并联臂3D打印机的制作方法

文档序号:15788473发布日期:2018-10-30 23:17阅读:405来源:国知局

本实用新型属于3D打印机领域,具体涉及一种并联臂3D打印机。



背景技术:

3D打印技术是基于材料堆积法的一种先进制造技术。3D打印机(也称作:三维打印机)即是一种利用3D打印技术的打印装置。现有的3D打印机从结构上主要划分以下两种:并联臂3D打印机和龙门型3D打印机。

现有技术中公告号为CN105799173B的专利文献公开了一种便携式可伸缩型3D打印机装置,该便携式可伸缩型3D打印机装置主要包括伸缩杆6和并联臂传动机构7;

其中,伸缩杆6包括支撑杆套61、支撑杆62、直线轴承63和轴承座64,支撑杆套61的一端固定在角件上,另一端通过直线轴承63和轴承座64与支撑杆62的一端连接,支撑杆62的另一端固定在另一角件上,轴承座64上还设有锁紧螺钉座65,锁紧螺钉座65上设有锁紧螺钉66,锁紧螺钉66用于锁紧伸缩杆6,固定其长度。支撑杆62分别通过直线轴承63伸入到对应的支撑杆套61中,支撑杆62是活动件,当支撑杆62伸长或缩短时,通过设置在锁紧螺钉座65上的锁紧螺钉66进行锁紧,使上方三根杆固定不动,形成首尾相接的三角形。下方结构相同,上下一致动作,便可实现水平方向上的伸缩。垂直方向上的伸缩原理相同。

其中,并联臂传动机构7包括三条直线滑轨71、三个滑块72和三条并联臂支撑杆73,三条直线滑轨71通过锁紧螺钉74分别固定在三条垂直方向的伸缩杆6上,且位于其内侧,三根直线滑轨71上各自装有滑块72,三条并联臂支撑杆73的一端通过滑块72分别与直线滑轨71活动连接,另一端均与打印头2连接。并联臂传动机构7还包括动力机构8,动力机构包括步进电机81和同步带82,步进电机81通过同步带82带动滑块72在直线滑轨71上上下移动。

上述“便携式可伸缩型3D打印机装置”能够通过调节水平方向与高度方向上的伸缩杆来缩小该3D打印机在未使用时的体积,减少占用空间,从而更利于携带、缩小包装和销售运输。但是上述“便携式可伸缩型3D打印机装置”在高度方向的可伸缩结构仍存有以下不足之处:

1、在3D打印使用前,必须要手动先将支撑杆62从支撑杆套61中拉出,后通过锁紧螺钉座65上的锁紧螺钉66来将支撑杆62锁紧,随即才完成使用前的操作准备。但这样操作起来较为繁琐与耗时,不利于提升使用的便捷性。

2、在3D打印使用前,高度方向上的支撑杆62只能被拉伸至最高处才能够将同步带82绷紧,并且,只有在同步带8绷紧时才能够准确控制滑块72的移动精度;否则,在同步带82未绷紧时无法保证滑块72的移动精度。但是,上述“便携式可伸缩型3D打印机装置”是通过手动旋转锁紧螺钉来锁定支撑杆62,支撑杆62是否被拉伸至最高处很难判断,这样就使得同步带82是否被绷紧同样也很难判断,从而使得上述“便携式可伸缩型3D打印机装置”的打印精度难以保证。

基于此,申请人考虑设计一种结构简单合理,在具备高度方向可伸缩功能的同时,使得打印使用前无需手动对高度进行调节,就能够始终有效确保滑块移动精度的并联臂3D打印机。



技术实现要素:

针对上述现有技术的不足,本实用新型所要解决的技术问题是:如何提供一种结构简单合理,在具备高度方向可伸缩功能的同时,使得打印使用前无需手动对高度进行调节,就能够始终有效确保滑块移动精度的并联臂3D打印机。

为了解决上述技术问题,本实用新型采用了如下的技术方案:

并联臂3D打印机,包括机架和安装在该机架上的立式导轨、滑块、驱动电机、驱动滑块传动件和并联臂,所述滑块可滑动地装配在立式导轨上,且驱动电机通过驱动滑块传动件与滑块驱动相连;所述机架包括底座、顶部支撑件和固定杆,所述固定杆竖向固定安装在底座与顶部支撑件之间;其特征在于:

所述固定杆为相互间隔设置的三根且共同构成所述立式导轨,其中每根固定杆上可滑动地装配有所述滑块;

还包括伸缩杆,每个滑块上固定有竖条状的所述伸缩杆,该伸缩杆的上段外侧面上固定连接有铰接件,该铰接件用于与并联臂的端部铰接相连。

本实用新型的并联臂3D打印机具有“结构简单合理,在具备高度方向可伸缩功能的同时,使得打印使用前无需手动对高度进行调节,就能够始终有效确保滑块移动精度”优点的理由是:

首先,因为,本实用新型的并联臂3D打印机中机架自身是固定的。所以,固定的机架能够有效保证驱动电机和/或驱动滑动传动件的安装定位精度。且在驱动电机和/或驱动滑动传动件的安装定位精度保证后,就能够驱动滑块精确移动。所以,本实用新型的并联臂3D打印机能够始终有效确保滑块的移动精度。

其次,因为本实用新型中滑块的升降是由驱动电机所控制,且滑块上固定的伸缩杆能够随之滑块进行升降并实现伸缩功能。所以,本实用新型的并联臂3D打印机在打印前无需手动调节伸缩杆的高度,在打印过程中能够直接通过同步带来控制伸缩杆来完成升降,获得高度方向可伸缩的功能,提升使用的便捷性。且在打印时,能够通过伸缩杆来使得并联臂升至高于顶部支撑件的位置,从而提高本实用新型的并联臂3D打印机的打印高度,提升实用性;在未打印时,控制同步带来使得伸缩杆的上端低于顶部支撑件,缩小体积,减少占用空间,从而利于携带、缩小包装和销售运输。

作为一种优选方案:所述顶部支撑件整体呈两端均为开口的三角筒状结构,三根固定杆的顶端分布设置于顶部支撑件的三角筒状结构的三个内角处。

采用“整体呈上下两端均为开口的三角筒状结构”的顶部支撑件,能够使得顶部支撑件兼具“三角形”结构的稳固性和结构简单轻巧优点。

作为一种优选方案:每根伸缩杆均为竖直杆状结构;每根伸缩杆上面向顶部支撑件的三角筒状结构重心的外表面设置有T型槽,该T型槽的长度方向与伸缩杆的高度方向一致,该T型槽内卡接设置有可移动的锁紧块,该锁紧块上正对T型槽的槽口处的表面设置有螺纹孔;

所述铰接件包括安装块、铰接用连接块和铰接用枢轴;

所述安装块整体为平板状结构,且该安装块的板面中部处贯穿设置有连接孔,所述安装块通过螺钉与锁紧块和T型槽固定相连;

所述安装块背离相邻的T型槽的表面上固定有所述铰接用连接块,该铰接用连接块为在横向上间隔设置的两块,且两块铰接用连接块之间相互背离的侧面分别固定设置一根整体呈横向长条状的所述铰接用枢轴。

采用上述伸缩杆和铰接件的结构后,即可根据打印物来调整铰接件在伸缩杆上的高度,且在铰接件的高度调节后,也使得并联臂随之升降,从而更好地满足不同高度的打印需求。

作为一种优选方案:并联臂3D打印机还包括导向套,所述导向套为固定安装在顶部支撑件上且与伸缩杆一一对应设置的三个,其中每个导向套的外侧面与顶部支撑件固定相连,每个导向套的内侧面与对应的一根伸缩杆的外侧面之间为滑动配合连接。

采用上述导向套后,能够通过导向套来对伸缩杆的上下移动行程导向,使得伸缩杆的竖向移动更为精准,确保本实用新型打印机的打印精度。

作为一种优选方案:三个导向套分布设置于顶部支撑件的三角筒状结构的三个内角处,且每个导向套的外侧面通过连杆与顶部支撑件的内侧面连接在一起。

上述三个导向套的设置结构,不仅能够整体隐藏于“顶部支撑件的三角筒状结构”的内部,使得顶部支撑件处的外观更为简洁。还能够通过三个导向套的设置位置来加强“顶部支撑件的三角筒状结构的三个内角处”的结构强度,提升可靠性。

作为一种优选方案:并联臂3D打印机还包括限位开关,所述限位开关为固定安装在顶部支撑件上且与滑块一一对应设置的三个,且滑块沿固定杆滑动至最高位置处时,滑块与对应的限位开关的触头相触碰。

这样,即可在滑块与限位开关的触头相触碰后来使得滑块停止,防止同步带带动滑块与其它物体相碰而损坏。

作为一种优选方案:滑块沿固定杆滑动至最低位置处时,该滑块上固定安装的伸缩杆的上端与顶部支撑件的上表面齐平。

这样一来,即能够在未打印时,使得伸缩杆的上端能够完全缩回至顶部支撑件内,从而能够采用顶部支撑件保护好伸缩杆的同时,使得打印机整体最为紧凑。

作为一种优选方案,每块滑块均为可滑动地套装在对应的固定杆上,所述伸缩杆的上端高于所述滑块;

所述驱动滑块传动件包括同步带和同步带轮,每根固定杆旁邻近设置有所述同步带,所述同步带的布置方向与固定杆的高度方向平行,所述同步带的上端套装在可转动安装于顶部支撑件上的同步带轮上,该同步带的下端套装在可转动安装于底座上的同步带轮上;每条同步带套接的两个同步带轮中的任意一个与驱动电机的转轴传动相连;每根固定杆上的滑块通过连接块与相邻的同步带的一侧边固定相连。

采用上述包括同步带和同步带轮的驱动滑块传动件,不仅具有结构简单的优点;还使得在机架的底座与顶部支撑件上的同步带轮定位精度能够保证,故套装在同步带轮上的同步带的定位精度也能够有效保证。且在同步带的定位精度保证后,就能够通过同步带来驱动滑块精确移动。所以,上述的并联臂3D打印机能够始终有效确保滑块的移动精度。

作为另一种优选方案,每块滑块上固定的伸缩杆与该滑块共同为一体的长条杆状结构,该长条杆状结构的外侧面外凸固定设置有一根导轨,该导轨的长度方向与该长条杆状结构的长度方向一致,且该导轨的横截面呈T型;

所述固定杆的顶部外侧面外凸固定安装有一个横截面呈T型的导向槽,所述导轨可滑动地插装在所述导向槽内;

所述驱动滑块传动件包括齿轮和齿条,所述长条杆状结构的外侧面固定设置有所述齿条,所述齿条的长度方向与所述长条杆状结构的长度方向一致;每根固定杆的上段外侧固定安装有所述驱动电机,且该驱动电机的转轴上固定安装有所述齿轮,所述齿轮与齿条啮合相连。

采用上述包括齿轮和齿条的驱动滑块传动件,同样能够通过固定在固定杆上的导向槽和驱动电机来确保两者的安装定位精度,通过上述齿轮与齿条啮合相连的结构来确保上述“长条杆状结构”实现竖向上精确且可靠的移动,帮助确保打印机的打印精度。

同现有技术相比较,本实用新型的并联臂3D打印机具有的优点是:

1、滑块移动精度能够有效保证,从而利于保证打印精度。

2、使用起来更为便捷。

3、结构简单稳定。

4、伸缩杆能够随意伸缩,装置未打印时,大大节约了空间,方便移动。打印时随打印的模型增高而升高,使于携带,具有良好的应用前景。

附图说明

图1为公告号为CN105799173B的专利文献公开的“一种便携式可伸缩型3D打印机装置”的结构示意图。

图2为本实用新型的联臂3D打印机第一种实施例的立体结构示意图(伸缩杆处在缩回状态)。

图3为本实用新型的联臂3D打印机第一种实施例的立体结构示意图(伸缩杆处在伸出状态)。

图4为图3中A处放大图。

图5为本实用新型的联臂3D打印机第一种实施例的立体结构示意图(伸缩杆处在伸出状态)。

图6为本实用新型的联臂3D打印机第一种实施例的立体结构示意图(伸缩杆伸出至最高)。

图7为本实用新型的联臂3D打印机第二种实施例中固定杆与滑块部分的立体结构示意图(伸缩杆处在缩回状态)。

图8为本实用新型的联臂3D打印机第二种实施例中固定杆与滑块部分的立体结构示意图(伸缩杆伸出至最高)。

图9为图8中B处放大图。

图2至图9中标记为:

1送料导线;

2送料机;

3热床台;

4液晶控制台;

机架:51底座,52顶部支撑件,53固定杆;

6同步带;

7驱动电机;

8滑块;

9并联臂;

10伸缩杆:11T型槽,12导向套;

铰接件:13安装块,14铰接用连接块,15铰接用枢轴;

16限位开关;

17齿轮;

18齿条;

19导轨

20导向槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。其中,针对描述采用诸如上、下、左、右等说明性术语,目的在于帮助读者理解,而不旨在进行限制。

第一种实施例,如图2至图6所示:

并联臂3D打印机,包括机架和安装在该机架上的立式导轨、滑块8、驱动电机7、驱动滑块传动件和并联臂9,所述滑块8可滑动地装配在立式导轨上,且驱动电机7通过驱动滑块传动件与滑块8驱动相连;所述机架包括底座51、顶部支撑件52和固定杆53,所述固定杆53竖向固定安装在底座51与顶部支撑件52之间;所述固定杆53为相互间隔设置的三根且共同构成所述立式导轨,其中每根固定杆53上可滑动地装配有所述滑块8;

还包括伸缩杆10,每个滑块上固定有竖条状的所述伸缩杆10,该伸缩杆10的上段外侧面上固定连接有铰接件,该铰接件用于与并联臂的端部铰接相连。

每块滑块8均为可滑动地套装在对应的固定杆53上,所述伸缩杆10的上端高于所述滑块8;

所述驱动滑块传动件包括同步带6和同步带轮,每根固定杆53旁邻近设置有所述同步带6,所述同步带6的布置方向与固定杆53的高度方向平行,所述同步带6的上端套装在可转动安装于顶部支撑件52上的同步带轮上,该同步带6的下端套装在可转动安装于底座51上的同步带轮上;每条同步带6套接的两个同步带轮中的任意一个与驱动电机7的转轴传动相连;每根固定杆上的滑块通过连接块与相邻的同步带的一侧边固定相连。

实施时,本领域技术人员知晓:同步带轮可通过轴承和支撑杆来实现“可转动安装”。

实施时,优选立式导轨、滑块8和伸缩杆10选用刚性高、质量轻的材料(如:铝合金),从而能够使得并联臂3D打印机具有使用寿命长的优点。

上述的并联臂3D打印机具有“结构简单合理,在具备高度方向可伸缩功能的同时,使得打印使用前无需手动对高度进行调节,就能够始终有效确保滑块8移动精度”优点的理由是:

首先,因为,上述的并联臂3D打印机中机架自身是固定的。所以,在机架的底座51与顶部支撑件52上的同步带轮定位精度能够保证,故套装在同步带轮上的同步带的定位精度也能够有效保证。且在同步带的定位精度保证后,就能够通过同步带来驱动滑块8精确移动。所以,上述的并联臂3D打印机能够始终有效确保滑块8的移动精度。

其次,因为上述具有“滑块8由同步带控制升降,每个滑块8上固定安装有伸缩杆10,并联臂的端部是通过铰接件安装在伸缩杆10上”的结构。所以,上述的并联臂3D打印机在打印前无需手动调节伸缩杆10的高度,在打印过程中能够直接通过同步带来控制伸缩杆10来完成升降,获得高度方向可伸缩的功能,提升使用的便捷性。且在打印时,能够通过伸缩杆10来使得并联臂升至高于顶部支撑件52的位置,从而提高上述的并联臂3D打印机的打印高度,提升实用性;在未打印时,控制同步带来使得伸缩杆10的上端低于顶部支撑件52,缩小体积,减少占用空间,从而利于携带、缩小包装和销售运输。

其中,所述顶部支撑件52整体呈两端均为开口的三角筒状结构,三根固定杆53的顶端分布设置于顶部支撑件52的三角筒状结构的三个内角处。

采用“整体呈上下两端均为开口的三角筒状结构”的顶部支撑件52,能够使得顶部支撑件52兼具“三角形”结构的稳固性和结构简单轻巧优点。

其中,每根伸缩杆10均为竖直杆状结构;每根伸缩杆10上面向顶部支撑件52的三角筒状结构重心的外表面设置有T型槽11,该T型槽11的长度方向与伸缩杆10的高度方向一致,该T型槽11内卡接设置有可移动的锁紧块(图中未示出),该锁紧块上正对T型槽的槽口处的表面设置有螺纹孔;

所述铰接件包括安装块13、铰接用连接块14和铰接用枢轴15;

所述安装块整体为平板状结构,且该安装块的板面中部处贯穿设置有连接孔,所述安装块通过螺钉与锁紧块和T型槽固定相连;

所述安装块背离相邻的T型槽的表面上固定有所述铰接用连接块,该铰接用连接块为在横向上间隔设置的两块,且两块铰接用连接块之间相互背离的侧面分别固定设置一根整体呈横向长条状的所述铰接用枢轴。

采用上述伸缩杆10和铰接件的结构后,即可根据打印物来调整铰接件在伸缩杆10上的高度,且在铰接件的高度调节后,也使得并联臂随之升降,从而更好地满足不同高度的打印需求。

其中,并联臂3D打印机还包括导向套12,所述导向套12为固定安装在顶部支撑件52上且与伸缩杆10一一对应设置的三个,其中每个导向套12的外侧面与顶部支撑件52固定相连,每个导向套12的内侧面与对应的一根伸缩杆10的外侧面之间为滑动配合连接。

实施时,导向套12可采用整体呈C型或O型的结构,优选采用C型,这样可使得导向套12重量更轻,节省材料。

采用上述导向套12后,能够通过导向套12来对伸缩杆10的上下移动行程导向,使得伸缩杆10的竖向移动更为精准,确保本实用新型打印机的打印精度。

其中,三个导向套12分布设置于顶部支撑件52的三角筒状结构的三个内角处,且每个导向套12的外侧面通过连杆与顶部支撑件52的内侧面连接在一起。

上述三个导向套12的设置结构,不仅能够整体隐藏于“顶部支撑件52的三角筒状结构”的内部,使得顶部支撑件52处的外观更为简洁。还能够通过三个导向套12的设置位置来加强“顶部支撑件52的三角筒状结构的三个内角处”的结构强度,提升可靠性。

其中,并联臂3D打印机还包括限位开关,所述限位开关为固定安装在顶部支撑件52上且与滑块8一一对应设置的三个,且滑块8沿固定杆53滑动至最高位置处时,滑块8与对应的限位开关的触头相触碰。

实施时,各个限位开关的输出端与并联臂3D打印机的控制电路板上对应的信号输入端口相连接。

这样,即可在滑块8与限位开关的触头相触碰后来使得滑块8停止,防止同步带带动滑块8与其它物体相碰而损坏。

其中,滑块8沿固定杆53滑动至最低位置处时,该滑块8上固定安装的伸缩杆10的上端与顶部支撑件52的上表面齐平。

这样一来,即能够在未打印时,使得伸缩杆10的上端能够完全缩回至顶部支撑件52内,从而能够采用顶部支撑件52保护好伸缩杆10的同时,使得打印机整体最为紧凑。

上述并联臂3D打印机具有的优点是:

1、滑块8移动精度能够有效保证,从而利于保证打印精度。

2、使用起来更为便捷。

3、结构简单稳定。

4、伸缩杆10能够随意伸缩,装置未打印时,大大节约了空间,方便移动。打印时随打印的模型增高而升高,使于携带,具有良好的应用前景。

第二种实施例,如图7至图9所示:

本实施例与第一种实施例不同之处在于:

每块滑块8上固定的伸缩杆与该滑块共同为一体的长条杆状结构,该长条杆状结构的外侧面外凸固定设置有一根导轨19,该导轨19的长度方向与该长条杆状结构的长度方向一致,且该导轨19的横截面呈T型;

所述固定杆53的顶部外侧面外凸固定安装有一个横截面呈T型的导向槽20,所述导轨19可滑动地插装在所述导向槽20内;

所述驱动滑块传动件包括齿轮17和齿条18,所述长条杆状结构的外侧面固定设置有所述齿条18,所述齿条18的长度方向与所述长条杆状结构的长度方向一致;每根固定杆53的上段外侧固定安装有所述驱动电机7,且该驱动电机7的转轴上固定安装有所述齿轮17,所述齿轮17与齿条18啮合相连。

采用上述包括齿轮17和齿条18的驱动滑块传动件,同样能够通过固定在固定杆53上的导向槽20和驱动电机7来确保两者的安装定位精度,通过上述齿轮17与齿条18啮合相连的结构来确保上述“长条杆状结构”实现竖向上精确且可靠的移动,帮助确保打印机的打印精度。

以上仅是本实用新型优选的实施方式,需指出是,对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下,还可以作出若干变形和改进,上述变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。

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