一种3d打印的制造方法
【专利摘要】一种3D打印机，机架上方安装有工作滑块水平移动平台，打印头安装在工作滑块上；在机架上还安装有托物盘，托物盘呈水平放置，托物盘下通过丝杆螺母与竖直安装在机架上的丝杆活动连接；水平移动平台包括外框架、X、Y向驱动电机、导轨、导套、滑块，以及同步带，第一同步带与第二同步带安装于不同的水平面。在水平移动平台上设有X、Y向水平限位开关，在托物盘上设有Z向竖直位置的限位开关。本实用新型位置初始化操作方便、可靠，结构合理、刚度强、空间利用率高。
【专利说明】一种3D打印机
【技术领域】
[0001]本实用新型属于打印机领域，尤其涉及一种3D打印机。
【背景技术】
[0002]3D打印机是新兴的技术发展产业，有着越来越广泛的用途和庞大的市场需求。现有的打印机基本为驱动电机分别驱动X，Y，Z轴来工作，其在X、Y平面为串联机构，现有三维打印机机构成本高、结构不紧凑，为了节省材料，很多厂商采用国外开源的3D打印机工程，大部分非工业机都采用木制外壳机构，这样一来其机构稳定性很差。
[0003]同时现有的打印头平面二自由度并联机构也存在空间占有率过高的问题。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术3D打印机刚度不够、成本过高、速度慢、空间利用率低等问题，提供一种3D打印机，这种打印机结构合理、刚度高、成本低、速度快、空间利用率高。
[0005]为实现上述目的，本实用新型所采用以下技术方案:
[0006]一种3D打印机，包括机架，机架上方安装有工作滑块水平移动平台，打印头安装在工作滑块上；在机架上还安装有托物盘，托物盘呈水平放置，托物盘下方与托物盘支架固定连接，托物盘支架上固定有丝杆螺母，丝杆螺母与竖直安装在机架上的丝杆活动连接，丝杆一端与机架活动连接，另一端与Z轴驱动电机连接；
[0007]所述的水平移动平台包括外框架、Χ、Υ向驱动电机、导轨、导套、滑块，以及同步带，
[0008]驱动电机安装在水平移动平台两侧，驱动电机输出端安装有带轮；两支Y向导轨安装在水平移动平台两侧，在两支Y向导轨上各安装有一只Y向移动滑块，两只Y向移动滑块间安装有X向导轨，工作滑块安装在X向导轨上；
[0009]在两只Y向移动滑块上各安装有一只换向轴套，换向轴套为上下两层导套结构；水平移动平台在两侧Y向对应于带轮的另一端安装有传动轴套，这两只传动轴套为上下两层导套结构；
[0010]第一同步带连接于工作滑块两端，第一同步带从工作滑块一端依次从这一侧的换向轴套的下层导套、同侧的第一带轮、同侧的传动轴套、异侧的传动轴套、异侧的换向轴套的下层导套绕过，再固定于工作滑块的另一端；
[0011]第二同步带连接于工作滑块两端，第二同步带从工作滑块一端依次从这一侧的换向轴套的上层导套、同侧的传动轴套、异侧的传动轴套、异侧的第二带轮、异侧的换向轴套的上层导套绕过，再固定于工作滑块的另一端；
[0012]第一同步带与第二同步带安装于不同的水平面。
[0013]上述的一种3D打印机，水平移动平台在两侧Y向导轨对应于带轮的另一端分别安装有一只传动轴套；
[0014]第一同步带连接于工作滑块两端，第一同步带从工作滑块一端依次从这一侧的换向轴套的下层导套、同侧的第一带轮、同侧的传动轴套的下层导套、异侧的传动轴套的下层导套、异侧的换向轴套的下层导套绕过，再固定于工作滑块的另一端；
[0015]第二同步带连接于工作滑块两端，第二同步带从工作滑块一端依次从这一侧的换向轴套的上层导套、同侧的传动轴套的上层导套、异侧的传动轴套的上层导套、异侧的第二带轮、异侧的换向轴套的上层导套绕过，再固定于工作滑块的另一端。
[0016]上述的一种3D打印机，水平移动平台在两侧Y向导轨对应于带轮的另一端分别安装有两只传动轴套；
[0017]第一同步带连接于工作滑块两端，第一同步带从工作滑块一端依次从这一侧的换向轴套的下层导套、同侧的第一带轮、同侧的传动轴套、异侧的传动轴套、异侧的换向轴套的下层导套绕过，再固定于工作滑块的另一端；
[0018]第二同步带连接于工作滑块两端，第二同步带从工作滑块一端依次从这一侧的换向轴套的上层导套、同侧的传动轴套、异侧的传动轴套、异侧的第二带轮、异侧的换向轴套的上层导套绕过，再固定于工作滑块的另一端。
[0019]上述的一种3D打印机，水平移动平台由整块板材加工而成。
[0020]上述的一种3D打印机，托物盘支架在丝杆两侧固定有轴承，这两只轴承分别与竖直安装在机架上的光轴滑动配合。
[0021]上述的一种3D打印机，托物盘下方紧固安装有加热板。
[0022]上述的一种3D打印机，在水平移动平台的内侧的其中一个对角上安装有用于工作滑块初始化时定位用的X、Y向限位开关，在托物盘上设有打印头初始化时定位用的Z向限位开关。
[0023]上述的一种3D打印机，所述的Z向限位开关为薄膜开关，在托物盘上开设通孔，薄膜开关安装在加热板上暴露于托物盘通孔处。
[0024]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0025]本实用新型水平移动平台上安装的驱动件处在同一水平面上，与打印挤出头大致处于同一水平面，因此可提高打印机的Z向空间利用率。
[0026]本实用新型水平移动平台用整块的材料加工，如采用整块的铝合金材料加工而成，提高了机构刚度以及其定位精度，简化了加工和装配难度。
[0027]本实用新型外罩直接可以安装在打印机外框支架上，这样一来方便安装，另一方面增加了其强度。
[0028]Z轴限位开关安装在加热PCB板上，两者不发生相对运动，在托物盘上开一个通孔，将限位开关安装其间。Z轴限位开关采用薄膜开关，托物盘、PCB加热板、薄膜开关厚度一定。
[0029]工作初始化时，通过触碰X、Y两处限位开关，工作滑块带动打印头首先找到XY平面的相对位置，然后驱动托物盘在Z向移动，使薄膜开关与打印头下方的挤出头触碰找到Z轴的起始位置。而现有的3D打印机一般都是在Z平台支架上安装Z轴限位开关，本实用新型3D打印机喷嘴在Z向找到相对位置的情况下，不会随着托物盘距离支架的相对位置改变而改变。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本实用新型整体结构示意图。
[0031]图2为本实用新型安装在加热板上的Z轴限位开关结构示意图。
[0032]图3为本实用新型Z轴移动机构示意图。
[0033]图4为本实用新型水平移动平台实施例一的结构示意图。
[0034]图5为本实用新型水平移动平台实施例二的结构示意图。
[0035]图中标记:101机构外框支架，102、103水平移动平台固定支架，104机构外框支架固定架，200竖向的Z轴驱动电机，201、202竖向的Z轴光轴，203、204竖向Z轴的轴承，205丝杆螺母，207托物盘，208竖向Z轴驱动电机丝杆，209竖向Z轴的限位薄膜开关，210PCB加热板，211托物盘支架，300水平移动平台，301、302水平移动平台上的同步带驱动电机，303、304水平移动平台Y方向工作滑块，305工作滑块，306打印头进料机构，307X方向限位开关，308Y向限位开关，309第二同步带，310第一同步带，311、312带轮，313、314换向轴套，315、316、317、318转向轴套，319、320Y向导轨，321、322 X向导轨，336打印头。
【具体实施方式】
[0036]实施例一
[0037]参照附图，一种3D打印机，包括机架，机架包括竖向的外框支架101、下方的固定架104及上方水平移动平台固定架103，机架上方安装有工作滑块水平移动平台300，水平移动平台由整块板材加工而成；打印头336安装在工作滑块305上；在机架上还安装有托物盘207，托物盘呈水平放置，托物盘下方与托物盘支架211固定连接，托物盘支架上固定有丝杆螺母205，丝杆螺母与竖直安装在机架上的丝杆208活动连接，丝杆一端与机架活动连接，另一端与Z轴驱动电机200连接；托物盘支架在丝杆两侧固定有轴承203、204，这两只轴承分别与竖直安装在机架上的光轴201、202滑动配合；托物盘下方紧固安装有PCB加热板210 ；
[0038]水平移动平台包括外框固定架103、同步带驱动电机301、302、导轨、导套、滑块，以及同步带，同步带驱动电机安装在水平移动平台两侧，驱动电机输出端安装有带轮311、312 ;两支Y向导轨319、320安装在水平移动平台两侧，在两支Y向导轨上各安装有一只Y向移动滑块303、304，两只Y向移动滑块间安装有X向导轨321、322，工作滑块安装在X向导轨上；
[0039]在两只Y向移动滑块上各安装有一只换向轴套313、314，换向轴套为上下两层导套结构；水平移动平台在两侧Y向对应于带轮的另一端分别安装有一只传动轴套316和
315；
[0040]图4中，是从水平工作平台的底面向上看的视图，第一同步带310连接于工作滑块两端，第一同步带从工作滑块一端图中的左侧依次从这一侧的换向轴套314的下层导套(由于视图是从底面向上看，图中所示导套314的上层实为实际使用中的下层导套)、同侧的第一带轮312、同侧的传动轴套316的下层导套、异侧的传动轴套315的下层导套、异侧的换向轴套的下层导套绕过，再固定于工作滑块的另一端即图4所示的工作滑块的右侧；
[0041]第二同步带309也是连接于工作滑块两端，第二同步带从工作滑块一端(图4所示的工作滑块的左侧)依次从这一侧的换向轴套314的上层导套(由于视图是从底面向上看，图中所示导套314的下层实为实际使用中的上层导套)、同侧的传动轴套316的上层导套、异侧的传动轴套315的上层导套、异侧第二带轮311、导侧换向轴套313的上层导套绕过，再固定于工作滑块的另一端即图4所示工作滑块的右侧。
[0042]第一、第二同步带不在同一水平面，不会产生干涉。
[0043]在水平移动平台的内侧的其中一个对角上安装有用于工作滑块初始化时定位用的x、Y向限位开关，在托物盘上设有打印头初始化时定位用的Z向限位开关，Z向限位开关为薄膜开关，在托物盘上开设通孔，薄膜开关安装在加热板上暴露于托物盘通孔处。
[0044]打印机初始化时，通过301和302驱动同步带，从而带动工作滑块在水平面上的移动，触碰X、Y限位开关，对X、Y向进行找零；再通过Z轴电机驱动托物盘在竖直方向移动，使薄膜开关与打印头下方的喷嘴触碰，找到Z轴的起始位置，然后可以开始移动打印头进行打印。
[0045]打印头向下喷打物料，通常物料在进料腔中的温度在200度以上，PCB板加热后将温度传导到托物盘上的温度在本例中控制在70度左右，使得物料滴落于托物盘上降温到70度时的性状为粘稠状，易于打印完毕之后，将打印物从托物盘上进行分离。如果不设加热板，打印物在常温环境下冷却凝固，剥离的难度会比较大。而PCB板加热方式是加热领域内的常用方法，结构轻巧，可编程进行温度控制。
[0046]实施例二
[0047]参照附图，本例中与实施例一不同的是，所述水平移动平台在两侧Y向导轨对应于带轮的另一端分别安装两只传动轴套316、318和315、317 ；
[0048]第一同步带310连接于工作滑块两端，第一同步带从工作滑块305 —端(图5的工作滑块的左侧)，依次从这一侧的换向轴套314的下层导套(由于视图是从底面向上看，图中所示导套314的上层实为实际使用中的下层导套)、同侧的第一带轮312、同侧的传动轴套
316的、异侧的传动轴套315、异侧的换向轴套313的下层导套绕过，再固定于工作滑块的另一端即图5中的工作滑块的右侧；
[0049]第二同步带309连接于工作滑块两端，第二同步带从工作滑块305 —端(图5中的工作滑块的左侧)依次从这一侧的换向轴套的上层导套(由于视图是从底面向上看，图中所示导套314的下层实为实际使用中的上层导套)、同侧的传动轴套318、异侧的传动轴套317、异侧的第二带轮311、异侧的换向轴套的上层导套绕过，再固定于工作滑块的另一端即图5中的工作滑块的右侧。
[0050]第一、第二同步带不在同一水平面，不会产生干涉。
【权利要求】
1.一种3D打印机，包括机架，机架上方安装有工作滑块水平移动平台，打印头安装在工作滑块上；在机架上还安装有托物盘，托物盘呈水平放置，托物盘下方与托物盘支架固定连接，托物盘支架上固定有丝杆螺母，丝杆螺母与竖直安装在机架上的丝杆活动连接，丝杆一端与机架活动连接，另一端与Z轴驱动电机连接；其特征在于: 所述的水平移动平台包括外框架、X、Y向驱动电机、导轨、导套、滑块，以及同步带， 驱动电机安装在水平移动平台两侧，驱动电机输出端安装有带轮；两支Y向导轨安装在水平移动平台两侧，在两支Y向导轨上各安装有一只Y向移动滑块，两只Y向移动滑块间安装有X向导轨，工作滑块安装在X向导轨上； 在两只Y向移动滑块上各安装有一只换向轴套，换向轴套为上下两层导套结构；水平移动平台在两侧Y向对应于带轮的另一端安装有传动轴套，这两只传动轴套为上下两层导套结构； 第一同步带连接于工作滑块两端，第一同步带从工作滑块一端依次从这一侧的换向轴套的下层导套、同侧的第一带轮、同侧的传动轴套、异侧的传动轴套、异侧的换向轴套的下层导套绕过，再固定于工作滑块的另一端； 第二同步带连接于工作滑块两端，第二同步带从工作滑块一端依次从这一侧的换向轴套的上层导套、同侧的传动轴套、异侧的传动轴套、异侧的第二带轮、异侧的换向轴套的上层导套绕过，再固定于工作滑块的另一端； 第一同步带与第二同步带安装于不同的水平面； 在水平移动平台的内侧的其中一个对角上安装有用于工作滑块初始化时定位用的X、Y向限位开关，在托物盘上设有打印头初始化时定位用的Z向限位开关。
2.如权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于水平移动平台在两侧Y向导轨对应于带轮的另一端分别安装有一只传动轴套； 第一同步带连接于工作滑块两端，第一同步带从工作滑块一端依次从这一侧的换向轴套的下层导套、同侧的第一带轮、同侧的传动轴套的下层导套、异侧的传动轴套的下层导套、异侧的换向轴套的下层导套绕过，再固定于工作滑块的另一端； 第二同步带连接于工作滑块两端，第二同步带从工作滑块一端依次从这一侧的换向轴套的上层导套、同侧的传动轴套的上层导套、异侧的传动轴套的上层导套、异侧的第二带轮、异侧的换向轴套的上层导套绕过，再固定于工作滑块的另一端。
3.如权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于水平移动平台在两侧Y向导轨对应于带轮的另一端分别安装有两只传动轴套； 第一同步带连接于工作滑块两端，第一同步带从工作滑块一端依次从这一侧的换向轴套的下层导套、同侧的第一带轮、同侧的传动轴套、异侧的传动轴套、异侧的换向轴套的下层导套绕过，再固定于工作滑块的另一端； 第二同步带连接于工作滑块两端，第二同步带从工作滑块一端依次从这一侧的换向轴套的上层导套、同侧的传动轴套、异侧的传动轴套、异侧的第二带轮、异侧的换向轴套的上层导套绕过，再固定于工作滑块的另一端。
4.如权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于水平移动平台由整块板材加工而成。
5.如权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于托物盘支架在丝杆两侧固定有轴承，这两只轴承分别与竖直安装在机架上的光轴滑动配合。
6.如权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于托物盘下方紧固安装有加热板，Z向限位开关为薄膜开关，在托物盘上开设通孔，薄膜开关安装在加热板上暴露于托物盘通孔处。
【文档编号】B29C67/00GK204109373SQ201420588104
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】王忠飞, 魏辉 申请人:浙江工业大学