CN215320666U - 用于支撑3d打印机的打印平台的结构及3d打印机 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种用于支撑3D打印机的打印平台的结构及3D打印机，涉及3D打印技术领域。用于支撑3D打印机的打印平台的结构包括平台支架、三根丝杆、三个丝杆滑块、三根导杆以及至少一个驱动电机，平台支架限定一安装平面以用于安装打印平台；三根丝杆垂直于安装平面布置，三根丝杆在安装平面上的正投影呈三角形布置；三个丝杆滑块分别螺纹套设于三根丝杆上，并且与平台支架固定连接；驱动电机用于驱动三根丝杆同步旋转，以使得三个丝杆滑块和平台支架沿着三根丝杆运动；三根导杆与三根丝杆平行布置，且分别可滑动地穿过三个丝杆滑块。打印平台由三根丝杆带动运动，运动平稳性好，打印精度高。

Description

用于支撑3D打印机的打印平台的结构及3D打印机

技术领域

本公开涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种用于支撑3D打印机的打印平台的结构及3D打印机。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，即快速成形技术的一种机器，其能够用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造三维物体。相关技术中，3D打印机包括机架、用于喷出打印材料的打印头以及用于承接打印材料的打印平台，打印头和打印平台均连接于机架，且打印头相对机架沿水平面移动，打印平台相对机架沿垂向移动。

但是，相关技术中，3D打印机的打印精度差。

实用新型内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本公开提出一种用于支撑3D打印机的打印平台的结构及3D打印机。

本公开第一方面的实施例提供一种用于支撑3D打印机的打印平台的结构，包括：平台支架，平台支架限定一安装平面以用于安装打印平台；三根丝杆，垂直于安装平面布置，其中，三根丝杆在安装平面上的正投影呈三角形布置；三个丝杆滑块，分别螺纹套设于三根丝杆上，并且与平台支架固定连接；以及至少一个驱动电机，用于驱动三根丝杆同步旋转，以使得三个丝杆滑块和平台支架沿着三根丝杆运动；三根导杆，与三根丝杆平行布置，且分别可滑动地穿过三个丝杆滑块。

本公开第二方面的实施例提供一种3D打印机，包括：如上所述用于支撑3D打印机的打印平台的结构；以及打印平台，安装于平台支架上。

本公开实施例提供的用于支撑3D打印机的打印平台的结构及3D打印机，通过设置平台支架、三根丝杆、三个丝杆滑块、三根导杆以及至少一个驱动电机，平台支架限定一安装平面以用于安装打印平台；三根丝杆垂直于安装平面布置，三根丝杆在安装平面上的正投影呈三角形布置；三个丝杆滑块分别螺纹套设于三根丝杆上，并且与平台支架固定连接；驱动电机用于驱动三根丝杆同步旋转，以使得三个丝杆滑块和平台支架沿着三根丝杆运动；三根导杆与三根丝杆平行布置，且分别可滑动地穿过三个丝杆滑块。打印平台由三根丝杆带动运动，运动平稳性好，且三根导杆和三根丝杆可以有效地支撑打印平台，使得打印平台保持水平，从而提高打印精度和打印速度。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本公开公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本公开范围的限制。

图1示出了本公开实施例中用于支撑3D打印机的打印平台的结构的结构图；

图2为图1中第一惰轮的局部放大图；并且

图3为图1中第二惰轮的局部放大图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

相关技术中，3D打印机包括机架、用于喷出打印材料的打印头以及用于承接打印材料的打印平台，打印头和打印平台均连接于机架，且打印头相对机架沿水平面移动，打印平台相对机架沿垂向移动。为了实现打印平台沿垂向移动，基座上通常设置有一个丝杆以及两个分别设置于丝杆左右两侧的导杆，打印平台的后侧设置有能够螺接于丝杆的螺母，电机带动丝杆旋转，从而使得打印平台滑设于导杆，并沿着垂向移动。

但是，由于导杆通过直线轴承滑设于打印平台，直线轴承与导杆之间无法实现轴向自锁，打印平台容易沿着左右方向倾斜，导致打印中的打印平台始终处于倾斜状态，严重制约了打印精度，且容易产生打印缺陷，甚至导致打印失败。

为了解决上述问题的至少一个，本公开实施例提供一种用于支撑3D打印机的打印平台的结构，该结构利用三根丝杆来驱动打印平台升降，可以使得打印平台运动平稳性好，提高了打印精度。以下结合附图对本公开实施例进行详细说明。

图1示出了本公开实施例中用于支撑3D打印机的打印平台的结构的结构图。图1中，采用虚线示出了打印平台移动至丝杆顶端的状态。请参照图1，本公开实施例提供一种用于支撑3D打印机的打印平台的结构，包括：平台支架100、三根丝杆200、三个丝杆滑块300、三根导杆400以及至少一个驱动电机600，平台支架100限定一安装平面以用于安装打印平台700。

平台支架100可以为框架结构或者板状结构，其可以具有一个用于承载打印平台700的安装平面，该安装平面可以沿水平面延伸。打印平台700可以设置于该安装平面上，并与平台支架100连接。打印平台700可以具有一个用于承载打印材料的平面。

三根丝杆200垂直于安装平面布置，每根丝杆200可以沿垂向延伸。每根丝杆200的外表面具有外螺纹。并且三根丝杆200在安装平面上的正投影呈三角形布置。

三个丝杆滑块300分别螺纹套设于三根丝杆200上，并且与平台支架100固定连接。每个丝杆滑块300可以具有内螺纹孔，丝杆200可以穿设该内螺纹孔，以将每根丝杆200螺纹连接于一个丝杆滑块300中。

驱动电机600可以将电能转化为机械能，从而用于驱动三根丝杆200同步旋转，以使得三个丝杆滑块300和平台支架100沿着三根丝杆200运动，从而实现打印平台700沿垂向的移动。驱动电机600可以包括伺服电机、步进电机等。

三根导杆400与三根丝杆200平行布置，且分别可滑动地穿过三个丝杆滑块300。每个导杆400可以设置于一根丝杆200旁边，且导杆400可以为沿垂向设置的光杆，丝杆滑块300上可以设置有通孔，导杆400可以穿设丝杆滑块300，并相对丝杆滑块300滑动。在一个示例中，两者之间设置有直线轴承，以降低丝杆滑块300移动的摩擦力。

当丝杆200带动平台支架100沿垂向移动时，丝杠滑块300可以同时沿着导杆400滑动，可以起到辅助支撑打印平台700的作用。

打印时，3D打印机的打印头可以按照设置好的路径在水平面内移动并向打印平台700喷出打印材料，驱动电机600可以同时驱动三根丝杆200旋转，从而带动平台支架100和打印平台700沿垂向移动，实现不同形状的三维物品的打印。并且由于通过三根丝杆200以及三根导杆400支撑打印平台700，支撑稳定性高，使得打印平台700表面可以始终保持水平，且运动更平稳，提高了3D打印机的打印精度和打印速度。

图2为图1中第一惰轮的局部放大图。请参照图1和图2，作为三根丝杆200同时旋转的一种可能的实现方式，用于支撑3D打印机的打印平台的结构还包括：第一同步带轮510、第二同步带轮520和第三同步带轮530以及第四同步带轮540。第四同步带轮540通过同步带550与第一同步带轮510、第二同步带轮520和第三同步带轮530传动连接。

并且，第一同步带轮510、第二同步带轮520和第三同步带轮530中的每一个同轴固定连接于三根丝杆200中一根对应丝杆200的一端，即三根丝杆200分别连接第一同步带轮510、第二同步带轮520和第三同步带轮530。

至少一个驱动电机600包括第一驱动电机610，第一驱动电机610用于驱动第四同步带轮540旋转。第一驱动电机610旋转时，可以带动第四同步带轮540旋转，进而通过同步带550带动第一同步带轮510、第二同步带轮520和第三同步带轮530旋转，进而使得三根丝杆200可以依靠一个第一驱动电机610实现同步运动，结构简单，容易实现。

在一些实施例中，第四同步带轮540同轴固定连接于第一驱动电机610的转轴，可以简化3D打印机的结构。

在一些实施例中，第四同步带轮540和第一同步带轮510间隔第一距离布置，第一距离小于第四同步带轮540与第二同步带轮520之间的距离和第四同步带轮540与第三同步带轮530之间的距离。用于支撑3D打印机的打印平台的结构还包括第一惰轮560，第一惰轮560布置在第四同步带轮540与第一同步带轮510之间，以用于增加同步带550与第四同步带轮540之间的包角以及同步带550与第一同步带轮510之间的包角。

可以理解，同步带550的内表面可以与第四同步带轮540、第一同步带轮510、第二同步带轮520和第三同步带轮530相配合，而第一惰轮560可以与同步带550的外表面相接触，从而增加第一同步带轮510和第四同步带轮540与同步带550之间的包角，提高传动的效率和平稳性。

作为三根丝杆200同时旋转的另一种可能的实现方式，用于支撑3D打印机的打印平台的结构还包括：第一同步带轮、第二同步带轮、第三同步带轮、第四同步带轮以及两根同步带，第一同步带轮、第二同步带轮和第三同步带轮中的每一个同轴固定连接于三根丝杆200中一根对应丝杆200的一端。即三根丝杆200分别连接第一同步带轮、第二同步带轮和第三同步带轮。

第一同步带轮包括同轴布置的第一子带轮和第二子带轮，第一同步带轮的第二子带轮、第二同步带轮和第三同步带轮通过一根同步带传动连接，第四同步带轮通过另一同步带与第一同步带轮的第一子带轮传动连接。

至少一个驱动电机包括第一驱动电机，第一驱动电机用于驱动第四同步带轮旋转。第一驱动电机旋转时，可以带动第四同步带轮旋转，进而通过一个同步带带动第一同步带轮旋转，通过另一个同步带同时带动第一同步带轮、第二同步带轮和第三同步带轮旋转，进而使得三根丝杆200可以依靠一个第一驱动电机实现同步运动，结构简单，容易实现。

在一些实施例中，第四同步带轮同轴固定连接于第一驱动电机的转轴，从而可以简化3D打印机的结构。

作为三根丝杆200同时旋转的又一种可能的实现方式，用于支撑3D打印机的打印平台的结构还包括：第一同步带轮、第二同步带轮、第三同步带轮及同步带，第一同步带轮、第二同步带轮和第三同步带轮中的每一个同轴固定连接于三根丝杆200中一根对应丝杆200的一端，即三根丝杆200分别连接第一同步带轮、第二同步带轮和第三同步带轮。第一同步带轮、第二同步带轮和第三同步带轮通过同步带传动连接。

至少一个驱动电机包括第一驱动电机，第一驱动电机用于驱动第一同步带轮，第一驱动电机可以同轴连接在第一同步带轮所连接的丝杆200上。

第一驱动电机旋转可以带动丝杆旋转，进而驱动第一同步带轮旋转，依靠同步带带动第一同步带轮、第二同步带轮和第三同步带轮旋转，进而使得三根丝杆200可以依靠一个第一驱动电机实现同步运动，结构简单，容易实现。

在一些实施例中，第一同步带轮同轴固定连接于第一驱动电机的转轴，以简化3D打印机的结构。

图3为图1中第二惰轮的局部放大图。请参照图3，用于支撑3D打印机的打印平台的结构还包括：第二惰轮570、滑块580以及弹性件，第二惰轮570布置在第二同步带轮520与第三同步带轮530之间。滑块580上安装第二惰轮570。弹性件用于将滑块580弹性连接到3D打印机的机架，以使得第二惰轮570相对于机架的位置可变动，从而自适应地张紧同步带550。

可以理解，第二惰轮570可以设置于同步带的内侧或外侧，第二带轮570的轮面可以与同步带550的内表面或外表面接触，以张紧同步带550，提高可靠性。另外，该第二惰轮570可以安装在滑块580上，滑块580可以通过弹性件连接至3D打印机的机架，使得第二惰轮570可以始终依靠弹性件的弹力抵靠于同步带550，使得同步带550可以始终保持张紧。

作为三根丝杆200同时旋转的另一种可能的实现方式，用于支撑3D打印机的打印平台的结构还包括：第一同步带轮和第二同步带轮。第一同步带轮同轴固定连接于三根丝杆200中的第一丝杆的一端。第二同步带轮同轴固定连接于三根丝杆200中的第二丝杆的一端。其中，第一同步带轮和第二同步带轮通过同步带传动连接。至少一个驱动电机包括：第一驱动电机以及第二驱动电机，第一驱动电机用于驱动第一同步带轮旋转，第二驱动电机用于驱动三根丝杆中的第三丝杆旋转。

可以理解，支撑3D打印机的打印平台的结构可以包括第一驱动电机和第二驱动电机，第二驱动电机可以与一根丝杆200同轴连接，用于驱动一根丝杆200旋转。另外两根丝杆200可以分别连接有第一同步带轮和第二同步带轮，且第一同步带轮可以依靠同步带与第二同步带轮连接。第一驱动电机可以与另外两根丝杆200中其中一根丝杆200同轴连接，从而通过同步带同时驱动两根丝杆200旋转。第一驱动电机和第二驱动电机可以依靠控制器实现同时启动，从而使得三根丝杆200可以同时旋转。

在一些实施例中，第一同步带轮还同轴固定连接于第一驱动电机的转轴，并且第三丝杆同轴固定连接于第二驱动电机的转轴，从而简化3D打印机的结构。

作为三根丝杆200同时旋转的另一种可能的实现方式，至少一个驱动电机包括三个驱动电机，三个驱动电机分别为第一驱动电机、第二驱动电机和第三驱动电机。第一驱动电机用于驱动三根丝杆200中的第一丝杆旋转。第二驱动电机用于驱动三根丝杆200中的第二丝杆旋转。第三驱动电机用于驱动三根丝杆200中的第三丝杆旋转。并且，三个驱动电机可以依靠控制器实现同时启动，从而使得三根丝杆200可以同时旋转。

在一些实施例中，第一丝杆同轴固定连接于第一驱动电机的转轴，第二丝杆同轴固定连接于第二驱动电机的转轴，并且第三丝杆同轴固定连接于第三驱动电机的转轴，从而简化3D打印机的结构。

本公开实施例还提供一种3D打印机，包括：用于支撑3D打印机的打印平台的结构以及打印平台700，打印平台700安装于平台支架100上。

其中，用于支撑3D打印机的打印平台的结构的结构和功能与上述实施例相同，具体可以参考上述实施例，在此不再赘述。

打印时，3D打印机的打印头可以按照设置好的路径在水平面内移动并向打印平台700喷出打印材料，驱动电机600可以同时驱动三根丝杆200旋转，从而带动平台支架100和打印平台700沿垂向移动，从而实现不同形状的三维物品的打印。由于通过三根丝杆200以及三根导杆400支撑打印平台700，稳定性高，使得打印平台700表面可以始终保持水平，且运动更平稳，提高了3D打印机的打印精度和打印速度。

本实施例提供的3D打印机，通过设置平台支架、三根丝杆、三个丝杆滑块、三根导杆以及至少一个驱动电机，平台支架限定一安装平面以用于安装打印平台；三根丝杆垂直于安装平面布置，三根丝杆在安装平面上的正投影呈三角形布置；三个丝杆滑块分别螺纹套设于三根丝杆上，并且与平台支架固定连接；驱动电机用于驱动三根丝杆同步旋转，以使得三个丝杆滑块和平台支架沿着三根丝杆运动；三根导杆与三根丝杆平行布置，且分别可滑动地穿过三个丝杆滑块。打印平台由三根丝杆带动运动，运动平稳性好，且三根导杆和三根丝杆可以有效地支撑打印平台，使得打印平台保持水平，从而提高打印精度。

应当理解的是，在本说明书中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系或尺寸为基于附图所示的方位或位置关系或尺寸，使用这些术语仅是为了便于描述，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，并且因此不能理解为对本公开的保护范围的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本说明书提供了能够用于实现本公开的许多不同的实施方式或例子。应当理解的是，这些不同的实施方式或例子完全是示例性的，并且不用于以任何方式限制本公开的保护范围。本领域技术人员在本公开的说明书的公开内容的基础上，能够想到各种变化或替换，这些都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所附权利要求所限定的保护范围为准。

附图标记列表：

100：平台支架；

200：丝杆；

300：丝杆滑块；

400：导杆；

510：第一同步带轮；

520：第二同步带轮；

530：第三同步带轮；

540：第四同步带轮；

550：同步带；

560：第一惰轮；

570：第二惰轮；

580：滑块；

600：驱动电机；

610：第一驱动电机；

700：打印平台。

Claims (14)

1.一种用于支撑3D打印机的打印平台的结构，包括：

平台支架，所述平台支架限定一安装平面以用于安装所述打印平台；

三根丝杆，垂直于所述安装平面布置，其中，所述三根丝杆在所述安装平面上的正投影呈三角形布置；

三个丝杆滑块，分别螺纹套设于所述三根丝杆上，并且与所述平台支架固定连接；

至少一个驱动电机，用于驱动所述三根丝杆同步旋转，以使得所述三个丝杆滑块和所述平台支架沿着所述三根丝杆运动；以及

三根导杆，与所述三根丝杆平行布置，且分别可滑动地穿过所述三个丝杆滑块。

2.根据权利要求1所述的结构，还包括：

第一同步带轮、第二同步带轮和第三同步带轮，所述第一同步带轮、所述第二同步带轮和所述第三同步带轮中的每一个同轴固定连接于所述三根丝杆中一根对应丝杆的一端；以及

第四同步带轮，通过同步带与所述第一同步带轮、第二同步带轮和第三同步带轮传动连接，

其中，所述至少一个驱动电机包括第一驱动电机，用于驱动所述第四同步带轮旋转。

3.根据权利要求2所述的结构，其中，所述第四同步带轮同轴固定连接于所述第一驱动电机的转轴。

4.根据权利要求2所述的结构，其中，所述第四同步带轮和所述第一同步带轮间隔第一距离布置，所述第一距离小于所述第四同步带轮与所述第二同步带轮之间的距离和所述第四同步带轮与所述第三同步带轮之间的距离，并且

其中，所述结构还包括第一惰轮，所述第一惰轮布置在所述第四同步带轮与所述第一同步带轮之间，以用于增加所述同步带与所述第四同步带轮之间的包角以及所述同步带与所述第一同步带轮之间的包角。

5.根据权利要求1所述的结构，还包括：

第一同步带轮、第二同步带轮和第三同步带轮，所述第一同步带轮、所述第二同步带轮和所述第三同步带轮中的每一个同轴固定连接于所述三根丝杆中一根对应丝杆的一端，第一同步带轮包括同轴布置的第一子带轮和第二子带轮；以及

第四同步带轮，与所述第一同步带轮的所述第一子带轮传动连接，

其中，所述第一同步带轮的所述第二子带轮、所述第二同步带轮和所述第三同步带轮通过同步带传动连接，

其中，所述第四同步带轮通过另一同步带与所述第一同步带轮的所述第一子带轮传动连接，并且

其中，所述至少一个驱动电机包括第一驱动电机，用于驱动所述第四同步带轮旋转。

6.根据权利要求5所述的结构，其中，所述第四同步带轮同轴固定连接于所述第一驱动电机的转轴。

7.根据权利要求1所述的结构，还包括：

第一同步带轮、第二同步带轮和第三同步带轮，所述第一同步带轮、所述第二同步带轮和所述第三同步带轮中的每一个同轴固定连接于所述三根丝杆中一根对应丝杆的一端，

其中，所述至少一个驱动电机包括第一驱动电机，用于驱动所述第一同步带轮，并且

其中，所述第一同步带轮、所述第二同步带轮和所述第三同步带轮通过同步带传动连接。

8.根据权利要求7所述的结构，其中，所述第一同步带轮同轴固定连接于所述第一驱动电机的转轴。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的结构，还包括：

第二惰轮，布置在所述第二同步带轮与所述第三同步带轮之间；以及

滑块，其上安装所述第二惰轮；以及

弹性件，用于将所述滑块弹性连接到所述3D打印机的机架，以使得所述第二惰轮相对于所述机架的位置可变动，从而自适应地张紧所述同步带。

10.根据权利要求1所述的结构，还包括：

第一同步带轮，同轴固定连接于所述三根丝杆中的第一丝杆的一端；以及

第二同步带轮，同轴固定连接于所述三根丝杆中的第二丝杆的一端，

其中，所述第一同步带轮和所述第二同步带轮通过同步带传动连接，并且

其中，所述至少一个驱动电机包括：

第一驱动电机，用于驱动所述第一同步带轮旋转；以及

第二驱动电机，用于驱动所述三根丝杆中的第三丝杆旋转。

11.根据权利要求10所述的结构，其中，所述第一同步带轮还同轴固定连接于所述第一驱动电机的转轴，并且其中，所述第三丝杆同轴固定连接于所述第二驱动电机的转轴。

12.根据权利要求1所述的结构，其中，所述至少一个驱动电机包括：

第一驱动电机，用于驱动所述三根丝杆中的第一丝杆旋转；

第二驱动电机，用于驱动所述三根丝杆中的第二丝杆旋转；

第三驱动电机，用于驱动所述三根丝杆中的第三丝杆旋转。

13.根据权利要求12所述的结构，其中，所述第一丝杆同轴固定连接于所述第一驱动电机的转轴，其中，所述第二丝杆同轴固定连接于所述第二驱动电机的转轴，并且其中，所述第三丝杆同轴固定连接于所述第三驱动电机的转轴。

14.一种3D打印机，包括：

如权利要求1至13中任一项所述的用于支撑3D打印机的打印平台的结构；以及

打印平台，安装于所述平台支架上。

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