CN205291608U - 一种用于3d打印的三轴运动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于3D打印的三轴运动装置，包括支撑件、极坐标运动机构、Z轴平台和Z轴传动机构，其中极坐标运动机构包括连接件、大臂关节、小臂关节、大臂驱动电机、小臂驱动电机和打印喷头，通过水平面内的小臂关节和大臂关节旋转联动，实现了打印喷头在XY平面内的定位运动，替代了依靠直线运动实现XY平面定位运动的机构，另一方面，Z轴平台的Z向运动可以通过同步带驱动配合线性导轨导向、双丝杆配合双导向光轴、单丝杆电机配合双导向光轴等方式实现。该结构简单、易于制造，而且为有效利用空间、提高3D打印效率提高了保证。
Description
技术领域
本实用新型属于机械工程技术领域，特别涉及一种用于3D打印的三轴运动装置。
背景技术
3D打印机是基于增材制造原理的一种机器，它以三维数字模型为基础，运用片材、粉末或丝材等可粘合材料，通过层层叠加来制造三维物体。3D打印机的原理包括熔丝沉积快速成型、光固化成型、选择性激光烧结等多种类型。其中，基于熔丝沉积原理的3D打印机最为常见，很多民用的桌面级3D打印机多采用此技术。熔丝沉积3D打印机从运动原理上来说需要通过进料喷头和打印托盘之间形成X、Y、Z三个方向上的相对运动来完成模型的“逐层打印、分层叠加”制造过程。当前市场上见到的大多数熔丝沉积3D打印机都是通过三个线性运动轴的并联或串联实现三轴运动，这会导致工作空间利用率低、制造成本高等问题。因此设计结构更加简单、成本更低、空间利用率更高的3D打印机具有重要的应用价值。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于3D打印的三轴运动装置，技术方案为：
本实用新型提供一种用于3D打印的三轴运动装置，包括第一支撑件、第二支撑件、上横梁、极坐标运动机构、Z轴平台和Z轴传动机构，上横梁置于第一支撑件和第二支撑件上侧，Z轴平台垂直置于第一支撑件和第二支撑件上，Z轴传动机构带动Z轴平台沿Z轴传动。
其中，极坐标运动机构包括连接件、大臂关节、小臂关节、大臂驱动电机、小臂驱动电机和打印喷头；连接件固定于上横梁上并装有有大臂驱动电机，大臂关节的一端固定在大臂驱动电机的轴上，另一端装有小臂驱动电机；小臂关节的一端固定在小臂驱动电机的轴上，另一端装有打印喷头；当小臂驱动电机转动时，带动小臂关节和打印喷头旋转运动；当大臂关节驱动电机转动时，带动大臂关节、小臂驱动电机、小臂关节和打印喷头旋转运动。
进一步地，Z轴传动机构包括第一线性导轨、第二线性导轨、第一滑块、第二滑块和Z轴驱动电机，第一线性导轨固定于第一支撑件上，第二线性导轨固定于第二支撑件上，第一滑块和第二滑块分别套在第一线性导轨和第二线性导轨上，Z轴平台固定于第一滑块和第二滑块上，并受Z轴驱动电机的驱动沿Z轴传动。
更进一步地，Z轴平台侧面固定有输送块，Z轴驱动电机轴上装有下同步带轮，上横梁上连接有上同步带轮，下同步带轮和上同步带轮两个端面位于同一平面上，并安装有同步带；同步带带动输送块沿Z轴传动，优选地，上同步带轮安装在固定于上横梁上的同步带轮支架上。
优选地，第一支撑件和第二支撑件分别为第一光轴和第二光轴。
进一步优选，Z轴传动机构包括丝杆电机，Z轴平台通过丝杆电机的驱动沿Z轴传动。
进一步地，丝杆电机的个数为一个，固定于第一光轴和第二光轴中间；
或者，丝杆电机为两个，通过螺母组件连接于第一光轴和第二光轴上。
更进一步地，螺母组件有两个竖直通孔和两个水平通孔，两个竖直通孔一个套在丝杆电机上，一个套在第一光轴和第二光轴上；两个水平通孔分别安装有两个水平光轴，水平光轴上设置有固定块，固定块固定连接Z轴平台；丝杆电机带动螺母组件上下运动。
优选地，用于3D打印的三轴运动装置还包括底板，底板与第一支撑件和第二支撑件垂直相连。
本实用新型所提供的用于3D打印的三轴运动装置的有益效果为：利用平面二自由度关节运动和竖直直线运动合成的3D打印三轴运动装置，实现了打印喷头在XY平面内的定位运动，实现极轴运动替代了依靠直线运动实现XY平面定位运动的机构，结构更加简单，更易于制造；另一方面，本实用新型所提供的Z向运动可以通过同步带驱动配合线性导轨导向、双丝杆配合双导向光轴、单丝杆电机配合双导向光轴等方式实现，该结构简单、易于制造，而且为有效利用空间、提高3D打印效率提高了保证。
附图说明
图1.实施例1所示用于3D打印的三轴运动装置结构示意图；
图2.实施例2所示用于3D打印的三轴运动装置结构示意图；
图3.实施例2所示用于3D打印的三轴运动装置另一结构示意图；
图4.实施例4所示用于3D打印的三轴运动装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
实施例1：
如图1所示，本实用新型提供一种用于3D打印的三轴运动装置，包括第一支撑件1、第二支撑件2、上横梁3、极坐标运动机构、Z轴平台5和Z轴传动机构6，上横梁3置于第一支撑件1和第二支撑件2上侧，Z轴平台5垂直置于第一支撑件1和第二支撑件2上，Z轴传动机构6带动Z轴平台5沿Z轴传动；
其中，极坐标运动机构包括连接件10、大臂关节101、小臂关节102、大臂驱动电机103、小臂驱动电机104和打印喷头105；连接件101固定于上横梁3上并装有有大臂驱动电机103，大臂关节101的一端固定在大臂驱动电机103的轴上，另一端装有小臂驱动电机104；小臂关节102的一端固定在小臂驱动电机104的轴上，另一端装有打印喷头105；当小臂驱动电机104转动时，带动小臂关节102和打印喷头105旋转运动；当大臂关节驱动电机103转动时，带动大臂关节101、小臂驱动电机104、小臂关节103和打印喷头105旋转运动。
使用实施例的一种用于3D打印的三轴运动装置，通过水平面内的小臂关节和大臂关节旋转联动，实现了打印喷头在XY平面内的定位运动，实现极轴运动替代了依靠直线运动实现XY平面定位运动的机构，XY平面定位精度高，结构更加简单，成本更低、空间利用率更高，更易于制造。
实施例2：
结合图2和图3所示，本实施例提供的用于3D打印的三轴运动装置，与实施例1的区别在于，进一步限定，Z轴传动机构6包括第一线性导轨201、第二线性导轨202、第一滑块203、第二滑块204和Z轴驱动电机205，第一线性导轨201固定于第一支撑件1上，第二线性导轨202固定于第二支撑件2上，第一滑块203和第二滑块204分别套在第一线性导轨201和第二线性导轨202上，Z轴平台5固定于第一滑块203和第二滑块204上。
Z轴平台5侧面固定有输送块206，Z轴驱动电机205轴上装有下同步带轮207，上横梁3上连接有上同步带轮208，下同步带轮207和上同步带轮208两个端面位于同一平面上，并安装有同步带；同步带带动输送块206沿Z轴传动。
优选地，上同步带轮208安装在固定于上横梁3上的同步带轮支架209上。
本实施例所提供的用于3D打印的三轴运动装置，Z轴平台的Z向运动通过同步带驱动配合线性导轨导向的方式实现，运功稳定性高，控制精确，可广泛的应用在各类3D打印机设备上。
实施例3
本实施例所提供的用于3D打印的三轴运动装置，与实施例1区别在于，第一支撑件1和第二支撑件2分别为第一光轴301和第二光轴302；Z轴传动机构6包括丝杆电机303，Z轴平台5通过丝杆电机303的驱动沿Z轴传动。
实施例4
如图4所示，本实施例所提供的用于3D打印的三轴运动装置，与实施例3区别在于，进一步限定，丝杆电机303为两个，通过螺母组件304连接于第一光轴301和第二光轴302上；螺母组件304有两个竖直通孔和两个水平通孔，两个竖直通孔一个套在丝杆电机303上，一个套在第一光轴301或第二光轴302上；两个水平通孔分别安装有两个水平光轴305，水平光轴305上设置有固定块306，固定块306固定连接Z轴平台5；螺母组件304的两个水平孔固定了两个水平光轴305，两个水平光轴305上固定了Z轴平台5，丝杆电机303带动螺母组件304上下运动，从而带动Z轴平台5上下运动。
本实施例所提供的用于3D打印的三轴运动装置，Z轴平台的Z向运动通过双丝杆配合双导向光轴的方式实现，该结构简单、易于制造、而且结构设计合理，体积小，为有效利用空间、提高3D打印效率提高了保证。
实施例5
本实施例所提供的用于3D打印的三轴运动装置，与实施例3的区别在于，进一步限定，Z轴平台5仅通过一个丝杆电机303驱动沿第一光轴301和第二光轴302上下运动，丝杆电机固定于第一光轴301和第二光轴302中间。
优选地，用于3D打印的三轴运动装置还包括底板，底板与第一光轴301和第二支光轴302垂直相连。
本实施例所提供的用于3D打印的三轴运动装置，Z轴平台的Z向运动通过单丝杆电机配合双导向光轴的方式实现，进一步简化结构，进一步为有效利用空间、便于制造，提高3D打印效率提供有效的保证，加入底板，增加整个三轴运功装置的稳定性。
以上实施例仅为对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种用于3D打印的三轴运动装置，其特征在于，包括第一支撑件(1)、第二支撑件(2)、上横梁(3)、极坐标运动机构、Z轴平台(5)和Z轴传动机构(6)，所述上横梁(3)置于第一支撑件(1)和第二支撑件(2)上端，所述Z轴平台(5)垂直置于第一支撑件(1)和第二支撑件(2)上，所述Z轴传动机构(6)带动Z轴平台(5)沿Z轴传动；
所述极坐标运动机构包括连接件(10)、大臂关节(101)、小臂关节(102)、大臂驱动电机(103)、小臂驱动电机(104)和打印喷头(105)；所述连接件(101)固定于上横梁(3)上并装有大臂驱动电机(103)，所述大臂关节(101)的一端固定在大臂驱动电机(103)的轴上，另一端装有小臂驱动电机(104)；所述小臂关节(102)的一端固定在小臂驱动电机(104)的轴上，另一端装有打印喷头(105)；当小臂驱动电机(104)转动时，带动小臂关节(102)和打印喷头(105)旋转运动；当大臂关节驱动电机(103)转动时，带动大臂关节(101)、小臂驱动电机(104)、小臂关节(103)和打印喷头(105)旋转运动。
2.如权利要求1所述的用于3D打印的三轴运动装置，其特征在于，所述Z轴传动机构(6)包括第一线性导轨(201)、第二线性导轨(202)、第一滑块(203)、第二滑块(204)和Z轴驱动电机(205)，所述第一线性导轨(201)固定于第一支撑件(1)上，第二线性导轨(202)固定于第二支撑件(2)上，所述第一滑块(203)和第二滑块(204)分别套在第一线性导轨(201)和第二线性导轨(202)上，所述Z轴平台(5)固定于第一滑块(203)和第二滑块(204)上，并受Z轴驱动电机(205)的驱动沿Z轴运动。
3.如权利要求2所述的用于3D打印的三轴运动装置，其特征在于，所述Z轴平台(5)侧面固定有输送块(206)，所述Z轴驱动电机(205)轴上装有下同步带轮(207)，所述上横梁(3)上连接有上同步带轮(208)，所述下同步带轮(207)和上同步带轮(208)两个端面位于同一平面上，并安装有同步带；所述同步带带动输送块(206)沿Z轴运动。
4.如权利要求3所述的用于3D打印的三轴运动装置，其特征在于，所述上同步带轮(208)安装在固定于上横梁(3)上的同步带轮支架(209)上。
5.如权利要求1所述的用于3D打印的三轴运动装置，其特征在于，所述第一支撑件(1)和第二支撑件(2)分别为第一光轴(301)和第二光轴(302)。
6.如权利要求5所述的用于3D打印的三轴运动装置，其特征在于，所述Z轴传动机构(6)包括丝杆电机(303)，所述Z轴平台(5)通过丝杆电机(303)的驱动沿Z轴运动。
7.如权利要求6所述的用于3D打印的三轴运动装置，其特征在于，所述丝杆电机(303)为两个，通过螺母组件(304)连接于第一光轴(301)和第二光轴(302)上。
8.如权利要求7所述的用于3D打印的三轴运动装置，其特征在于，所述螺母组件(304)有两个竖直通孔和两个水平通孔，所述两个竖直通孔一个套在丝杆电机(303)上，一个套在第一光轴(301)或第二光轴(302)上；所述两个水平通孔分别安装有两个水平光轴(305)，所述水平光轴(305)上设置有固定块(306)，所述固定块(306)固定连接所述Z轴平台(5)；所述丝杆电机(303)带动螺母组件(304)上下运动。
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