CN210706061U - 一种精简型极坐标桌面3d打印扫描一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种精简型极坐标桌面3D打印扫描一体机，所述打印扫描一体机包括Z轴上端固定件、光杆、铝型材、Z轴活动件、X轴远端固定件、轴承、打印平台、螺钉、Y轴运动平台、Y轴连接件、第一同步齿、打印喷嘴、加热头、X轴滑动件、同步皮带、打印线材、丝杠、步进电机、第二同步齿、联轴器、限位开关、挤出电机、挤出齿轮和挤出轴承；采用极坐标系运动方式、控制精度达到0.02毫米，结构紧凑、安装方便、连线简单精简、运行噪声低的特点，方便用户的使用，重装精度保持性好，进而增加所执行任务的加工效率。此外，该打印机还具有扫描的功能，Y轴圆盘可作为扫描的工作平台，实现扫描并打印的功能。一机两用的设计提升了该机型的可扩展性。

Description

一种精简型极坐标桌面3D打印扫描一体机

技术领域

本实用新型涉及一种3D打印机，具体涉及一种精简型极坐标桌面 3D打印扫描一体机。

背景技术

目前国内市场上的桌面级3D打印机种类繁多，但多数存在控制精度高,安装后精度很低和难于重新组装的缺点。随着三维打印机民用化的进程越来越快，市场需要更多低成本的且运行速度快的桌面级3D打印机，而笛卡尔直角坐标系的双丝杠打印机至少需要五个步进电动机和两根丝杠才能实现运行，单丝杠的打印机也需要四个电动机以及多根光轴才能实现，运行速度被限定在了150毫米/秒。因此，市场常见的3D打印机主要缺点是制作成本已经到了极限且打印速度很难再提升。为了迎合大众创新制造的新浪潮，市场迫切需要成本更加低廉、打印速度更高、调整、维护更加便捷、功能多的3D打印机，以便使得快速成型这种先进制造技术能够更快的走入大众群体并提高相关创新产品的设计开发周期。

所以，需要对现有3D打印机进行改进，使得3D打印机更加实用且更加经济。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种精简型极坐标桌面3D打印扫描一体机，用以解决现有3D打印机精度不高及结构复杂的问题，同时满足一部分不会建模的用户。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种精简型极坐标桌面3D打印扫描一体机，所述打印扫描一体机包括扫描摄像头、Z轴上端固定件、光杆、铝型材、Z轴活动件、X轴远端固定件、轴承、打印平台、螺钉、Y轴运动平台、Y轴连接件、第一同步齿、打印喷嘴、加热头、X轴滑动件、同步皮带、打印线材、丝杠、步进电机、第二同步齿、联轴器、限位开关、挤出电机、挤出齿轮和挤出轴承、Z轴电机；

所述摄像头通过开口爪安装在Z轴光杆上；

所述Z轴上端固定件通过连接螺母被固定在铝型材上；

所述光杆和丝杠的上端被固定在Z轴上端固定件上；

所述Z轴活动件的两个空洞内安设有四个共两组直线轴承，Z轴活动件通过该轴承可以沿着光杆进行垂直方向的上下运动；

所述Z轴活动件上还安装了丝杠的螺母，当丝杠旋转时，螺母可带动Z轴活动件沿着光杆上下受控运动；

所述丝杠的下端通过联轴器与Z轴电机的输出轴相连；

所述联轴器用于纠正丝杠和Z轴电机输出轴的同轴度误差；

所述Z轴电机通过连接件被固定在铝型材上；

所述步进电机被固定在Z轴活动件上，并随着Z轴活动件上下移动；

所述步进电机输出轴上套有同步皮带的一端，同步皮带的另一端套在轴承上，轴承固定在X轴远端固定件上，X轴远端固定通过螺栓固定在铝型材上；

所述X轴远端固定件上安装有限位开关；

所述步进电机输出轴上装有第二同步齿，第二同步齿上套有同步皮带。

所述X轴滑动件上安装有三个带橡胶的小轮，其中，两个小轮在滑动件上侧，一个小轮在滑动件下侧，X轴滑动件上安装有散热器和加热头，加热头上安装有打印喷嘴；

所述Y轴步进电机固定在铝型材上；Y轴连接件为一个圆形零件并套在Y轴步进电机输出轴上；

所述打印平台通过四个螺钉被连接在Y轴连接件上，螺钉上套有弹簧，调整弹簧实现对打印平台水平度的调整；打印平台连同Y轴连接件一起进行往复旋转运动；

所述挤出电机与Z轴电机并排安装在铝型材上，挤出电机输出轴装有挤出齿轮和挤出轴承，打印线材挤出进X轴滑动件中；在打印平台上附着有一层耐高温的材料。

优选的，上述铝型材共有4根，由欧标2020铝制作，其中三根被连接在一起用于抵抗变形，另外一根铝型材被固定在Z轴活动件上。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型的打印机采用单丝杠Z轴，减少了双丝杠打印机所打印的零件波浪状纹路的缺点，且用两根光杠进行定位，限制了Z轴的旋转位移，单臂被固定件2固定并可以只保留上下移动的自由度。单臂结构也很大程度上减小了桌面打印机的制作成本。

所设计打印机可以实现扫描后直接打印的功能，将被打印物体安放在旋转平台上采用分度扫描方式将莫提的表面数据扫描进计算机中。

所用X轴移动部件采用滚轮小车形式，由于滚轮的摩擦力较小，有效的减小了整机的噪音。因此，在X轴频繁的往复运动中，本发明的打印机噪声得到有效的减小。

本实用新型的Y轴的运动带动整个打印平台的往复运动，Y轴的直线轴承固定不动，同步带带动光轴而光轴是带动整个打印平台的往复运动的，这样有效减少了Y轴的结构件，使得Y轴的结构得到了精简。

本实用新型的整体结构件都固定在铝型材组成的机体架上，铝合金架子连接简单，除了减小连接件外还使得整个机器外观具有观赏性。安装在铝型材上的Z轴步进电机、挤出装置步进电机、Y轴步进电机之间的距离比较近，有效的减小了电路板和电机之间的连接线。使得机器的电路结构更加紧凑。并且所有步进电机采用0.9步距角电机。电路板脉冲采用16细分，控制精度可达到0.02毫米。

由上所述，可知精简型圆柱坐标单臂桌面3D打印扫描一体机的采用极坐标系运动方式、将扫描和打印集合在一台机器中、控制精度达到0.02 毫米，结构紧凑、安装方便、连线简单精简、运行噪声低的特点，方便用户的使用，重装精度保持性好，进而增加所执行任务的加工效率。

附图说明

图1为本实用新型一种精简型极坐标桌面3D打印扫描一体机实施例的主视图；

图2为本实用新型一种精简型极坐标桌面3D打印扫描一体机实施例的俯视图；

图3为本实用新型一种精简型极坐标桌面3D打印扫描一体机实施例的后视图；

图4为本实用新型一种精简型极坐标桌面3D打印扫描一体机实施例的右视图；

图5为本实用新型一种精简型极坐标桌面3D打印扫描一体机实施例的打印平台安装结构图；

图6为本实用新型一种精简型极坐标桌面3D打印扫描一体机实施例的铝型材安装结构图；

图7为本实用新型一种精简型极坐标桌面3D打印扫描一体机实施例的扫描镜头结构视图。

图8为本实用新型一种精简型极坐标桌面3D打印扫描一体机实施例的扫描镜头安放图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例1

参见图1-图5，一种精简型极坐标桌面3D打印扫描一体机，所述打印扫描一体机包括Z轴上端固定件2、光杆3、铝型材4、Z轴活动件5、 X轴远端固定件7、轴承8、打印平台9、螺钉10、Y轴运动平台12、Y 轴连接件13、第一同步齿15、打印喷嘴16、加热头17、X轴滑动件19、同步皮带20、打印线材21、丝杠22、步进电机23、第二同步齿24、联轴器26、限位开关28、挤出电机29、挤出齿轮30和挤出轴承31、Z轴电机32、旋转平台33、扫描的摄像头34、开口爪35；

所述Z轴上端固定件2通过连接螺母1被固定在铝型材4上；

所述光杆3和丝杠22的上端被固定在Z轴上端固定件2上；

所述Z轴活动件5的两个空洞内安设有四个共两组直线轴承，Z轴活动件5通过该轴承可以沿着光杆3进行垂直方向的上下运动；

所述Z轴活动件5上还安装了丝杠22的螺母，当丝杠22旋转时，螺母可带动Z轴活动件5沿着光杆3上下受控运动；

所述丝杠22的下端通过联轴器26与Z轴电机32的输出轴相连；

所述联轴器26用于纠正丝杠22和Z轴电机32输出轴的同轴度误差；

所述Z轴电机32通过连接件被固定在铝型材4上；

所述步进电机23被固定在Z轴活动件5上，并随着Z轴活动件5上下移动；

所述步进电机23输出轴上套有同步皮带20的一端，同步皮带20的另一端套在轴承8上，轴承8固定在X轴远端固定件7上，X轴远端固定件7通过螺栓111固定在铝型材4上；

所述X轴远端固定件7上安装有限位开关28；

所述步进电机23输出轴上装有第二同步齿24，第二同步齿24上套有同步皮带20。

所述X轴滑动件19上安装有三个带橡胶的小轮18，其中，两个小轮在滑动件19上侧，一个小轮在滑动件19下侧，X轴滑动件19上安装有散热器和加热头17，加热头17上安装有打印喷嘴16；

所述Y轴步进电机25固定在铝型材4上；Y轴连接件13为一个扇形零件并套在Y轴步进电机25输出轴上；

所述打印平台9通过四个螺钉10被连接在Y轴连接件13上，螺钉 10上套有弹簧11，调整弹簧11实现对打印平台9水平度的调整；打印平台9连同Y轴连接件13一起进行往复旋转运动；

所述挤出电机29与Z轴电机32并排安装在铝型材4上，挤出电机 29输出轴装有挤出齿轮30和挤出轴承31，打印线材21挤出进X轴滑动件19中；在打印平台9上附着有一层耐高温的材料14。

参见图6，优选的，上述铝型材4共有4根，由欧标2020铝制作，其中三根被连接在一起用于抵抗变形，另外一根铝型材4被固定在Z轴活动件5上。

参见图7，被扫描物体放置在旋转平台上，扫描镜头通过连接件安置在Z轴光杆上。被扫描物体通过等角度间歇扫描方式获得物体的轮廓数据。

所述摄像头34用于扫描预打印的物体，物体不能为纯黑色，摄像头 34和开口爪35安置在一起，扫描时开口爪根据被测物体卡在Z轴光轴上的适当高度；

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种精简型极坐标桌面3D打印扫描一体机，其特征在于：所述打印扫描一体机包括扫描摄像头(34)、Z轴上端固定件(2)、光杆(3)、铝型材(4)、Z轴活动件(5)、X轴远端固定件(7)、轴承(8)、打印平台(9)、螺钉(10)、Y轴运动平台(12)、Y轴连接件(13)、第一同步齿(15)、打印喷嘴(16)、加热头(17)、X轴滑动件(19)、同步皮带(20)、打印线材(21)、丝杠(22)、步进电机(23)、第二同步齿(24)、Y轴步进电机(25)、联轴器(26)、限位开关(28)、挤出电机(29)、挤出齿轮(30)和挤出轴承(31)、Z轴电机(32)；

所述扫描摄像头(34)通过开口爪(35)安装在光杆(3)上；

所述Z轴上端固定件(2)通过连接螺母(1)被固定在铝型材(4)上；

所述光杆(3)和丝杠(22)的上端被固定在Z轴上端固定件(2)上；

所述Z轴活动件(5)的两个空洞内安设有四个共两组直线轴承，Z轴活动件(5)通过该轴承可以沿着光杆(3)进行垂直方向的上下运动；

所述Z轴活动件(5)上还安装了丝杠(22)的螺母，当丝杠(22)旋转时，螺母可带动Z轴活动件(5)沿着光杆(3)上下受控运动；

所述丝杠(22)的下端通过联轴器(26)与Z轴电机(32)的输出轴相连；

所述联轴器(26)用于纠正丝杠(22)和Z轴电机(32)输出轴的同轴度误差；

所述Z轴电机(32)通过连接件被固定在铝型材(4)上；

所述步进电机(23)被固定在Z轴活动件(5)上，并随着Z轴活动件(5)上下移动；

所述步进电机(23)输出轴上套有同步皮带(20)的一端，同步皮带(20)的另一端套在轴承(8)上，轴承(8)固定在X轴远端固定件(7)上，X轴远端固定件(7)通过螺栓(111)固定在铝型材(4)上；

所述X轴远端固定件(7)上安装有限位开关(28)；

所述步进电机(23)输出轴上装有第二同步齿(24)，第二同步齿(24) 上套有同步皮带(20)；

所述X轴滑动件(19)上安装有三个带橡胶的小轮(18)，其中，两个小轮在X轴滑动件(19)上侧，一个小轮在X轴滑动件(19)下侧，X轴滑动件(19)上安装有散热器和加热头(17)，加热头(17)上安装有打印喷嘴(16)；

所述Y轴步进电机(25)固定在铝型材(4)上；Y轴连接件(13)为一个圆形零件并套在Y轴步进电机(25)输出轴上；

所述打印平台(9)通过四个螺钉(10)被连接在Y轴连接件(13)上，螺钉(10)上套有弹簧(11)，调整弹簧(11)实现对打印平台(9)水平度的调整；打印平台(9)连同Y轴连接件(13)一起进行往复旋转运动；

所述挤出电机(29)与Z轴电机(32)并排安装在铝型材(4)上，挤出电机(29)输出轴装有挤出齿轮(30)和挤出轴承(31)，打印线材(21)挤出进X轴滑动件(19)中；在打印平台(9)上附着有一层耐高温的材料。

2.根据权利要求1所述的一种精简型极坐标桌面3D打印扫描一体机，其特征在于：所述铝型材(4)共有4根，由欧标2020铝制作，其中三根被连接在一起用于抵抗变形，另外一根铝型材(4)被固定在Z轴活动件(5)上。

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