CN207747423U - 一种基于柱坐标传动定位的3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于柱坐标传动定位的3D打印机，为了解决现有3D打印机在打印回转体时定位精度受限的问题，本实用新型包括底座（1）、转盘机构（2）、竖向调整机构（3）、水平调整机构（4）和喷头机构（5），转盘机构（2）能转动地设置于底座（1）上，竖向调整机构（3）置于底座（1）侧边，水平调整机构（4）横向安装在竖向调整机构（3）上，喷头机构（5）滑动地安装于该水平调整机构（4）上，喷头机构（5）与转盘机构（2）之间形成一个打印空间（6）。本实用新型的优点是：提高了回转体零件3D打印成型的精度，能获得高质量的回转体。

Description

一种基于柱坐标传动定位的3D打印机

技术领域

本实用新型属于3D打印机，具体涉及一种基于柱坐标传动定位的3D打印机。

背景技术

现在的3D打印机有XYZ型打3D打印机，其特点是三轴传动互相独立，三个轴分别由三个步进电机独立控制，开源的reprap系列、Ultimaker ，开源的Makebot系列机器，都是采用XYZ型结构。XYZ结构清晰简单，独立控制的三轴，使得机器稳定性、打印精度和打印速度能维持在比较高的性能。但是在打印曲线时，需要XY两轴电机联动，在这种情况下会造成定位误差。

CoreXY型3D打印机采用XY联动结构（除了Z轴以外，XY轴都是两个步进电机协调配合进行传动定位），使得3D打印机传动效率更高，能设计出更加低功耗的3D打印机。该3D打印机的两个传送皮带看上去是相交的，其实是在两个平面上，一个在另外一个上面。而在X、Y方向移动的滑架上则安装了两个步进马达，使得滑架的移动更加精确而稳定。但是在打印曲线时，两个步进电机控制的移动仍然不能获得高质量的回转体。

现在的3D打印机还有并联臂（又称三角型），这种结构最早是由瑞士洛桑理工学院(EPFL)的Reymond Clavel教授在上世纪80年代实用新型的三角式结构。最早的三角式并联机械臂主要用来设计一种能以很快速度操作轻小物体的机器人。三角式并联机械臂是一种通过一系列互相连接的平行四边形来控制目标在X、Y、Z轴上的运动的机械结构。但是由于三角的坐标换算是采用插值的算法，弧线是用很多条小直线进行插值模拟逼近的，小线段的数量直接影响着打印的效果，造成三角的分辨率不足打印精度相对略有下降。且并联臂3D打印机安装复杂、调试困难，零件不易拆解更换。

实用新型内容

针对现有3D打印技术在打印回转体零件时定位精度受限的问题，本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种基于柱坐标传动定位的3D打印机，它能提高回转体零件3D打印成型的精度，获得高质量的回转体。

本实用新型所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括底座、转盘机构、竖向调整机构、水平调整机构和喷头机构，转盘机构能转动地设置于底座上，竖向调整机构置于底座侧边，水平调整机构横向安装在竖向调整机构上，喷头机构滑动地安装于该水平调整机构上，喷头机构与转盘机构之间形成一个打印空间。

本实用新型的技术效果是：

本实用新型的转盘机构能够提供旋转自由度、平调整机构能够提供水平自由度、竖向调整机构能够提供高度自由端，当打印回转体时，喷头仅在高度方向移动，并配合该转盘机构的圆周运动，能够获得弧线更好的打印精度，且具有极佳的视觉美学体验。

本实用新型为打印回转体、盘套类物体提供了新的思路，并且能够极大地简化打印路径，提高定位精度，可拓展至陶泥拉胚、奶油成型、混凝土3D打印、生物材料快速成型等领域，以扩大该基于柱坐标传动定位3D打印机的应用范围。

本实用新型的结构简单、成本低、使用方便，且可以采用机械通用的标准间，这使得零件制作成本更地，且易于安全、检修、替换等，以降低该基于柱坐标传动定位的3D打印机的使用成本和维护成本。

本实用新型的优点是：提高了回转体零件3D打印成型的精度，能获得高质量的回转体。

附图说明

本实用新型的附图说明如下：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的右视角立体结构图；

图3为图1的左视角立体结构图；

图4为本实用新型的一种使用状态图。

图中：1. 底座；2. 转盘机构；21. 转盘主体；22. 承载主体；23. 转盘空间；24.螺栓；3. 竖向调整机构；31. 竖向丝杠；32. 竖向驱动单元；4. 水平调整机构；43. 第一调整单元；44. 第二调整单元；45. 驱动链条；46. 驱动电机；47. 水平光杆；5. 机构喷头；51.安装架；52. 喷头；6. 打印空间；7. 显示屏。

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说明：

如图1所示，本实用新型包括底座1、转盘机构2、竖向调整机构3、水平调整机构4和喷头机构5，转盘机构2能转动地设置于底座1上，竖向调整机构3置于底座1侧边，水平调整机构4横向安装在竖向调整机构3上，喷头机构5滑动地安装于该水平调整机构4上，喷头机构5与转盘机构2之间形成一个打印空间6。

底座1将转盘机构2、竖向调整机构3、水平调整机构4和喷头机构5结合为一体而形成一种基于柱坐标传动定位的3D打印机，在打印空间6中打印一个实物。

如图2和图3所示，所述的水平调整机构4包括第一调整单元43、第二调整单元44、驱动链条45、驱动电机46以及至少一根水平光杆47，第一调整单元43和第二调整单元44分别固定在水平光杆47的两端，第一调整单元43能移动地安装在竖向调整机构3的竖向丝杠31上，第二调整单元44置于转盘机构2的上方，喷头机构5滑动地贯套在水平光杆47上，驱动电机46设置于第一调整单元43内，驱动电机46带动驱动链条45移动，驱动链条45跨套在第一调整单元43和第二调整单元44之间，带动喷头机构5水平移动。

所述竖向调整机构3包括至少一个竖向丝杠31和竖向驱动单元32，竖向驱动单元32设置于底座1侧边，竖向驱动单元32驱动竖向丝杠31转动，竖向丝杠31与第一调整单元43螺纹配合。竖向驱动单元32主要是由stm32 单片机控制的驱动电机组成，其主要作用为驱动竖向丝杆转动，实现水平调整机构整体向上移动，以实现熔融沉积叠加。

所述喷头机构5包括安装架51和喷头52，喷头52固定在安装架51上，安装架51滑动地贯套在水平光杆47上，安装架51固定连接在驱动链条45上。

所述转盘机构2包括转盘主体21和承载主体22，转盘主体21能转动地设置于底座1，承载主体22位于该转盘主体21正上方，并且在该喷头机构5与转盘机构2的承载主体22之间形成该打印空间6；转盘主体21与承载主体22之间由螺栓24支撑，中间形成一个转盘空间23，转盘空间23为螺栓支撑的调平提供空间，使打印机能够适应各种环境进行调平工作，完成精准打印。另外，转盘主体21的底部使用单道人字齿轮与底座1齿轮配合，以避免斜齿轮轴向力带来的磨损和变形振动，从而在降低该基于柱坐标传动定位的3D打印机的成本的同时，提高该基于柱坐标传动定位的3D打印机在被使用时的可靠性。

转盘机构2由转盘中心正下方的电机驱动。竖向驱动单元32、驱动电机46和转盘机构的驱动电机由一台stm32单片机控制。

如图4所示，水平调整机构4提供水平自由度，竖向调整机构3提供高度自由度，转盘机构2提供旋转自由度，构成基于柱坐标传动定位的3D打印机，特别适用于打印回转体、盘套类物体。

另外，在底座1外侧安装有显示屏7，以显示3D打印机的工作状态。

Claims (5)

1.一种基于柱坐标传动定位的3D打印机，其特征是：包括底座（1）、转盘机构（2）、竖向调整机构（3）、水平调整机构（4）和喷头机构（5），转盘机构（2）能转动地设置于底座（1）上，竖向调整机构（3）置于底座（1）侧边，水平调整机构（4）横向安装在竖向调整机构（3）上，喷头机构（5）滑动地安装于该水平调整机构（4）上，喷头机构（5）与转盘机构（2）之间形成一个打印空间（6）。

2.根据权利要求1所述的基于柱坐标传动定位的3D打印机，其特征是：所述水平调整机构（4）包括第一调整单元（43）、第二调整单元（44）、驱动链条（45）、驱动电机（46）以及至少一根水平光杆（47），第一调整单元（43）和第二调整单元（44）分别固定在水平光杆（47）的两端，第一调整单元（43）能移动地安装在竖向调整机构（3）的竖向丝杠（31）上，第二调整单元（44）置于转盘机构（2）的上方，喷头机构（5）滑动地贯套在水平光杆（47）上，驱动电机（46）设置于第一调整单元（43）内，驱动电机（46）带动驱动链条（45）移动，驱动链条（45）跨套在第一调整单元（43）和第二调整单元（44）之间，带动喷头机构（5）水平移动。

3.根据权利要求2所述的基于柱坐标传动定位的3D打印机，其特征是：所述竖向调整机构（3）包括至少一个竖向丝杠（31）和竖向驱动单元（32），竖向驱动单元（32）设置于底座（1）侧边，竖向驱动单元（32）驱动竖向丝杠（31）转动，竖向丝杠（31）与第一调整单元（43）螺纹配合。

4.根据权利要求3所述的基于柱坐标传动定位的3D打印机，其特征是：所述喷头机构（5）包括安装架（51）和喷头（52），喷头（52）固定在安装架（51）上，安装架（51）滑动地贯套在水平光杆（47）上，安装架（51）固定连接在驱动链条（45）上。

5.根据权利要求4所述的基于柱坐标传动定位的3D打印机，其特征是：所述转盘机构（2）包括转盘主体（21）和承载主体（22），转盘主体（21）能转动地设置于底座（1），承载主体（22）位于该转盘主体（21）正上方，转盘主体（21）与承载主体（22）之间由螺栓（24）支撑，中间形成一个转盘空间（23）。