CN218138701U - 三维运动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三维运动机构，包括基架、打印台、龙门架和平移架，打印台与基架上下滑动连接，基架设有用于驱动打印台的第一直线驱动器，第一直线驱动器设于打印台的下侧；龙门架与基架左右滑动连接，基架设有用于驱动龙门架的第二直线驱动器；平移架与基架前后滑动连接，龙门架设有用于驱动所属平移架的第三直线驱动器，平移架设有喷头模块安装区，喷头模块安装区设于打印台的上方。用于安装喷头模块的平移架只需进行左右方向和前后方向的平移，避免了喷头模块容易摇摆晃动的问题；此外，打印台和打印成品的整体质量较小，无需用大功率的驱动器驱动升降，不易出现磨损导致打印误差。

Description

三维运动机构

技术领域

本实用新型涉及3D打印设备领域，特别涉及一种三维运动机构。

背景技术

随着3D打印机技术的发展，越来越多的行业开始使用3D打印机，特别是在工业领域。3D打印机多采用龙门式结构，为了满足成型尺寸的要求，龙门框架X/Y/Z三个方向上都必须有足够的有效行程，而且框架在运动中还要保持自身稳定性。对于垂直的Z轴来说一般采用下端固定的安装方式，喷头模块移动至上端时，上端在高速往返运动中很容易出现摇摆晃动，而且Z轴越高晃动越严重，从而影响3D打印机的成型精度和表面质量。

为了解决这个问题，专利CN202022111978.9公开了一种大型3D打印机的双层Y轴运动结构，其通过在机架上方闲置空间，增设一个上层Y轴运动组件，利用上、下双层Y轴运动组件同时对Z轴运动组件的上、下两端进行支撑限位，可以更好地保证其运行中的稳定性。

然而，对于一些喷头模块的体积和质量较大的3D打印机，如多喷头的3D打印机，使用这样的运动结构仍有不足之处，例如，需要用大功率的驱动器驱动喷头模块升降，结构复杂，且容易出现磨损导致打印误差。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种三维运动机构。

根据本实用新型实施例的三维运动机构，包括基架、打印台、龙门架和平移架，所述打印台与所述基架上下滑动连接，所述基架设有用于驱动所述打印台的第一直线驱动器，所述第一直线驱动器设于所述打印台的下侧；所述龙门架与所述基架左右滑动连接，所述基架设有用于驱动所述龙门架的第二直线驱动器；所述平移架与所述基架前后滑动连接，所述龙门架设有用于驱动所属平移架的第三直线驱动器，所述平移架设有喷头模块安装区，所述喷头模块安装区设于所述打印台的上方。

根据本实用新型实施例的三维运动机构，至少具有如下技术效果：通过设置打印台与基架上下滑动连接，随着打印的进行、需要增大喷头模块与打印台之间的竖向距离时，可驱动第一直线驱动器使的印台下降，而无需升高平移架，用于安装喷头模块的平移架只需进行左右方向和前后方向的平移，避免了喷头模块容易摇摆晃动的问题；此外，打印所用的材料、如树脂和蜡等材料一般密度较低，打印台和打印成品的整体质量较小，无需用大功率的驱动器驱动升降，不易出现磨损导致打印误差。

根据本实用新型的一些实施例，所述龙门架包括主梁、第一连接部和第二连接部，所述平移架设于所述主梁，所述第一连接部和所述第二连接部分别设于所述主梁的前端、后端；所述基架包括固定平台，所述固定平台设有竖向设置的通过孔，所述打印台设于所述通过孔内，所述固定平台的前边沿、后边沿均设有横向延伸的第二滑轨，所述第一连接部、所述第二连接部分别与两个所述第二滑轨滑动连接。龙门架的重心位于主梁处，通过在主梁的两端设置第一连接部和第二连接部连接至固定平台，龙门架的受力均衡，结构稳定。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二滑轨设于所述固定平台的底部。固定平台的边沿还能对第二滑轨起遮盖的作用，防止碎屑掉落到第二滑轨上，对第二滑轨起到一定的保护作用。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二直线驱动器与所述第二连接部连接。这样第二直线驱动器设置于龙门架的后侧、而且可设置于第一直线驱动器的后侧，第二直线驱动器不会妨碍打印台的升降。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一连接部包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件与所述第二滑轨连接，所述第二连接件为片状金属件，所述第二连接件平行于正平面设置，所述第二连接件的顶部、底部分别与所述主梁、所述第一连接件连接。由于第二直线驱动器与第二连接部连接，第二直线驱动器驱动龙门架时、第一连接部处为从动的状态，第一连接部的移动与第二连接部的移动不能保持理想状态的同步、而是第一连接部会有略微滞后，这就会导致龙门架的主梁与位于前侧的第二滑轨不是理想状态的垂直、而是有一定的偏转，进而导致龙门架移动时第一连接部处会产生震动；本实用新型通过设置第二连接件为片状金属件，第二连接件有一定的弹性，能对龙门架主梁的偏转起中和的作用，解决了龙门架移动时第一连接部处产生震动的问题。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一直线驱动器包括第一电机和第一滚珠丝杆机构，所述第一滚珠丝杆机构包括第一滚珠螺母和竖向设置的第一丝杆，所述第一电机的驱动轴与所述第一丝杆联动，所述第一滚珠螺母与所述打印台连接。这样打印台的升降范围较大，而第一直线驱动器的竖向尺寸较小，结构合理紧凑。

根据本实用新型的一些实施例，所述基架设有两个第一滑轨，所述第一滑轨竖向设置，所述第一丝杆设于两个所述第一滑轨之间，两个所述第一滑轨分别与所述打印台滑动连接。这样第一直线驱动器对打印台施加的力、能均匀传递到两个第一滑轨处，打印台的受力较为均衡，结构稳定。

根据本实用新型的一些实施例，所述第三直线驱动器包括第三电机和第三滚珠丝杆机构，所述第三滚珠丝杆机构包括第三滚珠螺母和前后延伸的第三丝杆，所述第三电机的驱动轴与所述第三丝杆联动，所述第三滚珠螺母与所述平移架连接。这样平移架的前后移动范围较大，而第三直线驱动器的前后尺寸较小，结构合理紧凑。

根据本实用新型的一些实施例，所述龙门架设有两个第三滑轨，所述第三滑轨前后延伸，所述第三丝杆设于两个所述第三滑轨之间，两个所述第三滑轨分别与所述平移架滑动连接。这样第三直线驱动器对平移架施加的力、能均匀传递到两个第三滑轨处，平移架的受力较为均衡，结构稳定。

根据本实用新型的一些实施例，所述第三电机设于所述第三丝杆的后端。第三电机的驱动轴与第三丝杆共轴，这样第三直线驱动器与第三丝杆均贴近龙门架的主梁，第三电机可直接安装在主梁上，第三直线驱动器的竖向尺寸较小、对龙门架的横向移动的阻碍较小，结构合理紧凑。

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

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例的三维运动机构的立体结构示意图；

图2是图1中的固定平台的立体结构示意图；

图3是图2的仰视结构示意图。

附图中：

100-基架；110-固定平台；200-打印台；210-第一滑轨；220-第一电机；230-第一安装板；300-龙门架；310-平移架；320-第二连接部；321-连接座；331-第二连接件；332-第一连接件；333-第二滑轨；341-第三电机；342-第三丝杆；343-第三滑轨；350-第二电机；351-第一同步带；352-第二同步带。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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。下面描述的实施例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，涉及到方位描述，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，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示相对重要性或指明所指示的技术特征的数量或者指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，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。

下面参考图1至图3描述根据本实用新型实施例的三维运动机构。

本实用新型实施例的三维运动机构，包括基架100、打印台200、龙门架300和平移架310，打印台200与基架100上下滑动连接，基架100设有用于驱动打印台200的第一直线驱动器，第一直线驱动器设于打印台200的下侧；龙门架300与基架100左右滑动连接，基架100设有用于驱动龙门架300的第二直线驱动器；平移架310与基架100前后滑动连接，龙门架300设有用于驱动所属平移架310的第三直线驱动器，平移架310设有喷头模块安装区，喷头模块安装区设于打印台200的上方。

例如，如图1所示，基架100包括底座、支撑柱和固定平台110，固定平台110设置于底座的上方，多个支撑柱连接于底座与固定平台110之间；固定平台110中部设有竖向设置的通过孔，打印台200设置于通过孔内，第一直线驱动器设置于固定平台110的下方，第一直线驱动器可为气缸、电动推杆或其他合适的装置，第一直线驱动器竖向设置，第一直线驱动器的主体部与基架100固定连接，第一直线驱动器的驱动杆与打印台200固定连接，第一直线驱动器能驱动打印台200升降，打印台200与基架100之间可通过导轨滑块机构、滑杆滑孔机构或其他合适的机构实现上下滑连接；

龙门架300设置于固定平台110的上侧，龙门架300与固定平台110之间可通过导轨滑孔机构、滑杆滑孔机构或其他合适的机构实现左右滑动连接，第二直线驱动器可为气缸、电动推杆或其他合适的装置，第二直线驱动器横向设置，第二直线驱动器的主体部与固定平台110固定连接，第二直线驱动器的驱动杆与龙门架300固定连接，第二直线驱动器能驱动龙门架300横向移动；

平移架310设置于龙门架300的右侧，平移架310与龙门架300之间可通过导轨滑孔机构、滑杆滑孔机构或其他合适的机构实现左右滑动连接，第三直线驱动器可为气缸、电动推杆或其他合适的装置，第三直线驱动器前后延伸设置，第三直线驱动器的主体部与；龙门架300固定连接，第三直线驱动器的驱动杆与平移架310固定连接，第三直线驱动器能驱动龙门架300前后移动；图1中平移架310被移动至打印台200的上侧区域的右前方，龙门架300向左移动、平移架310向后移动后即可把平移架310移动至打印台200的上方，喷头模块安装区用于安装喷头模块。

通过设置打印台200与基架100上下滑动连接，随着打印的进行、需要增大喷头模块与打印台200之间的竖向距离时，可驱动第一直线驱动器使的印台下降，而无需升高平移架310，用于安装喷头模块的平移架310只需进行左右方向和前后方向的平移，避免了喷头模块容易摇摆晃动的问题；此外，打印所用的材料、如树脂和蜡等材料一般密度较低，打印台200和打印成品的整体质量较小，无需用大功率的驱动器驱动升降，不易出现磨损导致打印误差。

在本实用新型的一些实施例中，龙门架300包括主梁、第一连接部和第二连接部320，平移架310设于主梁，第一连接部和第二连接部320分别设于主梁的前端、后端；基架100包括固定平台110，固定平台110设有竖向设置的通过孔，打印台200设于通过孔内，固定平台110的前边沿、后边沿均设有横向延伸的第二滑轨333，第一连接部、第二连接部320分别与两个第二滑轨333滑动连接。龙门架300的重心位于主梁处，通过在主梁的两端设置第一连接部和第二连接部320连接至固定平台110，龙门架300的受力均衡，结构稳定；第二滑轨333可设置于固定平台110的上侧、也可设置于固定平台110的下侧，两个第二滑轨333上分别设有第二滑块以连接至第一连接部和第二连接部320。

在本实用新型的一些实施例中，第二滑轨333设于固定平台110的底部。3D打印过程中会有一些边角材料形成碎屑掉落，通过把第二滑轨333设置于固定平台110的底部，固定平台110的边沿还能对第二滑轨333起遮盖的作用，防止碎屑掉落到第二滑轨333上，对第二滑轨333起到一定的保护作用。

在本实用新型的一些实施例中，第二直线驱动器与第二连接部320连接。参照图3，第二直线驱动器包括第二电机350、第一同步机构和第二同步机构，第二电机350固定安装在固定平台110的底部，第二电机350位于固定平台110的右后侧，第一同步机构包括两个第一同步轮和第一同步带351，两个第一同步轮分别转动设置于固定平台110的左后角底部、右后角底部，第一同步带351连接于两个第一同步轮之间，第一同步带351设置于第一电机220的上方；第二同步机构包括两个第二同步轮和第二同步带352，第二同步带352连接于两个第二同步轮之间，其中一个第二同步轮设于第二电机350的驱动轴，另一个第二同步轮与其中一个第一同步轮共轴转动，使得第二电机350能驱动第一同步带351，第一同步带351上固定设有连接座321以连接至第二连接部320；这样第二直线驱动器设置于龙门架300的后侧、而且可设置于第一直线驱动器的后侧，第二直线驱动器不会妨碍打印台200的升降，避免了空间不足的问题，有利于3D打印机实现小型化。

在本实用新型的一些实施例中，第一连接部包括第一连接件332和第二连接件331，第一连接件332与第二滑轨333连接，第二连接件331为片状金属件，第二连接件331平行于正平面设置，第二连接件331的顶部、底部分别与主梁、第一连接件332连接。参照图2，第二连接件331平行于固定平台110的前侧面，第一连接件332呈“L”形，第一连接件332上部固定连接至第二连接件331的底部，第一连接件332的下部向折弯至固定平台110的底部、并与第二滑轨333连接；由于第二直线驱动器与第二连接部320连接，第二直线驱动器驱动龙门架300时、第一连接部处为从动的状态，第一连接部的移动与第二连接部320的移动不能保持理想状态的同步、而是第一连接部会有略微滞后，这就会导致龙门架300的主梁与位于前侧的第二滑轨333不是理想状态的垂直、而是有一定的偏转，进而导致龙门架300移动时第一连接部处会产生震动；本实用新型通过设置第二连接件331为片状金属件，第二连接件331有一定的弹性，能对龙门架300主梁的偏转起中和的作用，解决了龙门架300移动时第一连接部处产生震动的问题，减小打印误差，有利于实现高精密打印。

在本实用新型的一些实施例中，第一直线驱动器包括第一电机220和第一滚珠丝杆机构，第一滚珠丝杆机构包括第一滚珠螺母和竖向设置的第一丝杆，第一电机220的驱动轴与第一丝杆联动，第一滚珠螺母与打印台200连接。参照图2，基架100还包括第一安装板230，第一安装板230平行于正平面设置，第一安装板230的顶部固定连接至固定平台110，第一安装板230设置于通过孔的后侧，第一丝杆设置于第一安装板230的前侧，第一丝杆的顶部转动连接至固定平台110，第一安装板230的底部前侧设有轴承，第一丝杆的下端穿过轴承并向下凸出于第一安装板230的下边缘，第一电机220设置于第一安装板230的底部后侧，第一电机220的驱动轴竖向设置，第一电机220的驱动轴向下延伸并凸出于第一安装板230的下边缘，第一电机220的驱动轴的下端、与第一丝杆的下端之间通过同步带-同步带轮的结构实现联动连接，第一电机220与第一丝杆在竖向位置上是重叠的，第一电机220不会妨碍第一丝杆的延伸，第一丝杆可设置成足够长的长度；打印台200的底部设置有第二安装板，第二安装板与第一安装板230平行设置，第一滚珠螺母与第二安装板固定连接。这样打印台200的升降范围较大，而第一直线驱动器的竖向尺寸较小，结构合理紧凑。

在本实用新型的一些实施例中，基架100设有两个第一滑轨210，第一滑轨210竖向设置，第一丝杆设于两个第一滑轨210之间，两个第一滑轨210分别与打印台200滑动连接。两个第一滑轨210均固定安装在第一安装板230的前侧，两个第一滑轨210上分别设有第一滑块，两个第一滑块均固定安装在第二安装板上；这样第一直线驱动器对打印台200施加的力、能均匀传递到两个第一滑轨210处，打印台200的受力较为均衡，结构稳定。

在本实用新型的一些实施例中，第三直线驱动器包括第三电机341和第三滚珠丝杆机构，第三滚珠丝杆机构包括第三滚珠螺母和前后延伸的第三丝杆342，第三电机341的驱动轴与第三丝杆342联动，第三滚珠螺母与平移架310连接。第三丝杆342和第三滚珠螺母均设置于主梁与平移架310之间，第三丝杆342与主梁转动连接，第三电机341的主体固定安装在主梁上，第三电机341的驱动轴与第三丝杆342可通过带轮皮带机构、齿轮机构、链轮链条机构或其他合适的机构实现联动连接，使第三电机341能驱动第三丝杆342转动即可，第三滚珠螺母与平移架310固定连接。这样平移架310的前后移动范围较大，而第三直线驱动器的前后尺寸较小，结构合理紧凑。

在本实用新型的一些实施例中，龙门架300设有两个第三滑轨343，第三滑轨343前后延伸，第三丝杆342设于两个第三滑轨343之间，两个第三滑轨343分别与平移架310滑动连接。两个第三滑轨343上下间隔设置，两个第三滑轨343上分别设有第三滑块，两个第三滑块均固定安装在平移架310上；这样第三直线驱动器对平移架310施加的力、能均匀传递到两个第三滑轨343处，平移架310的受力较为均衡，结构稳定。

在本实用新型的一些实施例中，第三电机341设于第三丝杆342的后端。第三电机341的驱动轴与第三丝杆342共轴，这样第三直线驱动器与第三丝杆342均贴近龙门架300的主梁，第三电机341可直接安装在主梁上，第三直线驱动器的竖向尺寸较小、对龙门架300的横向移动的阻碍较小，结构合理紧凑；第三电机341的重力主要作用于第二连接部320处，而第二直线驱动器对龙门架300施加的力也作用与第二连接部320处，则龙门架300在横向移动时收到的弯矩较小，结构稳定。

以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本实用新型并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种三维运动机构，其特征在于，包括：

基架（100）；

打印台（200），其与所述基架（100）上下滑动连接，所述基架（100）设有用于驱动所述打印台（200）的第一直线驱动器，所述第一直线驱动器设于所述打印台（200）的下侧；

龙门架（300），其与所述基架（100）左右滑动连接，所述基架（100）设有用于驱动所述龙门架（300）的第二直线驱动器；

平移架（310），其与所述基架（100）前后滑动连接，所述龙门架（300）设有用于驱动所属平移架（310）的第三直线驱动器，所述平移架（310）设有喷头模块安装区，所述喷头模块安装区设于所述打印台（200）的上方。

2.根据权利要求1所述的三维运动机构，其特征在于：所述龙门架（300）包括主梁、第一连接部和第二连接部（320），所述平移架（310）设于所述主梁，所述第一连接部和所述第二连接部（320）分别设于所述主梁的前端、后端；所述基架（100）包括固定平台（110），所述固定平台（110）设有竖向设置的通过孔，所述打印台（200）设于所述通过孔内，所述固定平台（110）的前边沿、后边沿均设有横向延伸的第二滑轨（333），所述第一连接部、所述第二连接部（320）分别与两个所述第二滑轨（333）滑动连接。

3.根据权利要求2所述的三维运动机构，其特征在于：所述第二滑轨（333）设于所述固定平台（110）的底部。

4.根据权利要求2所述的三维运动机构，其特征在于：所述第二直线驱动器与所述第二连接部（320）连接。

5.根据权利要求4所述的三维运动机构，其特征在于：所述第一连接部包括第一连接件（332）和第二连接件（331），所述第一连接件（332）与所述第二滑轨（333）连接，所述第二连接件（331）为片状金属件，所述第二连接件（331）平行于正平面设置，所述第二连接件（331）的顶部、底部分别与所述主梁、所述第一连接件（332）连接。

6.根据权利要求1所述的三维运动机构，其特征在于：所述第一直线驱动器包括第一电机（220）和第一滚珠丝杆机构，所述第一滚珠丝杆机构包括第一滚珠螺母和竖向设置的第一丝杆，所述第一电机（220）的驱动轴与所述第一丝杆联动，所述第一滚珠螺母与所述打印台（200）连接。

7.根据权利要求6所述的三维运动机构，其特征在于：所述基架（100）设有两个第一滑轨（210），所述第一滑轨（210）竖向设置，所述第一丝杆设于两个所述第一滑轨（210）之间，两个所述第一滑轨（210）分别与所述打印台（200）滑动连接。

8.根据权利要求1所述的三维运动机构，其特征在于：所述第三直线驱动器包括第三电机（341）和第三滚珠丝杆机构，所述第三滚珠丝杆机构包括第三滚珠螺母和前后延伸的第三丝杆（342），所述第三电机（341）的驱动轴与所述第三丝杆（342）联动，所述第三滚珠螺母与所述平移架（310）连接。

9.根据权利要求8所述的三维运动机构，其特征在于：所述龙门架（300）设有两个第三滑轨（343），所述第三滑轨（343）前后延伸，所述第三丝杆（342）设于两个所述第三滑轨（343）之间，两个所述第三滑轨（343）分别与所述平移架（310）滑动连接。

10.根据权利要求8所述的三维运动机构，其特征在于：所述第三电机（341）设于所述第三丝杆（342）的后端。

Images