原料挤出机4，每根支撑柱2内侧沿垂直方向滑动设有滑车6，支撑柱2与滑车6之间设有同步带驱动机构，每个滑车6内侧均铰接有相同结构的并联臂7，并联臂7的下端铰接有挤出工作台8，挤出工作台8的中心处设有挤出头9，挤出头9的进口端通过原料管10与原料挤出机4的出料口连接，挤出头9外部包裹有加热器11；挤出工作台8底部一侧通过连接板30连接有冷风发生器5。

冷风发生器5包括壳体13，壳体13内设有盒体14以及位于盒体14顶部的制冷压缩机15、冷凝器16、冷凝散热器17、节流阀31、风量调节电机32和涡轮风机12，盒体14内设有蒸发器33和用于调节盒体14内通风截面积大小的风门34，风门34中部垂直设有转动连接在盒体14上的转轴35，风量调节电机32的主轴与转轴35传动连接，冷凝散热器17设在冷凝器16上，壳体13上设有邻近制冷压缩机15的散热进风窗36和邻近冷凝散热器17的散热出风窗37，制冷压缩机15、冷凝器16、节流阀31、蒸发器33和制冷压缩机15顺次通过管道连接，壳体13上设有与涡轮风机12进风口连接的冷却进风窗38，盒体14上设有与涡轮风机12出风口连通的入风口，风门34位于入风口和蒸发器33之间；盒体14上在邻近蒸发器33的一端连接有导风罩18，导风罩18的出口连接有向外伸出壳体13的冷却喷嘴20，冷却喷嘴20的吹风口朝向挤出头9的出口，冷却喷嘴20上部与连接板30固定连接。

支撑柱2中心沿垂直方向设有通孔21，支撑柱2内侧面沿垂直方向设有滑轨22，滑车6滑动连接在滑轨22上，支撑柱2上在滑轨22处沿垂直方向开设有与通孔21连通的导向孔，同步带驱动机构包括步进电机23、定滑轮24、同步带25和连接座26，步进电机23位于通孔正下方的底座1内，定滑轮24设在通孔顶部，连接座26内端向外穿过导向孔与滑车6固定连接，同步带25的两端分别与连接座26的上表面和下表面连接，步进电机23的主轴连接有带轮27，带轮27和定滑轮24之间通过同步带25传动连接。

底座1侧部设有电控装置29，电控装置29分别与原料挤出机4、加热器11、涡轮风机12、制冷压缩机15、风量调节电机32和步进电机23接。

底座1上设有位于三根支撑柱2之间的固定板28。

每根支撑柱2与对应滑车6之间设置的同步带驱动机构，同步带驱动机构采用步进电机23驱动同步带25，同步带25通过连接座26带动滑车沿导轨上下直线运动，同步带25的使用使得滑车6上下移动更平稳，移动精度更高，从而确保并联臂7带动挤出工作台8运行更加平稳。

本实用新型的制冷原理为：制冷压缩机15把制冷剂由低温低压气体压缩成高温高压气体，再经过冷凝器16冷凝成常温高压的液体，经节流阀31节流后，则成为低温低压的液体。低温低压的液态制冷剂送入蒸发器33，在蒸发器33中吸热蒸发而成为高温低压的蒸汽，再次输送进制冷压缩机15，从而完成制冷循环。

盒体14内的空气被制冷后，涡轮风机12向盒体14内吹风，气流经蒸发器33被制冷，冷气通过导风罩18和冷却喷嘴20喷向挤出头的出口处，挤出头将半流动状态的材料挤压出来，经冷风的强力冷却，迅速凝固形成轮廓形状的薄层。这样就避免冷却时间过长，导致热熔型材料由于自身重力作用产生变形的情况发生。

风量调节电机32通过转轴35驱动风门34旋转，风门34旋转可以调节盒体14的通风截面积，从而调节冷却喷嘴20的出风量，达到调节冷却效果的目的。

本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.并联臂三维打印机的一体式冷却打印装置，其特征在于：包括呈正三角形结构的底座，底座上在三个顶角处分别垂直设有三根支撑柱，三根支撑柱顶部水平设有安装板，安装板上设有原料挤出机，每根支撑柱内侧沿垂直方向滑动设有滑车，每个滑车内侧均铰接有相同结构的并联臂，并联臂的下端铰接有挤出工作台，挤出工作台的中心处设有挤出头，挤出头的进口端通过原料管与原料挤出机的出料口连接，挤出头外部包裹有加热器；挤出工作台底部一侧通过连接板连接有冷风发生器；

冷风发生器包括壳体，壳体内设有盒体以及位于盒体顶部的制冷压缩机、冷凝器、冷凝散热器、节流阀、风量调节电机和涡轮风机，盒体内设有蒸发器和用于调节盒体内通风截面积大小的风门，风门中部垂直设有转动连接在盒体上的转轴，风量调节电机的主轴与转轴传动连接，冷凝散热器设在冷凝器上，壳体上设有邻近制冷压缩机的散热进风窗和邻近冷凝散热器的散热出风窗，制冷压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器和制冷压缩机顺次通过管道连接，壳体上设有与涡轮风机进风口连接的冷却进风窗，盒体上设有与涡轮风机出风口连通的入风口，风门位于入风口和蒸发器之间；盒体上在邻近蒸发器的一端连接有导风罩，导风罩的出口连接有伸出壳体外的冷却喷嘴，冷却喷嘴的吹风口朝向挤出头的出口，冷却喷嘴上部与连接板固定连接；

底座侧部设有电控装置，电控装置分别与原料挤出机、加热器、涡轮风机、制冷压缩机和风量调节电机连接。