CN207388309U - 一种基于fdm技术的五轴联动3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的基于FDM技术的五轴联动3D打印机,包括底座、三维空间移动装置、原材料输送装置、可A、B轴旋转打印工作平台、以及用于控制所述三维空间移动装置、所述原材料输送装置和所述可A、B轴旋转打印工作平台的协调运动的控制系统。该3D打印机增加的A、B轴的运动使得打印平台实现旋转,不仅达到了五轴联动的效果而且大大简化了机器的结构,避免材料的浪费和减少后期处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及3D打印机,具体涉及一种基于FDM技术的五轴联动3D打印机。
背景技术
3D打印机以其生产产品过程简单、产品快速成型、可应用于太空探索等诸多优点得到众多专家与学者的着力关注。而3D打印机打印产品存在浪费材料、打印速度缓慢的等缺点。现今,3D打印机都是采用分层加工、叠加成型的方法去打印产品,因此当打印例如茶杯的杯子把手时需要层层打印支撑层,这样不仅浪费材料而且当产品后期处理时也要把支撑层去除。现在的大部分打印机都着眼于三轴联动,这样打印机生产产品浪费材料、成型较缓慢、后期处理成本高。因此3D打印机在三轴联动打印方面的功能、结构、性能等方面仍需进一步改进。
改进了的机械臂式的3D打印机,可以打印悬空零件;但是针对复杂的悬空零件,仍然需要添加支撑材料,打印精度较低。
实用新型内容
为解决上述问题,本实用新型提供一种基于FDM技术的五轴联动3D打印机,可实现任意复杂零件的打印,且零件打印精度得到大大提高。本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型打印方式,从结构简单、易实现、造价低出发,结合“多轴联动,快速成型”的创新理念,突破“三轴联动”的普遍现状。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下。
基于FDM技术的五轴联动3D打印机,包括底座、三维空间移动装置、原材料输送装置、可A、B轴旋转打印工作平台、以及用于控制所述三维空间移动装置、所述原材料输送装置和所述可A、B轴旋转打印工作平台的协调运动的控制系统;
三维空间移动装置设置在底座上,原材料输送装置位于三维空间移动装置上,可A、B轴旋转打印工作平台位于底座旁边;
三维空间移动装置包括旋转电机、旋转柱、升降电机、竖直丝杠、旋转臂;旋转电机带动着旋转柱的旋转,升降电机安置在旋转柱上,升降电机带动着竖直丝杠旋转,旋转臂设置在竖直丝杠上;
可A、B轴旋转打印工作平台包括可A轴旋转装置、可B轴旋转装置和打印平面;可A轴旋转装置包括A轴旋转轴,可B轴旋转装置包括B轴支架和B轴旋转轴,B轴旋转轴处于B轴支架之间,B轴支架在A轴旋转轴上,随A轴旋转轴转动,打印平面在B轴旋转轴上,随B轴旋转轴转动;
原材料输送装置包括材料箱、输送电机和热熔打印头,用于将原材料从材料箱引出来,经过输送电机的运动把原材料提供给热熔打印头。
进一步,所述三维空间移动装置的旋转柱的靠近底座的侧面固定有一个L型柱体,在该L型柱体的一端的一个侧面上安置旋转电机,另一个侧面上设有大旋转障碍物感应器,L型柱体的另一端设置用于安置竖直丝杠的竖直丝杠底座。
进一步,所述三维空间移动装置的旋转臂包括一旋转臂柱体,所述旋转臂柱体的下端设有一旋转臂障碍物感应器,所述旋转臂柱体一端设有一旋转臂旋转电机,所述旋转臂柱体另一端设有一外延臂,所述外延臂的一面设有一外延臂障碍物感应器。
进一步,所述原材料输送装置中的材料箱挂在旋转柱的上端,输送电机安置在底座的一根输送电机柱上,热熔打印头设置在旋转臂的最外端。
本实用新型中,所述可A、B轴旋转打印工作平台设置用于将A轴旋转轴处于其中的两个对称支架,A轴旋转轴通过A轴旋转皮带连接着A轴旋转电机,A轴旋转电机通过A轴旋转皮带传动带动着A轴旋转轴的转动实现可A、B轴旋转打印工作平台的A轴转动。
所述可A、B轴旋转打印工作平台中,B轴旋转轴通过B轴旋转皮带连接着B轴旋转电机,B轴旋转电机安置在打印平面底面,B轴旋转电机通过B轴旋转皮带传动带动着B轴旋转轴的转动实现可A、B轴旋转打印工作平台的B轴转动。
本实用新型的有益效果是:
1)基于FDM技术的五轴联动3D打印机,其增加的A、B轴的运动使得打印平台实现旋转,不仅达到了五轴联动的效果而且大大简化了机器的结构,避免材料的浪费和减少后期处理。
2)多个障碍物感应器的应用和相应的设置,可使机器每次打印东西前都可以调整位置,打印东西过程中对机器部分装置的移动起到限位的作用。
3)打印原材料以可控的速度经过固定的路线可以准确到达热熔打印头,保证原材料的供给。
附图说明
图1为本实用新型的整体三维结构图;
图2为三维空间移动装置的结构图;
图3为不包括可A、B轴旋转打印工作平台装置的本实用新型的整体三维结构图;
图4为可A、B轴旋转打印工作平台的结构图。
附图中,各标记所代表的零部件如下:
1、底座,2、三维空间移动装置, 4、可A、B轴旋转打印工作平台,5、旋转电机,6、旋转柱,7、L型柱体,8、大旋转障碍物感应器,9、皮带,10、竖直丝杠底座,11、升降电机,12、竖直丝杠,13、旋转臂,14、旋转臂柱体,15、旋转臂障碍物感应器,16、旋转臂旋转电机,17、外延臂,18、外延臂障碍物感应器,19、二级皮带,20、材料箱,21、输送电机,22、热熔打印头,23、底板,24、可A轴旋转装置,25、可B轴旋转装置,26、打印平面,27、A轴旋转电机,28、两个对称支架,29、A轴旋转轴,30、A轴旋转皮带,31、B轴旋转电机,32、B轴支架,33、B轴旋转轴,34、B轴旋转皮带。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本实用新型,并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示,包括底座1、三维空间移动装置2、原材料输送装置(包括材料箱20、输送电机21和热熔打印头22)、可A、B轴旋转打印工作平台4和控制系统;三维空间移动装置2在底座1上,可A、B轴旋转打印工作平台4在底座1前方并且与处于同一高度;控制系统通过读取储存装置的结果来控制三维空间移动装置2、原材料输送装置和可A、B轴旋转打印工作平台4的协调运动。
在所述三维空间移动装置2上设有障碍物感应器,在相对位置上设有与其对应的障碍物。与大旋转障碍物感应器8对应的障碍物设在底座1上;与旋转臂障碍物感应器15对应的障碍物设在旋转柱6上;与外延臂障碍物感应器18对应的障碍物设在旋转臂柱体14上;三个障碍物感应器通过感应障碍物来使机器复位,保证了机器精准而正常的使用。
如图2所示,所述三维空间移动装置包括旋转电机5、旋转柱6和三个障碍物感应器(大旋转障碍物感应器8、旋转臂障碍物感应器15与外延臂障碍物感应器18)。旋转柱6的靠近底座的侧面固定有一个L型柱体7, L型柱体7的一端的一个侧面上设有旋转电机5,另一个侧面上设有大旋转障碍物感应器8,旋转电机5通过旋转皮带9带动着旋转柱6的旋转;L型柱体7的另一端设置用于安置竖直丝杠的竖直丝杠底座10。旋转柱6的顶端设有与竖直丝杠底座10对应的升降电机11,升降电机11带动着竖直丝杠12旋转,竖直丝杠12上设有旋转臂13,升降电机11旋转时可带动旋转臂13上下移动。升降电机11旋转带动旋转臂13上下移动即是五轴联动3D打印机的z轴运动。
旋转臂13包括一旋转臂柱体14,旋转臂柱体14的下端设有一旋转臂障碍物感应器15,旋转臂柱体14一端设有一旋转臂旋转电机16,旋转臂柱体14另一端设有一外延臂17,外延臂17的一面设有一外延臂障碍物感应器18。旋转臂柱体14与外延臂17相连接处没有限制外延臂17在X、Y面上的左右摆动,旋转臂旋转电机16通过二级皮带19传动带动着外延臂17在X、Y面上的左右摆动,即是五轴联动3D打印机的X、Y轴运动。
如图3所示,原材料输送装置包括材料箱20、输送电机21和热熔打印头22。所述材料箱20挂在旋转柱6的上端;输送电机21安置在底座1的一根输送电机柱上;热熔打印头22挂在外延臂17的最外端。原材料从所述材料箱20引出来,经过所述输送电机21的运动把原材料提供给所述热熔打印头22,热熔打印头22把原材料热熔成液体。热熔打印头22随着三维空间移动装置2的运动而把成为液体的原材料打印在可A、B轴旋转打印工作平台4的打印平面26上。
如图4所示,可A、B轴旋转打印工作平台4包括底板23、可A轴旋转装置24、可B轴旋转装置25、打印平面26。可A轴旋转装置24包括A轴旋转电机27、两个对称支架28、A轴旋转轴29, A轴旋转电机27和两个对称支架28在底板23上, A轴旋转轴29处于两个对称支架28之间, A轴旋转电机27通过A轴旋转皮带30传动带动着A轴旋转轴29转动。A轴旋转电机27通过A轴旋转皮带30传动带动着A轴旋转轴29的转动即是所谓的可A、B轴旋转打印工作平台4的A轴转动。
可B轴旋转装置25在A轴旋转轴29上,可A轴旋转装置24转动会通过A轴旋转轴29带动着可B轴旋转装置25转动。可B轴旋转装置25包括B轴旋转电机31、B轴支架32、B轴旋转轴33。B轴支架32在A轴旋转轴29上, B轴旋转电机31在打印平面26底面, B轴旋转轴33处于B轴支架32之间, B轴旋转电机31通过B轴旋转皮带34传动带动着B轴旋转轴33转动。B轴旋转电机31通过B轴旋转皮带34传动带动着B轴旋转轴33的转动即是所谓的可A、B轴旋转打印工作平台4的B轴转动。
打印平面26在所述B轴旋转轴33上,可B轴旋转装置25转动会通过B轴旋转轴33带动着打印平面26转动,因为可A轴旋转装置24控制着可B轴旋转装置25的A轴旋转,所以可B轴旋转装置25控制着打印平面26的A轴和B轴的旋转。
该实施方式的基于FDM技术的五轴联动3D打印机的工作过程如下:
当接收到打印指令时,打印机控制系统按先后顺序启动三维空间移动装置2的旋转电机5、升降电机11、旋转臂旋转电机16,使得三维空间移动装置2在X、Y、Z坐标上先后复位,之后控制系统开启原材料输送装置的热熔打印头22使之处于加热状态。当热熔打印头22预热完成后,打印开始,控制系统控制着三维空间移动装置2在X、Y、Z空间上移动和原材料输送装置的输送电机21为热熔打印头22输送打印材料,并且启动可A、B轴旋转打印工作平台4上的A轴旋转电机27和B轴旋转电机31使打印平面可以绕A、B轴旋转。打印过程中控制系统控制着三维空间移动装置2、原材料输送装置、可A、B轴旋转打印工作平台4的协调运动以完成打印内容。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.基于FDM技术的五轴联动3D打印机,其特征在于:包括底座、三维空间移动装置、原材料输送装置、可A、B轴旋转打印工作平台、以及用于控制所述三维空间移动装置、所述原材料输送装置和所述可A、B轴旋转打印工作平台的协调运动的控制系统;
三维空间移动装置设置在底座上,原材料输送装置位于三维空间移动装置上,可A、B轴旋转打印工作平台位于底座旁边;
三维空间移动装置包括旋转电机、旋转柱、升降电机、竖直丝杠、旋转臂;旋转电机带动着旋转柱的旋转,升降电机安置在旋转柱上,升降电机带动着竖直丝杠旋转,旋转臂设置在竖直丝杠上;
可A、B轴旋转打印工作平台包括可A轴旋转装置、可B轴旋转装置和打印平面;可A轴旋转装置包括A轴旋转轴,可B轴旋转装置包括B轴支架和B轴旋转轴,B轴旋转轴处于B轴支架之间,B轴支架在A轴旋转轴上,随A轴旋转轴转动,打印平面在B轴旋转轴上,随B轴旋转轴转动;
原材料输送装置包括材料箱、输送电机和热熔打印头,用于将原材料从材料箱引出来,经过输送电机的运动把原材料提供给热熔打印头。
2.根据权利要求1所述的3D打印机,其特征在于:所述三维空间移动装置的旋转柱的靠近底座的侧面固定有一个L型柱体,在该L型柱体的一端的一个侧面上安置旋转电机,另一个侧面上设有大旋转障碍物感应器,L型柱体的另一端设置用于安置竖直丝杠的竖直丝杠底座。
3.根据权利要求1所述的3D打印机,其特征在于:所述三维空间移动装置的旋转臂包括一旋转臂柱体,所述旋转臂柱体的下端设有一旋转臂障碍物感应器,所述旋转臂柱体一端设有一旋转臂旋转电机,所述旋转臂柱体另一端设有一外延臂,所述外延臂的一面设有一外延臂障碍物感应器。
4.根据权利要求1所述的3D打印机,其特征在于:所述原材料输送装置中的材料箱挂在旋转柱的上端,输送电机安置在底座的一根输送电机柱上,热熔打印头设置在旋转臂的最外端。
5.根据权利要求1所述的3D打印机,其特征在于:所述可A、B轴旋转打印工作平台设置用于将A轴旋转轴处于其中的两个对称支架,A轴旋转轴通过A轴旋转皮带连接着A轴旋转电机,A轴旋转电机通过A轴旋转皮带传动带动着A轴旋转轴的转动实现可A、B轴旋转打印工作平台的A轴转动。
6.根据权利要求1所述的3D打印机,其特征在于:所述可A、B轴旋转打印工作平台中,B轴旋转轴通过B轴旋转皮带连接着B轴旋转电机,B轴旋转电机安置在打印平面底面,B轴旋转电机通过B轴旋转皮带传动带动着B轴旋转轴的转动实现可A、B轴旋转打印工作平台的B轴转动。
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