CN216139424U - 一种5自由度立式3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种5自由度立式3D打印机，包括基座、X轴机构、Y轴机构和多自由度打印机构，基座上设置有多自由度打印机构，基座的一侧设置有X轴机构，Y轴机构滑动设置在X轴机构上，Y轴机构上滑动设置有工件台，Y轴机构的滑动方向垂直于工件台的滑动方向；多自由度打印机构包括支架台、第一伸缩臂、第二伸缩臂和第三伸缩臂和转台，支架台固定设置在基座上，第一伸缩臂的顶部和第二伸缩臂的顶部均与支架台铰接，第一伸缩臂的底部和第二伸缩臂的底部分别与转台的两侧球铰接，第三伸缩臂的两端分别与支架台和转台铰接。提高了3D打印机的自由度，使打印零件的弧形表面更光滑，具有灵活性大、打印范围广的特点，可快速打印更大体积的零件。
Description
技术领域
本实用新型涉及3D打印技术领域，具体为一种5自由度立式3D打印机。
背景技术
3D打印是一种智能制造技术，利用三维软件制作的三维模型，经切片处理成STL数据库，利用FDM熔融沉积挤出技术、SLS选择性激光烧结技术或者SLA光固化烧结技术采用增材制造的方法制造三维实体。现有的打印机大多为三自由度或四自由度，导致打印范围较窄，难易打印体积较大的零件；灵活性差，使的打印零件的弧形表面的光滑度达不到要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种5自由度立式3D打印机，提高了3D打印机的自由度，使打印零件的弧形表面更光滑，具有灵活性大、打印范围广的特点，可以快速打印更大体积的零件。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种5自由度立式3D打印机，包括基座、X轴机构、Y轴机构和多自由度打印机构，所述基座上设置有多自由度打印机构，所述基座的一侧设置有X轴机构，所述Y轴机构滑动设置在所述X轴机构上，所述Y轴机构上滑动设置有工件台，所述Y轴机构的滑动方向垂直于所述工件台的滑动方向，所述工件台位于所述多自由度打印机构的正下方；
所述多自由度打印机构包括支架台、第一伸缩臂、第二伸缩臂和第三伸缩臂和转台，所述支架台固定设置在所述基座上，所述第一伸缩臂的顶部与所述支架台铰接，所述第一伸缩臂的底部与所述转台的一侧球铰接，所述第二伸缩臂的顶部与所述支架台铰接，所述第二伸缩臂的底部与所述转台的另一侧球铰接，所述第三伸缩臂的两端分别与所述支架台和转台铰接。
采用上述技术方案带来的效果为，第一伸缩臂与第二伸缩臂一上一下配合运动使打印出料头左右转动，第三伸缩臂的上下运动使打印出料头前后转动，第一伸缩臂、第二伸缩臂和第三伸缩臂同时上下运动，使打印出料头上下运动，从而扩增了打印出料头的运动自由度，使打印出料头更加灵活，能打印出更加光滑的弧形表面，同时通过X轴机构和Y轴机构使工件台可沿着Y轴和Z轴方向移动，从而提高了工件台的活动范围，便于快速打印出体积较大的零件。
进一步地，所述第一伸缩臂、第二伸缩臂和第三伸缩臂的结构相同均包括丝杆、支座、螺母座、底座和两条导轨，所述丝杆设置在所述支座与底座之间，所述丝杆的一端与所述支座转动连接，所述丝杆的一端连接有驱动装置，两条所述导轨对称分布在所述丝杆的两侧，所述导轨与所述丝杆平行设置，所述导轨滑动穿设在所述支座上，所述导轨远离所述支座的一端与所述底座固定连接，所述支座通过轴承与所述支架台铰接，所述螺母座螺纹连接在所述丝杆上，所述螺母座固定套设在所述导轨上。
进一步地，所述驱动装置包括电机，所述电机位于所述支座的上方，所述电机的输出轴通过联轴器与所述丝杆传动连接。
进一步地，所述第一伸缩臂的底座和第二伸缩臂的底座均连接有球形关节，所述球形关节与所述转台球铰接。
进一步地，所述X轴机构和Y轴机构结构相同均包括底板、轴承座、第一丝杆、滑块、驱动电机和两个滑轨，所述底板长度方向的两端均固定有轴承座，所述第一丝杆通过轴承与所述轴承座转动连接，所述第一丝杆的一端通过第一联轴器与所述驱动电机的输出轴传动连接，两个所述滑轨对称分布在所述第一丝杆的两侧并与底板固定连接，所述滑轨与所述第一丝杆平行设置，所述滑块与所述第一丝杆螺纹连接，所述工件台与所述Y轴机构上的滑块固定连接，所述工件台与所述Y轴机构上的滑轨滑动连接，所述Y轴机构的底板与所述X轴机构上的滑块固定连接，所述Y轴机构的底板与所述X轴机构上的滑轨滑动连接。
进一步地，所述转台的底部设置有打印出料头，所述基座上设置有打印线材，所述打印线材与所述打印出料头连接。
本实用新型的有益效果是：
一种5自由度立式3D打印机，第一伸缩臂与第二伸缩臂一上一下配合运动使打印出料头左右转动，第三伸缩臂的上下运动使打印出料头前后转动，第一伸缩臂、第二伸缩臂和第三伸缩臂同时上下运动，使打印出料头上下运动，从而扩增了打印出料头的运动自由度，使打印出料头更加灵活，能打印出更加光滑的弧形表面，同时通过X轴机构和Y轴机构使工件台可沿着Y轴和Z轴方向移动，从而提高了工件台的活动范围，便于快速打印出体积较大的零件。
附图说明
图1为本实用新型一种5自由度立式3D打印机的整体结构示意图；
图2为本实用新型一种5自由度立式3D打印机中多自由度打印机构的结构示意图；
图3为本实用新型一种5自由度立式3D打印机中第一伸缩臂的结构示意图；
图4为本实用新型一种5自由度立式3D打印机中X轴机构与Y轴机构的连接示意图；
图中，1-打印线材，2-基座，3-支架台，4-第一伸缩臂，5-第二伸缩臂，6-第三伸缩臂，7-转台，8-打印出料头，9-工件台，10-X轴机构，11-Y轴机构，12-电机，13-联轴器，14-支座，15-轴承，16-丝杆，17-螺母座，18-导轨，19-底座，20-球形关节，21-铰链底座，22- 驱动电机，23-第一联轴器，24-轴承座，25-第一丝杆，26-滑块，27-滑轨，28-底板。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
如图1至图4所示，一种5自由度立式3D打印机，包括基座2、X轴机构10、Y轴机构 11和多自由度打印机构，基座2上设置有多自由度打印机构，基座2的一侧设置有X轴机构 10，Y轴机构11滑动设置在X轴机构10上，Y轴机构11上滑动设置有工件台9，Y轴机构 11的滑动方向垂直于工件台9的滑动方向，工件台9位于多自由度打印机构的正下方，多自由度打印机构包括支架台3、第一伸缩臂4、第二伸缩臂5和第三伸缩臂6和转台7，支架台3固定设置在基座2上，第一伸缩臂4的顶部与支架台3铰接，第一伸缩臂4的底部与转台7 的一侧球铰接，第二伸缩臂5的顶部与支架台3铰接，第二伸缩臂5的底部与转台7的另一侧球铰接，第三伸缩臂6的两端分别与支架台3和转台7铰接，转台7的底部设置有打印出料头8，基座2上设置有打印线材1，打印线材1与打印出料头8连接。通过打印线材1提供打印出料头8打印所需的线材，第一伸缩臂4与第二伸缩臂5一上一下配合运动使打印出料头8左右转动，第三伸缩臂6的上下运动使打印出料头8前后转动，第一伸缩臂4、第二伸缩臂5和第三伸缩臂6同时上下运动，使打印出料头8上下运动，从而扩增了打印出料头8 的运动自由度，使打印出料头8更加灵活，能打印出更加光滑的弧形表面，同时通过X轴机构10和Y轴机构11使工件台9可沿着Y轴和Z轴方向移动，从而提高了工件台9的活动范围，便于快速打印出体积较大的零件。
进一步地，如图2和图3所示，第一伸缩臂4、第二伸缩臂5和第三伸缩臂6的结构相同均包括丝杆16、支座14、螺母座17、底座19和两条导轨18，丝杆16设置在支座14与底座19之间，丝杆16的一端与支座14转动连接，丝杆16的一端连接有驱动装置，两条导轨 18对称分布在丝杆16的两侧，导轨18与丝杆16平行设置，导轨18滑动穿设在支座14上，导轨18远离支座14的一端与底座19固定连接，支座14通过轴承15与支架台3铰接，螺母座17螺纹连接在丝杆16上，螺母座17固定套设在导轨18上，驱动装置包括电机12，电机 12位于支座14的上方，电机12的输出轴通过联轴器13与丝杆16传动连接，第一伸缩臂4 的底座和第二伸缩臂5的底座均连接有球形关节20，球形关节20与转台7球铰接。具体实施时，第一伸缩臂4、第二伸缩臂5和第三伸缩臂6的结构相同，第一伸缩臂4、第二伸缩臂 5和第三伸缩臂6均通过支座14上的轴承15与支架台3铰接，第一伸缩臂4和第二伸缩臂5 通过底座19上的球形关节20与转台7球形铰接，第三伸缩臂6通过底座19上的铰接底座 21与转台7铰接；第一伸缩臂4、第二伸缩臂5和第三伸缩臂6均为：电机12带动丝杆16 转动，由于螺母座17与导轨18固定连接且导轨18滑动穿设在支座14上，从而限制了螺纹座17的旋转自由度，使螺母座17只能沿着丝杆16的轴向方向移动，即带动导轨18上下移动，从而带动导轨18上的底座19上下移动，进而带动转台7上下移动或者左右前后偏转，实现打印出料头8的多自由度转动与移动，使打印出料头8更加灵活，偏转范围更大。
进一步地，如图4所示，X轴机构10和Y轴机构11结构相同均包括底板28、轴承座24、第一丝杆25、滑块26、驱动电机22和两个滑轨27，底板28长度方向的两端均固定有轴承座24，第一丝杆25通过轴承与轴承座24转动连接，第一丝杆25的一端通过第一联轴器23 与驱动电机22的输出轴传动连接，两个滑轨27对称分布在第一丝杆25的两侧并与底板28 固定连接，滑轨27与第一丝杆25平行设置，滑块26与第一丝杆25螺纹连接，工件台9与 Y轴机构11上的滑块26固定连接，工件台9与Y轴机构11上的滑轨27滑动连接，Y轴机构 11的底板28与X轴机构10上的滑块26固定连接，Y轴机构11的底板28与X轴机构10上的滑轨27滑动连接。X轴机构10上的驱动电机22带动相对应的第一丝杆25转动，由于Y 轴机构11的底板28与X轴机构10上的滑块26固定连接且与X轴机构10上的滑轨27滑动连接，从而限制了X轴机构10的滑块26的旋转自由度，从而使此滑块只能沿着X轴机构10 上的第一丝杆25的轴向方向移动，进而带动Y轴机构11上的工件台9沿着X轴机构10的轴向方向移动，Y轴机构11上的驱动电机22带动相对应的第一丝杆25转动，由于工件台9与 Y轴机构11上的滑块26固定连接且与Y轴机构11上的滑轨27滑动连接，从而限制了Y轴机构11的滑块26的旋转自由度，从而使此滑块26只能沿着相对应的第一丝杆25的轴向方向移动，进而带动工件台9沿着Y轴机构11的轴向方向移动，使工件台9具有X、Y两个方向的运动自由度；具体实施时，X轴机构10上的驱动电机22和Y轴机构11上的驱动电机22 单独控制，两个驱动电机22一个工作另一个未工作，使X轴机构10与Y轴机构11可单独动作，此时带动工件台9沿着X轴方向或Y轴方向移动，两个驱动电机22同时工作，使X轴机构10与Y轴机构11同时动作，此时带动工件台9在X轴与Y轴之间运动，两个驱动电机22 差速运动，使工件台9在X轴与Y轴之间呈现不同的曲线移动，提高了工件台的活动范围，便于快速打印出体积较大的零件，同时对多种形状的零件均可打印。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种5自由度立式3D打印机，其特征在于，包括基座(2)、X轴机构(10)、Y轴机构(11)和多自由度打印机构，所述基座(2)上设置有多自由度打印机构，所述基座(2)的一侧设置有X轴机构(10)，所述Y轴机构(11)滑动设置在所述X轴机构(10)上，所述Y轴机构(11)上滑动设置有工件台(9)，所述Y轴机构(11)的滑动方向垂直于所述工件台(9)的滑动方向，所述工件台(9)位于所述多自由度打印机构的正下方；
所述多自由度打印机构包括支架台(3)、第一伸缩臂(4)、第二伸缩臂(5)和第三伸缩臂(6)和转台(7)，所述支架台(3)固定设置在所述基座(2)上，所述第一伸缩臂(4)的顶部与所述支架台(3)铰接，所述第一伸缩臂(4)的底部与所述转台(7)的一侧球铰接，所述第二伸缩臂(5)的顶部与所述支架台(3)铰接，所述第二伸缩臂(5)的底部与所述转台(7)的另一侧球铰接，所述第三伸缩臂(6)的两端分别与所述支架台(3)和转台(7)铰接。
2.根据权利要求1所述的一种5自由度立式3D打印机，其特征在于，所述第一伸缩臂(4)、第二伸缩臂(5)和第三伸缩臂(6)的结构相同均包括丝杆(16)、支座(14)、螺母座(17)、底座(19)和两条导轨(18)，所述丝杆(16)设置在所述支座(14)与底座(19)之间，所述丝杆(16)的一端与所述支座(14)转动连接，所述丝杆(16)的一端连接有驱动装置，两条所述导轨(18)对称分布在所述丝杆(16)的两侧，所述导轨(18)与所述丝杆(16)平行设置，所述导轨(18)滑动穿设在所述支座(14)上，所述导轨(18)远离所述支座(14)的一端与所述底座(19)固定连接，所述支座(14)通过轴承(15)与所述支架台(3)铰接，所述螺母座(17)螺纹连接在所述丝杆(16)上，所述螺母座(17)固定套设在所述导轨(18)上。
3.根据权利要求2所述的一种5自由度立式3D打印机，其特征在于，所述驱动装置包括电机(12)，所述电机(12)位于所述支座(14)的上方，所述电机(12)的输出轴通过联轴器(13)与所述丝杆(16)传动连接。
4.根据权利要求3所述的一种5自由度立式3D打印机，其特征在于，所述第一伸缩臂(4)的底座和第二伸缩臂(5)的底座均连接有球形关节(20)，所述球形关节(20)与所述转台(7)球铰接。
5.根据权利要求1所述的一种5自由度立式3D打印机，其特征在于，所述X轴机构(10)和Y轴机构(11)结构相同均包括底板(28)、轴承座(24)、第一丝杆(25)、滑块(26)、驱动电机(22)和两个滑轨(27)，所述底板(28)长度方向的两端均固定有轴承座(24)，所述第一丝杆(25)通过轴承与所述轴承座(24)转动连接，所述第一丝杆(25)的一端通过第一联轴器(23)与所述驱动电机(22)的输出轴传动连接，两个所述滑轨(27)对称分布在所述第一丝杆(25)的两侧并与底板(28)固定连接，所述滑轨(27)与所述第一丝杆(25)平行设置，所述滑块(26)与所述第一丝杆(25)螺纹连接，所述工件台(9)与所述Y轴机构(11)上的滑块(26)固定连接，所述工件台(9)与所述Y轴机构(11)上的滑轨(27)滑动连接，所述Y轴机构(11)的底板(28)与所述X轴机构(10)上的滑块(26)固定连接，所述Y轴机构(11)的底板(28)与所述X轴机构(10)上的滑轨(27)滑动连接。
6.根据权利要求1所述的一种5自由度立式3D打印机，其特征在于，所述转台(7)的底部设置有打印出料头(8)，所述基座(2)上设置有打印线材(1)，所述打印线材(1)与所述打印出料头(8)连接。
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