一种3D打印机X/Y轴行走机构的制作方法

本实用新型涉及3D打印机设备技术领域，具体涉及一种3D打印机X/Y轴行走机构。

背景技术：

3D打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷头等方式将金属粉末、塑料等材料进行逐层堆积黏结，最终堆积成型，制造出实体产品。熔融沉积造型（FDM，Fused Deposition Modeling）技术是3D打印技术中的一个主流技术，FDM技术是将计算机绘制的CAD模型离散成为一层层极薄的截面，生成控制3D打印机喷头装置移动轨迹的二维几何信息，然后由计算机控制行走机构携带喷头装置，根据二维几何信息喷出热熔型材料（ABS树脂、尼龙、蜡等）层层打印、固化，最终形成零件。

基于FDM技术的打印机的核心灵感来源于笛卡尔坐标系，这种机械可以沿着3个直线方向移动，分别是X轴、Y轴、Z轴，其中行走机构是3D打印机技术中的重要部件，目前大部分3D打印机的行走机构都采用XY轴直角坐标系方式，用X轴Y轴上的步进电机驱动行走机构，实现平面内自由移动，Z轴方向的变化通过控制打印平台升降实现。应用FDM技术的3D打印机的关键问题之一是零件成型尺寸问题，应用FDM技术的3D打印机可打印零件的尺寸由X轴、Y轴、Z轴的行程决定，X/Y轴的行程由X/Y轴行走机构中同步带的长度来决定，Z轴的行程由螺纹杆或丝杆的长度来决定，如图1所示，现有技术中一种3D打印机X/Y轴行走机构包括滑块、封闭同步带、弹簧、铜套、同步轮，其中1ˊ为滑块，2ˊ为封闭同步带，3ˊ为弹簧，4ˊ为铜套，5ˊ为同步轮，6ˊ为传动杆，滑块由两半相同结构构成，均为注塑件，打印零件时，同步轮带动封闭同步带运动，封闭同步带通过弹簧压紧在滑块内，使得滑块沿传动杆也可以在X轴、Y轴方向运动，从而使得最终的打印喷头也可以在X轴、Y轴平面内运动，其存在以下缺陷：

1、 X/Y行走机构由封闭同步带带动滑块运动，封闭同步带的尺寸规格决定了3D打印机打印零件的大小，而封闭同步带一般只有特定规格，如需要特别的尺寸，还需要定制；

2、注塑件滑块需要开模，从工业生产的角度来说，注塑件的生产需要模具，而模具一般开模周期较长，成本较高，小批量生产非常不划算；

3、X/Y行走机构的滑块内含有弹簧，由于弹簧要起张紧封闭同步带的作用，因此弹力较强，而滑块由于尺寸空间限制，没有设置专门的卡槽，致使X/Y行走机构装配困难。

技术实现要素：

为解决现有技术中3D打印机X/Y轴行走机构存在的上述缺陷，本申请提供一种通过改进滑块和同步带结构实现打印零件大小任意扩展、节省成本和装配方便的3D打印机X/Y轴行走机构，其技术方案如下：

一种3D打印机X/Y轴行走机构，所述X/Y轴行走机构分别通过光轴孔对应连接有由光轴组成的X轴杆、Y轴杆，所述X轴杆、Y轴杆在纵横交叉处连接有打印喷头装置，所述打印喷头装置通过设有匹配X轴杆、Y轴杆的直线轴承对应套接在X轴杆、Y轴杆上并沿所述X轴杆、Y轴杆移动，所述X/Y轴行走机构还包括滑块、内周表面设有等间距锯齿的开环同步带、铜套、传动杆和同步轮，所述滑块上开有两个凹槽，所述凹槽内侧设有凸柱，所述两个凹槽在背向的水平方向上分别开有同步带卡槽，所述同步带卡槽一端连通凹槽、另一端为开口，所述开环同步带两端端头缠绕所述凸柱且沿凹槽、同步带卡槽伸出，并通过锯齿自啮合卡紧固定在所述同步带卡槽内，所述开环同步带设于两个同步轮上，所述滑块固定于所述开环同步带上并随开环同步带一起移动，所述滑块通过铜套固定装置连接铜套，所述铜套内穿设有传动杆，当开环同步带转动时，所述滑块带动打印喷头装置沿X轴或Y轴方向联动。

作为优选，所述凹槽为两个位于同一水平线上的等大、槽宽一致的圆环型凹槽，所述两个同步带卡槽也在同一个水平线上。

作为优选，所述滑块通过铜套固定装置活动连接铜套，所述铜套固定装置包括设置在滑块上的匹配铜套外形的铜套槽、及分别设在所述铜套槽上下方贯穿所述滑块的穿孔，所述穿孔通过绑紧装置将铜套固定在铜套槽内。

作为优选，所述铜套的绑紧装置为扎带或绳带或铁丝。

作为优选，所述铜套槽的两端还设有用于固定限位铜套的弧形凸块。

作为优选，所述同步带卡槽尺寸小于开环同步带自啮合后的厚度。

依据上述技术方案，由于使用了开环同步带，同步带卡槽尺寸小于开环同步带自啮合后的厚度，因此滑块成为了开环同步带的纽扣，滑块与开环同步带构成了一个整体，开环同步带缠绕凸柱一圈后，在同步带卡槽处锁住，不需要使用封闭同步带，利用开环同步带自带锯齿的特点，可以使开环同步带自啮合，这样就可以适配打印任何尺寸大小零件的3D打印机，破除了封闭同步带对打印机打印零件尺寸的限制，原X/Y轴行走机构的滑块由两半相同结构构成，通过重新设计后的滑块，新X/Y轴行走机构仅有一个滑块，可采用3D打印生产，无需开模，节省成本，新X/Y轴行走机构取消弹簧，可自行张紧，观察开环同步带松弛后，自行取出啮合的开环同步带，张紧后重新安装，拆卸安装都极为方便。

附图说明

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1为现有技术中的X/Y轴行走机构结构示意图；

图2为本实用新型与3D打印机的打印喷头装置连接示意图；

图3为本实用新型改进的X/Y轴行走机构结构示意图；

图4为图3中的部分结构示意图；

图5为图4中的滑块结构示意图。

其中，1ˊ、滑块；2ˊ、封闭同步带；3ˊ、弹簧；4ˊ、铜套；5ˊ、同步轮；6ˊ、传动杆；1、X/Y轴行走机构；11、滑块；111、凹槽；112、凸柱；113、同步带卡槽；114、光轴孔；12、开环同步带；121、锯齿；13、铜套；14、传动杆；15、同步轮；16、铜套固定装置；161、铜套轴；162、穿孔；163、绑紧装置；164、弧形凸块；2、打印喷头装置；3、光轴。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图2、图3、图4所示，一种3D打印机X/Y轴行走机构，所述X/Y轴行走机构1分别通过光轴孔114对应连接有由光轴3组成的X轴杆、Y轴杆，所述X轴杆、Y轴杆在纵横交叉处连接有打印喷头装置2，所述打印喷头装置2通过设有匹配X轴杆、Y轴杆的直线轴承对应套接在X轴杆、Y轴杆上并沿所述X轴杆、Y轴杆移动，所述X/Y轴行走机构1还包括滑块11、内周表面设有等间距锯齿121的开环同步带12、铜套13、传动杆14和同步轮15，所述滑块11上开有两个凹槽111，所述凹槽111内侧设有凸柱112，所述两个凹槽111在背向的水平方向上分别开有同步带卡槽113，所述同步带卡槽113一端连通凹槽111、另一端为开口，所述开环同步带12两端端头缠绕所述凸柱112且沿凹槽111、同步带卡槽113伸出，并通过锯齿121自啮合卡紧固定在所述同步带卡槽113内，所述开环同步带12设于两个同步轮15上，所述滑块11固定于所述开环同步带12上并随开环同步带12一起移动，所述滑块11通过铜套固定装置16连接铜套13，所述铜套13内穿设有传动杆14，当开环同步带12转动时，所述滑块11带动打印喷头装置2沿X轴或Y轴方向联动。所述两个凹槽111的水平位置、凹槽111大小及形状、槽宽大小，在不影响机构使用性能的情况下，可以采用多种合理的设计，凹槽111的形状可以是圆环、方框、跑道型或其他形状，只要保证凹槽111内能塞入单层的开环同步带12，同时两侧同步带卡槽113的上下位置也可以是在同一水平线或不在同一水平线上。

如图5所示，作为优选，所述凹槽111为两个位于同一水平线上的等大、槽宽一致的圆环型凹槽，所述两个同步带卡槽113也在同一个水平线上。采用凹槽111为两个位于同一水平线上的等大、槽宽一致的圆环型凹槽，两个同步带卡槽113也在同一个水平线上的设计，此滑块11结构、尺寸对称，一方面方便设计及后期3D打印，另一方便保证滑块11受开环同步带12两侧侧向力始终在同一个水平线上，使得滑块11在开环同步带12的带动下平稳移动。

如图4、图5所示，作为优选，所述滑块11通过铜套固定装置16活动连接铜套13，所述铜套固定装置16包括设置在滑块11上的匹配铜套13外形的铜套槽161、及分别设在所述铜套槽161上下方贯穿所述滑块11的穿孔162，所述穿孔162通过绑紧装置163将铜套13固定在铜套槽161内。当铜套13合理放置在铜套槽161内后，所述绑紧装置163通过上下的穿孔162缠绕并绑紧铜套13，铜套13内穿设有传动杆14，因此当开环同步带12转动时，滑块11可通过铜套13的导向作用沿着传动杆14做X轴或Y轴方向的移动，通过此种活动连接的方式，方便快捷，同时在滑块11或铜套13有磨损或损坏或X/Y轴行走机构1出现故障时，方便拆卸更换、维修；除这种铜套13与滑块11的活动连接方式之外，也可以采用其他合理的活动连接方式，或固定连接（焊接、螺栓连接等）或设计为一体结构。

作为优选，所述铜套13的绑紧装置163为扎带或绳带或铁丝。其中优选扎带，扎带使用方便快捷，扎带材料本身具有一定柔性和刚性特点，作为绑紧铜套13的工具很适合。

如图5所示，作为优选，所述铜套槽161的两端还设有用于固定限位铜套13的弧形凸块164。弧形凸块164通过匹配铜套13长度、尺寸设计，可以将铜套13限位卡嵌在铜套槽161内，使得铜套13在铜套槽161内的放置更加稳固。

作为优选，所述同步带卡槽113尺寸小于开环同步带12自啮合后的厚度。同步带卡槽113尺寸小于开环同步带12自啮合后的厚度，这一点保证了开环同步带12缠绕凸柱112一圈后，开环同步带12上的锯齿121自啮合并调整好开环同步带12的张紧度后，使得开环同步带12很好卡紧固定在同步带卡槽113内，实现了滑块11随开环同步带12一起移动。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。