CN213472205U - 一种双z轴驱动结构及具有其的单喷头3d打印机 - Google Patents

一种双z轴驱动结构及具有其的单喷头3d打印机 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种双Z轴驱动结构及具有其的单喷头3D打印机，所述双Z轴驱动结构包括平台、设于平台上的支架以及滑动设于支架上并位于平台上方的横梁，支架的下端一侧设有两个间隔设置的第一电机和第二电机，第一电机的上端设有与其传动连接并竖直设置的第一丝杠，第二电机的上端设有与其传动连接并竖直设置的第二丝杠，横梁的两端通过丝杠螺母分别固定于第一丝杠和第二丝杠上，第一丝杠和第二丝杠的上端分别设有第一同步轮和第二同步轮，第一同步轮和第二同步轮通过同步带连接。本实用新型通过双电机双丝杠的驱动方式，提高了横梁在移动过程中的平衡性和稳定性，并在两丝杠间增加同步带来保证两丝杆的同步性，从而使横梁与平台始终保持平行。

Description

一种双Z轴驱动结构及具有其的单喷头3D打印机
技术领域
本实用新型属于3D打印平台的技术领域，具体涉及一种双Z轴驱动结构及具有其的单喷头3D打印机。
背景技术
3D打印机是快速成形技术的一种机器，它是以数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体；FDM(熔融沉积快速成型技术)是目前应用最多的一种3D打印技术，采用FDM技术的3D打印机使用线形耗材，将其熔融后在工作平台上沉积成型，现阶段大部分FDM的3D打印机结构一般包括X、Y或Z轴运动机构，而Z轴运动机构一般采用单电机、单丝杠的驱动方式，在设于Z轴运动机构上的X轴运动机构的重量较大的情况下，对丝杠承载能力和电机的功能都提出了较高要求，随之带来成本的不断提高，还容易导致X轴运动机构出现摆动的问题，平衡性和稳定性较差，致使X轴运动机构与下面的打印平台不能保持平行而影响打印效果，且会影响Z轴运动机构的使用寿命。
实用新型内容
本实用新型目的在于为克服现有的技术缺陷，提供一种双Z轴驱动结构，通过双电机双丝杠的驱动方式，提高了横梁在上下移动过程中的平衡性和稳定性，并在两丝杠之间增加同步带来保证两丝杆的同步性，从而使横梁与平台始终保持平行。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种双Z轴驱动结构，包括平台、设于平台上的支架以及上下滑动设于支架上并位于平台上方的横梁，所述支架的下端一侧设有两个间隔设置的第一电机和第二电机，所述第一电机的上端设有与其传动连接并竖直设置的第一丝杠，所述第二电机的上端设有与其传动连接并竖直设置的第二丝杠，所述横梁的两端通过丝杠螺母分别固定于所述第一丝杠和第二丝杠上，所述第一丝杠和第二丝杠的上端分别设有第一同步轮和第二同步轮，所述第一同步轮和第二同步轮之间通过同步带连接。
进一步的，所述支架的上端在对应第一丝杠和第二丝杠的位置处均设有固定座，所述第一丝杠和第二丝杠的上端通过轴承与所述固定座转动连接。
进一步的，所述支架包括分别竖直设于所述平台表面两侧的第一竖杆、第二竖杆以及横跨设于第一竖杆和第二竖杆顶部的横杆，所述第一电机和第二电机分设于第一竖杆和第二竖杆的下端，第一竖杆和第二竖杆的上端均设有一个所述固定座。
进一步的，所述固定座为朝下设置的直角状，其中一直角边与所述第一竖杆或第二竖杆固定，另一直角边与所述平台平行。
进一步的，所述横梁的两端分别通过第一固定块和第二固定块与所述丝杠螺母连接。
进一步的，所述第一固定块上转动设有分别夹持于所述第一竖杆内外两侧的第一滑轮和第二滑轮，所述第二固定块上转动设有分别夹持于所述第二竖杆内外两侧的第三滑轮和第四滑轮。
进一步的，所述第一竖杆和第二竖杆的内外侧中间均竖直设有用于滑轮滑动的导向槽。
进一步的，所述第一固定块包括分设于支架两侧的第一前固定板和第一后固定板，所述第二固定块包括分设于支架两侧的第二前固定板和第二后固定板，所述第一前固定板和第二前固定板均与丝杆螺母固定，所述横梁的两端分别与所述第一后固定板和第二后固定板固定，所述第一滑轮和第二滑轮均通过转轴转动设于所述第一前固定板和第一后固定板之间，所述第三滑轮和第四滑轮均通过转轴转动设于所述第二前固定板和第二后固定板之间。
进一步的，所述平台包括底板以及分设于底板两侧的第一型材和第二型材，所述第一竖杆和第二竖杆分设于第一型材和第二型材上，所述横杆的上端中间设有提手。
本实用新型还提供了一种单喷头3D打印机，包括上述的双Z轴驱动结构，还包括滑动设于所述横梁上并用于打印的喷头机构、用于驱动所述喷头机构移动的X轴皮带传送机构、滑动设于所述底板上的打印平台以及用于驱动所述打印平台移动的Y轴皮带传送机构，所述喷头机构位于所述打印平台的上方。
本实用新型具有以下有益效果：通过双电机双丝杠的驱动方式，提高了横梁在上下移动过程中的平衡性和稳定性，降低了丝杠和丝杠所承受的承载力，由两个电机同时提供驱动力，因此可以采用小功率电机、低载荷丝杠，可以大大降低成本并提高其的使用寿命，并在两丝杠之间增加同步带来保证两丝杆的同步性，实现双电机的同步驱动，从而使横梁与平台始终保持平行；还在支架上设有固定丝杠的固定座，从而可保证丝杠在运动过程中不会摆动，且可保证同步带始终处于张紧的状态，确保两丝杠的同步性保持稳定和良好。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：
图1为实施例中双Z轴驱动结构的示意图；
图2为实施例中横梁、固定块和滑轮结合后的示意图；
图3为实施例中第一竖杆的示意图；
图4为实施例2中横梁与X轴皮带传送机构结合后的示意图；
图5为实施例2中张紧调节机构的示意图；
图6为实施例2中张紧调节机构去除外壳后的示意图；
图7为实施例2中底板与打印平台结合后的示意图；
图8为实施例2中打印平台与Y轴皮带传送机构结合后的底面示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、横梁，2、第一电机，3、第二电机，4、联轴器，5、第一丝杠，6、第二丝杠，7、丝杠螺母，8、第一同步轮，9、第二同步轮，10、同步带，11、固定座，20、导向槽，21、第一竖杆，22、第二竖杆，23、横杆，211、第一滑轮，212、第二滑轮，222、第四滑轮，24、第一前固定板，25、第一后固定板，26、第二前固定板，27、第二后固定板，28、提手，31、底板，32、第一型材，33、第二型材，40、喷头机构，41、第三电机，411、主动轮，42、外壳，43、U字架，44、从动轮，45、螺丝，46、X轴滑动组件，47、X轴皮带，50、打印平台，51、滑动轨，52、Y轴皮带，53、第四电机，54、Y轴滑动组件。
具体实施方式
为了更充分的理解本实用新型的技术内容，下面将结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步介绍和说明；需要说明的是，正文中如有“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的部件等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有作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。
实施例1
如图1-3所示，本实施例所示的一种双Z轴驱动结构，包括平台、设于平台上的支架以及上下滑动设于支架上并位于平台上方的横梁1，支架的下端一侧设有两个间隔设置的第一电机2和第二电机3，第一电机2的上端通过联轴器4设有与其传动连接并竖直设置的第一丝杠5，第二电机2的上端通过联轴器4设有与其传动连接并竖直设置的第二丝杠6，形成Z轴上的双驱动装置，横梁1的两端通过丝杠螺母7分别固定于第一丝杠5和第二丝杠6上，第一丝杠5和第二丝杠6的上端分别设有第一同步轮8和第二同步轮9，第一同步轮8和第二同步轮9之间通过同步带10连接；上述结构中，通过双电机双丝杠的驱动方式，提高了横梁在上下移动过程中的平衡性和稳定性，降低了丝杠和丝杠所承受的承载力，由两个电机同时提供驱动力，因此可以采用小功率电机、低载荷丝杠，可以大大降低成本并提高其的使用寿命，并在两丝杠之间增加同步带来保证两丝杆的同步性，实现双电机的同步驱动，从而使横梁与平台始终保持平行。
具体的，支架的上端在对应第一丝杠5和第二丝杠6的位置处均设有固定座11，第一丝杠5和第二丝杠6的上端均通过轴承与固定座11转动连接；通过在支架上设有固定丝杠的固定座，从而可保证丝杠在运动过程中不会摆动，且可保证同步带始终处于张紧的状态，确保两丝杠的同步性保持稳定和良好，提高结构可靠性。
本实施例中，支架包括分别竖直设于平台表面两侧的第一竖杆21、第二竖杆22以及横跨设于第一竖杆21和第二竖杆22顶部的横杆23，形成框状结构，避免影响横梁的上下移动，第一电机2和第二电机3通过螺丝分别固定于第一竖杆21和第二竖杆22的下端，第一竖杆21和第二竖杆22的上端均设有一个固定座11，固定座11为朝下设置的直角状，其中一直角边与第一竖杆或第二竖杆固定，另一直角边与平台平行。
具体的，横梁1的两端分别通过第一固定块和第二固定块与两丝杠上的丝杠螺母7连接，且横梁与两电机分设于支架的两侧，这样可避免因丝杠的影响导致不方便在横梁上安装相应的喷头机构和附属装置。
具体的，第一固定块上转动设有分别夹持于第一竖杆21内外两侧的第一滑轮211和第二滑轮212，且第二滑轮212有两个呈上下间隔设置，第二固定块上转动设有分别夹持于第二竖杆22内外两侧的第三滑轮221和第四滑轮222，且第四滑轮222有两个呈上下间隔设置，通过滑轮的夹紧可进一步提高横梁上下移动时的稳定性，并利用滚动摩擦，减少上下滑动过程中的摩擦力；另外，在第一竖杆21和第二竖杆22的内外侧中间均竖直设有用于滑轮滑动的导向槽20，通过导向槽对滑轮进行导向，且利用导向槽来限定住滑轮，避免其位置偏离竖杆。
具体的，第一固定块包括分设于支架两侧的第一前固定板24和第一后固定板25，第二固定块包括分设于支架两侧的第二前固定板26和第二后固定板27，第一前固定板24和第二前固定板26分别与两丝杠上的丝杆螺母固定，横梁1的两端一侧分别与第一后固定板25和第二后固定板27固定，第一滑轮211和第二滑轮212均通过转轴转动设于第一前固定板24和第一后固定板25之间，第三滑轮221和第四滑轮222均通过转轴转动设于第二前固定板26和第二后固定板27之间，从而使固定块和滑轮结合后形成滑动包覆住竖杆的结构。
本实施例中，平台包括底板31以及分设于底板31两侧的第一型材32和第二型材33，第一竖杆21和第二竖杆22分设于第一型材32和第二型材33上；另外，支架和横梁均采用型材制成，其内部为中空结构，不仅轻便，而且结构稳固，占用空间小，安装调试方便。
本实施例中，横杆23的上端中间通过螺丝固定设有提手28，用于方便提起该双Z轴驱动结构。
实施例2
如图1-8所示，本实施例所示的一种单喷头3D打印机，包括如实施例1所示的双Z轴驱动结构，还包括滑动设于横梁上用于打印的喷头机构40、用于驱动喷头机构40移动的X轴皮带传送机构、滑动设于底板上的打印平台50以及用于驱动打印平台50移动的Y轴皮带传送机构，喷头机构40位于打印平台50的上方。
具体的，X轴皮带传送机构包括分设于横梁1两端的第三电机41和张紧调节机构，第三电机41的转轴上设有主动轮411，张紧调节机构包括与横梁1端部固定的外壳42、左右滑动设于外壳42内的U字架43、转动设于U字架43内的从动轮44以及设于外壳42端部并用于调节U字架43位置的调节螺丝45，在主动轮411和从动轮44之间设有用于传动连接两者的X轴皮带47，横梁采用型材制成，便于X轴皮带穿过横梁中间的中空部分；喷头机构通过X轴滑动组件46滑动卡接于横梁上，且X轴滑动组件46与X轴皮带上的上皮带面或下皮带面固定连接，从而通过皮带来驱动X轴滑动组件46和喷头机构40在横梁上移动，还提供调节螺丝45来调节X轴皮带的张紧，使X轴皮带始终保持张紧状态。
具体的，Y轴皮带传送机构包括设于底板中间并沿Y轴延伸设置的滑动轨51、转动设于滑动轨51上的Y轴皮带52以及驱动Y轴皮带52运动的第四电机53，滑动轨51采用型材制成，便于Y轴皮带穿过横梁中间的中空部分，打印平台50通过Y轴滑动组件54滑动卡接于滑动轨51上，且Y轴滑动组件54与Y轴皮带上的上皮带面固定连接。
于其它实施例中，还在滑动轨的一端设有调节Y轴皮带张紧的张紧调节机构。
以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种双Z轴驱动结构，其特征在于，包括平台、设于平台上的支架以及上下滑动设于支架上并位于平台上方的横梁，所述支架的下端一侧设有两个间隔设置的第一电机和第二电机，所述第一电机的上端设有与其传动连接并竖直设置的第一丝杠，所述第二电机的上端设有与其传动连接并竖直设置的第二丝杠，所述横梁的两端通过丝杠螺母分别固定于所述第一丝杠和第二丝杠上，所述第一丝杠和第二丝杠的上端分别设有第一同步轮和第二同步轮，所述第一同步轮和第二同步轮之间通过同步带连接。
2.如权利要求1所述的双Z轴驱动结构，其特征在于，所述支架的上端在对应第一丝杠和第二丝杠的位置处均设有固定座，所述第一丝杠和第二丝杠的上端通过轴承与所述固定座转动连接。
3.如权利要求2所述的双Z轴驱动结构，其特征在于，所述支架包括分别竖直设于所述平台表面两侧的第一竖杆、第二竖杆以及横跨设于第一竖杆和第二竖杆顶部的横杆，所述第一电机和第二电机分设于第一竖杆和第二竖杆的下端，第一竖杆和第二竖杆的上端均设有一个所述固定座。
4.如权利要求3所述的双Z轴驱动结构，其特征在于，所述固定座为朝下设置的直角状，其中一直角边与所述第一竖杆或第二竖杆固定，另一直角边与所述平台平行。
5.如权利要求4所述的双Z轴驱动结构，其特征在于，所述横梁的两端分别通过第一固定块和第二固定块与所述丝杠螺母连接。
6.如权利要求5所述的双Z轴驱动结构，其特征在于，所述第一固定块上转动设有分别夹持于所述第一竖杆内外两侧的第一滑轮和第二滑轮，所述第二固定块上转动设有分别夹持于所述第二竖杆内外两侧的第三滑轮和第四滑轮。
7.如权利要求6所述的双Z轴驱动结构，其特征在于，所述第一竖杆和第二竖杆的内外侧中间均竖直设有用于滑轮滑动的导向槽。
8.如权利要求7所述的双Z轴驱动结构，其特征在于，所述第一固定块包括分设于支架两侧的第一前固定板和第一后固定板，所述第二固定块包括分设于支架两侧的第二前固定板和第二后固定板，所述第一前固定板和第二前固定板均与丝杆螺母固定，所述横梁的两端分别与所述第一后固定板和第二后固定板固定，所述第一滑轮和第二滑轮均通过转轴转动设于所述第一前固定板和第一后固定板之间，所述第三滑轮和第四滑轮均通过转轴转动设于所述第二前固定板和第二后固定板之间。
9.如权利要求8所述的双Z轴驱动结构，其特征在于，所述平台包括底板以及分设于底板两侧的第一型材和第二型材，所述第一竖杆和第二竖杆分设于第一型材和第二型材上，所述横杆的上端中间设有提手。
10.一种单喷头3D打印机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的双Z轴驱动结构，还包括滑动设于所述横梁上并用于打印的喷头机构、用于驱动所述喷头机构移动的X轴皮带传送机构、滑动设于所述底板上的打印平台以及用于驱动所述打印平台移动的Y轴皮带传送机构，所述喷头机构位于所述打印平台的上方。
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