CN217169784U - 一种3d打印装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种3D打印装置，用于建筑行业大型作业场景，其包括立柱、摇臂、移动平台、导轨和电机，立柱设置有安装腔，安装腔中设置有第一齿条，且立柱下端设置有第一齿轮；摇臂安装在立柱上，且能被第一齿条所传动，以使摇臂在立柱上进行上升或下降运动；移动平台上承载着第一齿轮和立柱，且移动平台上方设置有第三齿轮，移动平台下方设置有第二齿条和第二齿轮，第一齿轮能被第三齿轮所驱动，第二齿条能被第二齿轮所驱动；移动平台能匹配在导轨上运动；电机安装在装置上，且电机能驱动第二齿轮、第三齿轮和第一齿条进行运动。采用立柱式升降和导轨移动的方式，可以实现大场景、高精度的3D打印，其结构简单、调整灵活，提高了工作效率。

Description

一种3D打印装置

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印装置。

背景技术

3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运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物体的技术。3d 打印机则出现在上世纪90年代中期，即一种利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。如今这一技术在多个领域得到应用，人们用它来制造服装、建筑模型、玩具、汽车零件等。

3D打印在很多行业应用广泛，在建筑行业一般采用桁架和龙门结构；桁架和龙门结构一般可以打印不超过3m*3m*3m的小型雕塑和模型等。桁架和龙门结构一般包括两组Z轴支柱、两根X轴横梁、 Y轴移动梁和打印组件。工作时，X轴和Y轴联动，按照电脑中的模型带动喷头移动。一层打完时，Z轴上升，继续打印第二层，依次逐层上升，直到打印完成。桁架和龙门结构其机构复杂，操作难度较大，作业位置一般比较固定，在比较大型的的作业场景时，调整位置不够灵活,有的产品就需要分割成几个部件来制作，这就极大的限制了工作效率，因此，亟需提出一种3D打印装置来解决现有技术的缺陷。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种3D打印装置，用于在建筑行业打印产品，解决现有技术的桁架和龙门结构复杂，操作难度较大、作业位置一般比较固定，无法在比较大型的的作业场景时灵活地调整其位置的技术难题，以提升作业工作效率；其包括：

一种3D打印装置，用于建筑行业大型作业场景，其包括：

立柱，所述立柱设置有安装腔，所述安装腔中设置有第一齿条，且所述立柱下端设置有第一齿轮；

摇臂，所述摇臂安装在所述立柱上，且能被所述第一齿条所传动，以使所述摇臂在所述立柱上进行上升或下降运动；

移动平台，所述移动平台上承载着所述第一齿轮和所述立柱，且所述移动平台上方设置有第三齿轮，所述移动平台下方设置有第二齿条和第二齿轮，所述第一齿轮能被所述第三齿轮所驱动，所述第二齿条能被所述第二齿轮所驱动；

导轨，所述移动平台能匹配在所述导轨上运动；

电机，所述电机安装在装置上，且所述电机能驱动所述第二齿轮、所述第三齿轮和所述第一齿条进行运动。

作为本实用新型优选的实施方式，所述移动平台下方设置有移动轨槽，所述移动轨槽能嵌入到所述导轨上做相对运动。

作为本实用新型优选的实施方式，所述导轨设置有两个，所述第二齿条设置在所述两个导轨之间，且所述第二齿条与两个所述导轨平行设置。

作为本实用新型优选的实施方式，所述电机包括设置在所述移动平台上的第一电机、第二电机和设置在所述立柱上的第三电机，所述第一电机用于驱动所述第三齿轮，所述第二电机用于驱动所述第二齿轮，所述第三电机用于驱动所述第一齿条。

作为本实用新型优选的实施方式，所述摇臂上设置有安装平台，所述安装平台用于安装打印头。

作为本实用新型优选的实施方式，在所述安装平台下方设置有机械臂。

作为本实用新型优选的实施方式，所述安装腔为凹槽型，用于安装所述第一齿条。

作为本实用新型优选的实施方式，所述摇臂与所述立柱相互垂直设置。

作为本实用新型优选的实施方式，所述立柱与所述移动平台相互垂直设置。

作为本实用新型优选的实施方式，所述导轨与所述第二齿条被同时固定安装在地面或者工作物上。

采用本实用新型上述技术方案，至少有以下有益效果：

(1)本设计的装置采用立柱式升降和导轨移动的方式，整机通过移动导轨和移动齿轮进行平面移动，通过旋转齿轮可以实现立柱带动摆臂的360°旋转，可以实现大场景、高精度的3D打印，配合移动导轨可以把实时工作范围送到任意工作场景。其结构简单、调整灵活，提高了工作效率，解决现有技术的桁架和龙门结构复杂，操作难度较大、调整位置不够灵活，无法在大型作业场景下灵活地调整的技术难题。

(2)本设计的装置摆臂固定在立柱上，安装平台可以在摆臂的行程内任意移动，安装平台上安装了电机、机械臂5和打印头，工作时，打印头可以按既定的路线移动，开启打印头既可打印，解决了现有技术中有的产品就需要分割成几个部件来制作的技术难题，可以完整的覆盖各种大小型号作品的打印，这就极大的提高了工作效率。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分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

图1是本实用新型实施例提供的3D打印装置正视结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的3D打印装置左视结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的3D打印装置一视角立体结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的3D打印装置另一视角立体结构示意图。

图中：

1、立柱；2、第一齿条；3、摇臂；4、安装平台；5、机械臂；6、第一齿轮；7、移动平台；8、导轨；9、第二齿条；10、第二齿轮； 11、第三齿轮；12、第一电机；13、第二电机；14、第三电机。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个以上，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二等，只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

为了解决上述技术问题从而提出本设计方案，下面通过附图以及具体实施例对本实用新型技术方案做详细的说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本实用新型技术方案的详细的说明，而不是对本实用新型技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

3D打印在很多行业应用广泛，在建筑行业一般采用桁架和龙门结构；桁架和龙门结构一般可以打印不超过3m*3m*3m的小型雕塑和模型等，桁架和龙门结构一般包括两组Z轴支柱、两根X轴横梁、 Y轴移动梁和打印组件。工作时，X轴和Y轴联动，按照电脑中的模型带动喷头移动。一层打完时，Z轴上升，继续打印第二层，依次逐层上升，直到打印完成。桁架和龙门结构其机构复杂，操作难度较大，作业位置一般比较固定，在比较大型的的作业场景时，调整位置不够灵活,有的产品就需要分割成几个部件来制作，这就极大的限制了工作效率，因此，亟需提出一种3D打印装置来解决现有技术的缺陷。

下面具体参考图1至图4的结构示意图：

一种3D打印装置，用于建筑行业大型作业场景，其包括：

立柱1、摇臂3、移动平台7、导轨8和电机，立柱1设置有安装腔，

安装腔中设置有第一齿条2，安装腔为凹槽型，用于安装第一齿条2，且立柱1下端设置有第一齿轮6；具体地，第一齿轮6和立柱 1优选为一体连接结构，通过第一齿轮6可以带动立柱1进行旋转运动；摇臂3安装在立柱1上，且能被第一齿条2所传动，以使摇臂3 在立柱1上进行上升或下降运动；具体地，摇臂3被第一齿条2带动进行上下运动，同时立柱1被第一齿轮6带动进行旋转运动，可以实现360°运动，在一些实施例中，摇臂3上设置有安装平台4，安装平台4用于安装打印头；移动平台7上承载着第一齿轮6和立柱1，且移动平台7上方设置有第三齿轮11，移动平台7下方设置有第二齿条9和第二齿轮10，第一齿轮6能被第三齿轮11所驱动，第二齿条9能被第二齿轮10所驱动；移动平台7能匹配在导轨8上运动；电机安装在装置上，且电机能驱动第二齿轮10、第三齿轮11和第一齿条2进行运动；可以理解的是，电机作为驱动齿轮和齿条的主要动力源，电机设置方便、结构轻巧，便于移动和拆卸，在其他实施例中也可以选其他设备作为驱动齿轮和齿条的动力源。通过上述方案，整机通过移动导轨8和移动齿条进行平面移动，导轨8铺到哪设备就能移到哪，摇臂3和立柱1安装在移动平台7上，通过旋转齿轮旋转可以调整摇臂3的旋转角度，工作时，使用立柱1上下调节、摇臂3进行360°旋转调节，可以把工作物带到工作场景的任意位置，具体地，立柱1高24m，摇臂3长27m，实时工作半径可以达25米，配合移动导轨8可以把实时工作范围送到任意工作场景。

本设计的装置采用立柱1式升降和导轨8移动的方式，整机通过移动导轨8和移动齿轮进行平面移动，通过旋转齿轮可以实现立柱1 带动摇臂3的360°旋转，可以实现大场景、高精度的3D打印，配合移动导轨8可以把实时工作范围送到任意工作场景，其结构简单、调整灵活，提高了工作效率，解决现有技术的桁架和龙门结构复杂，操作难度较大、调整位置不够灵活，无法在大型作业场景下灵活地调整的技术难题。

具体地，摇臂3固定在立柱1上，安装平台4可以在摇臂3的行程内任意移动，安装平台4安装了电机、机械臂5和打印头。工作时，打印头可以按既定的路线移动，开启打印头既可打印，解决了现有技术中有的产品就需要分割成几个部件来制作的技术难题，可以完整的覆盖各种大小型号作品的打印，这极大的提高了装置的工作效率。

在一些实施例中，移动平台7下方设置有移动轨槽，移动轨槽能嵌入到导轨8上做相对运动。可以理解的是，移动轨槽与导轨8之间是通过嵌套的方式进行匹配，移动平台7可以在导轨8上进行滑动运动。

在一些实施例中，导轨8设置有两个，第二齿条9设置在两个导轨8之间，且第二齿条9与两个导轨8平行设置。可以理解的是，移动轨槽也是设置为两个，分别与两个导轨8相互匹配，而第二齿条9 设置在两个导轨8之间，通过将第二齿条9与两个导轨8平行设置，当第二齿条9被第二齿轮10带动运动时，移动平台7就可以在导轨 8上进行滑动运动，从而整个装置也能沿着轨道进行运动到达指定的工作范围。

在一些实施例中，电机包括设置在移动平台7上的第一电机12、第二电机13和设置在立柱1上的第三电机14，第一电机12用于驱动第三齿轮11，第二电机13用于驱动第二齿轮10，第三电机14用于驱动第一齿条2。可以理解的是，通过三个电机单独控制第一齿条 2、第二齿轮10和第三齿轮11的驱动，移动平台7通过第二电机13 控制其运动，两侧采用导轨8固定防止导轨8跑偏、脱落，在维持设备运行稳定的同时保障现场施工的安全；立柱1与摇臂3之间采用第一齿条2机构被第三电机14所驱动使得摇臂3进行升降运动，通过第一齿条2可以调整摇臂3上升下降，每打印一层，通过立柱1移动一层，直到工作结束；立柱1通过第一电机12驱动第三齿轮11带动第一齿轮6运动，第一齿轮6带动立柱1进行旋转，实现立柱1和摇臂3可以实现360°旋转。

在一些实施例中，在安装平台4下方设置有机械臂5，优选地，机械臂5为6轴机器人，配合6轴机器人可以使得该装置完整的覆盖各种大小型号作品的打印。

作为本实用新型有效的实施例，摇臂3与立柱1相互垂直设置、立柱1与移动平台7相互垂直设置。可以理解的是，立柱1与摇臂3 相互垂直设置会使得摇臂3在立柱1上移动更加高效，立柱1与移动平台7相互垂直设置可以节省空间，立柱1的有效长度和摇臂3的运动范围可以达到最大化；在其他实施例中可以根据具体需求设计立柱 1与摇臂3、立柱1与移动平台7之间的相互关系。

在一些实施例中，导轨8与第二齿条9被同时固定安装在地面或者工作物上，当移动平台7在导轨8是运动时，示例性地，摇臂3的臂长27m，有效臂长25m，6轴机械臂5通过安装平台4安装在摇臂 3上，安装平台4可以在有效臂长内任意位置移动，以摇臂3的端点为中心25m半径内的范围均可以打印，升降立柱1高达24m，通过齿条可以调节摇臂3的高度，齿条的最大行程为22m，通过升降立柱 1最大可以打印22m高度的建筑。打印头安装在6轴机械臂5的前端，通过6轴机械臂5控制打印头进行细微操作，从而实现高精度的3D 打印效果。

本实用新型提出了3D打印行业的一种新型立柱式机构打印的方式，移动平台7的移动方式采用导轨8固定和齿条定位的方式，并通过机械臂5拓展的方式，可以实现大场景、高精度的3D打印，其结构简单，位置调整灵活，工作范围有显著提升，工作效率有很大的提高，具有良好的应用前景。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本实用新型的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时，凡依据本实用新型的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种3D打印装置，用于建筑行业大型作业场景，其特征在于，其包括：

立柱(1)，所述立柱(1)设置有安装腔，所述安装腔中设置有第一齿条(2)，且所述立柱(1)下端设置有第一齿轮(6)；

摇臂(3)，所述摇臂(3)安装在所述立柱(1)上，且能被所述第一齿条(2)所传动，以使所述摇臂(3)在所述立柱(1)上进行上升或下降运动；

移动平台(7)，所述移动平台(7)上承载着所述第一齿轮(6)和所述立柱(1)，且所述移动平台(7)上方设置有第三齿轮(11)，所述移动平台(7)下方设置有第二齿条(9)和第二齿轮(10)，所述第一齿轮(6)能被所述第三齿轮(11)所驱动，所述第二齿条(9)能被所述第二齿轮(10)所驱动；

导轨(8)，所述移动平台(7)能匹配在所述导轨(8)上运动；

电机，所述电机安装在装置上，且所述电机能驱动所述第二齿轮(10)、所述第三齿轮(11)和所述第一齿条(2)进行运动。

2.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于，所述移动平台(7)下方设置有移动轨槽，所述移动轨槽能嵌入到所述导轨(8)上做相对运动。

3.根据权利要求2所述的3D打印装置，其特征在于，所述导轨(8)设置有两个，所述第二齿条(9)设置在所述两个导轨(8)之间，且所述第二齿条(9)与两个所述导轨(8)平行设置。

4.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于，所述电机包括设置在所述移动平台(7)上的第一电机(12)、第二电机(13)和设置在所述立柱(1)上的第三电机(14)，所述第一电机(12)用于驱动所述第三齿轮(11)，所述第二电机(13)用于驱动所述第二齿轮(10)，所述第三电机(14)用于驱动所述第一齿条(2)。

5.根据权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于，所述摇臂(3)上设置有安装平台(4)，所述安装平台(4)用于安装打印头。

6.根据权利要求5所述的3D打印装置，其特征在于，在所述安装平台(4)下方设置有机械臂(5)。

7.根据权利要求1-6任一项所述的3D打印装置，其特征在于，所述安装腔为凹槽型，用于安装所述第一齿条(2)。

8.根据权利要求1-6任一项所述的3D打印装置，其特征在于，所述摇臂(3)与所述立柱(1)相互垂直设置。

9.根据权利要求1-6任一项所述的3D打印装置，其特征在于，所述立柱(1)与所述移动平台(7)相互垂直设置。

10.根据权利要求1-6任一项所述的3D打印装置，其特征在于，所述导轨(8)与所述第二齿条(9)被同时固定安装在地面或者工作物上。

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