3D打印机的制作方法

本发明涉及具体涉及一种3d打印机。

背景技术：

3d打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种以数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体，现阶段广泛应用于制造产品。

传统的3d打印机包括安装架，及设置于安装架的打印平台、打印材料输送装置、热挤出装置和位移装置，热挤出装置位于打印平台上方，位移装置设置于打印平台及热挤出装置之间，并使两者沿打印平台的横向、纵向、竖向相对移动，在热挤出装置移动的过程中，线状的打印材料被打印材料输送装置输送至热挤出装置，由热挤出装置熔化后挤出，落于打印平台后冷却成型，从而实现3d打印的功能。

位移装置包括高度位移装置及平面位移装置，平面位移装置包括横向轨道、纵向轨道、横向位移座、平面位移座、横向驱动机构及纵向驱动机构，横向轨道及纵向轨道相对水平面呈垂直排布，横向轨道固定于安装架并位于加工平台下方，横向驱动机构驱动横向位移座滑移于横向轨道，加工平台安装于横向位移座上端面，纵向轨道固定于安装架并位于加工平台上方，纵向驱动机构驱动平面位移座滑移于纵向轨道，热挤出装置安装于平面位移座，该种结构的平面位移装置，由于具有两条不同的方向的直线轨道，进而使3d打印机的占用空间大大增加，而且，打印材料输送装置一同安装于平面位移座，增加了平面位移座的负担，并提高了纵向驱动机构的启动扭矩。

此外，传统的3d打印机由各个零件组件组装而成，对于普通的未受过训练的人员难以组装，以致3d打印机只能以整机的方式进行出售及运输，由于体积较大给运输带来了诸多不便。

其次，传统的3d打印机其扩展功能有限，位移装置只能应用于3d打印，不能通过与其他装置组合实现其他功能，造成的位移装置的浪费。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种减少打印机体积、空间利用率增大的3d打印机。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：包括安装架，及设置于安装架的打印平台、打印材料输送装置、热挤出装置和位移装置，所述的打印平台水平放置，所述的热挤出装置位于打印平台上方，所述的位移装置设置于打印平台及热挤出装置之间，并驱动打印平台及热挤出装置相对移动，所述的位移装置包括高度位移装置及平面位移装置，所述的平面位移装置包括平面轨道、平面位移座及平面驱动机构，所述的平面轨道沿水平方向安装于安装架并位于打印平台上方，所述的平面驱动机构驱动平面位移座滑移于平面轨道，所述的热挤出装置安装于平面位移座，其特征在于：所述的平面位移装置还包括旋转驱动机构，所述的旋转驱动机构驱动打印平台水平转动，所述的平面轨道与打印平台的转轴线相交。

通过采用上述技术方案，利用旋转驱动机构与平面驱动机构所构成的极坐标驱动方式，在实现同样的位移效果的同时，省略了一条直线轨道，从而缩小了一部分因交叉轨道所带来的占用空间增加的问题，此外，该种位移方式较为新颖，能够进一步激发3d打印机的趣味性，观察3d打印机的旋转打印亦可以感受科技的新鲜及奇妙感，既可以应用于专业领域，亦可以用于开发学生或儿童智力，提高对科技的兴趣。

本发明进一步设置为：所述的旋转驱动机构包括旋转电机、中心调平组件及周向调平机构，所述的旋转电机上方且沿竖向驱动设置有驱动轴，所述的中心调平组件包括中心调平座、上调平环、下调平环及调平弹簧，所述的中心调平座安装于驱动轴上端并与驱动轴同步转动，所述的下调平环沿竖向安装于中心调平座上端面，所述的上调平环沿竖向安装于打印平台下端面并与下调平环同轴设置，所述的上调平环位于下调平环内且可沿竖向相对滑移，所述的上调平环的外周面与下调平环的内周面之间设置有同步转动的周向联动件，所述的调平弹簧安装于下调平环内，并压缩于上调平环与中心调平座之间，所述的周向调平机构包括周向调平座，所述的周向调平座为沿打印平台周向设置并围绕中心调平座的环状构件，所述的周向调平座上端面沿打印平台周向设置有安装槽，所述的安装槽沿打印平台周向等距设置有与安装槽转动配合的调平轮，所述的调平轮外周设置有由弹性材料制成的补偿层，所述的补偿层压缩于打印平台与调平轮之间。

通过采用上述技术方案，增设中心调平组件，避免单一旋转电机配合单一驱动轴在长时间使用之后会出现弯曲，而由中心调平组件进行竖向补偿，由周向调平机构对其周向支撑，实现稳定转动的同时高度微量自动调节，此外，调平轮外周设置有由弹性材料制成的补偿层，在高度进行补偿时，调平轮同步调节，提高加工精准度。

本发明进一步设置为：所述的平面位移座设置有安装热挤出装置的夹持机构，所述的夹持机构包括夹爪板、动夹爪、夹爪导轨及夹爪弹簧，所述的夹爪板固定于平面位移座并分别位于热挤出装置的两侧，所述的夹爪导轨沿平面轨道方向设置于平面位移座并位于两侧的夹爪板之间，所述的动夹爪滑移于夹爪导轨并与其中一个夹爪板构成夹持热挤出装置的夹持腔，所述的夹爪弹簧安装于夹爪导轨并将夹爪板沿朝向热挤出装置的方向复位。

通过采用上述技术方案，增设夹持机构，不仅仅用于安装热挤出装置，更可以在热挤出装置拆卸后，安装激光雕刻头、扫描头等等，使设备具有升级功能，合理利用位移装置，与其他功能装置组合实现新的功能，避免单一设备只能实现一种功能，避免位移装置重复制造而带来的浪费。

本发明进一步设置为：所述的平面位移座设置有对位调零机构，所述的对位调零机构包括对位调零板、对位调零刻度及调零轨道，所述的对位调零板水平设置并与热挤出装置上端面相抵，所述的调零轨道沿竖向设置于平面位移座，所述的对位调零板滑移于调零轨道，所述的调零轨道沿竖向设置于平面位移座并位于调零轨道侧面。

通过采用上述技术方案，夹持机构所夹持的装置更换后，可由对位调零板进行重新对零，由于不同装置的形状不同，其零点位置不同，故调节与装置相抵的对位调零板的高度，从而使在拆装后能够快速对零，提高安装便捷性，增加对位调零板，使调节更加精准。

本发明进一步设置为：所述的平面位移装置包括平面轨道柱，所述的平面轨道柱沿水平方向安装于安装架并位于打印平台上方，所述的平面驱动机构包括主动轮、从动轮、平面电机及传动带，所述的主动轮及从动轮分别设置于平面轨道柱，所述的传动带绕设于主动轮及从动轮且与平面位移座固定配合，所述的平面电机驱动主动轮转动，所述的平面轨道设置于平面轨道柱相对水平方向的各个侧面，所述的平面位移座设置有与平面轨道滚动配合的平面调节轮，所述的平面轨道包括位于两侧与平面调节轮滚动配合的斜板及位于斜板之间供传动带通过的通过槽，所述的平面调节轮将传动带挤压于通过槽内，所述的平面位移座设置有调节轮安装板，所述的调节轮安装板沿平面轨道方向设置有条形槽，所述的平面调节轮设置有转动配合的调节轮轴，所述的条形槽内穿设有两个调节轮轴并将调节轮轴锁定于某一位置的锁定组件。

通过采用上述技术方案，平面调节轮与平面轨道滚动配合，提高平面位移座的移动稳定性，与此同时，其中两个平面调节轮的间距可以调节，根据调节两者的间距来调节传动带的涨紧程度，优化结构，提高多功能性。

本发明进一步设置为：所述的安装架包括位于加工平台下方的基础安装平台，所述的旋转驱动机构及打印材料输送装置可拆卸安装于基础安装平台。

通过采用上述技术方案，传统的打印材料输送装置一同安装于平面位移座，增加了平面位移座的负担，并提高了纵向驱动机构的启动扭矩，如今将其移位至基础安装平台，减轻了平面位移座的负担，提高了纵向驱动机构的启动速率，提高设备的加工效率，避免启动迟缓带来的精度下降。

本发明进一步设置为：所述的打印材料输送装置包括输送电机，所述的输送电机与基础安装平台之间设置有快速安装组件，所述的快速安装组件包括定位柱、定位孔、按压板、按压轨道、按压弹簧及锁定钩，所述的定位柱设置于基础安装平台，所述的定位孔设置于输送电机的底部并与定位柱位置相对应，所述的按压轨道沿水平方向设置于输送电机的底部，所述的按压轨道延伸至输送电机的侧面设置有操作口，所述的按压板设置有滑移于按压轨道的滑移部及延伸至操作口外的操作部，所述的锁定钩设置于基础安装平台，所述的按压板与锁定钩对应设置有相卡配的卡口，所述的按压弹簧安装于按压轨道并将滑移部向操作口复位，所述的锁定钩上端设置有在于卡口相抵时将卡口向按压弹簧挤压的引导斜面，所述的操作部被向操作口按压时卡口远离锁定钩，取消两者的卡配。

通过采用上述技术方案，增设快速安装组件，不仅是输送电机，各个电机都能够快速定位及稳定安装，便于拆卸后进行运输，拆装简单，同时可作为一个模块，可按需进行组合、更换或调整，进一步提高设备的个性化及针对性。

本发明进一步设置为：所述的高度位移装置包括高度轨道柱，所述的高度轨道柱沿竖向设置且底部放置于基础安装平台，所述的高度轨道柱的各侧面均设置有高度轨道，所述的基础安装平台位于高度轨道柱侧面设置有l形连接件，所述的l形连接件包括由竖直部及水平部组成，所述的竖直部与高度轨道柱的侧面相贴合，并与高度轨道柱之间设置有固定组件，所述的固定组件包括内固定块、竖直固定螺栓及内固定孔，所述的内固定块滑移于高度轨道，所述的内固定孔设置于竖直部并与高度轨道相对应，所述的竖直固定螺栓穿过内固定孔并与内固定块螺纹配合，所述的水平部与基础安装平台相贴合，并与基础安装平台之间设置有水平固定螺栓，所述的l形连接件的竖直部及水平部之间设置有呈直角三角形状的强化筋。

通过采用上述技术方案，增设l形连接件，使高度轨道柱能从基础安装平台拆装，便于拆卸后进行运输，拆装简单，同时可作为一个模块，可按需进行组合、更换或调整，进一步提高设备的个性化及针对性。

本发明进一步设置为：所述的高度位移装置还包括安装平面轨道的高度位移座及高度电机，所述的高度电机上端沿竖向驱动设置有螺杆，所述的高度位移座设置有高度调节轮组，所述的高度调节轮组包括分别位于高度轨道柱两侧并与高度轨道滚动配合的高度调节轮，所述的高度位移座设置有与螺杆螺纹配合的升降板，所述的高度轨道顶部设置有供高度调节轮滑移至高度轨道外的拆装口，所述的高度轨道顶部转动且可拆卸设置有绕设线状打印材料的卷料环，所述的卷料环安装于高度轨道顶部时将拆装口封闭。

通过采用上述技术方案，可将高度位移座与高度轨道柱进行分离，进一步提高可分离性，便于拆卸后进行运输，拆装简单，同时可作为一个模块，可按需进行组合、更换或调整，进一步提高设备的个性化及针对性，在工作时安装卷料环，对高度位移座的位置进行限制，避免其越程。

本发明进一步设置为：还包括控制高度位移装置及平面位移装置的控制器，所述的基础安装平台设置有限位控制器位置的限位框，所述的限位框上方设置有取放口。

通过采用上述技术方案，为了便于拆装及操作，为控制器设计了限位框，可将控制放置于限位框进行操作，也可取出进行操作，更利于拆卸进行运输。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的立体图；

图2为本发明具体实施方式中旋转驱动机构的结构示意图；

图3为图2中a的放大图；

图4为本发明具体实施方式中平面轨道的主视图；

图5为图1中b的放大图；

图6为本发明具体实施方式去除打印平台及限位框的立体图；

图7为本发明具体实施方式中l形连接件的立体图；

图8为本发明具体实施方式中快速安装组件的结构示意图。

具体实施方式

如图1—图8所示，本发明公开了一种3d打印机，包括安装架1，及设置于安装架1的打印平台2、打印材料输送装置3、热挤出装置4和位移装置，打印平台2水平放置，热挤出装置4位于打印平台2上方，位移装置设置于打印平台2及热挤出装置4之间，并驱动打印平台2及热挤出装置4相对移动，位移装置包括高度位移装置5及平面位移装置6，平面位移装置6包括平面轨道61、平面位移座62及平面驱动机构，平面轨道61沿水平方向安装于安装架1并位于打印平台2上方，平面驱动机构驱动平面位移座62滑移于平面轨道61，热挤出装置4安装于平面位移座62，平面位移装置6还包括旋转驱动机构，旋转驱动机构驱动打印平台2水平转动，平面轨道61与打印平台2的转轴线相交，利用旋转驱动机构与平面驱动机构所构成的极坐标驱动方式，在实现同样的位移效果的同时，省略了一条直线轨道，从而缩小了一部分因交叉轨道所带来的占用空间增加的问题，此外，该种位移方式较为新颖，能够进一步激发3d打印机的趣味性，观察3d打印机的旋转打印亦可以感受科技的新鲜及奇妙感，既可以应用于专业领域，亦可以用于开发学生或儿童智力，提高对科技的兴趣。

旋转驱动机构包括旋转电机63、中心调平组件及周向调平机构，旋转电机63上方且沿竖向驱动设置有驱动轴631，中心调平组件包括中心调平座64、上调平环641、下调平环642及调平弹簧643，中心调平座64安装于驱动轴631上端并与驱动轴631同步转动，下调平环642沿竖向安装于中心调平座64上端面，上调平环641沿竖向安装于打印平台2下端面并与下调平环642同轴设置，上调平环641位于下调平环642内且可沿竖向相对滑移，上调平环641的外周面与下调平环642的内周面之间设置有同步转动的周向联动件，该周向联动件为排布于上调平环641的外周面与下调平环642的内周面之间的联动齿，调平弹簧643安装于下调平环642内，并压缩于上调平环641与中心调平座64之间，周向调平机构包括周向调平座65，周向调平座65为沿打印平台2周向设置并围绕中心调平座64的环状构件，周向调平座65上端面沿打印平台2周向设置有安装槽651，安装槽651沿打印平台2周向等距设置有与安装槽651转动配合的调平轮652，调平轮652外周设置有由弹性材料制成的补偿层6521，补偿层6521压缩于打印平台2与调平轮652之间，增设中心调平组件，避免单一旋转电机63配合单一驱动轴631在长时间使用之后会出现弯曲，而由中心调平组件进行竖向补偿，由周向调平机构对其周向支撑，实现稳定转动的同时高度微量自动调节，此外，调平轮652外周设置有由弹性材料制成的补偿层6521，在高度进行补偿时，调平轮652同步调节，提高加工精准度。

平面位移座62设置有安装热挤出装置4的夹持机构，夹持机构包括夹爪板621、动夹爪622、夹爪导轨623及夹爪弹簧624，夹爪板621固定于平面位移座62并分别位于热挤出装置4的两侧，夹爪导轨623沿平面轨道61方向设置于平面位移座62并位于两侧的夹爪板621之间，动夹爪622滑移于夹爪导轨623并与其中一个夹爪板621构成夹持热挤出装置4的夹持腔625，夹爪弹簧624安装于夹爪导轨623并将夹爪板621沿朝向热挤出装置4的方向复位，增设夹持机构，不仅仅用于安装热挤出装置4，更可以在热挤出装置4拆卸后，安装激光雕刻头、扫描头等等，使设备具有升级功能，合理利用位移装置，与其他功能装置组合实现新的功能，避免单一设备只能实现一种功能，避免位移装置重复制造而带来的浪费。

平面位移座62设置有对位调零机构，对位调零机构包括对位调零板626、对位调零刻度627及调零轨道628，对位调零板626水平设置并与热挤出装置4上端面相抵，调零轨道628沿竖向设置于平面位移座62，对位调零板626滑移于调零轨道628，调零轨道628沿竖向设置于平面位移座62并位于调零轨道628侧面，夹持机构所夹持的装置更换后，可由对位调零板626进行重新对零，由于不同装置的形状不同，其零点位置不同，故调节与装置相抵的对位调零板626的高度，从而使在拆装后能够快速对零，提高安装便捷性，增加对位调零板626，使调节更加精准。

平面位移装置6包括平面轨道柱66，平面轨道柱66沿水平方向安装于安装架1并位于打印平台2上方，平面驱动机构包括主动轮671、从动轮672、平面电机67及传动带673，主动轮671及从动轮672分别设置于平面轨道柱66，传动带673绕设于主动轮671及从动轮672且与平面位移座62固定配合，平面电机67驱动主动轮671转动，平面轨道61设置于平面轨道柱66相对水平方向的各个侧面，平面位移座62设置有与平面轨道61滚动配合的平面调节轮6291，平面轨道61包括位于两侧与平面调节轮6291滚动配合的611及位于611之间供传动带673通过的通过槽612，平面调节轮6291将传动带673挤压于通过槽612内，平面位移座62设置有调节轮安装板629，调节轮安装板629沿平面轨道61方向设置有条形槽6293，平面调节轮6291设置有转动配合的调节轮轴6292，条形槽6293内穿设有两个调节轮轴6292并将调节轮轴6292锁定于某一位置的锁定组件，该锁定组件为与调节轮轴6292螺纹配合并位于调节轮安装板629两侧的安装螺栓6294，平面调节轮6291与平面轨道61滚动配合，提高平面位移座62的移动稳定性，与此同时，其中两个平面调节轮6291的间距可以调节，根据调节两者的间距来调节传动带673的涨紧程度，优化结构，提高多功能性。

安装架1包括位于加工平台下方的基础安装平台11，旋转驱动机构及打印材料输送装置3可拆卸安装于基础安装平台11，传统的打印材料输送装置3一同安装于平面位移座62，增加了平面位移座62的负担，并提高了纵向驱动机构的启动扭矩，如今将其移位至基础安装平台11，减轻了平面位移座62的负担，提高了纵向驱动机构的启动速率，提高设备的加工效率，避免启动迟缓带来的精度下降。

打印材料输送装置3包括输送电机31，输送电机31与基础安装平台11之间设置有快速安装组件，快速安装组件包括定位柱111、定位孔311、按压板312、按压轨道313、按压弹簧314及锁定钩112，定位柱111设置于基础安装平台11，定位孔311设置于输送电机31的底部并与定位柱111位置相对应，按压轨道313沿水平方向设置于输送电机31的底部，按压轨道313延伸至输送电机31的侧面设置有操作口3124，按压板312设置有滑移于按压轨道313的滑移部3121及延伸至操作口3124外的操作部3122，锁定钩112设置于基础安装平台11，按压板312与锁定钩112对应设置有相卡配的卡口3123，按压弹簧314安装于按压轨道313并将滑移部3121向操作口3124复位，锁定钩112上端设置有在于卡口3123相抵时将卡口3123向按压弹簧314挤压的引导斜面1121，操作部3122被向操作口3124按压时卡口3123远离锁定钩112，取消两者的卡配，增设快速安装组件，不仅是输送电机31，各个电机都能够快速定位及稳定安装，便于拆卸后进行运输，拆装简单，同时可作为一个模块，可按需进行组合、更换或调整，进一步提高设备的个性化及针对性。

高度位移装置5包括高度轨道柱51，高度轨道柱51沿竖向设置且底部放置于基础安装平台11，高度轨道柱51的各侧面均设置有高度轨道52，基础安装平台11位于高度轨道柱51侧面设置有l形连接件53，l形连接件53包括由竖直部531及水平部532组成，竖直部531与高度轨道柱51的侧面相贴合，并与高度轨道柱51之间设置有固定组件，固定组件包括内固定块533、竖直固定螺栓534及内固定孔535，内固定块533滑移于高度轨道52，内固定孔535设置于竖直部531并与高度轨道52相对应，竖直固定螺栓534穿过内固定孔535并与内固定块533螺纹配合，水平部532与基础安装平台11相贴合，并与基础安装平台11之间设置有水平固定螺栓536，l形连接件53的竖直部531及水平部532之间设置有呈直角三角形状的强化筋537，增设l形连接件53，使高度轨道柱51能从基础安装平台11拆装，便于拆卸后进行运输，拆装简单，同时可作为一个模块，可按需进行组合、更换或调整，进一步提高设备的个性化及针对性。

高度位移装置5还包括安装平面轨道61的高度位移座54及高度电机55，高度电机55上端沿竖向驱动设置有螺杆551，高度位移座54设置有高度调节轮组，高度调节轮组包括分别位于高度轨道柱51两侧并与高度轨道52滚动配合的高度调节轮541，高度位移座54设置有与螺杆551螺纹配合的升降板542，高度轨道52顶部设置有供高度调节轮541滑移至高度轨道52外的拆装口521，高度轨道52顶部转动且可拆卸设置有绕设线状打印材料的卷料环522，卷料环522安装于高度轨道52顶部时将拆装口521封闭，可将高度位移座54与高度轨道柱51进行分离，进一步提高可分离性，便于拆卸后进行运输，拆装简单，同时可作为一个模块，可按需进行组合、更换或调整，进一步提高设备的个性化及针对性，在工作时安装卷料环522，对高度位移座54的位置进行限制，避免其越程。

还包括控制高度位移装置及平面位移装置6的控制器，基础安装平台11设置有限位控制器位置的限位框113，限位框113上方设置有取放口1131，为了便于拆装及操作，为控制器设计了限位框113，可将控制器放置于限位框113进行操作，也可取出进行操作，更利于拆卸进行运输，控制器为现有装置，未在附图中表示。