CN216267635U - 一种教学用多用途三维打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及先进增材制造技术领域，具体为一种教学用多用途三维打印机，包括整机横杆、安装横杆和整机竖杆，整机横杆的两侧固定连接有安装横杆，安装横杆的内部固定连接有整机竖杆，该种教学用多用途三维打印机，设置有X轴移动导轨、Z轴系统运行导轨和Y轴电机与平台连接件，X轴系统、Z轴系统均采用2020铝材作为轴运动和框架的材质，X轴滑动部件与铝型材有较大的接触面及使得X轴系统移动更加稳固，大幅度减少了整机的制作成本和连接件的数量，还有效的减少了X轴系统和Z轴系统的移动惯量，这样结构可以有效减少Z轴的往复惯量大给打印件带来的波纹纹理，可以提高打印零件的表面平滑度，提高了打印件的表面质量。

Description

一种教学用多用途三维打印机

技术领域

本实用新型涉及先进增材制造技术领域，具体为一种教学用多用途三维打印机。

背景技术

精益创业的背景下，随着对逆向制造创新技术越来越受重视，3D打印技术越来越受到欢迎，桌面级的打印机的成本越来越低，渗透到制造业和研究领域的各个方面，教学级三维打印机逐渐成为大学生和中学生的课外科技活动的新宠。作为微型工厂必不可少的装备对大学生提高创新实践能力非常重要。

现有的三维打印机，在教学使用中，由于大多数的三维打印机安装要求和使用要求高，使其操作起来比较复杂，对于初学者，不能很好掌握机器的使用方式和调试步骤，导致在实操中，对初学者的理解带来一定的难度，影响教学使用的效果，由于三维打印机通常体型较大，内部结构繁琐，打印机价格高，使在实际安装时，需要专业人员进行安装和后期维护，使打印机的安装条件要求高，教学使用对打印机频率要求高，也很容易使打印机的使用寿命降低，同时在教学中对三维打印机的使用方式需求高，现有三维打印机只能使用到打印方面的操作，而其他用途不能进行操作，使教学具有一定的局限性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种教学用多用途三维打印机，以解决上述背景技术中提出的三维打印机操作复杂，安装麻烦，维护保养要求高，教学使用有局限性，用途单一的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种教学用多用途三维打印机，包括整机横杆、安装横杆和整机竖杆，所述整机横杆的两侧固定连接有安装横杆，所述安装横杆的内部固定连接有整机竖杆，所述整机竖杆的两侧下方固定连接有整机下侧横杆与竖杆连接件，所述整机竖杆的内部上方通过整机框架上侧连接件固定连接有整机框架上横梁，所述整机竖杆的一侧固定安装有打印材料挤出单元，所述整机竖杆的另一侧上方固定连接有X轴电机与导轨连接件，所述X轴电机与导轨连接件的一侧固定安装有X轴系统驱动电机，所述X轴电机与导轨连接件的另一侧固定连接有X轴移动导轨和X轴系统驱动丝杠，所述X轴系统驱动丝杠的一端均延伸至整机竖杆的一侧上方并固定连接有X轴系统远端固定件，所述X轴移动导轨和X轴系统驱动丝杠的外表面套接连接有X轴和Z轴系统连接件，所述X轴和Z轴系统连接件的内部套接连接有Z轴系统运行导轨，所述Z轴系统运行导轨的顶部固定安装有激光器，所述Z轴系统运行导轨的内部活动连接有Z轴系统驱动丝杠，所述Z轴系统运行导轨的底端固定连接有Z轴系统下端固定件，所述Z轴系统下端固定件的底端通过Z轴系统驱动螺母固定安装有Z轴系统驱动电机，所述Z轴系统驱动电机的底部固定安装有热打印喷头，所述整机横杆的顶部固定安装有Y轴系统驱动电机，所述Y轴系统驱动电机的输出端固定连接有平台连接件，所述平台连接件的顶部固定连接有平台调平弹簧，所述平台调平弹簧的顶部固定连接有打印平台。

优选的，所述Z轴系统运行导轨被固定在X轴移动导轨上，且所述X轴移动导轨和Z轴系统运行导轨可以联动，所述Z轴系统运行导轨的材质为2020铝型材。

优选的，所述打印平台为圆形形状，所述热打印喷头位于打印平台中心点的正上方。

优选的，所述打印平台中心点与Y轴电机与平台连接件的旋转中心共轴，且所述打印平台与Y轴电机与平台连接件之间靠无弹性联轴器连接。

优选的，所述Z轴系统运行导轨的伸缩长度等于激光器竖向移动的最长尺寸，所述X轴移动导轨的移动长度为等于激光器横向的最长尺寸。

优选的，所述热打印喷头可用于丝状材料的打印，包含PLA、ABS、TPU等多种材料，所述热打印喷头的尺寸可以调整从0.1mm到2mm。

优选的，所述打印平台的初始位置是为任意方向启动。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、该种教学用多用途三维打印机，设置有X轴移动导轨、Z轴系统运行导轨和Y轴电机与平台连接件，X轴系统、Z轴系统均采用2020铝材作为轴运动和框架的材质，X轴滑动部件与铝型材有较大的接触面及使得X轴系统移动更加稳固，同时铝型材的重量小减少了整机的重量，大幅度减少了整机的制作成本和连接件的数量，还有效的减少了X轴系统和Z轴系统的移动惯量，这样结构可以有效减少Z轴的往复惯量大给打印件带来的波纹纹理，可以提高打印零件的表面平滑度，提高了打印件的表面质量，较少的连接件数量使得整机的连接难度降低，更适合于非机械专业的大学生甚至中学生进行整机的组装。

2、该种教学用多用途三维打印机，设置有X轴电机与导轨连接件、整机框架上侧连接件和打印平台，较简单的连接形式使得整机的连接件的制作难度大大降低，较轻便的移动部件使得整机的运行惯量较少很多，有利于较高速打印制造，圆盘式Y轴系统采用极坐标运动方式并设计了新的圆盘支撑架，在圆盘的平面度得到保证的前提下使得连接更加容易。Z轴上端安装有激光器，该机立起来可作为打印机之用，当该机后翻90度后可作为激光雕刻机之用、一机两用，操作简便。

附图说明

图1是本实用新型的打印机整体结构示意图；

图2是本实用新型的打印机整体俯视结构示意图；

图3是本实用新型的打印机整体结构右侧示意图；

图4是本实用新型的打印机整体无激光器时装配示意图；

图5是本实用新型的X轴和Z轴系统连接件结构示意图；

图6是本实用新型的X轴和Z轴系统连接左侧结构示意图；

图7是本实用新型的X轴和Z轴系统连接件俯视结构示意图；

图8是本实用新型的打印机作为激光雕刻机时整体水平向工作示意图；

图9是本实用新型的打印机作为激光雕刻机时整体垂直向工作示意图。

图中：1、X轴系统驱动电机；2、X轴电机与导轨连接件；3、整机框架上侧连接件；4、Z轴系统运行导轨；5、整机框架上横梁；6、打印材料挤出单元；7、Z轴系统驱动丝杠；8、X轴和Z轴系统连接件；9、整机竖杆；10、X轴移动导轨；11、Z轴系统下端固定件；12、Z轴系统驱动电机；13、热打印喷头；14、激光器；15、打印平台；16、平台调平弹簧；17、平台连接件；18、整机横杆；19、Y轴系统驱动电机；20、整机下侧横杆与竖杆连接件；21、X轴系统远端固定件；22、安装横杆；23、Z轴系统驱动螺母；24、X轴系统驱动丝杠。

具体实施方式

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，本领域普通技术人员在没有做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。

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。

请参阅图1-9，本实用新型提供一种技术方案：一种教学用多用途三维打印机，包括X轴系统驱动电机1、X轴电机与导轨连接件2、整机框架上侧连接件3、Z轴系统运行导轨4、整机框架上横梁5、打印材料挤出单元6、Z轴系统驱动丝杠7、X轴和Z轴系统连接件8、整机竖杆9、X轴移动导轨10、Z轴系统下端固定件11、Z轴系统驱动电机12、热打印喷头13、激光器14、打印平台15、平台调平弹簧16、平台连接件17、整机横杆18、Y轴系统驱动电机19、整机下侧横杆与竖杆连接件20、X轴系统远端固定件21、安装横杆22、Z轴系统驱动螺母23、X轴系统驱动丝杠24，整机横杆18的两侧固定连接有安装横杆22，安装横杆22的内部固定连接有整机竖杆9，整机竖杆9的两侧下方固定连接有整机下侧横杆与竖杆连接件20，整机竖杆9的内部上方通过整机框架上侧连接件3固定连接有整机框架上横梁5，整机竖杆9的一侧固定安装有打印材料挤出单元6，整机竖杆9的另一侧上方固定连接有X轴电机与导轨连接件2，X轴电机与导轨连接件2的一侧固定安装有X轴系统驱动电机1，X轴电机与导轨连接件2的另一侧固定连接有X轴移动导轨10和X轴系统驱动丝杠24，X轴系统驱动丝杠24的一端均延伸至整机竖杆9的一侧上方并固定连接有X轴系统远端固定件21，X轴移动导轨10和X轴系统驱动丝杠24的外表面套接连接有X轴和Z轴系统连接件8，X轴和Z轴系统连接件8的内部套接连接有Z轴系统运行导轨4，Z轴系统运行导轨4的顶部固定安装有激光器14，Z轴系统运行导轨4的内部活动连接有Z轴系统驱动丝杠7，Z轴系统运行导轨4的底端固定连接有Z轴系统下端固定件11，Z轴系统下端固定件11的底端通过Z轴系统驱动螺母23固定安装有Z轴系统驱动电机12，Z轴系统驱动电机12的底部固定安装有热打印喷头13，整机横杆18的顶部固定安装有Y轴系统驱动电机19，Y轴系统驱动电机19的输出端固定连接有平台连接件17，平台连接件17的顶部固定连接有平台调平弹簧16，平台调平弹簧16的顶部固定连接有打印平台15。

进一步的，Z轴系统运行导轨4被固定在X轴移动导轨10上，且X轴移动导轨10和Z轴系统运行导轨4可以联动，Z轴系统运行导轨4的材质为2020铝型材，可以提高打印零件的表面平滑度，铝型材的重量小减少了整机的重量，打印平台15为圆形形状，热打印喷头13位于打印平台15中心点的正上方，使打印稳定增加零件的紧凑度。

进一步的，打印平台15中心点与Y轴电机与平台连接件17的旋转中心共轴，且打印平台15与Y轴电机与平台连接件17之间靠无弹性联轴器连接，使打印平台15打印时稳定，Z轴系统运行导轨4的伸缩长度等于激光器14竖向移动的最长尺寸，X轴移动导轨10的移动长度为等于激光器14横向的最长尺寸，使移动时能保证连接稳定。

进一步的，热打印喷头13可用于丝状材料的打印，包含PLA、ABS、TPU等多种材料，热打印喷头13的尺寸可以调整从0.1mm到2mm，适用各类型的雕刻打印方式，打印平台15的初始位置是为任意方向启动，方便打印各形状类型的零件。

工作原理：

首先，进行打印机整体的安装，可将将整机下侧横杆与竖杆连接件20固定在整机竖杆9两侧，使整机竖杆9安装在安装横杆22的内部，将整机框架上侧连接件3安装在整机竖杆9两侧上方，使整机竖杆9与整机框架上横梁5固定，使打印机整体框架进行安装固定，将各类驱动电机和导轨安装完毕后，通过将材料放置打印平台15上后，将打印材料安装在打印材料挤出单元6上，与热打印喷头13连接，使材料预热准备打印，通过X轴系统驱动电机1的驱动使X轴系统驱动丝杠24转动，使X轴和Z轴系统连接件8内的螺纹套与X轴系统驱动丝杠24螺纹连接，X轴和Z轴系统连接件8同时在X轴移动导轨10上横向移动，进行打印横向的操作，通过Y轴系统驱动电机19驱动平台连接件17旋转，使打印平台15转动，平台调平弹簧16稳定打印平台15的底部稳定，当横向打印后，通过Z轴系统驱动电机12的驱动，使Z轴系统驱动丝杠7转动，Z轴系统下端固定件11内的螺纹套在Z轴系统驱动丝杠7上移动，安装在Z轴系统下端固定件11下的热打印喷头13跟随移动，改变与打印平台15的距离，进行打印物件的调节，Z轴系统运行导轨4上端安装有激光器14，三维打印机整体立起来可作为打印机之用，三维打印机整体后翻90度后可作为激光雕刻机之用。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种教学用多用途三维打印机，包括整机横杆(18)、安装横杆(22)和整机竖杆(9)，所述整机横杆(18)的两侧固定连接有安装横杆(22)，所述安装横杆(22)的内部固定连接有整机竖杆(9)，其特征在于：所述整机竖杆(9)的两侧下方固定连接有整机下侧横杆与竖杆连接件(20)，所述整机竖杆(9)的内部上方通过整机框架上侧连接件(3)固定连接有整机框架上横梁(5)，所述整机竖杆(9)的一侧固定安装有打印材料挤出单元(6)，所述整机竖杆(9)的另一侧上方固定连接有X轴电机与导轨连接件(2)，所述X轴电机与导轨连接件(2)的一侧固定安装有X轴系统驱动电机(1)，所述X轴电机与导轨连接件(2)的另一侧固定连接有X轴移动导轨(10)和X轴系统驱动丝杠(24)，所述X轴系统驱动丝杠(24)的一端均延伸至整机竖杆(9)的一侧上方并固定连接有X轴系统远端固定件(21)，所述X轴移动导轨(10)和X轴系统驱动丝杠(24)的外表面套接连接有X轴和Z轴系统连接件(8)，所述X轴和Z轴系统连接件(8)的内部套接连接有Z轴系统运行导轨(4)，所述Z轴系统运行导轨(4)的顶部固定安装有激光器(14)，所述Z轴系统运行导轨(4)的内部活动连接有Z轴系统驱动丝杠(7)，所述Z轴系统运行导轨(4)的底端固定连接有Z轴系统下端固定件(11)，所述Z轴系统下端固定件(11)的底端通过Z轴系统驱动螺母(23)固定安装有Z轴系统驱动电机(12)，所述Z轴系统驱动电机(12)的底部固定安装有热打印喷头(13)，所述整机横杆(18)的顶部固定安装有Y轴系统驱动电机(19)，所述Y轴系统驱动电机(19)的输出端固定连接有平台连接件(17)，所述平台连接件(17)的顶部固定连接有平台调平弹簧(16)，所述平台调平弹簧(16)的顶部固定连接有打印平台(15)。

2.根据权利要求1所述的一种教学用多用途三维打印机，其特征在于：所述Z轴系统运行导轨(4)被固定在X轴移动导轨(10)上，且所述X轴移动导轨(10)和Z轴系统运行导轨(4)联动，所述Z轴系统运行导轨(4)的材质为2020铝型材。

3.根据权利要求1所述的一种教学用多用途三维打印机，其特征在于：所述打印平台(15)为圆形形状，所述热打印喷头(13)位于打印平台(15)中心点的正上方。

4.根据权利要求1所述的一种教学用多用途三维打印机，其特征在于：所述打印平台(15)中心点与Y轴电机与平台连接件(17)的旋转中心共轴，且所述打印平台(15)与Y轴电机与平台连接件(17)之间靠无弹性联轴器连接。

5.根据权利要求1所述的一种教学用多用途三维打印机，其特征在于：所述Z轴系统运行导轨(4)的伸缩长度等于激光器(14)竖向移动的最长尺寸，所述X轴移动导轨(10)的移动长度为等于激光器(14)横向的最长尺寸。

6.根据权利要求1所述的一种教学用多用途三维打印机，其特征在于：所述热打印喷头(13)可用于丝状材料的打印，包含PLA、ABS、TPU等多种材料，所述热打印喷头(13)的尺寸可以调整从0.1mm到2mm。

7.根据权利要求1所述的一种教学用多用途三维打印机，其特征在于：所述打印平台(15)的初始位置是为任意方向启动。

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