CN205631383U - 3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种3D打印机。3D打印机包括供料机构、支撑框架、第一Y向移动机构和第二Y向移动机构、X向移动机构、打印头和热融挤出机构；第一Y向移动机构包括第一Y向驱动电机、第一Y向主动轮、第一Y向从动轮和第一Y向传送带；第二Y向移动机构包括第二Y向驱动电机、第二Y向主动轮、第二Y向从动轮和第二Y向传送带；第一Y向驱动电机和第二Y向驱动电机同步工作；打印头包括出料口和若干分料组件；每一分料组件包括分料针和用于控制分料针转动的伺服电机。该3D打印机中，第一Y向驱动电机和第二Y向驱动电机同步工作，可避免丢步现象发生，以使打印精度不受影响；若干分料组件的设置，可实现线性多点打印，以提高3D打印机的打印效率。

Description

3D打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印设备领域，尤其涉及一种3D打印机。

背景技术

3D打印机又称为三维打印机，即快速成形技术的一个机器，是以数字模型文件为基础，运用粉末金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，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，其基本原理是通过把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层打印出来。

现有的3D打印机设有X向移动机构、Y向移动机构和打印头，打印头设置在X向移动机构上。打印头上设有一个打印喷头，该打印喷头通过单点挤出原料方式打印物体，打印效率慢从而导致所需时间较长。具体地，X向移动机构上的X向驱动电机带动设置在其上的打印头沿X方向移动；Y向移动机构上的Y向驱动电机需同时带动X向移动机构和打印头沿Y方向移动，通过X向驱动电机和Y向驱动电机的配合以而实现控制在X向和Y向的移动。现有的Y向移动机构中只设有一个Y向驱动电机，需带动X向移动机构和打印头沿Y方向快速移动并转变方向，受力不均匀容易导致丢步现象出现，影响3D打印机的打印精度，使打印物体的质量无法保障。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有3D打印机中的打印喷头单点打印效率慢，且X向移动机构和Y向移动机构带动打印头移动过程出现受力不均匀而丢步，从而影响打印精度的问题，提供一种打印效率高且打印精度有保障的3D打印机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种3D打印机，包括用于提供固态原料的供料机构、支撑框架、平行相对设置在所述支撑框架上的第一Y向移动机构和第二Y向移动机构、设置在所述第一Y向移动机构和第二Y向移动机构上的X向移动机构、设置在所述X向移动机构上的打印头、与所述供料机构和所述打印头相连的用于将所述固态原料融化成液态原料的热融挤出机构；

所述第一Y向移动机构包括第一Y向驱动电机、与所述第一Y向驱动电机相连的第一Y向主动轮、与所述第一Y向主动轮相对设置的第一Y向从动轮、以及套设在所述第一Y向主动轮和所述第一Y向从动轮之间的沿Y方向设置的第一Y向传送带；

所述第二Y向移动机构包括第二Y向驱动电机、与所述第二Y向驱动电机相连的第二Y向主动轮、与所述第二Y向主动轮相对设置的第二Y向从动轮、以及套设在所述第二Y向主动轮和所述第二Y向从动轮之间的沿Y方向设置的第二Y向传送带；所述第一Y向驱动电机和所述第二Y向驱动电机同步工作；

所述打印头包括出料口、设置在所述出料口上方并与所述热融挤出机构相连的若干分料组件；每一所述分料组件包括分料针和用于控制所述分料针转动的伺服电机。

优选地，所述3D打印机还包括用于放置所述打印头的支撑机构；所述支撑机构包括第一连接头、第二连接头、用于连接所述第一连接头和所述第二连接头上的支撑件；所述第一连接头上设有与所述第一Y向传送带配合的第一滑动轮；所述第二连接头上设有与所述第二Y向传送带配合的第二滑动轮；所述打印头放置在所述支撑件上，并受所述X向移动机构控制沿X方向移动。

优选地，所述X向移动机构包括设置在所述第一连接头上的X向主动轮、设置在所述第二连接头上的X向从动轮、套设在所述X向主动轮和所述X向从动轮之间的沿X方向设置的X向传送带、以及与所述X向主动轮相连的X向驱动电机；所述打印头上设有与所述X向传送带配合的X向滑动轮，以带动所述打印头沿X方向移动；所述第一滑动轮与所述X向主动轮同轴设置；所述第二滑动轮与所述X向从动轮同轴设置。

优选地，所述3D打印机还包括设置在所述支撑框架下方的打印板和用于控制所述打印板沿Z向方向移动的Z向移动机构、以及用于保持所述打印板沿Z向移动平衡度的平衡机构。

优选地，所述平衡机构包括与所述打印板平行相对并固定设置的平衡板、穿过所述平衡板的至少两根光杆、以及套设在所述光杆上用于限制所述平衡板下滑的限位件；

所述Z向移动机构包括Z向驱动电机、与所述Z向驱动电机相连的沿Z方向设置的丝杆、套设在所述丝杆上并与所述平衡板固定连接的固定件；所述Z向驱动电机用于控制所述固定件带动所述平衡板沿所述丝杆移动。

优选地，所述打印头包括出料前板和出料后板，所述出料前板和所述出料后板配合形成所述出料口；所述出料口呈长条状。

优选地，所述分料针通过连接件设置在所述出料前板和/或所述出料后板上；若干所述分料针并排分布在所述出料口上方。

优选地，所述打印头上还设有光固化组件，所述光固化组件在所述出料口上方并靠近所述出料口位置上设置。

优选地，所述热融挤出机构包括与所述供料机构相连的用于容置所述固态原料的热融腔室、以及用于将所述热融腔室内的固态原料融化成液态原料的加热组件；所述热融腔室与所述分料针相连。

优选地，所述加热组件包括设置在所述热融腔室上表面和/或下表面的加热板。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：本实用新型所提供的3D打印机，通过第一Y向驱动电机和第二Y向驱动电机同步工作，使得第一Y向移动机构和第二Y向移动机构配合，以带动X向移动机构和打印头沿Y方向快速移动和转变方向过程中，受力均匀，进而避免丢步现象发生，从而使3D打印机的打印精度不受影响，以保障打印物体的质量。该3D打印机，通过在出料口上方设置若干个分料组件，若干个分料组件向出料口挤出原料，可实现线性多点打印，以提高3D打印机的打印效率，有效节省打印时间。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一实施例中的3D打印机的一结构示意图。

图2是图1中3D打印机的另一结构示意图。

图3是图1中3D打印机的右视图。

图4是图1中3D打印机的俯视图。

图5是图1中3D打印机的打印头的结构示意图。

图6是图5的主视图。

图7是图5中3D打印机的打印头的分解图。

图中：10、支撑框架；11、供料机构；12、打印板；20、第一Y向移动机构；21、第一Y向驱动电机；22、第一Y向主动轮；23、第一Y向从动轮；24、第一Y向传送带；30、第二Y向移动机构；31、第二Y向驱动电机；32、第二Y向主动轮；33、第二Y向从动轮；34、第二Y向传送带；40、X向移动机构；41、X向驱动电机；42、X向主动轮；43、X向从动轮；44、X向传送带；50、打印头；51、出料口；52、分料组件；521、分料针；522、伺服电机；53、出料前板；54、出料后板；55、光固化组件；60、支撑机构；61、第一连接头；62、第二连接头；63、支撑件；64、第一滑动轮；65、第二滑动轮；70、热融挤出机构；71、热融腔室；72、加热组件；721、加热板；80、Z向移动机构；81、Z向驱动电机；82、丝杆；83、固定件；90、平衡机构；91、平衡板；92、光杆；93、限位件。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

图1-图4示出本实施例中的3D打印机。该3D打印机包括用于提供固态原料的供料机构11、支撑框架10、平行相对设置在支撑框架10上的第一Y向移动机构20和第二Y向移动机构30、设置在第一Y向移动机构20和第二Y向移动机构30上的X向移动机构40、设置在X向移动机构40上的打印头50、与供料机构11和打印头50相连的用于将固态原料融化成液态原料的热融挤出机构70。本实施例中，固态原料呈丝状，供料机构11将丝状的固态原料输送到热融挤出机构70，热融挤出机构70将固态原料加热融化，形成液态原料，并通过打印头50打印出来。

可以理解地，通过X向移动机构40带动其上的打印头50沿X方向移动；通过第一Y向移动机构20和第二Y向移动机构30配合，以带动X向移动机构40和打印头50沿Y方向移动；在打印头50沿X方向和/或Y方向移动过程中，热融挤出机构70对供料机构11提供的丝状原料进行热融，以形成液态原料并通过打印头50打印出来。第一Y向移动机构20和第二Y向移动机构30的配合，以分散X向移动机构40和打印头50的受力，可有利于保障X向移动机构40和打印头50在沿Y方向快速移动和转变方向过程中，受力均匀。

如图1-图4所示，第一Y向移动机构20包括第一Y向驱动电机21、与第一Y向驱动电机21相连的第一Y向主动轮22、与第一Y向主动轮22相对设置的第一Y向从动轮23、以及套设在第一Y向主动轮22和第一Y向从动轮23之间的沿Y方向设置的第一Y向传送带24。具体地，第一Y向传送带24可以是皮带，也可以是其他传送带。

如图1-图4所示，第二Y向移动机构30包括第二Y向驱动电机31、与第二Y向驱动电机31相连的第二Y向主动轮32、与第二Y向主动轮32相对设置的第二Y向从动轮33、以及套设在第二Y向主动轮32和第二Y向从动轮33之间的沿Y方向设置的第二Y向传送带34。具体地，第二Y向传送带34可以是皮带，也可以是其他传送带。

第一Y向驱动电机21和第二Y向驱动电机31同步工作。具体地，第一Y向驱动电机21和第二Y向驱动电机31可以是伺服电机。第一Y向驱动电机21和第二Y向驱动电机31同步工作，使得第一Y向移动机构20和第二Y向移动机构30配合以带动X向移动机构40和打印头50沿Y方向快速移动和转变方向过程中，受力均匀，进而避免丢步现象发生，从而保障3D打印机的打印精度。

如图1及图2所示，3D打印机还包括用于放置打印头50的支撑机构60。支撑机构60包括第一连接头61、第二连接头62、用于连接第一连接头61和第二连接头62上的支撑件63。第一连接头61上设有与第一Y向传送带24配合的第一滑动轮64，以使第一连接头61沿第一Y向传送带24方向移动。第二连接头62上设有与第二Y向传送带34配合的第二滑动轮65，以使第二连接头62沿第二Y向传送带34方向移动。打印头50放置在支撑件63上，并受X向移动机构40控制沿X方向移动。

具体地，X向移动机构40包括设置在第一连接头61上的X向主动轮42、设置在第二连接头62上的X向从动轮43、套设在X向主动轮42和X向从动轮43之间的沿X方向设置的X向传送带44、以及与X向主动轮42相连的X向驱动电机41。具体地，X向驱动电机41为伺服电机，X向传送带44为皮带。打印头50上设有与X向传送带44配合的X向滑动轮(图中未示出)，以带动打印头50沿X方向移动。第一滑动轮64与X向主动轮42同轴设置；第二滑动轮65与X向从动轮43同轴设置，以节省机器设备空间。

3D打印机还包括设置在支撑框架10下方的打印板12和用于控制打印板12沿Z向方向移动的Z向移动机构80、以及用于保持打印板12沿Z向移动平衡度的平衡机构90。可以理解地，打印板12用于放置打印出的物体。本实施例中，X向移动机构40、第一Y向移动机构20和第二Y向移动机构30设置在支撑框架10上且不沿Z方向移动，通过Z向移动机构80控制打印板12沿Z方向移动，使得打印板12相对于打印头50沿Z方向移动，从而实现3D打印机沿Z方向移动的目的。

平衡机构90包括与打印板12平行相对并固定设置的平衡板91、穿过平衡板91的至少两根光杆92、以及套设在光杆92上用于限制平衡板91下滑的限位件93。具体地，平衡板91与打印板12可以通过设置在四个角上的螺栓螺母配合以实现固定连接，也可以通过其他连接机构以实现固定连接。可以理解地，通过平衡机构90的设置，避免打印板12沿Z方向移动时出现晃动而影响物体的打印质量。

Z向移动机构80包括Z向驱动电机81、与Z向驱动电机81相连的沿Z方向设置的丝杆82、套设在丝杆82上并与平衡板91固定连接的固定件83；Z向驱动电机81用于控制固定件83带平衡板91沿所述丝杆82移动。具体地，Z向驱动电机81为伺服电机。本实施例中，固定件83设置在平衡板91下方。可以理解地，固定件83套设在丝杆82上且与平衡板91固定连接，由于平衡板91与打印板12固定连接，通过Z向驱动电机81控制固定件83在丝杆82上的位置，调整平衡板91在Z方向的位置，从而调整打印板12在Z方向的位置，以实现沿Z方向移动的目的。

如图5-图7所示，打印头50包括呈长条状的出料口51、设置在出料口51上方并与热融挤出机构70相连的若干分料组件52。可以理解地，打印头50包括出料前板53和出料后板54，出料前板53和出料后板54配合形成长条状的出料口51。每一分料组件52包括分料针521和用于控制分料针521转动的伺服电机522。具体地，分料针521通过连接件(图中未求出)设置在出料前板53和/或出料后板54上，并可绕连接件转动。其中，若干分料针521并排分布在出料口51上方。可以理解地，伺服电机522控制分料针521转动，是通过控制分料针521绕连接件如钟摆摆动般左右转动，使得若干分料针521挤出的液态原料在打印板12上挤出时呈一条直线，从而使得整个打印头50打印时呈线性多点打印，以提高3D打印机的打印效率，有效节省打印时间。

可以理解地，分料针521通过连接件设置在出料口51上方并可绕连接件转动，分料针521的上端部分与伺服电机522相连，并通过调整伺服电机522的旋转方向，以实现对分料针521上端部分的出料方向进行调整。可以理解地，通过若干伺服电机522分别控制与其相连的分料针521下端部分的出料方向，在打印时，通过多个伺服电机522配合，调整多个分料针521下端部分配合形成打印宽度，以满足打印物体的宽度需求。

如图5及图6所示，打印头50上还设有光固化组件55，光固化组件55在出料口51上方并靠近出料口51位置上设置，光固化组件55发射紫外光或激光，以使分料针521内的液态原料在挤出到打印板12的瞬间被固化，以完成打印操作。可以理解地，若光固化组件55远离出料口51，容易导致光固化及时，影响打印物体的成形质量；或者分料针521内的液态原料固化过早，容易堵塞出料口51。

如图5及图6所示，热融挤出机构70包括与供料机构11相连的用于容置固态原料的热融腔室71、以及用于将热融腔室71内的固态原料融化成液态原料的加热组件72；热融腔室71与分料针521相连。可以理解地，进入热融腔室71内的固态原料在加热组件72的作用下，融化成液态原料并通过分料针521挤出，在紫外光或激光的作用，将液态原料固化，从而在打印板12上形成打印物体。加热组件72包括加热板721，加热板721可以设置在热融腔室71上表面，也可以设置在热融腔室71的下表面，或者在热融腔室71的上表面和下表面同时设置，以提高热融效率。

可以理解地，本实施例所提供的3D打印机，通过第一Y向驱动电机21和第二Y向驱动电机31同步工作，使得第一Y向移动机构20和第二Y向移动机构30配合，以带动X向移动机构40和打印头50沿Y方向快速移动和转变方向过程中，受力均匀，进而避免丢步现象发生，从而使3D打印机的打印精度不受影响，以保障打印物体的质量。该3D打印机的打印头50，通过在出料口51上方设置若干个分料组件52，若干个分料组件52向出料口51挤出原料，可实现线性多点打印，以提高3D打印机的打印效率，有效节省打印时间。

本实用新型是通过上述具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本实用新型做各种修改，而不脱离本实用新型的范围。因此，本实用新型不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本实用新型权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (10)

1.一种3D打印机，其特征在于，包括用于提供固态原料的供料机构(11)、支撑框架(10)、平行相对设置在所述支撑框架(10)上的第一Y向移动机构(20)和第二Y向移动机构(30)、设置在所述第一Y向移动机构(20)和第二Y向移动机构(30)上的X向移动机构(40)、设置在所述X向移动机构(40)上的打印头(50)、与所述供料机构(11)和所述打印头(50)相连的用于将所述固态原料融化成液态原料的热融挤出机构(70)；

所述第一Y向移动机构(20)包括第一Y向驱动电机(21)、与所述第一Y向驱动电机(21)相连的第一Y向主动轮(22)、与所述第一Y向主动轮(22)相对设置的第一Y向从动轮(23)、以及套设在所述第一Y向主动轮(22)和所述第一Y向从动轮(23)之间的沿Y方向设置的第一Y向传送带(24)；

所述第二Y向移动机构(30)包括第二Y向驱动电机(31)、与所述第二Y向驱动电机(31)相连的第二Y向主动轮(32)、与所述第二Y向主动轮(32)相对设置的第二Y向从动轮(33)、以及套设在所述第二Y向主动轮(32)和所述第二Y向从动轮(33)之间的沿Y方向设置的第二Y向传送带(34)；所述第一Y向驱动电机(21)和所述第二Y向驱动电机(31)同步工作；

所述打印头(50)包括出料口(51)、设置在所述出料口(51)上方并与所述热融挤出机构(70)相连的若干分料组件(52)；每一所述分料组件(52)包括分料针(521)和用于控制所述分料针(521)转动的伺服电机(522)。

2.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述3D打印机还包括用于放置所述打印头(50)的支撑机构(60)；所述支撑机构(60)包括第一连接头(61)、第二连接头(62)、用于连接所述第一连接头(61)和所述第二连接头(62)上的支撑件(63)；所述第一连接头(61)上设有与所述第一Y向传送带(24)配合的第一滑动轮(64)；所述第二连接头(62)上设有与所述第二Y向传送带(34)配合的第二滑动轮(65)；所述打印头(50)放置在所述支撑件(63)上，并受所述X向移动机构(40)控制沿X方向移动。

3.根据权利要求2所述的3D打印机，其特征在于，所述X向移动机构(40)包括设置在所述第一连接头(61)上的X向主动轮(42)、设置在所述第二连接头(62)上的X向从动轮(43)、套设在所述X向主动轮(42)和所述X向从动轮(43)之间的沿X方向设置的X向传送带(44)、以及与所述X向主动轮(42)相连的X向驱动电机(41)；所述打印头(50)上设有与所述X向传送带(44)配合的X向滑动轮，以带动所述打印头(50)沿X方向移动；所述第一滑动轮(64)与所述X向主动轮(42)同轴设置；所述第二滑动轮(65)与所述X向从动轮(43)同轴设置。

4.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述3D打印机还包括设置在所述支撑框架(10)下方的打印板(12)和用于控制所述打印板(12)沿Z向方向移动的Z向移动机构(80)、以及用于保持所述打印板(12)沿Z向移动平衡度的平衡机构(90)。

5.根据权利要求4所述的3D打印机，其特征在于，所述平衡机构(90)包括与所述打印板(12)平行相对并固定设置的平衡板(91)、穿过所述平衡板(91)的至少两根光杆(92)、以及套设在所述光杆(92)上用于限制所述平衡板(91)下滑的限位件(93)；

所述Z向移动机构(80)包括Z向驱动电机(81)、与所述Z向驱动电机(81)相连的沿Z方向设置的丝杆(82)、套设在所述丝杆(82)上并与所述平衡板(91)固定连接的固定件(83)；所述Z向驱动电机(81)用于控制所述固定件(83)带动所述平衡板(91)沿所述丝杆(82)移动。

6.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述打印头(50)包括出料前板(53)和出料后板(54)，所述出料前板(53)和所述出料后板(54)配合形成所述出料口(51)；所述出料口(51)呈长条状。

7.根据权利要求6所述的3D打印机，其特征在于，所述分料针(521)通过连接件设置在所述出料前板(53)和/或所述出料后板(54)上，并可绕所述连接件转动；若干所述分料针(521)并排分布在所述出料口(51)上方。

8.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述打印头(50)上还设有光固化组件(55)，所述光固化组件(55)在所述出料口(51)上方并靠近所述出料口(51)位置上设置。

9.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述热融挤出机构(70)包括与所述供料机构(11)相连的用于容置所述固态原料的热融腔室(71)、以及用于将所述热融腔室(71)内的固态原料融化成液态原料的加热组件(72)；所述热融腔室(71)与所述分料针(521)相连。

10.根据权利要求9所述的3D打印机，其特征在于，所述加热组件(72)包括设置在所述热融腔室(71)上表面和/或下表面的加热板(721)。