一种无人看守的3D打印机的制作方法

本实用新型涉及3D打印领域，尤其涉及一种无人看守的3D打印机。

背景技术：

3D打印机，属于快速成形技术的一种机器，其运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式进行打印。

目前，现有的3D打印机，在遇到突发情况时，都需要人工操作或现场查看打印机的打印情况，如：打印机机箱内的温度过高，需人为关闭打印机总电源，或查看打印情况时，需现场进行查看，这样容易造成人力资源的浪费，费时费力；各移动机构移动到X、Y、Z轴任意一个轴的最小处时，需要通过限位开关的触发来实现电机的运动，这种机械式开关灵敏度低、寿命短，因此，急需开发一种能够代替人工，且灵敏度较高的无人看守的3D打印机。

鉴于上述缺陷，本实用新型创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本实用新型。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案在于，提供一种无人看守的3D打印机，包括挤出装置以及通过X轴电机、Y轴电机和Z轴电机分别实现移动的X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动结构，还包括电路控制板、分别设置在所述3D打印机打印时零点位置处的X轴光耦传感器、Y轴光耦传感器和Z轴光耦传感器，所述X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动结构上分别设有与所述X轴光耦传感器、Y轴光耦传感器和Z轴光耦传感器的凹口一一对应的X轴阻隔件、Y轴阻隔件和Z轴阻隔件；所述电路控制板包括X轴电机端子、Y轴电机端子和Z轴电机端子，所述X轴电机端子分别与X轴光耦传感器和X轴电机相连，所述Y轴电机端子分别与Y轴光耦传感器和Y轴电机相连，所述Z轴电机端子分别与Z轴光耦传感器和Z轴电机相连。

进一步，所述的无人看守的3D打印机，还包括移动监控终端、可控硅、固态继电器、总电源，所述移动监控终端通过以太网通信模块或WIFI通信模块与所述电路控制板连接，所述电路控制板依次与所述可控硅、固态继电器相连构成控制回路，所述固态继电器的开关端接入在3D打印机的总电源中。

进一步，所述的移动监控终端为计算机或手机。

进一步，所述的无人看守的3D打印机，还包括与所述电路控制板分别连接的温湿度检测模块和报警指示灯，所述温湿度检测模块用于实时检测打印机箱体内的温度和湿度，并传输给所述电路控制板，当箱体内的温度大于60℃或湿度大于70％时，所述电路控制板向所述报警指示灯发出报警指示，同时所述电路控制板控制所述X轴电机、Y轴电机、Z轴电机和挤出装置停止工作。

进一步，当箱体内的温度大于80℃或湿度大于80％时，所述电路控制板控制所述可控硅导通，从而使得所述固态继电器失去控制信号，关闭所述总电源。

进一步，所述的无人看守的3D打印机，还包括与所述电路控制板连接的烟雾检测模块，所述烟雾检测模块用于实时检测环境中的烟雾浓度，并传输给所述电路控制板，当检测到的烟雾浓度大于烟雾浓度阈值时，所述电路控制板向所述报警指示灯发出报警指示，同时，所述电路控制板控制所述可控硅导通，从而使得所述固态继电器失去控制信号，关断所述总电源。

进一步，所述的无人看守的3D打印机，还包括与所述电路控制板连接的摄像头，所述摄像头将实时采集的视频流数据经所述电路控制板和所述以太网通信模块或WIFI通信模块传输给所述移动监控终端，同时，所述摄像头自带天线，其通过无线方式连接到所述移动监控终端。

进一步，所述摄像头为红外摄像头。

进一步，所述的无人看守的3D打印机，还包括显示屏，其用于显示温度信息和湿度信息。

与现有技术比较本实用新型的有益效果在于：1、通过使用光耦传感器代替机械式限位开关，不仅灵敏度高，而且寿命长，避免了传统机械式限位开关在坐标归零时因撞击力过大而受损的情况的发生；2、打印完成后，所述移动监控终端能够控制3D打印机关机，打印机关机电路使用所述可控硅控制所述继电器的形式来控制关机过程，能够实现打印机在大电流工作情况下的关断；3、当箱体内的温度大于60℃或湿度大于70％时，所述电路控制板向所述报警指示灯发出报警指示，所述报警指示灯以声光或蜂鸣的形式报警，同时所述电路控制板控制X轴电机、Y轴电机、Z轴电机和挤出装置停止工作； 4、当箱体内的温度大于80℃或湿度大于80％时，所述电路控制板控制所述可控硅导通，从而使得所述固态继电器失去控制信号，关断所述总电源，实现 3D打印机关机；5、所述摄像头优选为红外摄像头，能够使其在夜间也能进行图像的采集，从而保证了监控的延续性。

附图说明

图1为本实用新型3D打印机的内部结构示意图；

图2为本实用新型Z轴移动机构的结构示意图；

图3为本实用新型X轴-Y轴移动机构的结构示意图；

图4为本实用新型挤出装置与X轴移动机构的装配示意图；

图5为本实用新型3D打印机的侧视图；

图6为本实用新型工作台机构的结构示意图；

图7为本实用新型3D打印机的外部结构示意图；

图8为本实用新型3D打印机的内部结构俯视图；

图9为图8中虚线所圈部分的放大图；

图10为本实用新型3D打印机的结构框图；

图11为本实用新型3D打印机的关机电路图。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

请参阅图1、图2、图3、图4和图5，其分别为3D打印机的内部结构示意图、Z轴移动机构的结构示意图、X轴-Y轴移动机构的结构示意图、挤出装置与X轴移动机构的装配示意图、3D打印机的侧视图。

如图1所示，一种3D打印机，包括龙门式机架、工作台机构1、挤出装置2和安装于所述龙门式机架上的X轴移动机构3、Y轴移动机构4和Z轴移动机构5，其中，所述龙门式机架包括底座61、侧板62和支撑架63。

如图2所示，所述Z轴移动机构5包括对称位于所述底座61上的固定座 51、固定于所述固定座51上的Z轴传动丝杠52和Z轴光轴53、与所述Z轴传动丝杠52匹配的螺母54、套装于所述Z轴光轴53上的Z轴滑块55、Z轴工作台56以及Z轴步进电机57，所述Z轴步进电机57通过电机连轴器58与所述Z轴传动丝杠52相连，两个所述Z轴传动丝杠52分别通过一所述Z轴步进电机57使转速同步，所述螺母54和所述Z轴滑块55固定于所述Z轴工作台56上，所述Z轴光轴53通过所述Z轴滑块54与所述Z轴工作台56相连，所述Z轴传动丝杠52通过所述螺母55与所述Z轴工作台56相连，所述 Z轴工作台56通过紧固件与所述工作台机构1相连，其中，所述紧固件为螺丝、螺钉或螺栓。工作时，当所述Z轴步进电机57运转时，所述Z轴传动丝杠52转动，同时，所述Z轴工作台56通过所述螺母54和所述Z轴滑块55 沿着所述Z轴光轴53在竖直方向上往复运动，最终带动所述工作台机构1在竖直方向上往复运动。

结合图3至图5，所述挤出装置2安装于所述X轴移动机构3上，所述Y 轴移动机构4通过X-Y轴连接板35与所述X轴移动机构3连接，通过所述X 轴移动机构3和所述Y轴移动机构4的移动，能够实现所述挤出装置2在X 方向和Y轴方向的移动。

本实施例中，各移动机构固定于龙门式机架上，使得结构稳定；所述Z 轴步进电机57安装于底部，降低了重心，且工作台机构1固定在Z轴移动机构5上，挤出装置2固定在X轴移动机构上，使得打印重量集中到Z轴移动机构，减轻了X轴移动机构和Y轴移动机构的重量，从而提高了3D打印机的运行精度，使之适合于打印大尺寸的物件。

结合图3至图5，所述X轴移动机构3和所述Y轴移动机构4的构成部件具体如下：所述X轴移动机构3包括X轴步进电机31、X轴光轴32、X轴同步带33、X轴滑块34和两X轴带轮36。所述X-Y轴连接板35对称位于所述 X轴光轴32的两侧，所述X轴步进电机31和所述X轴光轴32固定于所述X-Y 轴连接板35上，两所述X轴带轮36分别位于所述X轴同步带33的两侧，其中，一所述X轴带轮36固定于一侧的所述X-Y轴连接板35上，另一所述X 轴带轮36固定于所述X轴步进电机31的输出轴上，所述X轴同步带33套装在两所述X轴带轮36形成的完整带传动结构上，所述X轴同步带33通过同步带夹37固定于所述挤出装置2上，所述挤出装置2通过所述X轴滑块34 安装于所述X轴光轴32上。工作时，所述X轴步进电机31通过所述X轴同步带33带动所述挤出装置2运动，同时所述挤出装置2通过所述X轴滑块34 沿着所述X轴光轴32在X轴方向上往复运动。进一步，为了确保所述挤出装置2在X轴方向上运动的稳定性，在所述挤出装置2的左右两侧各设置一所述X轴光轴32，所述挤出装置2通过两所述X轴滑块34平稳的固定于所述X 轴光轴32上。

结合图3至图5，所述Y轴移动机构4包括Y轴步进电机41、第一Y轴同步带42、Y轴传动杆43、对称位于所述X轴移动机构3两侧的第二Y轴同步带44和Y轴光轴45、套装在所述Y轴光轴45上的Y轴滑块46、套装于所述第一Y轴同步带42两侧的第一Y轴带轮47和套装于所述第二Y轴同步带 44两侧的第二Y轴带轮48。所述Y轴步进电机41固定于所述侧板42上，所述Y轴步进电机41的输出轴上设有一所述第一Y轴带轮47，另一所述第一Y 轴带轮47安装于所述Y轴传动杆43上，所述Y轴传动杆43固定于所述支撑架63上，两所述第二Y轴同步带44通过设于所述Y轴传动杆43两侧的所述第二Y轴带轮48进行传动，所述第二Y轴同步带44通过Y轴同步带夹49固定于所述X-Y轴连接板35上，且所述X-Y轴连接板35与Y轴滑块46连接。工作时，所述Y轴步进电机31通过所述第一Y轴同步带42带动所述Y轴传动杆43转动，继而带动所述第二Y轴同步带44传动，同时,所述第二Y轴同步带44带动所述X轴移动机构3通过所述Y轴滑块46沿着Y轴光轴45在Y 轴方向上往复运动。

本实施例中，所述X轴移动机构3和Y轴移动机构4通过同步带进行传动，传动精度高。

实施例二

如上所述的一种3D打印机，本实施例与其不同之处在于，如图6所示，其为本实用新型工作台机构的结构示意图。

所述工作台机构自上而下包括打印台11、热床12和加热平台13，所述热床12粘接于所述加热平台13上，所述打印台11和加热平台13通过紧固件与所述Z轴工作台56连接，其中，所述紧固件为螺丝、螺钉或螺栓。

进一步，所述加热平台13上设有呼吸孔131，本实施例中，通过在所述加热平台13的底部设置所述呼吸孔131，利于所述热床12的散热，提高了其使用寿命。

实施例三

如上所述的一种3D打印机，本实施例与其不同之处在于，如图7所示，其为本实用新型3D打印机的外部结构示意图。

所述的3D打印机为一盒式结构，其侧面和顶部设置有透明材质制成的观察窗口81，方便工作人员查看打印机的工作状态。

所述观察窗口81为一门体，其一端与所述盒式结构之间采用可拆卸连接方式连接，如合页、卡扣和锁扣连接方式，另一端通过磁铁吸合与所述盒式结构连接，在所述门体上设有把手82，方便工作人员开启和关闭所述门体82。

在所述3D打印机的背面和顶部还设有若干散热孔83，利于3D打印机产生的热量及时散发。

在所述3D打印机的内部还设有走线通道(图中未画)，用于线路的规整和梳理。

实施例四

如上所述的一种3D打印机，本实施例与其不同之处在于，如图8所示，其为本实用新型3D打印机的内部结构俯视图，如图9所示，其为图8中虚线所圈部分的放大图。

结合图8和图9所示，所述3D打印机包括X轴移动机构3、Y轴移动机构4和Z轴移动结构5，其分别通过X轴电机31、Y轴电机41、Z轴电机57 用以实现挤出装置2在X轴、挤出装置2在Y轴、工作台机构1在Z轴方向上的移动。

结合图7、图8和图9所示，所述3D打印机还包括电路控制板71、分别设置在所述3D打印机打印时零点位置处的X轴光耦传感器381、Y轴光耦传感器491和Z轴光耦传感器591，所述零点位置为在打印前各移动机构坐标归零的位置。所述X轴移动机构3、Y轴移动机构4和Z轴移动结构5上分别设有与所述X轴光耦传感器381的凹口、Y轴光耦传感器491的凹口和Z轴光耦传感器591的凹口一一对应的X轴阻隔件382、Y轴阻隔件492和Z轴阻隔件 592。

所述电路控制板71包括X轴电机端子、Y轴电机端子和Z轴电机端子，所述X轴电机端子分别与X轴光耦传感器381和X轴电机31相连，所述Y轴电机端子分别与Y轴光耦传感器491和Y轴电机41相连，所述Z轴电机端子分别与Z轴光耦传感器591和Z轴电机57相连。

工作原理为：当所述X轴阻隔件382运动到所述X轴光耦传感器381的凹口时，所述X轴光耦传感器381内的红外线被遮挡，所述X轴光耦传感器 381输出相应的状态信号给所述电路控制板71，所述电路控制板71控制所述 X轴电机31停止运转，此时，所述X轴移动机构3坐标归零，同理，所述Y 轴移动机构4和Z轴移动机构5坐标归零的原理同所述X轴移动机构3坐标归零的原理。

本实施例中，通过使用光耦传感器代替机械式限位开关，不仅灵敏度高，而且寿命长，避免了传统机械式限位开关在坐标归零时因撞击力过大而受损的情况的发生。

实施例五

如上所述的一种3D打印机，本实施例与其不同之处在于，如图10所示，其为3D打印机的结构框图，如图11所示，其为3D打印机的关机电路图，结合图10和图11所示，一种3D打印机，还包括移动监控终端91、可控硅92、固态继电器93、总电源94，所述移动监控终端91通过以太网通信模块或WIFI 通信模块或USB接口与所述电路控制板71连接，所述电路控制板71依次与所述可控硅92、固态继电器93相连构成控制回路，所述固态继电器的开关端接入在3D打印机的总电源94中，其中，所述的移动监控终端为计算机或手机。

所述移动监控终端91在打印完成后，将通过所述以太网通信模块或WIFI 通信模块向所述电路控制板71发送一条关机指令，所述电路控制板71的端口P1接收关机信号后，将控制所述可控硅MR导通，从而使得所述固态继电器S1失去控制信号，关断所述总电源94，实现3D打印机关机。

本实施例中，打印机关机电路使用所述可控硅92控制所述固态继电器93 的形式来控制关机过程，能够实现打印机在大电流工作情况下的关断。

实施例六

如上所述的一种3D打印机，本实施例与其不同之处在于，如图10所示，其为本实用新型3D打印机的结构框图，一种3D打印机，还包括与所述电路控制板71分别连接的温湿度检测模块95、报警指示灯96和显示屏97，所述温湿度检测模块95设于3D打印机机箱内，用于实时检测打印机箱体内的温度和湿度，并传输给所述电路控制板71，当箱体内的温度大于60℃或湿度大于70％时，所述电路控制板71向所述报警指示灯96发出报警指示，所述报警指示灯96以声光或蜂鸣的形式报警，同时所述电路控制板71控制X轴电机 31、Y轴电机41、Z轴电机57和挤出装置2停止工作。

当箱体内的温度大于80℃或湿度大于80％时，所述电路控制板71的端口 P1接收关机信号后，将控制所述可控硅MR导通，从而使得所述固态继电器 S1失去控制信号，关断所述总电源94，实现3D打印机关机。

进一步，所述电路控制板71将实时采集的温度信息和湿度信息通过所述显示屏94进行显示，同时，将温度信息和湿度信息通过所述以太网通信模块或WIFI通信模块传输给所述移动监控终端，以便远程查看各种信息。

实施例七

如上所述的一种3D打印机，本实施例与其不同之处在于，如图10所示，一种3D打印机，还包括与所述电路控制板71连接的摄像头99，所述摄像头将实时采集的视频流数据经所述电路控制板71和所述以太网通信模块或WIFI 通信模块传输给所述移动监控终端，同时，所述摄像头自带天线，其通过无线方式连接到所述移动监控终端，以便远程查看打印情况，而无需专人看守。

本实施例中，所述摄像头优选为红外摄像头，能够使其在夜间也能进行图像的采集，从而保证了监控的延续性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本实用新型的保护范围。