CN206899756U - 一种可折叠式3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可折叠式的3D打印机，包括上箱移动平台、下箱移动平台、折叠机构。其中，上箱移动平台实现的是打印喷头通过直线导轨滑块在与水平面夹角成45°方向上的滑动，也就是Z轴方向上的移动。下箱移动平台则是实现打印平台在XY方向上的移动。折叠机构是通过定为弹片、阻尼铰链以及扣环等，通过手动方式，实现3D打印机的折叠。与现有技术相比，本实用新型折叠后体积大大缩小，方便携带，节省了空间。

Description

一种可折叠式3D打印机

技术领域

本实用新型涉及一种打印机，尤其是涉及一种可折叠式3D打印机。

背景技术

3D打印机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。3D打印技术是当今热门的技术，有着广阔的发展前景，但是相关的一些技术还不成熟和完善。目前的产品主要还是集中在专业领域和工业领域，缺少普及与推广性，同时产品也是相对较少，而面向家庭以及个人领域的3D打印机更是少见。

通常3D打印机的三轴(X、Y、Z)均为联动结构，此种结构导致3D打印机的体积很大，无法适用于家庭使用，所以现有的3D打印机体积大。普通的3D打印机在z轴方向上的移动是通过电机转动带动丝杆的旋转，来控制z轴方向上的移动，然后再通过挤出丝机构，用加热喷头融化ABS等热塑性材料进行3D打印。丝杆机构虽然能很好的控制打印的精度，但同时也决定了其体积的不可折叠。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可折叠式3D打印机。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种可折叠式3D打印机，其特征在于，包括

上箱移动平台：包括直线导轨、上盖滑动横梁、上盖安装底板、喷头安装底板、喷头、滑块，所述的直线导轨安装在上盖安装底板上，所述的上盖滑动横梁通过滑块连接在直线导轨上；所述的喷头固定在喷头安装底板上，所述的喷头安装底板和上盖滑动横梁通过长型阻尼铰链连接；滑块带动喷头沿直线导轨移动，实现喷头在Z轴方向的上的滑动；

下箱移动平台：包括底部安装板，以及设置在底部安装板上的Y向步进电机、X向步进电机、光杆支撑座，X向连接座、X向光杆、中间X向滑动光杆、中心连接座、Y向光杆、Y向连接座、中间Y向滑动光杆；两X向光杆与两Y向光杆连接成方形状；所述的中间Y向滑动光杆穿过中心连接座，两端各通过一X向连接座连接X向光杆，所述的中间X向滑动光杆穿过中心连接座，两端各通过一Y向连接座连接Y向光杆，所述的X向步进电机通过一X向同步带驱动X向连接座在X向光杆上移动，实现X轴方向的滑动；所述的Y向步进电机通过一Y向同步带驱动Y向连接座在Y向光杆上移动，实现Y轴方向的滑动；

折叠机构：包括卡扣、上盖盒顶片、上部碰撞三角块、下部三角块，所述的卡扣设置在上盖安装底板上，所述的上盖盒顶片设置在喷头安装底板上，上盖盒顶片扣入卡扣，使喷头折叠；所述的上部碰撞三角块安装在上盖安装底板，所述的下部三角块安装在包围下箱移动平台的底部包围框上，上部碰撞三角块扣入下部三角块，使上箱移动平台扣合在下箱移动平台上，实现打印机的折叠。

所述的上盖安装底板通过主动带轮安装块与主动带轮转动光杆相连接，在主动带轮转动光杆上安装两个同步轮：右侧同步轮和左侧同步轮，其中，右侧同步轮与上盖安装底板的惰轮、安装在上盖滑动横梁上的皮带托块通过同步带进行连接，左侧同步轮则通过皮带与安装在底部安装板上的Z向步进电机的输出轴上固定的同步轮相连接；通过Z向步进电机的旋转，带动上盖滑动横梁移动，实现喷头在Z轴方向上的移动。

所述的上盖安装底板上安装有Z向下限位开关和Z向上限位开关，所述的Z向下限位开关和Z向上限位开关设置在直线导轨一侧，直线导轨另一侧通过主动带轮转动光杆和安装惰轮的惰轮安装座进行限位。

所述的上盖安装底板上设有安装槽，所述的Z向下限位开关和Z向上限位开关可滑动地安装在所述安装槽内。

所述的下箱移动平台通过底座上部包围框、底部密封板和底部包围框包围起来构成壳体，所述的底部密封板上设有打印平台，该打印平台于所述中心连接座连接，打印平台随着中心连接座的运动，实现XY轴方向的运动。

所述的底座上部包围框内设有V型管内定位弹片双珠，该V型管内定位弹片双珠连接上箱移动平台，按动卡扣，V型管内定位弹片双珠驱动上箱移动平台翻转成与打印平台呈45度夹角。

所述的X向步进电机的输出轴上固定有同步轮，所述的X向同步带一端套在同步轮上，另一端套在光杆支撑座的惰轮上，中间穿过X向连接座。

所述的X向光杆两端设有X向限位开关，所述的Y向光杆两端设有Y向限位开关。

与现有技术相比，本实用新型可折叠式的3D打印机，包括上箱移动平台、下箱移动平台、折叠机构四部分组成。其中，上箱移动平台实现的是打印喷头通过直线导轨滑块在与水平面夹角成45°方向上的滑动，也就是Z轴方向上的移动。下箱移动平台则是实现打印平台在XY方向上的移动。折叠机构是通过定为弹片、阻尼铰链以及扣环等，通过手动方式，实现3D打印机的折叠，折叠后体积大大缩小，方便携带，节省了空间。

附图说明

图1为上箱移动平台结构示意图；

图2为下箱移动平台内部结构图；

图3为下箱移动平台外部结构图；

图4为本发明可折叠式的3D打印机结构示意图；

图中标识：

20-上部碰撞三角块、21-卡扣、22-直线导轨、23-惰轮安装座、24-上盖安装底板、25-惰轮、26-上盖滑动横梁、27-皮带托块、28-阻尼铰链、29-主动带轮转动光杆、30-主动带轮安装块、31-右侧同步轮、32-Z向同步带、33-左侧同步轮、34-喷头安装底板、35-Z向下限位开关、36-喷头、37-上盖盒顶片、38-滑块、39-Z向上限位开关；

40-Y向步进电机、41-E向步进电机、42-Z向步进电机、43-X向步进电机、44-X向同步轮、45-X向光杆支撑座、47-X向同步带、48-X向连接座、49-X向光杆、50-中间X向滑动光杆、51-中心连接座、52-Y向光杆、53-Y向连接座、54-Y向限位开关、55-中间Y向滑动光杆、56-底部安装板、57-向限位开关；

46-V型管内定位弹片双珠、58-底座上部包围框、59-打印平台、60-底部密封板、61-底部包围框。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

一种可折叠式3D打印机，包括上箱移动平台、下箱移动平台、折叠机构。其中，上箱移动平台实现的是打印喷头通过直线导轨滑块在与水平面夹角成45°方向上的滑动，也就是Z轴方向上的移动。下箱移动平台则是实现打印平台在XY方向上的移动。折叠机构是通过定为弹片、阻尼铰链以及扣环等，通过手动方式，实现3D打印机的折叠。

如图1所示，上箱移动平台：包括上部碰撞三角块20、卡扣21、直线导轨22、惰轮安装座23、上盖安装底板24、惰轮25、上盖滑动横梁26、皮带托块27、阻尼铰链28、主动带轮转动光杆29、主动带轮安装块30、Z向同步轮31、Z向同步带32、z轴电机副同步轮33、喷头安装底板34、Z向下限位开关35、喷头36、上盖盒顶片37、滑块38、Z向上限位开关39；

所述的直线导轨22安装在上盖安装底板24上，所述的上盖滑动横梁26通过滑块38连接在直线导轨22上；所述的喷头36固定在喷头安装底板34上，所述的喷头安装底板34和上盖滑动横梁26通过长型阻尼铰链28连接；滑块38带动喷头36沿直线导轨22移动，实现喷头36在Z轴方向的上的滑动；本发明采用喷头36固定在喷头安装底板34上，由长型阻尼铰链28连接喷头安装底板34和上盖滑动横梁26。在上盖安装底板24上利用螺纹连接，安装好直线导轨22和滑块38，再将上盖滑动横梁26通过螺钉固定在滑块38的安装孔上，这便实现了打印喷头36在Z轴方向的上的可滑动。

所述的上盖安装底板24通过主动带轮安装块30与主动带轮转动光杆29相连接，在主动带轮转动光杆29上安装两个同步轮：右侧同步轮31和左侧同步轮33，其中，右侧同步轮31与上盖安装底板24的惰轮25、安装在上盖滑动横梁26上的皮带托块27通过Z向同步带32进行连接，左侧同步轮33则通过皮带与安装在底部安装板56上的Z向步进电机42的输出轴上固定的同步轮相连接；通过Z向步进电机42的旋转，由皮带一级一级往上传，带动上盖滑动横梁26移动，实现喷头36在Z轴方向上的移动。

为了保证打印机在Z轴方向的安全移动，而不至于滑块38脱离直线导轨22，除了在上盖安装底板24上安装的主动带轮转动光杆29进行Z-方向上的机械限位和安装在上盖安装底板24上的惰轮安装座23进行Z+方向上的机械限位外，在上盖安装底板24上还安装有两个限位开关：Z向下限位开关35和Z向上限位开关39，所述的Z向下限位开关35和Z向上限位开关39设置在直线导轨22一侧，直线导轨22另一侧通过主动带轮转动光杆29和安装惰轮25的惰轮安装座23进行限位。所述的上盖安装底板24上设有安装槽，所述的Z向下限位开关35和Z向上限位开关39可滑动地安装在所述安装槽内。可以自由调节限位开关的安装位置，同时又不至于超过滑块38的行程。

如图2所示，下箱移动平台：包括底部安装板56，以及设置在底部安装板56上的Y向步进电机40、X向步进电机43、E向步进电机41、光杆支撑座45，X向连接座48、X向光杆49、中间X向滑动光杆50、中心连接座51、Y向光杆52、Y向连接座53、中间Y向滑动光杆55；两X向光杆49与两Y向光杆52连接成方形状；所述的中间Y向滑动光杆55穿过中心连接座51，两端各通过一X向连接座48连接X向光杆49，所述的中间X向滑动光杆50穿过中心连接座51，两端各通过一Y向连接座53连接Y向光杆52，所述的X向步进电机43通过一X向同步带47驱动X向连接座48在X向光杆49上移动，实现X轴方向的滑动；所述的Y向步进电机40通过一Y向同步带驱动Y向连接座53在Y向光杆52上移动，实现Y轴方向的滑动；所述的X向步进电机43的输出轴上固定有同步轮44，所述的X向同步带47一端套在同步轮44上，另一端套在光杆支撑座45的惰轮上，中间穿过X向连接座48。所述的X向光杆49两端设有X向限位开关57，所述的Y向光杆52两端设有Y向限位开关54。

所述的下箱移动平台通过底座上部包围框58、底部密封板60和底部包围框61包围起来构成壳体，所述的底部密封板60上设有打印平台59，该打印平台59于所述中心连接座51连接，打印平台59随着中心连接座51的运动，实现XY轴方向的运动。所述的底座上部包围框58内设有V型管内定位弹片双珠46，该V型管内定位弹片双珠46连接上箱移动平台，按动卡扣21，V型管内定位弹片双珠46驱动上箱移动平台翻转成与打印平台59呈45度夹角。

所述的E向步进电机41，通过控制蠕动泵的旋转运动，将处于熔化状态的巧克力通过泵的作用挤出，实现巧克力的堆叠及打印。

本产品机构下半部分主要是X，Y轴运动系统。

普通的3D打印机在XY方向的运动主要有步进电机通过同步带带动喷头来实现的，但是由于本设备的折叠性，对Z轴方向进行了改动。根据上箱中Z轴的工作原理可知，Z轴只可以由于Z方向移动而连带的X方向运动，因此，与当前大多数FDM设备不同的是，本设备XY轴是依靠打印平台59在XY方向的移动而形成的运动。主要工作原理如下，以X轴为例，在X轴上有平行的，位于靠近两边缘的两根相同长度的X向光杆49，分别固定在两边的X向光杆支撑座45上，在X向光杆49上安装有一直线轴承及带有安装孔的直线轴承的X向连接座48。两边X向连接座48中间连接有两根中间Y向滑动光杆55穿在中心连接座51上。Y轴与X轴类似，但是中间两根轴位于与X轴不一样的平面，同样穿在中心连接座51上。这样中心连接座51可以根据XY的运动而发生运动了。而这时，本设备将打印平台59设计在中心连接座51上，与中心连接座51通过紧固件连接在一起，可随着中心连接座51的运动而发生运动。这样就达到了打印平台59在XY方向的运动。在光杆支撑座旁边安装有限位开关，通过限位开关来控制XY轴的运动行程，通过电信号限位防止发生撞击。而整个运动系统的动力机来自于步进电机，通过开发板控制步进电机的转动来带动其上面的同步轮转动，通过皮带与X向连接座48(或Y向连接座53)固定，皮带另一端为固定在光杆支撑座上的惰轮。皮带可以带侧一边的X向连接座48(或Y向连接座53)工作从而使得一个方向正常工作，皮带良好的减震性和直线轴承低摩擦系数帮助整个运动装置处于良好的工作环境。

如图1～3所示，折叠机构：包括卡扣21、上盖盒顶片37、上部碰撞三角块20、下部三角块，所述的卡扣21设置在上盖安装底板24上，所述的上盖盒顶片37设置在喷头安装底板34上，上盖盒顶片37扣入卡扣21，使喷头36折叠；所述的上部碰撞三角块20安装在上盖安装底板24，所述的下部三角块安装在包围下箱移动平台的底部包围框61上，上部碰撞三角块20扣入下部三角块，使上箱移动平台扣合在下箱移动平台上，实现打印机的折叠。

在折叠时，先将滑块38往下移动，旋转阻尼铰链28至喷头安装底板34与上盖安装底板24平行，再上移滑块38，使得安装在喷头安装底板34上的上盖盒顶片37扣入安装在上盖安装底板24上的塑料卡扣21上，实现喷头的折叠；旋转上盖安装底板24，至上盖安装底板上24的上部碰撞三角块20扣入安装在底部包围框61上的底座下部三角块。实现这个打印机的可折叠。

工作时，掰动卡扣，安装在底座上部包围框58上的V型管内定位弹片双珠46便会自动将上半部分工作平台支撑至与水平面夹角成45°，再向下移动上盖安装底板24上的滑块38，使喷头安装底板34自然下垂，待喷头安装底板34下垂至水平状态时，此时喷头安装底板34尾部(即与阻尼铰链28相接触的部位)便会因为设计时所考虑的尺寸，而与上盖活动横梁26相接触，达到45°角的机械限位，从而实现打印喷头处于水平工作状态。

Claims (8)

1.一种可折叠式3D打印机，其特征在于，包括

上箱移动平台：包括直线导轨(22)、上盖滑动横梁(26)、上盖安装底板(24)、喷头安装底板(34)、喷头(36)、滑块(38)，所述的直线导轨(22)安装在上盖安装底板(24)上，所述的上盖滑动横梁(26)通过滑块(38)连接在直线导轨(22)上；所述的喷头(36)固定在喷头安装底板(34)上，所述的喷头安装底板(34)和上盖滑动横梁(26)通过长型阻尼铰链(28)连接；滑块(38)带动喷头(36)沿直线导轨(22)移动，实现喷头(36)在Z轴方向的上的滑动；

下箱移动平台：包括底部安装板(56)，以及设置在底部安装板(56)上的Y向步进电机(40)、X向步进电机(43)、光杆支撑座(45)，X向连接座(48)、X向光杆(49)、中间X向滑动光杆(50)、中心连接座(51)、Y向光杆(52)、Y向连接座(53)、中间Y向滑动光杆(55)；两X向光杆(49)与两Y向光杆(52)连接成方形状；所述的中间Y向滑动光杆(55)穿过中心连接座(51)，两端各通过一X向连接座(48)连接X向光杆(49)，所述的中间X向滑动光杆(50)穿过中心连接座(51)，两端各通过一Y向连接座(53)连接Y向光杆(52)，所述的X向步进电机(43)通过一X向同步带(47)驱动X向连接座(48)在X向光杆(49)上移动，实现X轴方向的滑动；所述的Y向步进电机(40)通过一Y向同步带驱动Y向连接座(53)在Y向光杆(52)上移动，实现Y轴方向的滑动；

折叠机构：包括卡扣(21)、上盖盒顶片(37)、上部碰撞三角块(20)、下部三角块，所述的卡扣(21)设置在上盖安装底板(24)上，所述的上盖盒顶片(37)设置在喷头安装底板(34)上，上盖盒顶片(37)扣入卡扣(21)，使喷头(36)折叠；所述的上部碰撞三角块(20)安装在上盖安装底板(24)，所述的下部三角块安装在包围下箱移动平台的底部包围框(61)上，上部碰撞三角块(20)扣入下部三角块，使上箱移动平台扣合在下箱移动平台上，实现打印机的折叠。

2.根据权利要求1所述的一种可折叠式3D打印机，其特征在于，所述的上盖安装底板(24)通过主动带轮安装块(30)与主动带轮转动光杆(29)相连接，在主动带轮转动光杆(29)上安装两个同步轮：右侧同步轮(31)和左侧同步轮(33)，其中，右侧同步轮(31)与上盖安装底板(24)的惰轮(25)、安装在上盖滑动横 梁(26)上的皮带托块(27)通过同步带(32)进行连接，左侧同步轮(33)则通过皮带与安装在底部安装板(56)上的Z向步进电机(42)的输出轴上固定的同步轮相连接；通过Z向步进电机(42)的旋转，带动上盖滑动横梁(26)移动，实现喷头(36)在Z轴方向上的移动。

3.根据权利要求2所述的一种可折叠式3D打印机，其特征在于，所述的上盖安装底板(24)上安装有Z向下限位开关(35)和Z向上限位开关(39)，所述的Z向下限位开关(35)和Z向上限位开关(39)设置在直线导轨(22)一侧，直线导轨(22)另一侧通过主动带轮转动光杆(29)和安装惰轮(25)的惰轮安装座(23)进行限位。

4.根据权利要求3所述的一种可折叠式3D打印机，其特征在于，所述的上盖安装底板(24)上设有安装槽，所述的Z向下限位开关(35)和Z向上限位开关(39)可滑动地安装在所述安装槽内。

5.根据权利要求1所述的一种可折叠式3D打印机，其特征在于，所述的下箱移动平台通过底座上部包围框(58)、底部密封板(60)和底部包围框(61)包围起来构成壳体，所述的底部密封板(60)上设有打印平台(59)，该打印平台(59)于所述中心连接座(51)连接，打印平台(59)随着中心连接座(51)的运动，实现XY轴方向的运动。

6.根据权利要求5所述的一种可折叠式3D打印机，其特征在于，所述的底座上部包围框(58)内设有V型管内定位弹片双珠(46)，该V型管内定位弹片双珠(46)连接上箱移动平台，按动卡扣(21)，V型管内定位弹片双珠(46)驱动上箱移动平台翻转成与打印平台(59)呈45度夹角。

7.根据权利要求1所述的一种可折叠式3D打印机，其特征在于，所述的X向步进电机(43)的输出轴上固定有同步轮(44)，所述的X向同步带(47)一端套在同步轮(44)上，另一端套在光杆支撑座(45)的惰轮上，中间穿过X向连接座(48)。

8.根据权利要求1所述的一种可折叠式3D打印机，其特征在于，所述的X向光杆(49)两端设有X向限位开关(57)，所述的Y向光杆(52)两端设有Y向限位开关(54)。