一种并联臂笛卡尔斜角坐标系3D打印机的制作方法

本实用新型涉及3D打印机领域，具体的说，是一种并联臂笛卡尔斜角坐标系3D打印机。

背景技术：

3D打印机是一种利用快速成型技术进行打印三维物体的设备，其以数字模型为基础，利用塑料或粉末金属等材料，逐层叠加地打印出所需三维物体。因其快速成型的优点，得在家用和教学使用中得到了广泛的引用。

现有技术中的3D打印机为人们提供了一种固定模式的打印体验，即不具有较好的设计延展性，对于需要不同需求的客户来说需要购买不同的整机产品进行补充，并且现有3D打印机是不可随意拆卸的，学生不能够通过对打印机的拆装去进一步了解3D打印机的结构以及原理，不适用于教育教学方面，因此需要对现有技术中存在扩展性较差、不适合教学应用的问题进行改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于设计出一种并联臂笛卡尔斜角坐标系3D打印机，设计延展性强的优点。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种并联臂笛卡尔斜角坐标系3D打印机，包括底架、顶架，所述底架内侧连接有打印平台和与打印平台电连的主板模块，所述底架上固定有竖向设置且绕底架周向等距分布的三个立柱，所述立柱为多棱柱型材，所述立柱的每个侧面均具有安装槽；三个所述立柱的顶端均固定于顶架，所述立柱的安装槽处可拆卸连接有扩展模块；

所有所述立柱的内侧面均面向打印平台，所有所述立柱的内侧面上均设置有与之同向的滑轨，所有所述滑轨上滑动连接有滑块，所有所述滑块均分别传动连接一驱动装置，所述驱动装置与所述主板模块电连并可拆卸固定在底架上，每个所述滑块活动连接有推杆，所有所述推杆的自由端活动连接打印头模块，所述打印头模块电连所述主板模块。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述立柱为四槽方柱型材。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述底架为三角底架，包括下横柱、三个下角码，三个所述下角码分布在底架的三个角，两相邻所述下角码之间通过下横柱可拆卸连接，每个所述立柱的底端可拆卸连接相应的所述下角码，所述下横柱为多棱柱型材且下横柱的每个侧面均具有安装槽；所述下横柱的安装槽处可拆卸连接有扩展模块。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：两相邻所述下角码之间的下横柱为上下间隔排布的两根。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述打印平台包括与所述主板模块电连的热床，所述热床顶面铺设有一层热床玻璃，所述热床面向三个下横柱位置分别固定有一高度可调的固定模块，所述固定模块与对应的下横柱可拆卸连接。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述顶架为三角顶架，包括上横柱、三个上角码，三个所述上角码分布在顶架的三个角，两相邻所述上角码之间通过上横柱可拆卸连接，每个所述立柱的顶端可拆卸连接相应的所述上角码，所述顶架的上横柱为多棱柱型材且上横柱的每个侧面均具有安装槽；所述上横柱的安装槽处可拆卸连接有扩展模块。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：每个所述立柱邻近上角码的内侧面可拆卸固定有与所述主板模块电连的限位开关模块，每个所述限位开关模块与相应的所述驱动装置电连，所述限位开关模块能控制所述驱动装置的通断。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：每个所述立柱邻近下角码的内侧面可拆卸固定有与所述主板模块电连的灯，灯的灯头指向热床。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述上横柱和下横柱均为四槽方柱型材。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述底架相邻两边外侧分别设置有一热床散热风扇，所述热床散热风扇通过连杆与立柱和下横柱可拆卸固定，所述热床扇热风扇的出风端朝向热床。

本实用新型具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型中，包括底架、顶架，底架与顶架之间通过三个立柱连接组成框架，三个立柱绕底架内侧的打印平台的周向等间距分布。而立柱为多棱柱型材其它的每个侧面均具有安装槽，能够在安装槽内可拆卸的加装一个或多个扩展模块，比如激光雕刻、分拣、电子装配系统等，因此，该3D打印机以此并联臂技术主体框架为基础，师生可在此硬件基础上进行其它功能的创新开发，具有创新设计延展性强的有益效果。

(2)本实用新型中，该3D打印机采用并联臂，因此也具有打印速度快、精度高的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是所述并联臂笛卡尔斜角坐标系3D打印机的主视示意图；

图2是所述并联臂笛卡尔斜角坐标系3D打印机的俯视示意图；

图3是所述并联臂笛卡尔斜角坐标系3D打印机的一侧结构示意图；

图4是所述并联臂笛卡尔斜角坐标系3D打印机的另一侧结构示意图；

图中标记为：

1-底架；1a-下横柱；1b-下角码；

2-立柱；

3-顶架；3a-上横柱；3b-上角码；

4-打印平台；5-地脚；6-滑轨；7-滑块；8-推杆；9-打印头模块；10-限位开关模块；11-灯；12-热床散热风扇；13-显示屏模块；14-顶部散热风扇；15-耗材托架；16-提把；17-接线坞；18-电源模块；19-挤出器固定模块；20-顺丝模块；21-皮带卡。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

实施例：

一种并联臂笛卡尔斜角坐标系3D打印机，具有打印速度快、精度高、设计延展性强、结构规整、适用于教学使用的优点，如图1、图2、图3所示，特别设置成下述结构：

包括底架1、顶架3和三个立柱2。具体的，底架1为三角底架，包括铝制的下横柱1a和三个铝制或塑料材质的下角码1b，下角码1b的中部具有供立柱2插入的插槽，插槽壁上具有用于穿过螺栓的通孔，下角码1b的两侧具有用于连接型材的连接臂，连接臂上也具有用于穿过螺栓的通孔。三个下角码1b分布在底架1的三个角处，两相邻下角码1b之间设置水平横放的下横柱1a，下横柱1a的相对两端抵住相应的下角码1b并通过穿过连接臂通孔的螺栓与两下角码1b可拆卸固定连接最终形成一等边三角形的底部框架，在下角码1b的底面通过螺钉可拆卸连接地脚5，用于支撑起底架1；顶架3也为三角顶架，包括铝制的上横柱3a和三个铝制或塑料材质的上角码3b，三个上角码3b与三个下角码1b一一对应并分布在顶架3的三个角处，上横柱3a的相对两端抵住相应的上角码3b并通过穿过连接臂通孔的螺栓与两上角码3b可拆卸固定连接最终形成一等边三角形的顶部框架。每个立柱2的底端插入到相应的下角码1b的插槽内并通过螺栓螺母固定，而立柱2的顶端则插入上角码3b的插槽内并通过螺栓螺母固定。

其中，上横柱3a、立柱2和下横柱1a均为多棱柱型材，且上横柱3a、立柱2和下横柱1a的每个侧面均具有用于安装扩展模块的安装槽，该安装槽为沿立柱2的轴向延伸的T型通槽；在上横柱3a、立柱2和下横柱1a的安装槽处通过螺栓螺母可拆卸连接有扩展模块。

在底架1的内侧顶部连接有打印平台4和与打印平台4电连的主板模块，所述主板模块位于打印平台4之下并通过螺栓螺母固定连接在下横柱1a上，该主板模块用于与计算机电连，接受计算机的指令并向外分发给各功能执行部件。在下横柱1a的外侧面通过螺栓螺母可拆卸地固定连接有电源模块18，该电源模块与主板模块电连，且电源模块上具有电源插孔，通过将电源线的输出端连接在电源插孔中并通过将电源线的输入端插入市电插座上为主板模块提供必要电能。

具体的，打印平台4包括与所述主板模块电连的热床4a，热床4a顶面铺设有一层热床玻璃，热床4a面向三个下横柱1a的位置分别固定有一高度可调的固定模块4b，固定模块4b与对应的下横柱1a连接。该固定模块4b为现有3D打印机热床常用的手动调节固定模块。

所有立柱2的内侧面均面向打印平台4一侧，所有立柱2的内侧面上均通过螺栓螺母可拆卸地固定连接一滑轨6，该滑轨6的方向与立柱2的方向同向，所有滑轨6上滑动连接有滑块7，所有滑块7均分别传动连接一驱动装置，驱动装置与所述主板模块电连并固定在底架1上，每个滑块7通过球头铰链活动连接有推杆8，所有推杆8的自由端通过球头铰链活动连接打印头模块9，打印头模块9电连所述主板模块。

具体的，驱动装置包括驱动电机、同步轮、惰轮、同步带、皮带卡21；驱动电机的数量为三个，分别固定在三个下角码1b上，同步轮套装在驱动电机的主轴上，惰轮装设在上角码3b上并与同步轮上下相对，皮带卡21通过螺钉固定在滑块7表面，同步带包绕同步轮和惰轮装设，同步带的相对两端分别固定在皮带卡21的上部和下部。通过主板模块为驱动电机供电并控制其正反转，进而带动相应的滑块7沿滑轨6上下滑动，利用推杆8带动打印头模块在空间内做出相应运行轨迹。

采用上述结构时，底架1与顶架3之间通过三个立柱2连接组成框架，三个立柱2绕底架1内侧的打印平台的周向等间距分布，该3D打印机采用并联臂，因此也具有打印速度快、精度高的有益效果。同时，立柱2为多棱柱型材，立柱2的每个侧面均具有安装槽，能够在安装槽内可拆卸的加装一个或多个扩展模块，比如激光雕刻、分拣、电子装配系统等，因此，该3D打印机以此并联臂技术主体框架为基础，师生可在此硬件基础上进行其它功能的创新开发，具有创新设计延展性强的有益效果。

并且上横柱3a以及下横柱1a也均为多棱柱型材，且它们的每个面也具有安装槽，也能够在安装槽内可拆卸的加装一个或多个扩展模块，进一步增强了该3D打印机的创新设计延展性。

优选的，考虑到安装槽的实际的使用情况，为了得到更好的扩展性能以及经济效益，将立柱2选择为四槽方柱型材。并且，本实施例以四槽方柱型材为例进行说明。同时，也将上横柱3a和下横柱1a选择为四槽方柱型材。

优选的，底架1为扩展模块的主要加载部位，因此为了提高底架1的扩展能力，将两相邻下角码1b之间的下横柱1a设计为上下间隔排布的两根。

优选的，为了对滑块7的上移位置进行限定，进而限制打印头高度，也避免滑块7移动超限脱离滑轨6造成部件损伤，在每个立柱2邻近上角码3b的内侧面通过螺栓螺母可拆卸地固定有与主板模块电连的限位开关模块10，每个限位开关模块10与相应的驱动装置的驱动电机实现电连，限位开关模块10能控制驱动电机的通断。限位开关模块10与主板模块和驱动电机实现串联连接，当滑块7触碰限位开关模块10的金属片并达到断开位置时，金属片抬升断电，限位开关模块10断开，主板模块想驱动电机的供电终止，从而起到限制高度的作用。

进一步的，在每个立柱2邻近下角码1b的内侧面固定有与主板模块电连的灯11，灯11的灯头指向热床4a。灯11的作用在于为打印平台提供三个方向的照明，因此，该种灯俗称三轴灯。

为了给热床4a提供良好的散热条件，在底架1相邻两边外侧分别设置有一热床散热风扇12，该热床散热风扇为140风扇，热床散热风扇12通过连杆与立柱2和下横柱1a利用螺栓螺母固定在一起，其中，热床扇热风扇12的出风端朝向热床4a。

通过螺栓螺母进行连接，顶架3、底架1、立柱2以及各通过螺栓螺母安装在顶架3、底架1和立柱2上的各功能模块可以进行反复拆装，能够帮助学生通过对打印机的拆装去进一步了解3D打印机的结构以及原理，适用于教育教学，并且也能够根据需要对各功能模块或扩展模块进行选装。

其中，扩展模块可根据实际的需求进行选装，本实施例提供一种常用选装配置：扩展模块包括显示屏模块13、顶部散热风扇14、耗材托架15、提把16、接线坞17、挤出器固定模块19、顺丝模块20。显示屏模块13通过螺栓螺母可拆卸地固定连接在未安装热床散热风扇12的下横柱1a的外侧，显示屏模块13与主板模块电连用于显示必要的打印信息；顶部散热风扇14与主板模块电连通过三组连杆利用螺栓螺母与三个上横柱3a可拆卸地固定连接在一起，顶部散热风扇14的出风朝向下方正对打印头模块9；耗材托架15为耗材提供一放置平台，其通过螺栓螺母可拆卸地固定连接在一立柱2的下部外侧位置，并且耗材托架15具下角码1b的高度差为4cm；提把16的数量为两个，分别通过螺栓螺母可拆卸地固定连接在两上横柱3a的顶面，提把16能够使该3D打印机具有更好的便携性，方便提拉搬运，适用于师生教学使用；接线坞17的数量和接下口型号根据实际接线情况和接线型号的不同具体确定，接线坞17一般通过螺栓螺母可拆卸的固定在下横柱1a的顶面或外侧面，其作用相当于一接线端子吗，起到桥接的作用的，能够使各走线更加规整，且方便扩展不同的功能部件时进行连线；挤出器固定模块19通过螺栓螺母可拆卸地固定在耗材托架15所在的立柱2的外侧面上，挤出器固定模块19位于耗材托架15的上方；而顺丝模块20也通过螺栓螺母可拆卸地固定在耗材托架15所在的立柱2的外侧面上，其位于挤出器固定模块19与耗材托架15之间。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。