CN214111519U - 一种用于3d打印机的z轴装置及3d打印机 - Google Patents

一种用于3d打印机的z轴装置及3d打印机 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种用于3D打印机的Z轴装置及3D打印机，所述Z轴装置包括打印平台以及用于驱动打印平台上下移动的Z轴驱动机构，所述Z轴驱动机构包括Z轴支架、与Z轴支架间隔并竖直设置的丝杠、与所述丝杠螺纹传动连接的安装架以及与丝杠传动连接的驱动装置；所述打印平台相对于所述安装架在Z轴方向上固定，所述Z轴支架上设置有第一导向部，所述安装架上设置有第二导向部，所述第一导向部与所述第二导向部相适配，以限制所述安装架相对于所述Z轴支架沿Z轴方向移动。本实用新型通过利用安装架与Z轴支架之间的导向部形成刚性连接，从而改善了打印平台在打印过程中受到丝杠径向力作用下摆动的问题，提高了打印精度和打印质量。

Description

一种用于3D打印机的Z轴装置及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，具体涉及一种用于3D打印机的Z轴装置及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轴驱动结构。
在现有的很多3D打印机中，Z轴驱动结构采用丝杠+光轴+直线轴承的组合，直线轴承内部滚珠在轨道里面具有一定的弹性作用，这样安装在Z轴驱动结构上的打印平台在下降过程中在丝杠径向力作用下会不断的摆动，从而打印的模型表面会出现各个方向的波浪纹，表面不平整，影响打印质量和精度，目前为了改善这种打印问题，直线轴承采用加长型轴承或者把两个直线轴承间隔一定距离，但这样会影响Z轴的有效使用空间。
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，提供一种用于3D打印机的Z轴装置，利用安装架与Z轴支架之间的导向部形成刚性连接，从而改善了打印平台在打印过程中受到丝杠径向力作用下摆动的问题，提高了打印精度和打印质量。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于3D打印机的Z轴装置，包括：
打印平台；
Z轴驱动机构，用于驱动打印平台上下移动，所述Z轴驱动机构包括Z轴支架、与Z轴支架间隔并竖直设置的丝杠、与所述丝杠丝杠螺纹传动连接的安装架以及与丝杠传动连接的驱动装置；
所述打印平台相对于所述安装架在Z轴方向上固定，所述Z轴支架上设置有第一导向部，所述安装架上设置有第二导向部，所述第一导向部与所述第二导向部相适配，以限制所述安装架相对于所述Z轴支架沿Z轴方向移动。
进一步的，所述第一导向部和所述第二导向部之间的配合为导向槽与导向轮配合的方式。
进一步的，所述第一导向部为竖直设置在所述Z轴支架上的导向槽，所述第二导向部为与所述导向槽相适配的导向轮，所述导向轮沿所述导向槽沿Z轴方向来回移动。
进一步的，所述导向轮通过螺栓和螺母安装在所述安装架上，并且所述螺栓上套设有偏心隔离柱。
进一步的，所述安装架包括水平设置并与丝杠螺纹连接的水平安装板以及与水平安装板固定连接的竖直安装板，所述导向轮设于所述竖直安装板上，所述打印平台与所述水平安装板在Z轴方向上固定连接。
进一步的，所述水平安装板上固定安装有丝杠螺母，所述丝杠垂直穿过所述水平安装板，并与所述丝杠螺母螺纹连接。
进一步的，所述Z轴支架上相对的两外侧开设有所述导向槽，所述导向轮包括第一滑轮和第二滑轮，所述第一滑轮和所述第二滑轮分别对应夹持在Z轴支架两侧的导向槽中。
进一步的，所述Z轴驱动机构有两组，所述Z轴装置还包括两根平行间隔设置并横跨设于两组所述Z轴驱动机构之间的固定横梁，每一所述固定横梁的两端分别对应与两组所述Z轴驱动机构的安装架固定连接，所述打印平台通过调平机构固定于所述固定横梁上。
进一步的，所述调平机构包括螺杆，所述螺杆的上端与打印平台固定连接，所述螺杆的下端穿过固定横梁并设有手拧螺母，且在所述打印平台和固定横梁之间的螺杆上套设有弹簧。
进一步的，所述打印平台包括与所述螺杆的上端固定连接的底板以及活动设于所述底板上的面板，所述底板上转动设有多个用于夹紧所述底板和面板的固定夹。
进一步的，所述驱动装置为电机，所述电机的转动轴通过联轴器与丝杠传动连接；所述Z轴支架为型材。
本实用新型还提供了一种3D打印机，包括机箱、设于机箱内并如上所述的Z轴装置、设于打印平台上方并用于打印的喷头机构、用于驱动所述喷头机构沿Y向移动的Y轴皮带传送机构以及用于驱动所述喷头机构和Y轴皮带传送机构沿X向移动的X轴皮带传送机构。
本实用新型具有以下有益效果：在用于连接丝杠和打印平台的安装架上设置与Z轴支架相适配的导向部，利用安装架与Z轴支架之间的导向部形成刚性连接，确保安装架在上下移动的过程中不会受到丝杠径向力作用下出现摆动的问题，从而改善了打印平台在打印过程中受到丝杠径向力作用下摆动的问题，提高了打印精度和打印质量；另外考虑到装配和加工等问题的影响，在第二滑轮与安装架之间设置隔离柱，使第二滑轮和安装架一端的位置保持固定不变，而在第一滑轮与安装架之间设置偏心隔离柱，进而可通过调整偏心隔离柱的位置来调节安装架另一端的位置，避免安装架在上下移动过程中存在偏心的问题，提高移动的顺滑性；还可通过其中的调平机构来调节打印平台的水平度；另外本实用新型中打印平台包括底板和面板，且利用固定夹来固定住底板和面板，使得面板可随时进行取出更换再进行下一次打印，从而方便后期将面板与打印成型在面板上的模型一起取出和对面板进行清洗，避免现有中通过直接取出模型本身的过程中导影响模型的质量和打印耗材残留在打印平台上而影响下一次的打印。
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Z轴装置的示意图；
图2为实施例中Z轴装置去除Z轴驱动机构后的示意图；
图3为实施例中打印平台的分解示意图；
图4为实施例中Z轴驱动机构去除电机后的仰视图；
图5为实施例中偏心隔离柱的示意图；
图6为实施例2中3D打印机的示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、打印平台，101、底板，102、面板，103、固定夹，2、Z轴支架，21、导向槽，3、丝杠，4、丝杠螺母，5、安装架，51、水平安装板，52、竖直安装板，6、第一滑轮，7、第二滑轮，8、螺栓，9、螺母，10、偏心隔离柱，11、隔离柱，12、固定横梁，13、调平机构，131、螺杆，132、手拧螺母，133、弹簧，14、驱动装置，15、联轴器，100、Z轴装置，200、机箱，300、喷头机构，400、Y轴皮带传送机构，500、X轴皮带传送机构，600、显示屏。
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，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系未给予附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本使用信心和简化描述，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”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1-5所示，本实施例所示的一种用于3D打印机的Z轴装置100，包括打印平台1、两组分设于打印平台1两侧并用于驱动打印平台1上下移动的Z轴驱动机构，且两组Z轴驱动机构相向对称设置，每组Z轴驱动机构包括至少一个Z轴驱动机构，本实施例中优选为一个，Z轴驱动机构包括Z轴支架2、设于Z轴支架2内侧并竖直设置的丝杠3、设于丝杠3上的丝杠螺母4以及与丝杠3传动连接的驱动装置14，打印平台1通过安装架5分别与两个Z轴驱动机构中的丝杠螺母4固定，从而利用两个Z轴驱动机构来同时驱动打印平台1的上下移动，用于提高打印平台上下移动时的平衡性和稳定性，还降低了丝杠和驱动装置所承受的承载力，由两个驱动装置同时提供驱动力，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。
如图1所示，打印平台相对于所述安装架在Z轴方向上固定，Z轴支架上设置有第一导向部，安装架上设置有第二导向部，第一导向部与第二导向部相适配，以限制安装架相对于Z轴支架沿Z轴方向移动，其中，第一导向部和第二导向部之间的配合可以采用导向槽与导向轮配合的方式。
在本实施例中，第一导向部为竖直设置在Z轴支架中相对的两外侧上的导向槽21，第二导向部为与导向槽配合的导向轮，通过导向槽对导向轮进行导向，且利用导向槽来限定住导向轮，避免其位置偏离Z轴支架。同时，导向轮包括转动设于安装架外侧的第一滑轮6和第二滑轮7，且第一滑轮6和第二滑轮7分别对应夹持在Z轴支架两侧的导向槽21中；上述结构中，在用于连接丝杠螺母和打印平台的安装架上设置夹持于Z轴支架两侧的第一滑轮和第二滑轮，利用滑轮与Z轴支架之间的刚性连接，确保安装架在上下移动的过程中不会受到丝杠径向力作用下出现摆动的问题，从而改善了打印平台在打印过程中受到丝杠径向力作用下摆动的问题，提高了打印精度和打印质量，并利用滚动摩擦，减少上下滑动过程中的摩擦力。当然，还可以采用第一导向部为设置在Z轴支架上的导向轮，第二导向部为设置在安装架上的导向槽的方式，同样可以达到导向限位滑动的目的；同时，除了本实施例中采用的相适配的导向槽21、第一滑轮6和第二滑轮7的方式，还可以采用其他数量的滑轮、导向槽，只要能对Z轴轴支架以及安装架形成稳定的夹持滑动即可，在此不再加以一一赘述。
如图1和图5所示，本实施例中，第一滑轮6和第二滑轮7均通过螺栓8和螺母9的配合组装固定于安装架5上，且螺母位于安装架的内侧；在第一滑轮6与安装架5之间的螺栓8上套设有与其螺纹连接的偏心隔离柱10，第二滑轮7与安装架5之间的螺栓8上套设有隔离柱11；考虑到装配和加工等问题的影响，在第二滑轮与安装架之间设置隔离柱作为间隔作用，但不能调节滑轮与安装架之间的间距，使第二滑轮和安装架一端的位置保持固定不变，而在第一滑轮与安装架之间设置偏心隔离柱，进而可通过调整偏心隔离柱的位置来调节安装架另一端的位置，避免安装架在上下移动过程中存在偏心的问题，提高移动的顺滑性。
具体的，安装架5包括水平设置并与丝杠螺母4固定的水平安装板51以及与水平安装板51外侧固定连接的竖直安装板52，丝杠3从水平安装板51一侧的中间穿过，第一滑轮6和第二滑轮7均设于竖直安装板52的外侧，打印平台1固定于水平安装板51上，且第一滑轮6和第二滑轮7均有两个，并以上下排布的方式固定于竖直安装板52的外侧。
本实施例中，Z轴装置还包括两根前后平行设置并横跨设于两个Z轴驱动机构中的水平安装板51上的固定横梁12，使打印平台悬空设置，打印平台1的四角均通过一个调平机构13分别固定于两根固定横梁12上，利用四个调平机构来调节打印平台的水平度。
具体的，调平机构13包括螺杆131，该螺杆131的上端与打印平台1固定连接，螺杆131的下端穿过固定横梁12并设有手拧螺母132，且在打印平台1和固定横梁12之间的螺杆131上套设有弹簧133，从而通过拧四个调平机构13上的手扭螺母调节弹簧的压缩长度来微调打印平台1的水平度。
如图1至图3所示，本实施例中，打印平台1包括与螺杆131的上端固定连接的底板101以及活动设于底板101上的面板102，底板11的两侧均转动设有两个用于夹紧底板和面板的固定夹103，该固定夹的一端通过螺丝固定于底板的底面；在需要取出面板时，先拧松用于固定固定夹的螺丝，而后向外旋转固定夹，使固定夹脱离面板，进而可直接取出面板；在需要固定面板时，先拧松用于固定固定夹的螺丝，而后向外旋转固定夹，将面板置于底板上，而后向内旋转固定夹，利用固定夹夹住底板和面板，再拧紧固定固定夹的螺丝；该结构中，利用固定夹来固定住底板和面板，使得面板可随时进行取出更换再进行下一次打印，从而方便后期将面板与打印成型在面板上的模型一起取出和对面板进行清洗，避免现有中通过直接取出模型本身的过程中导影响模型的质量和打印耗材残留在打印平台上而影响下一次的打印。
本实施例中，驱动装置14为电机，电机的转动轴通过联轴器15与丝杠3传的下端动连接。
于其它实施例中，Z轴支架为型材，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，另外滑轮可直接于型材侧边上的槽结构配合使用。
实施例2
如图1-6所示，本实施例所示的一种3D打印机，包括机箱200、设于机箱内并如实施例1所示的Z轴装置100、设于打印平台1上方并用于打印的喷头机构300、用于驱动喷头机构300沿Y向移动的Y轴皮带传送机构400以及用于驱动喷头机构300和Y轴皮带传送机构400沿X向移动的X轴皮带传送机构500；上述中，利用Z轴装置、X轴皮带传送机构和Y轴皮带传送机构的配合通过喷头机构在打印平台上完成模型的3D打印。
具体的，还在机箱内的底部并位于打印平台的前方设有用于操作的显示屏600。
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)

1.一种用于3D打印机的Z轴装置，其特征在于，包括：
打印平台；
Z轴驱动机构，用于驱动打印平台上下移动，所述Z轴驱动机构包括Z轴支架、与Z轴支架间隔并竖直设置的丝杠、与所述丝杠螺纹传动连接的安装架以及与丝杠传动连接的驱动装置；
所述打印平台相对于所述安装架在Z轴方向上固定，所述Z轴支架上设置有第一导向部，所述安装架上设置有第二导向部，所述第一导向部与所述第二导向部相适配，以限制所述安装架相对于所述Z轴支架沿Z轴方向移动。
2.如权利要求1所述的用于3D打印机的Z轴装置，其特征在于，所述第一导向部和所述第二导向部之间的配合为导向槽与导向轮配合的方式。
3.如权利要求2所述的用于3D打印机的Z轴装置，其特征在于，所述第一导向部为竖直设置在所述Z轴支架上的导向槽，所述第二导向部为与所述导向槽相适配的导向轮，所述导向轮沿所述导向槽沿Z轴方向来回移动。
4.如权利要求3所述的用于3D打印机的Z轴装置，其特征在于，所述导向轮通过螺栓和螺母安装在所述安装架上，并且所述螺栓上套设有偏心隔离柱。
5.如权利要求3所述的用于3D打印机的Z轴装置，其特征在于，所述安装架包括水平设置并与丝杠螺纹连接的水平安装板以及与水平安装板固定连接的竖直安装板，所述导向轮设于所述竖直安装板上，所述打印平台与所述水平安装板在Z轴方向上固定连接。
6.如权利要求5所述的用于3D打印机的Z轴装置，其特征在于，所述水平安装板上固定安装有丝杠螺母，所述丝杠垂直穿过所述水平安装板，并与所述丝杠螺母螺纹连接。
7.如权利要求3-6中任一项所述的用于3D打印机的Z轴装置，其特征在于，所述Z轴支架上相对的两外侧开设有所述导向槽，所述导向轮包括第一滑轮和第二滑轮，所述第一滑轮和所述第二滑轮分别对应夹持在Z轴支架两侧的导向槽中。
8.如权利要求3-6中任一项所述的用于3D打印机的Z轴装置，其特征在于，所述Z轴驱动机构有两组，所述Z轴装置还包括两根平行间隔设置并横跨设于两组所述Z轴驱动机构之间的固定横梁，每一所述固定横梁的两端分别对应与两组所述Z轴驱动机构的安装架固定连接，所述打印平台通过调平机构固定于所述固定横梁上。
9.如权利要求8所述的用于3D打印机的Z轴装置，其特征在于，所述调平机构包括螺杆，所述螺杆的上端与打印平台固定连接，所述螺杆的下端穿过固定横梁并设有手拧螺母，且在所述打印平台和固定横梁之间的螺杆上套设有弹簧。
10.一种3D打印机，其特征在于，包括机箱、设于机箱内并如权利要求1-9任一项所述的Z轴装置、设于打印平台上方并用于打印的喷头机构、用于驱动所述喷头机构沿Y向移动的Y轴皮带传送机构以及用于驱动所述喷头机构和Y轴皮带传送机构沿X向移动的X轴皮带传送机构。
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