CN208930726U

CN208930726U - 一种新型3d打印机

Info

Publication number: CN208930726U
Application number: CN201821067748.3U
Authority: CN
Inventors: 侯毅; 谭晓霞
Original assignee: Beijing Shang Kun 3d Creative Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Shang Kun 3d Creative Technology Co Ltd
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2019-06-04
Anticipated expiration: 2028-07-05

Abstract

本实用新型提供了一种新型3D打印机，其包括底座、工作台、打印机头、微波测距传感器、处理器以及执行机构；所述微波测距传感器设置在所述打印机头上，所述微波测距传感器随打印机头在所述工作台上方的水平平面内移动，通过采集比较所述工作台工作台面上至少三个点位的距离差而测定所述工作台的水平程度；所述处理器与所述执行机构连接，根据所述微波测距传感器的测定结果通过执行机构调整所述工作台工作台面的水平度。本实用新型结构简单，使用方便，能够快速监测出工作台的水平度，并根据监测结果快速调节工作台使之满足生产需求，自动化程度高，操作简便。

Description

一种新型3D打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，尤其是涉及一种新型3D打印机。

背景技术

目前3D打印机作为一种新兴的设备，本质上还是一种打印设备，随着科学技术的不断提升，3D打印机的功能范围也越来越宽广。

在3D打印机中，作为承接物料的工作板台一直在打印机中占据着及其重要的位置，在打印过程中，工作台的水平的精确程度直接关系着打印工件的形状和尺寸精度，而目前的工作板台的水平校准机构复杂，校准精度低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型3D打印机，以解决上述背景技术中提出工作板台的水平校准机构复杂，校准精度低的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种新型3D打印机，其包括：底座、工作台、打印机头、X轴移动机构、Y轴移动机构、微波测距传感器、处理器以及执行机构；

所述工作台水平度可调整地设置在所述底座上；

所述打印机头通过X轴移动机构和Y轴移动机构可在水平平面内分别沿X轴和Y轴移动；

所述微波测距传感器设置在所述打印机头上，所述微波测距传感器随打印机头在所述工作台上方的水平平面内移动，通过采集比较所述工作台工作台面上至少三个点位的距离差而测定所述工作台的水平程度；

所述处理器与所述执行机构连接，根据所述微波测距传感器的测定结果通过执行机构调整所述工作台工作台面的水平度；

还包括：杆体和顶起执行机构；

所述工作台包括工作板台和基座板；

所述工作板台为板状，顶面为所述工作台面，工作板台通过基座板设置在所述底座上；

所述工作板台上设置有多个轴孔；

所述杆体可伸缩滑动地设置在所述轴孔上；

所述顶起执行机构设置在基座板上，用于驱动所述杆体和/或工作板台上下移动，杆体相对所述工作板台移动，杆体顶部伸出所述轴孔的上方口沿或者退出轴孔内；所述杆体顶部伸出所述轴孔时，杆体的顶部突出工作板台的上方工作台面，进而迫使工作台面上的被打印工件与工作板台分离；

所述杆体的顶面上设置有可与被打印工件粘结的粘接涂层；

所述工作板台的工作台面上敷设有防粘涂层。

在3D打印前，利用打印机头带着微波测距传感器在工作台上方水平迅游一圈，采集工作台工作台面上至少三个点位(至少三个点位呈三角形布设)的距离，通过比较三个点位的距离差，可以测定出工作台面的倾斜程度。处理器通过执行机构调整工作台面的水平度直到微波测距传感器最终测得的水平度满足生产需要。

本实用新型结构简单，使用方便，能够快速监测出工作台的水平度，并根据监测结果快速调节工作台使之满足生产需求，自动化程度高，操作简便。

另外，通过设置杆体和顶起执行机构，能够快速实现被打印工件与工作台面的剥离，拆取简单、工作效率非常高。在利用顶杆将工件托起时，工件与杆体粘接在一起，使得工件稳固升起并和3D 打印机的工作板台顺利分离。

进一步地，所述粘接涂层为不干胶层。

进一步地，所述杆体的顶部设置有由橡胶材料制成的弹性缓冲部；所述粘接涂层设置在弹性缓冲部的顶面上。

进一步地，所述3D打印机还包括托板；

所述工作板台与所述基座板间隔设置；

所述托板设置在所述工作板台与所述基座板之间，托板与所述工作板台间距可调，多个所述杆体设置在所述托板上。

进一步地，所述托板可上下移动(即可靠近或远离所述工作板台)地设置在所述基座板上，所述顶起执行机构通过所述托板迫使所述杆体沿所述轴孔滑动。

进一步地，所述工作板台可上下移动(即可靠近或远离所述基座板)地设置在所述基座板上，所述顶起执行机构与所述工作板台连接，用于迫使工作板台抬起或者落下。

进一步地，所述托板和所述工作板台分别可上下移动(即可靠近或远离所述基座板)地设置在所述基座板上，所述顶起执行机构分别与所述托板和所述工作板台连接，用于调节所述托板和所述工作板台之间的间隔距离，进而迫使所述杆体伸出所述轴孔或者退出轴孔内。

进一步地，所述顶起执行机构包括电机和传动机构。

其中电机通过传动机构与所述工作板台和/或托板连接。

其中传动机构优选地为丝杠传动副。

当工作板台与所述托板同时可移动设置时，丝杠传动副包括第一丝杠传动副和第二丝杠传动副，其中电机可以为一个单电机，单电机分别通过第一丝杠传动副和第二丝杠传动副与所述工作板台与所述托板连接，第一丝杠传动副和第二丝杠传动副的传动方向相反，传动时，所述工作板台与所述托板同步反向运动；

另外，电机也可以为两个，包括第一电机和第二电机，第一电机和第二电机分别通过第一丝杠传动副和第二丝杠传动副与所述工作板台与所述托板连接；两个电机分别独立控制所述工作板台与所述托板的移动。

进一步地，所述托板为板状体，托板与所述工作板台平行设置。

进一步地，所述3D打印机还包括用于所述托板和或所述工作板台移动导向的导向结构。

进一步地，所述导向结构包括导向柱，导向柱与所述轴孔平行设置，所述托板和/或所述工作板台上设置有与所述导向柱导向配合的导向孔。

进一步地，所述导向柱设置在所述工作板台与所述基座板之间的间隔内。

当然，导向结构形式很多，例如还可以是设置在所述工作板台与所述基座板之间的间隔内各种形式的轨道，所述托板和/或所述工作板台可上下滑动地设置在该轨道上；或者，设置在托板和/或所述工作板台上的导向销轴，在基座板上设置有与导向销轴滑动配合的导向孔。

其中，防粘涂层均匀地覆盖在工作台面上，可以有效防止打印材料与工作板台粘连，避免工件定型与工作板台脱离时发生破损，设置破损工作板台的平整性。

防粘涂层形式很多，例如为特氟龙防粘涂层、纳米GN-205高温不粘涂层、陶瓷材料制成的防粘涂层，或者为镍铬合金制成的防粘涂层等。

进一步地，所述轴孔均匀呈矩阵方式均匀布设。

进一步地，还包括弹性复位件，弹性复位件设置在所述托板与所述工作板台之间，弹性复位件的自身弹力趋向于迫使所述托板远离所述工作板台进而使得所述杆体顶端退回所述轴孔内。

其中，优选地，所述弹性复位件为压缩螺旋弹簧、橡胶弹簧或者气弹簧等。

进一步地，所述杆体顶面与所述工件的总黏结力不小于黏结破坏载荷力，其中，黏结破坏载荷力为工件打印和被顶起过程中，趋向于迫使工件相对于所述杆体移动的力，具体而言：

f_h·A·F≥P

P-黏结破坏载荷力，N；黏结破坏载荷力与打印速度、材料粘性正相关；

A-黏结面积，mm²；

假设有X个杆体与工件接触，黏结面积A＝X·S

S-杆体顶面面积,S＝π·r²

r-杆体直径；

f_b-粘接涂层的黏结系数；

F为被打印物体的重量。

进一步地，所述执行机构包括控制器和电磁弹簧，电磁弹簧通过控制器与所述处理器连接；

多个所述电磁弹簧设置在所述基座板与所述底座之间，用于调节所述工作台面的水平度。

进一步地，至少三个所述电磁弹簧布设在所述基座板的不同角位上。

处理器可通过控制器控制输入所述电磁弹簧的电流进而可以改变电磁弹簧的弹簧刚度，进而实现工作台支撑力的细微调节，由此调节精度更高。

执行机构形式很多，电磁弹簧还可以采用其他形式的伸缩机构代替，如电动伸缩杆、电机与丝杠传动副，或者液压缸或者气缸等。

进一步地，所述基座板的水平截面为矩形或者正方形。

进一步地，所述基座板底面一个角位与所述底座之间球铰连接，基座板底面的其他三个角位分别设置有一个所述电磁弹簧。

进一步地，所述基座板的底面中心位置与底座之间球铰连接，基座板底面的四个角位分别设置有一个所述电磁弹簧。

进一步地，还包括Z轴移动机构，用于带动所述打印机头沿Z 轴上下移动。

具体而言，X轴移动机构带动打印机头沿X轴方向移动，Y轴移动机构带动X轴移动机构和打印机头沿Y轴方向移动，Z轴移动机构带动Y轴移动机构、X轴移动机构和打印机头沿Z轴方向移动。 X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构分别包括：驱动电机和丝杠传动副。

进一步地，所述打印机头包括有物料输送机构及成型喷嘴。

进一步地，还包括直流电源，所述直流电源通过所述控制器与所述电磁弹簧连接。

进一步地，还包括料仓，所述成型喷嘴通过物料输送机构以及管路与所述料仓连接。

采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供的一种可自动调平的3D打印机，结构简单，能够快速监测出工作台的水平度，并根据监测结果快速调节工作台使之满足生产需求，自动化程度高，操作简便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的3D打印机的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中工作台的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中杆体的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中工作板台的局部剖视图；

图5为本实用新型实施例中被打印工件被剥离时工作台的状态示意图；

图6为本实用新型实施例中工作板台的俯视图；

图7为本实用新型实施例中执行机构的结构示意图；

图8本实用新型实施例中基座板底部电磁弹簧的布设示意图；

图9本实用新型实施例中基座板底部电磁弹簧的另一种布设方式的示意图。

附图标记：

1-被打印工件；2-球铰接件；10-底座；20-工作台；20a-基座板；20b-托板；20c-工作板台；21-轴孔；22-防粘涂层；23-杆体；23a-粘接涂层；23b-弹性缓冲部；40-导向柱；50-打印机头；51- 成型喷嘴；52-X轴移动机构；53-Y轴移动机构；54-Z轴移动机构； 60-微波测距传感器；70-电磁弹簧。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合具体的实施方式对本实用新型做进一步的解释说明。

本实施例公开了一种新型3D打印机，具体参照图1所示，其包括：底座10、工作台20、打印机头50、X轴移动机构52、Y轴移动机构53、微波测距传感器60、处理器以及执行机构。

所述工作台20水平度可调整地设置在所述底座10上；所述打印机头50通过X轴移动机构52和Y轴移动机构53可在水平平面内分别沿X轴和Y轴移动；所述微波测距传感器60设置在所述打印机头50上，所述微波测距传感器60随打印机头50在所述工作台20上方的水平平面内移动，通过采集比较所述工作台20工作台面上至少三个点位的距离差而测定所述工作台20的水平程度。

所述处理器与所述执行机构连接，根据所述微波测距传感器60 的测定结果通过执行机构调整所述工作台20工作台面的水平度。

具体参照图2所示，本实施例还包括：杆体23和顶起执行机构；所述工作台20包括工作板台20c和基座板20a；所述工作板台 20c为板状，顶面为所述工作台面，工作板台20c通过基座板20a 设置在所述底座10上。

所述工作板台20c上设置有多个轴孔21；所述杆体23可伸缩滑动地设置在所述轴孔21上；所述顶起执行机构设置在基座板20a 上，用于驱动所述杆体23和/或工作板台20c上下移动，杆体23 相对所述工作板台20c移动，杆体23顶部伸出所述轴孔21的上方口沿或者退出轴孔21内；所述杆体23顶部伸出所述轴孔21时，杆体23的顶部突出工作板台20c的上方工作台面，进而迫使工作台面上的被打印工件1与工作板台20c分离。

具体参照图3所示，所述杆体23的顶面上设置有可与被打印工件1粘结的粘接涂层23a。其中优选地，粘接涂层为不干胶层。

所述杆体23的顶部设置有由橡胶材料制成的弹性缓冲部23b；所述粘接涂层23a设置在弹性缓冲部23b的顶面上。

参照图4所示，所述工作板台20c的工作台面上敷设有防粘涂层22。

在3D打印前，利用打印机头50带着微波测距传感器60在工作台20上方水平迅游一圈，采集工作台20工作台面上至少三个点位(至少三个点位呈三角形布设)的距离，通过比较三个点位的距离差，可以测定出工作台面的倾斜程度。处理器通过执行机构调整工作台面的水平度直到微波测距传感器60最终测得的水平度满足生产需要。

本实用新型结构简单，使用方便，能够快速监测出工作台20 的水平度，并根据监测结果快速调节工作台20使之满足生产需求，自动化程度高，操作简便。

另外，通过设置杆体23和顶起执行机构，能够快速实现被打印工件与工作台面的剥离，拆取简单、工作效率非常高。在利用顶杆将工件托起时，工件与杆体23粘接在一起，使得工件稳固升起并和3D打印机的工作板台20c顺利分离。

为了实现所有杆体同步动作，参照图2和5所示，所述3D打印机还包括托板20b；所述工作板台20c与所述基座板20a间隔设置；所述托板20b设置在所述工作板台20c与所述基座板20a之间，托板20b与所述工作板台20c间距可调，多个所述杆体23设置在所述托板20b上。

所述托板20b可上下移动(即可靠近或远离所述工作板台20c) 地设置在所述基座板20a上，所述顶起执行机构通过所述托板20b 迫使所述杆体23沿所述轴孔21滑动。所述顶起执行机构包括电机和传动机构，传动机构优选地为丝杠传动副。其中电机通过传动机构与所述托板20b连接。

当然为了实现顶起并剥离工件，也可以采用如下技术方案：

所述工作板台20c可上下移动(即可靠近或远离所述基座板 20a)地设置在所述基座板20a上，所述顶起执行机构与所述工作板台20c连接，用于迫使工作板台20c抬起或者落下，电机通过传动机构与所述工作板台20c连接；

或者，所述托板20b和所述工作板台20c分别可上下移动(即可靠近或远离所述基座板20a)地设置在所述基座板20a上，所述顶起执行机构分别与所述托板20b和所述工作板台20c连接，用于调节所述托板20b和所述工作板台20c之间的间隔距离，进而迫使所述杆体23伸出所述轴孔21或者退出轴孔21内；此时，丝杠传动副包括第一丝杠传动副和第二丝杠传动副，其中电机可以为一个单电机，单电机分别通过第一丝杠传动副和第二丝杠传动副与所述工作板台20c与所述托板20b连接，第一丝杠传动副和第二丝杠传动副的传动方向相反，传动时，所述工作板台20c与所述托板20b 同步反向运动；或者，电机也可以为两个，包括第一电机和第二电机，第一电机和第二电机分别通过第一丝杠传动副和第二丝杠传动副与所述工作板台20c与所述托板20b连接；两个电机分别独立控制所述工作板台20c与所述托板20b的移动。

其中优选地，所述托板20b为板状体，托板20b与所述工作板台20c平行设置。

所述3D打印机还包括用于所述托板20b和或所述工作板台20c 移动导向的导向结构。在本实施例中，所述导向结构包括导向柱40，导向柱40与所述轴孔21平行设置，所述托板20b上设置有与所述导向柱导向配合的导向孔。所述导向柱设置在所述工作板台20c与所述基座板20a之间的间隔内。

其中，防粘涂层均匀地覆盖在工作台面上，可以有效防止打印材料与工作板台20c粘连，避免工件定型与工作板台20c脱离时发生破损，设置破损工作板台20c的平整性。

如图6所示，所述轴孔21均匀呈矩阵方式均匀布设。所述杆体顶面与所述工件的总黏结力不小于黏结破坏载荷力，其中，黏结破坏载荷力为工件打印和被顶起过程中，趋向于迫使工件相对于所述杆体移动的力，具体而言：

f_b·A·F≥P

A-黏结面积，mm²；

假设有X个杆体与工件接触，黏结面积A＝X·S

S-杆体顶面面积,S＝π·r²

r-杆体直径；

f_b-粘接涂层的黏结系数；

F为被打印物体的重量。

本实施例还包括弹性复位件(未示出)，弹性复位件设置在所述托板20b与所述工作板台20c之间，弹性复位件的自身弹力趋向于迫使所述托板20b远离所述工作板台20c进而使得所述杆体23 顶端退回所述轴孔21内。优选地，所述弹性复位件为压缩螺旋弹簧、橡胶弹簧或者气弹簧等。

其中，参照图7所示，所述执行机构包括控制器、直流电源以及电磁弹簧70，电磁弹簧70通过控制器与所述处理器连接；所述直流电源通过所述控制器与所述电磁弹簧70连接。多个所述电磁弹簧70设置在所述基座板20a与所述底座10之间，用于调节所述工作台面的水平度。至少三个所述电磁弹簧70布设在所述基座板 20a的不同角位上。

处理器可通过控制器控制输入所述电磁弹簧70的电流进而可以改变电磁弹簧70的弹簧刚度，进而实现工作台20支撑力的细微调节，由此调节精度更高。

所述基座板20a的水平截面为矩形或者正方形。

参照图8所示，所述基座板20a底面一个角位通过球铰接件2 与所述底座10之间球铰连接，基座板20a底面的其他三个角位分别设置有一个所述电磁弹簧70。或者，参照图9所示，所述基座板 20a的底面中心位置通过球铰接件2与底座10之间球铰连接，基座板20a底面的四个角位分别设置有一个所述电磁弹簧70。

通常3D打印机还包括Z轴移动机构54，用于带动所述打印机头50沿Z轴上下移动。具体而言，X轴移动机构52带动打印机头 50沿X轴方向移动，Y轴移动机构53带动X轴移动机构52和打印机头50沿Y轴方向移动，Z轴移动机构54带动Y轴移动机构53、 X轴移动机构52和打印机头50沿Z轴方向移动。X轴移动机构52、 Y轴移动机构53和Z轴移动机构54分别包括：驱动电机和丝杠传动副。

所述打印机头50包括有料仓、物料输送机构(未示出)及成型喷嘴51。所述成型喷嘴通过物料输送机构以及管路与所述料仓连接。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种新型3D打印机，其特征在于，其包括：底座、工作台、打印机头、X轴移动机构、Y轴移动机构、微波测距传感器、处理器以及执行机构；

所述工作台水平度可调整地设置在所述底座上；

还包括：杆体和顶起执行机构；

所述工作台包括工作板台和基座板；

所述工作板台上设置有多个轴孔；

所述杆体可伸缩滑动地设置在所述轴孔上；

所述杆体的顶面上设置有可与被打印工件粘结的粘接涂层；

所述工作板台的工作台面上敷设有防粘涂层。

2.根据权利要求1所述的新型3D打印机，其特征在于，所述杆体的顶部设置有由橡胶材料制成的弹性缓冲部；所述粘接涂层设置在弹性缓冲部的顶面上。

3.根据权利要求1所述的新型3D打印机，其特征在于，所述3D打印机还包括托板；

所述工作板台与所述基座板间隔设置；

4.根据权利要求3所述的新型3D打印机，其特征在于，所述托板可上下移动地设置在所述基座板上，所述顶起执行机构通过所述托板迫使所述杆体沿所述轴孔滑动；

或者，所述工作板台可上下移动地设置在所述基座板上，所述顶起执行机构与所述工作板台连接，用于迫使工作板台抬起或者落下；

或者，所述托板和所述工作板台分别可上下移动地设置在所述基座板上，所述顶起执行机构分别与所述托板和所述工作板台连接，用于调节所述托板和所述工作板台之间的间隔距离，进而迫使所述杆体伸出所述轴孔或者退出轴孔内。

5.根据权利要求3所述的新型3D打印机，其特征在于，还包括弹性复位件，弹性复位件设置在所述托板与所述工作板台之间，弹性复位件的自身弹力趋向于迫使所述托板远离所述工作板台进而使得所述杆体顶端退回所述轴孔内。

6.根据权利要求1所述的新型3D打印机，其特征在于，所述杆体顶面与所述工件的总黏结力不小于黏结破坏载荷力，其中，黏结破坏载荷力为工件打印和被顶起过程中，趋向于迫使工件相对于所述杆体移动的力，具体而言：

f_h·A·F≥P

A-黏结面积，mm²；

假设有X个杆体与工件接触，黏结面积A＝X·S

S-杆体顶面面积,S＝π·r²

r-杆体直径；

f_b-粘接涂层的黏结系数；

F为被打印物体的重量。

7.根据权利要求1所述的新型3D打印机，其特征在于，所述执行机构包括控制器和电磁弹簧，电磁弹簧通过控制器与所述处理器连接；

8.根据权利要求7所述的新型3D打印机，其特征在于，至少三个所述电磁弹簧布设在所述基座板的不同角位上。

9.根据权利要求8所述的新型3D打印机，其特征在于，所述基座板的水平截面为矩形或者正方形；

所述基座板底面一个角位与所述底座之间球铰连接，基座板底面的其他三个角位分别设置有一个所述电磁弹簧；

或者，所述基座板的底面中心位置与底座之间球铰连接，基座板底面的四个角位分别设置有一个所述电磁弹簧。

10.根据权利要求1所述的新型3D打印机，其特征在于，还包括Z轴移动机构，用于带动所述打印机头沿Z轴上下移动；所述打印机头包括有物料输送机构及成型喷嘴。