CN209191315U - 3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种3D打印机，包括打印室及安装于打印室的打印头、打印平台和位移装置，位移装置包括竖向位移机构、纵向位移机构及横向位移机构，纵向位移机构及横向位移机构驱动打印头位移，竖向位移机构驱动打印平台位移，竖向位移机构、纵向位移机构及横向位移机构均由丝杆及伺服电机组成，且各伺服电机均位于打印室外。采用上述方案，本实用新型提供一种提高打印精度、打印速度及打印室最大打印体积、降低打印成本、稳定的3D打印机。

Description

3D打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印领域，具体涉及一种3D打印机。

背景技术

3D打印机，即快速成形技术的一种机器，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状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。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。

传统打印机包括打印室及安装于打印室内的打印头、打印平台和位移装置，打印头位于打印平台的上方并在位移装置的驱动下沿XYZ轴调整打印头位置，从而将打印头移动至设定的与打印平台的相对位置，打印头内的打印材料加热后喷至打印平台，逐渐完成打印工作。

然而该种打印机存在如下弊端：位移装置的各组件均位于打印室内，占据一定打印室的上部空间，从而局限了打印头的移动范围，进而限制了单位体积的打印室所能打印的最大物体体积，只能通过更换更大规格的3D打印机，造成打印成本的增加；此外，传统的位移装置采用安装于打印头外周的三个可升降的摆动臂进行控制，三个摆动臂呈三角排布，各摆动臂一端为驱动端沿立柱竖向移动，另一端为联动端铰接于打印头，三个摆动臂的驱动端分别进行升降调节打印头与打印平台的相对位置，该种方式调节精度有限，不适合高精度产品的打印。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种提高打印精度、打印速度及打印室最大打印体积、降低打印成本、稳定的3D打印机。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：包括打印室及安装于打印室的打印头、打印平台和位移装置，所述的位移装置驱动打印头与打印平台相对横向、纵向及竖向移动，其特征在于：所述的位移装置包括竖向位移机构、纵向位移机构及横向位移机构，所述的纵向位移机构及横向位移机构位于打印平台上方，所述的纵向位移机构包括纵向导向件、纵向伺服电机、纵向传动件、两个纵向位移座及两个纵向丝杆，所述的纵向丝杆沿打印平台纵向放置并分别位于打印平台内的横向两侧，所述的纵向丝杆与打印室转动配合，所述的纵向导向件与各纵向丝杆平行设置并固定于打印室内，所述的纵向位移座沿纵向导向件移动并与纵向丝杆螺纹配合，各所述的纵向丝杆其中一端设置有延伸至打印室外的纵向延伸段，所述的纵向伺服电机固定于打印室并位于打印室外，通过纵向传动件同时驱动两个纵向延伸段转动，所述的横向位移机构包括横向伺服电机、横向丝杆、横向导向件及横向位移座，所述的横向丝杆沿打印平台横向放置且两端分别与两个纵向位移座转动配合，所述的横向导向件与横向丝杆平行设置并固定于各纵向位移座，所述的打印头安装于横向位移座，所述的横向位移座沿横向导向件移动并与横向丝杆螺纹配合，所述的横向丝杆其中一端设置有延伸至打印室外的横向延伸段，所述的横向伺服电机固定于纵向位移座并位于打印室外，所述的横向伺服电机驱动横向延伸段转动，所述的竖向位移机构包括竖向导向件、竖向伺服电机、竖向传动件及两个竖向丝杆，所述的竖向丝杆沿打印平台竖向放置并分别位于打印平台横向两侧，所述的竖向丝杆与打印室转动配合，所述的竖向导向件与各竖向丝杆平行设置并固定于打印室，所述的打印平台沿竖向导向件移动并与竖向丝杆螺纹配合，各所述的竖向丝杆的下端设置有延伸至打印室外的竖向延伸段，所述的竖向伺服电机固定于打印室并位于打印室外，通过竖向传动件同时驱动两个竖向延伸段转动。

通过采用上述技术方案，采用均由丝杆与伺服电机组成的竖向位移机构、纵向位移机构及横向位移机构，提高打印头的打印精确度，而且，作为驱动源且体积较大的伺服电机移至打印室外，为打印头提供更大的位移空间，从而使相同大小的打印室能够打印体积更大的物体，从而降低了的加工成本，此外，将位移装置进行分体，一部分用于驱动打印头位移，另一部分驱动打印平台位移，大大简化了位移装置的结构复杂程度，提高了位移装置的拆装便捷性，同时提高了位移的稳定程度，降低了故障率，而且，伺服电机相较其他驱动方式具有更快的启动速度及稳定性。

本实用新型进一步设置为：所述的打印室由机架及覆盖机架外周的保温壳体组成，所述的保温壳体由隔热材质制成，所述的纵向伺服电机及竖向伺服电机均固定于保温壳体的外侧壁，所述的纵向位移座设置有延伸至保温壳体外并与横向伺服电机固定的固定杆，所述的保温壳体开设有供固定杆和横向丝杆沿打印平台纵向移动的滑移槽。

通过采用上述技术方案，增设保温壳体使打印室在打印过程中处于封闭状态，避免外界气流对打印材料的喷出产生影响，使打印位置偏移，也避免打印材料各部分冷却不同步，造成打印产品的形变，保证打印质量，保温壳体由隔热材质制成使打印室内的温度保持恒定，此外，开设滑移槽，避免保温壳体阻碍横向位移机构的运行。

本实用新型进一步设置为：所述的滑移槽内设置有填充槽壁与固定杆及横向丝杆之间间隙的可形变隔热件。

通过采用上述技术方案，增设可形变隔热件，避免热量从滑移槽处泄露，进一步提高打印室的恒温能力。

本实用新型进一步设置为：所述的保温壳体开设有开启及封闭打印室的透明门体。

通过采用上述技术方案，增设透明门体，在打印过程中能够对打印情况进行实时观察，同时便于打印产品从打印室内取出。

本实用新型进一步设置为：所述的纵向导向件包括第一导杆及导向平台，所述的导向平台位于纵向位移座下方并固定于打印室内，所述的导向平台位于纵向丝杆的两端分别对应设置有转动座，各所述的转动座设置有构成转动座与纵向丝杆转动配合的第一轴承，所述的第一导杆两端插入转动座内并穿过纵向位移座。

通过采用上述技术方案，导向平台配合第一导杆使纵向位移座能够沿单一方向往复移动，还对纵向位移座进行支撑，使位移更加稳定，且减少纵向丝杆所承受的负载，此外，由两个转动座即可实现纵向位移机构的装配，结构简单，操作方便。

本实用新型进一步设置为：所述的纵向传动件包括第一同步带及第一同步轮，所述的第一同步轮安装于纵向丝杆延伸至打印室外的端部及纵向伺服电机的电机轴，所述的第一同步带绕设于各第一同步轮构成纵向伺服电机与纵向丝杆的驱动配合。

通过采用上述技术方案，采用同步轮及同步带，使纵向伺服电机能够同时驱动两个纵向丝杆，并使两个纵向丝杆的转动更为同步，提高位移的准确性。

本实用新型进一步设置为：所述的打印室的底部设置有万向轮，所述的万向轮使3D打印机与地面之间形成容纳竖向传动件的容纳空间。

通过采用上述技术方案，万向轮一方面使打印室具有行走的功能，另一方面为竖向传动件提供了容纳空间，使结构更加紧凑。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式的立体图；

图2为本实用新型具体实施方式去除保温壳体的立体图；

图3为本实用新型具体实施方式打印室底部的结构示意图。

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”“纵向”“横向”“竖向”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。

如图1—图3所示，本实用新型公开了一种3D打印机，包括打印室1及安装于打印室1的打印头2、打印平台3和位移装置，位移装置驱动打印头2与打印平台3相对横向、纵向及竖向移动，打印头2位移装置包括竖向位移机构4、纵向位移机构5及横向位移机构6，纵向位移机构5及横向位移机构6位于打印平台3上方，纵向位移机构5包括纵向导向件、纵向伺服电机51、纵向传动件、两个纵向位移座52及两个纵向丝杆53，纵向丝杆53沿打印平台3纵向放置并分别位于打印平台3内的横向两侧，纵向丝杆53与打印室1转动配合，纵向导向件与各纵向丝杆53平行设置并固定于打印室1内，纵向位移座52沿纵向导向件移动并与纵向丝杆53螺纹配合，各纵向丝杆53其中一端设置有延伸至打印室1外的纵向延伸段531，纵向伺服电机51固定于打印室1并位于打印室1外，通过纵向传动件同时驱动两个纵向丝杆53位于打印室1外的端部转动，横向位移机构6包括横向伺服电机61、横向丝杆62、横向导向件及横向位移座63，横向丝杆62沿打印平台3横向放置且两端分别与两个纵向位移座52转动配合，横向导向件与横向丝杆62平行设置并固定于各纵向位移座52，打印头2安装于横向位移座63，横向位移座63沿横向导向件移动并与横向丝杆62螺纹配合，横向丝杆62其中一端设置有延伸至打印室1外的横向延伸段621，横向伺服电机61固定于纵向位移座52并位于打印室1外，横向伺服电机61驱动横向延伸段621转动，竖向位移机构4包括竖向导向件、竖向伺服电机41、竖向传动件及两个竖向丝杆42，竖向丝杆42沿打印平台3竖向放置并分别位于打印平台3横向两侧，竖向丝杆42与打印室1转动配合，竖向导向件与各竖向丝杆42平行设置并固定于打印室1，打印平台3沿竖向导向件移动并与竖向丝杆42螺纹配合，各竖向丝杆42的下端设置有延伸至打印室1外的竖向延伸段421，竖向伺服电机41固定于打印室1并位于打印室1外，通过竖向传动件同时驱动两个竖向延伸段421转动，采用均由丝杆与伺服电机组成的竖向位移机构4、纵向位移机构5及横向位移机构6，提高打印头2的打印精确度，而且，作为驱动源且体积较大的伺服电机移至打印室1外，为打印头2提供更大的位移空间，从而使相同大小的打印室1能够打印体积更大的物体，从而降低了的加工成本，此外，将位移装置进行分体，一部分用于驱动打印头2位移，另一部分驱动打印平台3位移，大大简化了位移装置的结构复杂程度，提高了位移装置的拆装便捷性，同时提高了位移的稳定程度，降低了故障率，而且，伺服电机相较其他驱动方式具有更快的启动速度及稳定性，此外，横向导向件为至少两个穿过横向位移座63的第二导杆64，竖向导向件为至少两个穿过打印平台3的第三导杆43。

打印室1由机架11及覆盖机架11外周的保温壳体12组成，保温壳体12由隔热材质制成，隔热材质可为涂覆有氮化硅涂层的塑料或金属，纵向伺服电机51及竖向伺服电机41均固定于保温壳体12的外侧壁，纵向位移座52设置有延伸至保温壳体12外并与横向伺服电机61固定的固定杆54，保温壳体12开设有供固定杆54和横向丝杆62沿打印平台3纵向移动的滑移槽121，增设保温壳体12使打印室1在打印过程中处于封闭状态，避免外界气流对打印材料的喷出产生影响，使打印位置偏移，也避免打印材料各部分冷却不同步，造成打印产品的形变，保证打印质量，保温壳体12由隔热材质制成使打印室1内的温度保持恒定，此外，开设滑移槽121，避免保温壳体12阻碍横向位移机构6的运行。

滑移槽121内设置有填充槽壁与固定杆54及横向丝杆62之间间隙的可形变隔热件122，增设可形变隔热件122，避免热量从滑移槽121处泄露，进一步提高打印室1的恒温能力，可形变隔热件122一般选用高温硅胶片。

保温壳体12开设有开启及封闭打印室1的透明门体13，增设透明门体13，在打印过程中能够对打印情况进行实时观察，同时便于打印产品从打印室1内取出。

纵向导向件包括第一导杆55及导向平台56，导向平台56位于纵向位移座52下方并固定于打印室1内，导向平台56位于纵向丝杆53的两端分别对应设置有转动座57，各转动座57设置有构成转动座57与纵向丝杆53转动配合的第一轴承571，第一导杆55两端插入转动座57内并穿过纵向位移座52，导向平台56配合第一导杆55使纵向位移座52能够沿单一方向往复移动，还对纵向位移座52进行支撑，使位移更加稳定，且减少纵向丝杆53所承受的负载，此外，由两个转动座57即可实现纵向位移机构5的装配，结构简单，操作方便。

纵向传动件包括第一同步带58及第一同步轮581，第一同步轮581安装于纵向丝杆53延伸至打印室1外的端部及纵向伺服电机51的电机轴，第一同步带58绕设于各第一同步轮581构成纵向伺服电机51与纵向丝杆53的驱动配合，采用同步轮及同步带，使纵向伺服电机51能够同时驱动两个纵向丝杆53，并使两个纵向丝杆53的转动更为同步，提高位移的准确性。

打印室1的底部设置有万向轮14，万向轮14使3D打印机与地面之间形成容纳竖向传动件的容纳空间15，万向轮14一方面使打印室1具有行走的功能，另一方面为竖向传动件提供了容纳空间15，使结构更加紧凑，而此处的竖向传动件包括第二同步带44及第二同步轮441，第二同步轮441安装于竖向丝杆42延伸至打印室1外的端部及竖向伺服电机41的电机轴，第二同步带44绕设于各第二同步轮441构成竖向伺服电机41与竖向丝杆42的驱动配合，此外，第二同步带44在移动路径上设置有将第二同步带44涨紧的第二轴承442。

Claims (7)

1.一种3D打印机，包括打印室及安装于打印室的打印头、打印平台和位移装置，所述的位移装置驱动打印头与打印平台相对横向、纵向及竖向移动，其特征在于：所述的位移装置包括竖向位移机构、纵向位移机构及横向位移机构，所述的纵向位移机构及横向位移机构位于打印平台上方，所述的纵向位移机构包括纵向导向件、纵向伺服电机、纵向传动件、两个纵向位移座及两个纵向丝杆，所述的纵向丝杆沿打印平台纵向放置并分别位于打印平台横向内的两侧，所述的纵向丝杆与打印室转动配合，所述的纵向导向件与各纵向丝杆平行设置并固定于打印室内，所述的纵向位移座沿纵向导向件移动并与纵向丝杆螺纹配合，各所述的纵向丝杆其中一端设置有延伸至打印室外的纵向延伸段，所述的纵向伺服电机固定于打印室并位于打印室外，通过纵向传动件同时驱动两个纵向延伸段转动，所述的横向位移机构包括横向伺服电机、横向丝杆、横向导向件及横向位移座，所述的横向丝杆沿打印平台横向放置且两端分别与两个纵向位移座转动配合，所述的横向导向件与横向丝杆平行设置并固定于各纵向位移座，所述的打印头安装于横向位移座，所述的横向位移座沿横向导向件移动并与横向丝杆螺纹配合，所述的横向丝杆其中一端设置有延伸至打印室外的横向延伸段，所述的横向伺服电机固定于纵向位移座并位于打印室外，所述的横向伺服电机驱动横向延伸段转动，所述的竖向位移机构包括竖向导向件、竖向伺服电机、竖向传动件及两个竖向丝杆，所述的竖向丝杆沿打印平台竖向放置并分别位于打印平台横向两侧，所述的竖向丝杆与打印室转动配合，所述的竖向导向件与各竖向丝杆平行设置并固定于打印室，所述的打印平台沿竖向导向件移动并与竖向丝杆螺纹配合，各所述的竖向丝杆的下端设置有延伸至打印室外的竖向延伸段，所述的竖向伺服电机固定于打印室并位于打印室外，通过竖向传动件同时驱动两个竖向延伸段转动。

2.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于：所述的打印室由机架及覆盖机架外周的保温壳体组成，所述的保温壳体由隔热材质制成，所述的纵向伺服电机及竖向伺服电机均固定于保温壳体的外侧壁，所述的纵向位移座设置有延伸至保温壳体外并与横向伺服电机固定的固定杆，所述的保温壳体开设有供固定杆和横向丝杆沿打印平台纵向移动的滑移槽。

3.根据权利要求2所述的3D打印机，其特征在于：所述的滑移槽内设置有填充槽壁与固定杆及横向丝杆之间间隙的可形变隔热件。

4.根据权利要求2所述的3D打印机，其特征在于：所述的保温壳体开设有开启及封闭打印室的透明门体。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的3D打印机，其特征在于：所述的纵向导向件包括第一导杆及导向平台，所述的导向平台位于纵向位移座下方并固定于打印室内，所述的导向平台位于纵向丝杆的两端分别对应设置有转动座，各所述的转动座设置有构成转动座与纵向丝杆转动配合的第一轴承，所述的第一导杆两端插入转动座内并穿过纵向位移座。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的3D打印机，其特征在于：所述的纵向传动件包括第一同步带及第一同步轮，所述的第一同步轮安装于纵向丝杆延伸至打印室外的端部及纵向伺服电机的电机轴，所述的第一同步带绕设于各第一同步轮构成纵向伺服电机与纵向丝杆的驱动配合。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的3D打印机，其特征在于：所述的打印室的底部设置有万向轮，所述的万向轮使3D打印机与地面之间形成容纳竖向传动件的容纳空间。