CN210969949U - 平面移动模组及3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平面移动模组及3D打印机，该平面移动模组包括大径回转齿轮、中径回转齿轮和连接轴，连接轴的一端安装在大径回转齿轮上靠近边缘的部位，中径回转齿轮的中心孔安装在连接轴的另一端，在中径回转齿轮上设有安装部，还包括第一驱动轴，大径回转齿轮的中心孔通过轴承安装在第一驱动轴上，在第一驱动轴的一端安装有与中径回转齿轮相啮合的第一驱动小齿轮，还包括第二驱动轴，第二驱动轴的一端安装有与大径回转齿轮相啮合的第二驱动小齿轮。本实用新型提供的平面移动模组有较强承载能力，在悬挂较重打印喷头的情况下，能够保证打印喷头移动平稳，保证打印出产品的质量。

Description

平面移动模组及3D打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印机技术领域，具体涉及一种平面移动模组。

背景技术

由于3D打印机的打印喷头需要在空间上运行，3D打印机的平面移动机构不仅需要带动打印喷头移动，还需要承载打印喷头的重量，对于一些具有挤压、加热功能的打印喷头，该打印喷头本身重量较重，因此，3D打印机的平面移动机构还需要具有一定的承重能力。

目前，有一种常用于平面移动的机构为SCARA（Selective Compliance AssemblyRobot Arm）机构，这种SCARA机构为开链运动方式，用于固定打印喷头的一端距离机械臂的末端较远，机械臂受力较大而易发生弯曲变形，导致喷头在移动过程中容易发生抖动，平面精度不易保证。

公开号为CN107351377A的中国专利文献记载了一种混联式3D打印机，包括框架、平面移动并联机构、打印升降台、送料输送装置以及控制面板。平面移动并联机构利用滚珠丝杠副和导轨固定于框架上，通过滚珠丝杠副与减速器和伺服电机相连，并通过三条分支运动链实现打印喷头在水平面内的二维移动；打印升降台利用滚珠丝杠副和导轨固定于框架上，通过滚珠丝杠副与减速器和伺服电机相连，实现打印升降台在垂直面内的上下移动；物料输送装置安装于动平台上通过加热装置和打印喷头完成材料的喷出；通过控制与检测模块对打印喷头的位置进行检测，从而反馈发到控制面板，并通过控制面板对其进行调控完成3D打印。该专利文献中3D打印机的平面移动并联机构承重能力较小，对应较重的打印喷头，在移动过程中稳定性不好，容易晃动，从而导致打印喷头的移动轨迹与预定轨迹存在偏差，影响打印产品的质量。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种平面移动模组及3D打印机，解决现有技术中3D打印机的打印喷头移动过程中不稳定的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的第一方面是：

设计一种平面移动模组，包括大径回转齿轮、中径回转齿轮和连接轴，所述大径回转齿轮和中径回转齿轮的中轴线相平行，所述连接轴的一端安装在所述大径回转齿轮上靠近边缘的部位，所述中径回转齿轮的中心孔安装在所述连接轴的另一端，且所述中径回转齿轮能够以所述连接轴为转轴转动，在所述中径回转齿轮上设有安装部；还包括第一驱动轴，所述大径回转齿轮的中心孔通过轴承安装在所述第一驱动轴上，在所述第一驱动轴的一端安装有与所述中径回转齿轮相啮合的第一驱动小齿轮；还包括第二驱动轴，所述第二驱动轴的一端安装有与所述大径回转齿轮相啮合的第二驱动小齿轮。

优选的，所述安装部上设有安装轴，所述安装部设置在所述中径回转齿轮的边缘，且所述安装部上设有轴承安装孔，所述轴承安装孔的中轴线与所述大径回转齿轮的中轴线相平行，所述安装轴通过轴承安装在所述轴承安装孔上，所述安装轴的中轴线与所述连接轴的中轴线的间距大于等于所述大径回转齿轮的中轴线与所述连接轴的中轴线的间距。

本实用新型的第二方面是：

设计一种3D打印机，包括机架、打印平台、打印喷头，所述机架上安装有用于带动所述打印平台上下移动的竖向移动机构和用于带动所述打印喷头在水平方向移动的平面移动模组，所述平面移动模组设于所述打印平台上方，所述平面移动模组为本申请第一方面任一项所述的平面移动模组，在所述机架上还安装有用于驱动所述第一驱动轴的第一驱动电机、用于驱动所述第二驱动轴的第二驱动电机，所述打印喷头的喷嘴的中心与所述连接轴的中轴线的间距大于等于所述大径回转齿轮的中轴线与所述连接轴的中轴线的间距；所述3D打印机还包括用于控制所述第一驱动电机和第二驱动电机的控制系统；在所述机架上安装有用于向所述控制系统发送信号以确定所述打印喷头的原点的第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，在所述大径回转齿轮和中径回转齿轮上分别安装有第一磁性体和第二磁性体，所述第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别对应于所述第一磁性体和第二磁性体。

优选的，所述竖向移动机构包括滚珠丝杠、导向杆、移动架和丝杠驱动电机，所述滚珠丝杠、导向杆沿竖向设置，所述移动架上设有与所述滚珠丝杠相应的丝杠螺母和与所述导向杆相应的导向套，所述移动架通过所述丝杠螺母和导向套安装在所述滚珠丝杠、导向杆上。

优选的，在所述导向杆上部安装有用于限定所述移动架的移动上限的限位开关。

优选的，还包括安装于所述机架上的送丝机构，所述送丝机构包括壳体和送丝电机，所述壳体内安装有保持架和送丝轴，所述送丝轴的中部外周面设有沿周向排列的横向拨送齿组，所述保持架上安装有小导轮，所述小导轮的中轴线平行于所述送丝轴的中轴线，所述小导轮与所述送丝轴上的横向拨送齿组之间预留有用于穿过丝料的缝隙；所述送丝电机的输出轴上安装有主动齿轮，所述送丝轴的端部安装有与主动齿轮相啮合的从动齿轮。

本实用新型的有益技术效果在于：

1.本实用新型提供的平面移动模组中的齿轮具有很大的抗弯截面系数，因此该平面移动模组有较强承载能力，在悬挂较重打印喷头的情况下，能够保证打印喷头移动平稳，保证打印出产品的质量。

2.由于本实用新型提供的平面移动模组上的安装轴是通过轴承安装在轴承安装孔上，因此，打印喷头来回移动过程中，打印喷头可自由转动以适应丝料的传输方向，防止丝料发生缠绕。

3.本实用新型提供的3D打印机的打印喷头是安装在由齿轮组成的平面移动模组下方，该平面移动模组的移动面积较大，能够打印较大尺寸的产品。

附图说明

图1为本实用新型一实施例平面移动模组的立体结构示意图；

图2为本实用新型一实施例平面移动模组的分解图；

图3为本实用新型一实施例平面移动模组的主视图；

图4为本实用新型一实施例平面移动模组带动打印喷头的扫描范围示意图；

图5为本实用新型一实施例中3D打印机的立体结构示意图；

图6为本实用新型一实施例中3D打印机的分解图；

图7为本实用新型一实施例中3D打印机的送丝机构的立体结构示意图；

图8为本实用新型一实施例中3D打印机的送丝机构的分解图。

图中，各标号示意为：大径回转齿轮101、轴承安装孔1011、中径回转齿轮102、安装部1021、轴承安装孔1022、连接轴103、第一轴承1031、第一驱动轴104、第二轴承1041、第二轴孔1042、第二驱动轴105、第三轴孔1051、第一驱动小齿轮106、第二驱动小齿轮107、安装轴108、第三轴承1081、打印平台111、打印喷头112、喷嘴1121、滚珠丝杠121、导向杆122、移动架123、丝杠驱动电机124、第一轴孔1241、丝杠螺母125、导向套126、底座131、顶板132、空心方梁133、送丝机构14、壳体141、丝料进入孔1411、丝料输出孔1412、送丝电机142、保持架143、送丝轴144、横向拨送齿组1441、第四轴承1442、小导轮145、主动齿轮146、从动齿轮147、限位开关151、第一霍尔传感器152、第二霍尔传感器153、第一轴线A1、第二轴线A2、第三轴线A3。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本实用新型，并不以任何方式限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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。

实施例1：

一种平面移动模组，请参阅图1至图4。

本实用新型实施例提供的平面移动模组包括大径回转齿轮101、中径回转齿轮102和连接轴103，大径回转齿轮101和中径回转齿轮102的中轴线相平行，连接轴103用于将中径回转齿轮102连接在大径回转齿轮101的下方，使得大径回转齿轮101转动过程中，通过连接轴103带动中径回转齿轮102一同转动。

具体的，大径回转齿轮101靠近边缘的部位设有轴承安装孔1011，连接轴103的上端安装有第一轴承1031，第一轴承1031安装在轴承安装孔1011中，中径回转齿轮102的中心孔固定安装在连接轴103的下端。

该平面移动模组还设有第一驱动轴104和第二驱动轴105，大径回转齿轮101的中心孔通过第二轴承1041安装在第一驱动轴104的中部，第一驱动轴104穿过大径回转齿轮101的中心孔向下延伸，且在第一驱动轴104的下端安装有与中径回转齿轮102相啮合的第一驱动小齿轮106。在第二驱动轴105的下端安装有与大径回转齿轮101相啮合的第二驱动小齿轮107。

进一步的，在中径回转齿轮102上设有安装部1021，安装部1021设置在中径回转齿轮102的边缘并沿径向向外延伸，安装部1021上设有安装轴108，安装轴108下端用于安装3D打印机的打印喷头。

在安装部1021上设有轴承安装孔1022，轴承安装孔1022的中轴线与大径回转齿轮101的中轴线相平行，安装轴108的上端通过第三轴承1081安装在轴承安装孔1022上，安装轴108的中轴线与连接轴103的中轴线的间距等于大径回转齿轮101的中轴线与连接轴103的中轴线的间距。

第一驱动轴104和第二驱动轴105分别可通过电机等动力装置驱动旋转，因此，第二驱动小齿轮107以第三轴线A3为中心旋转，大径回转齿轮101在第二驱动小齿轮107驱动下以第一轴线A1为中心旋转，中径回转齿轮102可以第一轴线A1为中心公转；同时，中径回转齿轮102在第一驱动小齿轮106的驱动下可以第二轴线A2为中心自转，因此，如图4所示，安装在安装轴108下端的打印喷头可扫描整个区域B，区域B是以第一轴线A1为中心，以2倍的第一轴线A1与第二轴线A2的间距为半径的圆周面，打印喷头的扫描面积大幅度增加。

另外，由于打印喷头是悬挂安装在中径回转齿轮102的安装部1021，中径回转齿轮102为刚性部件，且有较强承载能力，在悬挂较重打印喷头的情况下，能够保证打印喷头移动平稳，保证打印出产品的质量。

打印喷头上连接有打印产品用的丝料，且丝料是连接到打印喷头的固定部位，由于安装轴108是通过第三轴承1081安装在轴承安装孔1022上，因此，打印喷头来回移动过程中，打印喷头可自由转动以适应丝料的传输方向，防止丝料发生缠绕。

实施例2：

一种3D打印机，请参阅图图1至图8。

本实用新型实施例提供的3D打印机包括机架、打印平台111、打印喷头112，在机架上安装有用于带动打印平台111上下移动的竖向移动机构和用于带动打印喷头112在水平方向移动的平面移动模组，该平面移动模组为实施例1中的平面移动模组。

竖向移动机构包括滚珠丝杠121、导向杆122、移动架123和丝杠驱动电机124，滚珠丝杠121、导向杆122沿竖向设置，移动架123上设有与滚珠丝杠121相应的丝杠螺母125和与导向杆122相应的导向套126，移动架123通过丝杠螺母125和导向套126安装在滚珠丝杠121、导向杆122上。导向杆122共有三根，这三根导向杆122围绕在滚珠丝杠121周围，每一根导向杆122上均对应设有一个导向套126。

机架包括底座131、顶板132和空心方梁133，空心方梁133的下表面设有用于穿出丝杠驱动电机124的输出轴的第一轴孔1241，且空心方梁133的下表面开设有连通到该第一轴孔1241的槽，便于将丝杠驱动电机124从空心方梁133的端部移动安装在空心方梁133内，并使丝杠驱动电机124的输出轴从第一轴孔1241穿出。滚珠丝杠121的上端通过轴承安装在顶板132上，且滚珠丝杠121的上端连接到丝杠驱动电机124的输出轴，滚珠丝杠121的下端通过轴承安装在底座131上；各导向杆122的上端分别固定在顶板132下表面的对应部位，下端固定在底座131上表面的对应部位。

打印平台111安装在移动架123上，在丝杠驱动电机124驱动下，滚珠丝杠121转动可带动打印平台111上下移动。

平面移动模组设于打印平台111上方，在空心方梁133中还安装有第一驱动电机127和第二驱动电机128，平面移动模组的第一驱动轴104为第一驱动电机127的输出轴，平面移动模组的第二驱动轴105为第二驱动电机128的输出轴。在空心方梁133的下表面设有用于供第一驱动轴104穿出的第二轴孔1042，和用于供第二驱动轴105穿出的第三轴孔1051，空心方梁133的下表面还开设有连通到第二轴孔1042和第三轴孔1051的槽，以便于将第一驱动电机127和第二驱动电机128从空心方梁133的端部移动安装在空心方梁133内，并使第一驱动轴104穿出第二轴孔1042，第二驱动轴105穿出第三轴孔1051。

打印喷头112的喷嘴1121的中心在图2中安装轴108的中心轴上，打印喷头112的喷嘴1121的中心与连接轴103的中轴线的间距等于大径回转齿轮101的中轴线与连接轴103的中轴线的间距，从而打印喷头112的喷嘴1121的扫描区域为图4中的区域B。

进一步的，该3D打印机还包括安装于空心方梁133上的送丝机构14，如图8所示，送丝机构14包括壳体141和送丝电机142，壳体141内安装有保持架143和送丝轴144，送丝轴144的中部外周面设有沿周向排列的横向拨送齿组1441，保持架143上安装有小导轮145，小导轮145的中轴线平行于送丝轴144的中轴线，小导轮145与送丝轴144上的横向拨送齿组1441之间预留有用于穿过丝料的缝隙，在送丝电机142的输出轴上安装有主动齿轮146，送丝轴144的端部安装有与主动齿轮143相啮合的从动齿轮147，送丝轴144的另一端通过第四轴承1442安装在壳体141中。

壳体141的后侧设有丝料进入孔1411，前侧设有丝料输出孔1412，丝料略粗于小导轮145与送丝轴144上的横向拨送齿组1441之间的缝隙，在送丝电机142的驱动下，送丝轴144转动，从而横向拨送齿组1441可拨动丝料向前输送。

进一步的，如图4所示，在其中一根导向杆122上部设有限位开关151，限位开关151连接到丝杠驱动电机124的控制电路上，限位开关151用于限定移动架123的移动上限，当移动架123触碰到限位开关151，丝杠驱动电机124立即停机，防止移动架123触碰到打印喷头112。

该3D打印机还包括用于控制第一驱动电机和第二驱动电机的控制系统，该控制系统包括两台型号为MA860H150MM的电机驱动器，分别用于控制第一驱动电机和第二驱动电机，从而使得平面移动模组可带动打印喷头112可在平面方向上做预定轨迹的二维运动，同时，打印喷头112熔化喷出的丝料不断累积在打印平台111上最终形成产品。

如图5所示，在机架的空心方梁133侧面上还安装有用于确定打印喷头112的原点的第一霍尔传感器152和第二霍尔传感器153，本实施例中，第一霍尔传感器152和第二霍尔传感器153采用型号为AH173的霍尔传感器，在大径回转齿轮101的上表面和中径回转齿轮102的上表面分别安装有第一磁性体和第二磁性体，第一霍尔传感器152和第二霍尔传感器153分别对应于第一磁性体和第二磁性体，第一磁性体和第二磁性体为磁铁块，在安装时，需要第一磁性体和第二磁性体的磁极N极朝向第一霍尔传感器152和第二霍尔传感器153的正面，由于第一驱动电机127用于驱动大径回转齿轮101，而第二驱动电机128用于驱动中径回转齿轮102，因此，将第一霍尔传感器152连接到用于控制第二驱动电机128的电机驱动器，将第二霍尔传感器153连接到用于控制第一驱动电机127的电机驱动器，从而可确定打印喷头112的原点位置。

基于以上实施例，本实用新型提供的3D打印机的打印喷头112是安装在由齿轮组成的平面移动模组下方，该平面移动模组的移动面积较大，能够打印较大尺寸的产品，同时该平面移动模组具有较强的承载能力，保证打印喷头112在移动过程中的平稳性，保证打印出的产品的质量。

上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本实用新型的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (6)

1.一种平面移动模组，其特征在于，包括大径回转齿轮、中径回转齿轮和连接轴，所述大径回转齿轮和中径回转齿轮的中轴线相平行，所述连接轴的一端安装在所述大径回转齿轮上靠近边缘的部位，所述中径回转齿轮的中心孔安装在所述连接轴的另一端，且所述中径回转齿轮能够以所述连接轴为转轴转动，在所述中径回转齿轮上设有安装部；

还包括第一驱动轴，所述大径回转齿轮的中心孔通过轴承安装在所述第一驱动轴上，在所述第一驱动轴的一端安装有与所述中径回转齿轮相啮合的第一驱动小齿轮；还包括第二驱动轴，所述第二驱动轴的一端安装有与所述大径回转齿轮相啮合的第二驱动小齿轮。

2.根据权利要求1所述的平面移动模组，其特征在于，所述安装部上设有安装轴，所述安装部设置在所述中径回转齿轮的边缘，且所述安装部上设有轴承安装孔，所述轴承安装孔的中轴线与所述大径回转齿轮的中轴线相平行，所述安装轴通过轴承安装在所述轴承安装孔上，所述安装轴的中轴线与所述连接轴的中轴线的间距大于等于所述大径回转齿轮的中轴线与所述连接轴的中轴线的间距。

3.一种3D打印机，包括机架、打印平台、打印喷头，所述机架上安装有用于带动所述打印平台上下移动的竖向移动机构和用于带动所述打印喷头在水平方向移动的平面移动模组，所述平面移动模组设于所述打印平台上方，其特征在于，所述平面移动模组为权利要求1或2所述的平面移动模组，在所述机架上还安装有用于驱动所述第一驱动轴的第一驱动电机、用于驱动所述第二驱动轴的第二驱动电机，所述打印喷头的喷嘴的中心与所述连接轴的中轴线的间距大于等于所述大径回转齿轮的中轴线与所述连接轴的中轴线的间距；所述3D打印机还包括用于控制所述第一驱动电机和第二驱动电机的控制系统；

在所述机架上安装有用于向所述控制系统发送信号以确定所述打印喷头的原点的第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，在所述大径回转齿轮和中径回转齿轮上分别安装有第一磁性体和第二磁性体，所述第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别对应于所述第一磁性体和第二磁性体。

4.根据权利要求3所述的3D打印机，其特征在于，所述竖向移动机构包括滚珠丝杠、导向杆、移动架和丝杠驱动电机，所述滚珠丝杠、导向杆沿竖向设置，所述移动架上设有与所述滚珠丝杠相应的丝杠螺母和与所述导向杆相应的导向套，所述移动架通过所述丝杠螺母和导向套安装在所述滚珠丝杠、导向杆上。

5.根据权利要求4所述的3D打印机，其特征在于，在所述导向杆上部安装有用于限定所述移动架的移动上限的限位开关。

6.根据权利要求3所述的3D打印机，其特征在于，还包括安装于所述机架上的送丝机构，所述送丝机构包括壳体和送丝电机，所述壳体内安装有保持架和送丝轴，所述送丝轴的中部外周面设有沿周向排列的横向拨送齿组，所述保持架上安装有小导轮，所述小导轮的中轴线平行于所述送丝轴的中轴线，所述小导轮与所述送丝轴上的横向拨送齿组之间预留有用于穿过丝料的缝隙；所述送丝电机的输出轴上安装有主动齿轮，所述送丝轴的端部安装有与主动齿轮相啮合的从动齿轮。

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