CN220883421U - 一种3d打印机用自动调平装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种3D打印机用自动调平装置，涉及3D打印技术的领域，其包括机体，机体上滑动连接有承载底座与喷头，承载底座上架设有打印平台，且喷头架设在打印平台的上方；以及：调平模块，用于调节打印平台的四个边角与承载底座之间的高度差；控制面板，用于输入调平启动信号；压力感应模块，与控制面板信号连接，用于检测打印平台的四个边角与承载底座之间的压力并分别输出边角接触压力信号；信号处理模块，与压力感应模块信号连接，用于接收边角接触压力信号并控制调平模块调节打印平台的边角与承载底座之间的高度差。本申请具有提升使用者对3D打印机进行调平的便捷度、精确度的效果。

Description

一种3D打印机用自动调平装置

技术领域

本申请涉及3D打印技术的领域，尤其是涉及一种3D打印机用自动调平装置。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，即快速成型技术的一种机器，它是一种数字模拟文件为基础，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，是一种累计制造技术，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体，其基本原理是通过把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层堆积制造出来，而打印出的产品固化、冷却后可直接投入使用。

X-Y-Z运动是3D打印机进行三维制件的基础条件。X-Y轴组成平面扫描运动框架，由伺服电机驱动控制喷头的扫描运动；Z轴由伺服电机驱动控制工作台做垂直于X-Y平面的运动。扫描机构具备良好的随动性几乎不受荷载，但运动速度较高，具备运动的惯性。Z轴应具备相应的承载能力和运动平稳性。所以，在系统中，X轴机构采用导轨---同步齿形带；Y轴机构采用光杆---同步齿形带；Z轴机构采用扭矩力较大的伺服电机驱动装置杆。

常见的3D打印机主要由成型工作缸、送料工作缸、余料回收袋、铺粉辊装置、喷头、X-Y-Z三维传输系统、机体以及机壳组成，机体中安装有打印平台，喷头通过X-Y-Z三维传输系统架设在打印平台的上方，在实际的打印制模的过程中，通过加热缸将原料加热熔化之后，X-Y-Z三维传输系统驱动喷头按照设定路径移动，使得物料堆积成型为所需的模型。

现有技术中，在使用3D打印机进行打印操作之前，常需要对打印平台进行调平，以保证打印过程顺利平稳，降低打印品废品率。常见的打印平台调平方式主要通过调平螺栓进行调节，在调平过程中，需要使用者启动打印机喷头，使得喷头在打印平台上打印基本线条(一般是画圆)，线条固化后，使用者借助于镊子、夹子等触碰线条，若线条容易脱落，则判定打印平台上该处与喷头之间距离过大，需要使用者通过调平螺栓调节打印平台高度。

然而，使用者通过手动调节调平螺栓的方式精确度较低，往往需要多次重复调试、调节调平螺栓的步骤才能保障打印平台处于水平的位置，费时费力，影响使用者使用体验，存在改进之处。

实用新型内容

为了提升使用者对3D打印机进行调平的便捷度、精确度，本申请提供一种3D打印机用自动调平装置。

本申请提供的一种3D打印机用自动调平装置采用如下的技术方案：

一种3D打印机用自动调平装置，包括机体，所述机体上滑动连接有承载底座与喷头，所述承载底座上架设有打印平台，且所述喷头架设在所述打印平台的上方；以及：

调平模块，用于调节所述打印平台的四个边角与所述承载底座之间的高度差；

控制面板，用于输入调平启动信号；

压力感应模块，与所述控制面板信号连接，用于检测所述打印平台的四个边角与所述承载底座之间的压力并分别输出边角接触压力信号；

信号处理模块，与所述压力感应模块信号连接，用于接收所述边角接触压力信号并控制所述调平模块调节所述打印平台的边角与所述承载底座之间的高度差。

通过采用上述技术方案，在进行打印之前，使用者可通过3D打印机上的控制面板输入调平启动指令，随后，压力感应模块感应打印平台的四个边角与承载底座之间的接触压力并输出边角接触压力信号，若打印平台处于水平状态，则打印平台的四个边角与承载底座之间的压力均为设定压力值，当四个边角中任意边角接触压力过小或过大时，则可判定打印平台为非水平状态，信号处理模块可根据边角接触压力与设定压力值之间的差值控制调平模块对对应边角进行抬升或压低操作，以使得该边角与承载底座之间的压力回复至设定压力值，进而使得打印平台回复至水平状态，实现自动调平的技术效果，相较于通过使用者手动调平打印平台而言，压力感应模块、信号处理模块以及调平模块之间相互搭配使用可通过感应边角接触压力的方式调平打印平台，使用者仅需通过控制面板输入调平启动指令，即可更为精确地调平打印平台，有效提升使用者使用3D打印机的便捷度。

优选的，四组所述调平组件包括调平螺杆，四个所述调平螺杆固定连接于所述打印平台的四个边角上，所述承载底座上开设有四个与所述调平螺杆相适配的过杆孔，四个所述调平螺杆分别贯穿所述过杆孔并延伸至所述承载底座的底部；

四个所述调平螺杆穿过所述过杆孔的端部上均螺纹连接有调平螺母，所述调平螺杆上均同轴套设有弹簧，所述弹簧抵紧在所述承载底座与所述打印平台之间，所述调平螺母抵紧在所述承载底座远离所述打印平台的一侧；

所述承载底座的底部固定连接有四个微型步进电机，四个所述微型步进电机的驱动轴分别与四个所述调平螺母传动连接，所述微型步进电机驱动所述调平螺母转动至所述打印平台的边角抬升或降低。

通过采用上述技术方案，打印平台装配在承载底座上后，弹簧与调平螺母相互搭配使得打印平台架设在承载底座表面，调平螺杆位于打印平台、承载底座之间的杆部越长则打印平台与承载底座之间距离越大，调平螺杆位于打印平台、承载底座之间的杆部越短则打印平台与承载底座之间距离越小，通过微型步进电机正转或反转可驱动调平螺母转动，由于调平螺母与调平螺杆螺纹连接，则可调节调平螺杆在打印平台、承载底座之间的杆部的长度，进而实现调节打印平台边角高度、使得打印平台四个边角均位于同一水平面的技术效果。

优选的，所述调平螺杆上均同轴套设有垫片，所述垫片均位于所述弹簧与所述承载底座之间；

所述垫片上均固定连接有第一限位环，所述打印平台的底部固定连接有四个第二限位环，四个所述第一限位环与四个所述第二限位环一一相对，四个所述弹簧的两端嵌设在所述调平螺杆与所述第一限位环、所述第二限位环之间。

通过采用上述技术方案，弹簧的两端嵌设在第一限位环、第二限位环内，第一限位环、第二限位环可对弹簧形成良好的保护作用，减少弹簧受挤压产生不可逆形变的情况发生。

优选的，所述压力感应模块包括四个薄膜压力传感器，四个所述薄膜压力传感器均与所述承载底座靠近所述打印平台的侧壁固定连接，且四个所述薄膜压力传感器分别抵紧在所述垫片与所述承载底座之间；

四个所述薄膜压力传感器的信号输入端与所述控制面板的信号输入端信号连接，四个所述薄膜压力传感器接收所述调平启动信号并检测所述打印平台四个边角与所述承载底座之间的压力并分别输出所述边角接触压力信号。

通过采用上述技术方案，当打印平台装配在承载底座上后，打印平台的四个边角对承载底座形成的压力经过弹簧、垫片传递至薄膜压力传感器处，薄膜压力传感器抵紧在垫片与承载底座之间，即可测出打印平台的四个边角与承载底座之间接触压力。

优选的，所述信号处理模块包括单片机，所述单片机的信号输入端与四个所述薄膜压力传感器信号连接，所述单片机接收所述边角接触压力信号并与设定压力比对；

所述单片机的信号输出端与四个所述微型步进电机信号连接，所述单片机控制四个所述微型步进电机正转或反转设定角度。

通过采用上述技术方案，单片机生产技术成熟，可通过较低的成本获取精确、快速的信号处理与信号控制的效果，可有效在较短时间内控制微型步进电机对打印平台非水平位置进行调平。

优选的，四个所述薄膜压力传感器的信号输出端信号连接有与门芯片，所述机体上固定连接有提示灯，所述提示灯的信号输入端与所述与门芯片的信号输出端信号连接；

当所述打印平台的四个边角与所述承载底座之间压力均为设定压力值时，所述与门芯片输出提示信号，所述提示灯接收所述提示信号并发光。

通过采用上述技术方案，调平完毕后，打印平台四个边角与承载底座之间接触压力均为设定压力值，此时与门芯片控制提示灯发光，提示打印机调平完毕，进一步提升使用者使用3D打印机的便捷度。

综上所述，本申请一种3D打印机用自动调平装置包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过薄膜压力传感器、弹簧、单片机、调平螺杆、调平螺母以及步进电机之间相互搭配与使用，可实现自动检测打印平台四个边角与承载底座之间接触压力、并根据边角接触压力与设定压力值之间的差值控制微型步进电机调节边角与承载底座之间高度差，以实现自动调平打印平台的技术效果，使用者在使用3D打印机之前，仅需通过机体上的控制面板输入调平启动指令，即可精确、便捷地对打印平台进行调平，保障3D打印机的打印质量、提升3D打印机的使用便捷度；

2.通过第一限位环、第二限位环的设置，可对弹簧的两端形成良好的保护效果，减少弹簧受压产生不可逆的形变的情况发生，对弹簧形成良好的保护效果；

3.通过与门芯片与提示灯相互搭配与使用，可在打印平台调平完毕之后自动提示使用者调平完毕，以便于使用者进行后续的3D打印操作，进一步提升使用者使用3D打印机的便捷度。

附图说明

图1是本申请实施例用于展示3D打印机主要结构的示意图。

图2是本申请实施例用于展示打印平台与承载底座之间连接关系的示意图。

图3是图2中A处的放大图，主要用于展示调平模块整体结构的示意图。

图4是本申请实施例用于展示自动调平装置内部信号传递的示意图。

附图标记说明：1、机体；11、控制面板；2、承载底座；21、过杆孔；3、喷头；4、打印平台；41、第二限位环；5、调平模块；51、调平螺杆；52、调平螺母；53、微型步进电机；54、弹簧；55、传动齿轮；6、薄膜压力传感器；7、垫片；71、第一限位环；8、提示灯。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

实施例

本申请实施例公开一种3D打印机用自动调平装置。参照图1，其主要包括机体1，机体1上滑动连接有承载底座2与喷头3，承载底座2上架设有打印平台4，且喷头3架设在打印平台4的上方。

以及：调平模块5，用于调节打印平台4的四个边角与承载底座2之间的高度差；控制面板11，安装在机体1上，用于输入调平启动信号；压力感应模块，与控制面板11信号连接，用于检测打印平台4的四个边角与承载底座2之间的压力并分别输出边角接触压力信号；信号处理模块，与压力感应模块信号连接，用于接收边角接触压力信号并控制调平模块5调节打印平台4的边角与承载底座2之间的高度差。

在进行打印之前，使用者可通过3D打印机上的控制面板11输入调平启动指令，随后，压力感应模块感应打印平台4的四个边角与承载底座2之间的接触压力并输出边角接触压力信号，若打印平台4处于水平状态，则打印平台4的四个边角与承载底座2之间的压力均为设定压力值，当四个边角中任意边角接触压力过小或过大时，则可判定打印平台4为非水平状态，信号处理模块可根据边角接触压力与设定压力值之间的差值控制调平模块5对对应边角进行抬升或压低操作，以使得该边角与承载底座2之间的压力回复至设定压力值，进而使得打印平台4回复至水平状态，实现自动调平的技术效果。

相较于通过使用者手动调平打印平台4而言，压力感应模块、信号处理模块以及调平模块5之间相互搭配使用可通过感应边角接触压力的方式调平打印平台4，使用者仅需通过控制面板11输入调平启动指令，即可更为精确地调平打印平台4，有效提升使用者使用3D打印机的便捷度。

参照图2与图3，所述调平模块5包括四个调平螺杆51，四个调平螺杆51固定连接于打印平台4的四个边角上，承载底座2上开设有四个与调平螺杆51相适配的过杆孔21，四个调平螺杆51分别贯穿过杆孔21并延伸至承载底座2的底部；四个调平螺杆51穿过过杆孔21的端部上均螺纹连接有调平螺母52，调平螺杆51上均同轴套设有弹簧54，弹簧54抵紧在承载底座2与打印平台4之间，调平螺母52抵紧在承载底座2远离打印平台4的一侧。

参照图4，承载底座2的底部固定连接有四个微型步进电机53，调平螺母的外侧成型有传动齿，四个微型步进电机53的驱动轴分别与四个调平螺母传动连接，微型步进电机53驱动调平螺母52转动至打印平台4的边角抬升或降低。

打印平台4装配在承载底座2上后，弹簧54与调平螺母52相互搭配使得打印平台4架设在承载底座2表面，调平螺杆51位于打印平台4、承载底座2之间的杆部越长则打印平台4与承载底座2之间距离越大，调平螺杆51位于打印平台4、承载底座2之间的杆部越短则打印平台4与承载底座2之间距离越小，通过微型步进电机53正转或反转可驱动调平螺母52转动，由于调平螺母52与调平螺杆51螺纹连接，则可调节调平螺杆51在打印平台4、承载底座2之间的杆部的长度，进而实现调节打印平台4边角高度、使得打印平台4四个边角均位于同一水平面的技术效果。

其中，承载底座2的底部通过安装轴杆转动连接有四个传动齿轮55，传动齿轮55的两端分别与调平螺母52上的传动齿、微型步进电机53的驱动轴啮合，传动齿轮55可将微型步进电机53的驱动动作传递至调平螺母52处，实现调节调平螺杆51在打印平台4与承载底座2之间杆部的长度的技术效果。

参照图3，调平螺杆51上均同轴套设有垫片7，垫片7均位于弹簧54与承载底座2之间；垫片7上均固定连接有第一限位环71，打印平台4的底部固定连接有四个第二限位环41，四个第一限位环71与四个第二限位环41一一相对，四个弹簧54的两端嵌设在调平螺杆51与第一限位环71、第二限位环41之间。

弹簧54的两端嵌设在第一限位环71、第二限位环41内，第一限位环71、第二限位环41可对弹簧54形成良好的保护作用，减少弹簧54受挤压产生不可逆形变的情况发生。

参照图3与图4，压力感应模块包括四个薄膜压力传感器6，四个薄膜压力传感器6均与承载底座2靠近打印平台4的侧壁固定连接，且四个薄膜压力传感器6分别抵紧在垫片7与承载底座2之间；四个薄膜压力传感器6的信号输入端与控制面板11的信号输入端信号连接，四个薄膜压力传感器6接收调平启动信号并检测打印平台4四个边角与承载底座2之间的压力并分别输出边角接触压力信号。

当打印平台4装配在承载底座2上后，打印平台4的四个边角对承载底座2形成的压力经过弹簧54、垫片7传递至薄膜压力传感器6处，薄膜压力传感器6抵紧在垫片7与承载底座2之间，即可测出打印平台4的四个边角与承载底座2之间接触压力。

参照图4，在本申请实施例中，信号处理模块包括单片机，单片机的信号输入端与四个薄膜压力传感器6信号连接，单片机接收边角接触压力信号并与设定压力比对；单片机的信号输出端与四个微型步进电机53信号连接，单片机控制四个微型步进电机53正转或反转设定角度。

单片机生产技术成熟，可通过较低的成本获取精确、快速的信号处理与信号控制的效果，可有效在较短时间内控制微型步进电机53对打印平台4非水平位置进行调平。

参照图1与图4，四个薄膜压力传感器6的信号输出端信号连接有与门芯片，机体1上固定连接有提示灯8，提示灯8的信号输入端与与门芯片的信号输出端信号连接；当打印平台4的四个边角与承载底座2之间压力均为设定压力值时，与门芯片输出提示信号，提示灯接收提示信号并发光。

调平完毕后，打印平台4四个边角与承载底座2之间接触压力均为设定压力值，此时与门芯片控制提示灯8发光，提示打印机调平完毕，进一步提升使用者使用3D打印机的便捷度。

需要进行说明的是，根据调节精度的需要，调平螺杆51、调平螺母52、微型步进电机53、弹簧54、垫片7以及薄膜压力传感器6的数量可作相应调整，在此不做限定。

本申请实施例一种3D打印机用自动调平装置的实施原理为：通过薄膜压力传感器6、弹簧54、单片机、调平螺杆51、调平螺母52以及步进电机之间相互搭配与使用，可实现自动检测打印平台4四个边角与承载底座2之间接触压力、并根据边角接触压力与设定压力值之间的差值控制微型步进电机53调节边角与承载底座2之间高度差，以实现自动调平打印平台4的技术效果，使用者在使用3D打印机之前，仅需通过机体1上的控制面板11输入调平启动指令，即可精确、便捷地对打印平台4进行调平，保障3D打印机的打印质量、提升3D打印机的使用便捷度。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种3D打印机用自动调平装置，其特征在于，包括机体(1)，所述机体(1)上滑动连接有承载底座(2)与喷头(3)，所述承载底座(2)上架设有打印平台(4)，且所述喷头(3)架设在所述打印平台(4)的上方；以及：

调平模块(5)，用于调节所述打印平台(4)的四个边角与所述承载底座(2)之间的高度差；

控制面板(11)，用于输入调平启动信号；

压力感应模块，与所述控制面板(11)信号连接，用于检测所述打印平台(4)的四个边角与所述承载底座(2)之间的压力并分别输出边角接触压力信号；

信号处理模块，与所述压力感应模块信号连接，用于接收所述边角接触压力信号并控制所述调平模块(5)调节所述打印平台(4)的边角与所述承载底座(2)之间的高度差。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印机用自动调平装置，其特征在于，所述调平模块(5)包括四个调平螺杆(51)，四个所述调平螺杆(51)固定连接于所述打印平台(4)的四个边角上，所述承载底座(2)上开设有四个与所述调平螺杆(51)相适配的过杆孔(21)，四个所述调平螺杆(51)分别贯穿所述过杆孔(21)并延伸至所述承载底座(2)的底部；

四个所述调平螺杆(51)穿过所述过杆孔(21)的端部上均螺纹连接有调平螺母(52)，所述调平螺杆(51)上均同轴套设有弹簧(54)，所述弹簧(54)抵紧在所述承载底座(2)与所述打印平台(4)之间，所述调平螺母(52)抵紧在所述承载底座(2)远离所述打印平台(4)的一侧；

所述承载底座(2)的底部固定连接有四个微型步进电机(53)，四个所述微型步进电机(53)的驱动轴分别与四个所述调平螺母传动连接，所述微型步进电机(53)驱动所述调平螺母(52)转动至所述打印平台(4)的边角抬升或降低。

3.根据权利要求2所述的一种3D打印机用自动调平装置，其特征在于，所述调平螺杆(51)上均同轴套设有垫片(7)，所述垫片(7)均位于所述弹簧(54)与所述承载底座(2)之间；

所述垫片(7)上均固定连接有第一限位环(71)，所述打印平台(4)的底部固定连接有四个第二限位环(41)，四个所述第一限位环(71)与四个所述第二限位环(41)一一相对，四个所述弹簧(54)的两端嵌设在所述调平螺杆(51)与所述第一限位环(71)、所述第二限位环(41)之间。

4.根据权利要求3所述的一种3D打印机用自动调平装置，其特征在于，所述压力感应模块包括四个薄膜压力传感器(6)，四个所述薄膜压力传感器(6)均与所述承载底座(2)靠近所述打印平台(4)的侧壁固定连接，且四个所述薄膜压力传感器(6)分别抵紧在所述垫片(7)与所述承载底座(2)之间；

四个所述薄膜压力传感器(6)的信号输入端与所述控制面板(11)的信号输入端信号连接，四个所述薄膜压力传感器(6)接收所述调平启动信号并检测所述打印平台(4)四个边角与所述承载底座(2)之间的压力并分别输出所述边角接触压力信号。

5.根据权利要求4所述的一种3D打印机用自动调平装置，其特征在于，所述信号处理模块包括单片机，所述单片机的信号输入端与四个所述薄膜压力传感器(6)信号连接，所述单片机接收所述边角接触压力信号并与设定压力比对；

所述单片机的信号输出端与四个所述微型步进电机(53)信号连接，所述单片机控制四个所述微型步进电机(53)正转或反转设定角度。

6.根据权利要求4所述的一种3D打印机用自动调平装置，其特征在于，四个所述薄膜压力传感器(6)的信号输出端信号连接有与门芯片，所述机体(1)上固定连接有提示灯(8)，所述提示灯(8)的信号输入端与所述与门芯片的信号输出端信号连接；

当所述打印平台(4)的四个边角与所述承载底座(2)之间压力均为设定压力值时，所述与门芯片输出提示信号，所述提示灯接收所述提示信号并发光。