CN210617314U

CN210617314U - 一种平行并联臂3d打印机

Info

Publication number: CN210617314U
Application number: CN201921588441.2U
Authority: CN
Inventors: 张巍; 毕研哲; 赵壮; 侯晓峰
Original assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Current assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority date: 2019-09-23
Filing date: 2019-09-23
Publication date: 2020-05-26
Anticipated expiration: 2029-09-23

Abstract

本实用新型公开了一种平行并联臂3D打印机，属于增材制造技术领域。3D打印机，包括底座、竖向支架、竖向活动板、打印机小臂、打印机大臂、打印喷头件、打印机臂联动装置、竖向支架连接装置，打印机臂联动装置包括小臂旋转轴、大臂旋转轴、同步齿带、双层支座、小臂电机、大臂电机，大臂旋转轴的内圈固定连接竖向活动板，大臂旋转轴的外圈连接打印机大臂的一端，打印机大臂的另一端连接小臂旋转轴的外圈，小臂旋转轴的内圈连接打印机小臂的一端，打印机小臂的另一端连接打印喷头件，双层支座底层固定连接打印机大臂，双层支座上层连接小臂电机。本实用新型的打印机具有制作成本低、结构精简、无打印平台、安装简便、调整便捷、Z轴简化的特点。

Description

一种平行并联臂3D打印机

技术领域

本实用新型具体涉及一种平行并联臂3D打印机，属于增材制造技术领域。

背景技术

随着对逆向制造创新技术之一的3D打印技术越来越受重视，桌面级打印机的成本越来越低。三维打印机民用化的进程越来越快，对教学单位的创新教育来讲，需要结构更新颖、成本更低的桌面级3D打印机。

现有的3D打印机存在单臂打印范围小的不足，双臂打印虽然可以扩大打印范围，但是双臂打印时两臂的转动惯量大，并且采用双臂打印时打印部件的运动平稳性和直线性很难保证。并且双臂打印机的结构通常比较复杂，加工和装配都比较困难。

实用新型内容

因此，本实用新型针对现有技术中3D打印机存在的不足，提供一种平行串联机械臂3D打印机，采用两个旋转机械臂结构，具有制作成本低、结构精简、无打印平台、安装简便、调整便捷、Z轴简化的特点。

具体的技术方案为：

一种平行并联臂3D打印机，包括底座，所述平行并联臂3D打印机还包括竖向支架、竖向活动板、打印机小臂、打印机大臂、打印喷头件、打印机臂联动装置、竖向支架连接装置，所述竖向支架上设有竖向滑槽，竖向支架端部与底座固定连接，所述竖向支架连接装置包括联轴器、丝杠、丝杠电机，联轴器安装在底座上，联轴器的两端分别连接丝杠和丝杠电机，丝杠竖直方向设置且通过螺母连接竖向活动板，竖向活动板上设有与竖向滑槽对应的滚轮，所述打印机臂联动装置包括小臂旋转轴、大臂旋转轴、同步齿带、双层支座、小臂电机、大臂电机，大臂旋转轴的内圈固定连接竖向活动板，大臂旋转轴的外圈连接打印机大臂的一端，打印机大臂的另一端连接小臂旋转轴的外圈，小臂旋转轴的内圈连接打印机小臂的一端，打印机小臂的另一端连接打印喷头件，双层支座底层固定连接打印机大臂，双层支座上层连接小臂电机，同步齿带的两端分别套接在小臂电机输出端和小臂旋转轴上，大臂电机的输出端连接大臂旋转轴，大臂电机输出端与小臂电机输出端在竖直方向上同轴，小臂和大臂一起绕着大臂电机旋转，转动范围是180度，小臂绕着转轴中心旋转，转动范围是270度。

进一步的，所述底座及竖向支架均为铝型材制成，采用串联臂结构作为打印头运动机构，串联臂设计为一个大臂和一个小臂的串联机构。两臂联合运行成为打印机平面运动机构。打印区域为一个扇形环的一部分。

进一步的，水平串联臂的大臂、小臂和Z轴移动部件一起在垂直方向运动，小臂电机通过连接件叠压在大臂电机之上，小臂电机不随大臂的转动而转动而是与大臂电机保持相对位置不变。这样减少了两臂运动时的转动惯量。

进一步的，打印喷头件安装在Z轴滑车上，Z轴滑车采用多轮式结构，所述滚轮数量为4个，矩形布置。滑车采用前后两片结构。

进一步的，所述底座上还设有挤出装置，挤出装置包括挤出齿轮和挤出电机，挤出电机输出端连接挤出齿轮。

挤出装置用于挤压打印线材，以适应不同的打印需求。

进一步的，所述竖向支架顶端还设有丝杠限位开关，打印机大臂和打印机小臂上分别装有坐标原点限位开关。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的平行并联臂3D打印机与现有技术相比，具有以下优点：

第一，本专利所涉及打印机采用串联机械臂形式，利用大臂和小臂的旋转运动实现打印图形的绘制。大臂电机只能随着Z轴上下平动而不能旋转，小臂电机与大臂同步运动，小臂通过同步带带动。

第二：本专利所涉及打印机的上下移动采用四个橡胶轮，橡胶轮被前后两个板子固定，保证了Z轴移动部件的运动平稳性和直线性。

第三，打印机本体上没有设置打印平台，直接可以在任何水平放置的平面上打印，如桌面、地板。Z轴电机和挤出电机设计在打印机的底座部位，提高了打印机整体的稳定性。

第四，打印机整体结构精简，具有配件少、装配简单等特点，可以设计成瘦高机型，适于低成本打印机的开发。

附图说明

图1为本申请3D打印机的正视图；

图2为图1的俯视图；

图3为具体实施方式中安装步骤一的正视图；

图4为具体实施方式中安装步骤一的俯视图；

图5为具体实施方式中安装步骤二的正视图；

图6为具体实施方式中安装步骤二的俯视图；

图7为具体实施方式中安装步骤三的正视图；

图8为具体实施方式中安装步骤三的俯视图。

附图标记如下：

1、打印机小臂，2、打印机大臂，3、小臂旋转轴，4、打印喷头件，5、大臂旋转轴，6、同步齿带，7、丝杠电机，8、丝杠限位件，9、底座，10、竖向活动板，11、橡胶滚轮，12、竖向支架，13、挤出机，14、挤出电机，15、小臂电机，16、大臂电机，17、双层支座，18、丝杠，19、联轴器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行说明：

如图1、图2所示，一种平行并联臂3D打印机，包括，打印机小臂1的末端安装有打印喷头件4,打印机小臂1的一端安装小臂旋转轴3，小臂旋转轴3的内圈与打印机小臂1连接，小臂旋转轴3的外圈与打印机大臂2的一端连接。打印机大臂2的另一端上套有大臂旋转轴5的外圈，大臂旋转轴5的内圈固定在Z轴竖向活动板10上。打印机大臂2与双层支座17固定，双层支座17上安装小臂电机15，小臂电机15的输出轴套有同步齿带6的一端，同步齿带6另一端套在小臂旋转轴3上。竖向活动板10上安装有四个橡胶滚轮11，橡胶滚轮11套在铝型材竖向支架12的卡槽里，竖向活动板10设置有背板可以将橡胶滚轮11牢牢地卡在铝型材竖向支架12的卡槽里。铝型材竖向支架12垂直安装在铝型材底座9上，铝型材底座9安装有Z轴丝杠电机7和联轴器19。联轴器19安装有丝杠18，丝杠18通过螺母移动竖向活动板10。丝杠18的顶端被固定在丝杠限位件8上。铝型材底座9还安装有挤出机13，挤出机13的挤出齿轮由挤出电机14带动。打印机小臂1和打印机大臂2一起绕着大臂电机16旋转，转动范围是180度，打印机小臂1绕着小臂转轴3中心旋转，转动范围是270度。

采用串联臂结构作为打印头运动机构,串联臂设计为一个打印机大臂2和一个打印机小臂1串联。两臂联合成为打印机平面运动机构。打印区域为一个扇形环的一部分。

水平串联臂的打印机大臂2、打印机小臂1和Z轴竖向活动板10一起在垂直方向运动，小臂电机15通过连接件叠压在大臂电机16之上，小臂电机15不随大臂的转动而转动而是与大臂电机16保持相对位置不变。这样减少了两臂运动时的转动惯量。

打印机小臂1的运动通过封闭式皮带带动并绕着打印机大臂2的末端旋转。打印机小臂1的末端安装有打印头及加热、冷却装置。

本申请打印机的打印加热装置、喷头、冷却装置都安装在竖向活动板10，Z轴竖向活动板10采用多轮式结构，具有噪声低、运动平稳的特点。为了加大承载能力，竖向活动板10采用前后两片结构。打印机大臂2和打印机小臂1上分别装有坐标原点限位开关。

打印机可以做成单打印头和双打印头两种。双打印头的两条打印臂运动方式一样，可同时打印两个相同的物体。

如图3至图8所示，打印机具体的安装过程如下。

第一步，将Z轴丝杠电机7和挤出机13安装在铝型材底座上，将Z轴移动件即竖向活动板10和Z轴固定铝型材即竖向支架12固定到位。

第二步，将打印机大臂2和大臂电机16安装到位，将Z轴丝杠电机7和Z轴丝杠18固定到位。调整打印机大臂2的水平度。

第三步，将打印机小臂1、小臂旋转轴3和打印喷头件4安装到位。调整打印机小臂1的水平度。

第四步，安装小臂电机15、小臂同步齿带6、限位开关。调整各部件位置并进行机电联合调试。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种平行并联臂3D打印机，包括底座，其特征在于，所述平行并联臂3D打印机还包括竖向支架、竖向活动板、打印机小臂、打印机大臂、打印喷头件、打印机臂联动装置、竖向支架连接装置，所述竖向支架上设有竖向滑槽，竖向支架端部与底座固定连接，所述竖向支架连接装置包括联轴器、丝杠、丝杠电机，联轴器安装在底座上，联轴器的两端分别连接丝杠和丝杠电机，丝杠竖直方向设置且通过螺母连接竖向活动板，竖向活动板上设有与竖向滑槽对应的滚轮，所述打印机臂联动装置包括小臂旋转轴、大臂旋转轴、同步齿带、双层支座、小臂电机、大臂电机，大臂旋转轴的内圈固定连接竖向活动板，大臂旋转轴的外圈连接打印机大臂的一端，打印机大臂的另一端连接小臂旋转轴的外圈，小臂旋转轴的内圈连接打印机小臂的一端，打印机小臂的另一端连接打印喷头件，双层支座底层固定连接打印机大臂，双层支座上层连接小臂电机，同步齿带的两端分别套接在小臂电机输出端和小臂旋转轴上，大臂电机的输出端连接大臂旋转轴，大臂电机输出端与小臂电机输出端在竖直方向上同轴，小臂和大臂一起绕着大臂电机旋转，转动范围是180度，小臂绕着转轴中心旋转，转动范围是270度。

2.如权利要求1所述的平行并联臂3D打印机，其特征在于，所述底座及竖向支架均为铝型材制成，采用串联臂结构作为打印头运动机构，串联臂设计为一个大臂和一个小臂的串联机构,两臂联合运行成为打印机平面运动机构,打印区域为一个扇形环的一部分。

3.如权利要求1所述的平行并联臂3D打印机，其特征在于，水平串联臂的大臂、小臂和Z轴移动部件一起在垂直方向运动，小臂电机通过连接件叠压在大臂电机之上，小臂电机不随大臂的转动而转动而是与大臂电机保持相对位置不变,这样减少了两臂运动时的转动惯量。

4.如权利要求1所述的平行并联臂3D打印机，其特征在于，所述打印喷头件包括喷头、加热装置、冷却装置,小臂的运动通过封闭式皮带带动并绕着大臂的末端旋转,小臂的末端安装有打印喷头件。

5.如权利要求1所述的平行并联臂3D打印机，其特征在于，打印喷头件安装在Z轴滑车上，Z轴滑车采用多轮式结构，所述滚轮数量为4个，矩形布置,滑车采用前后两片结构。

6.如权利要求1所述的平行并联臂3D打印机，其特征在于，所述底座上还设有挤出装置，挤出装置包括挤出齿轮和挤出电机，挤出电机输出端连接挤出齿轮。

7.如权利要求1所述的平行并联臂3D打印机，其特征在于，所述竖向支架顶端还设有丝杠限位开关，打印机大臂和打印机小臂上分别装有坐标原点限位开关。