一种3D打印机用新型蜗轮蜗杆挤出结构的制作方法

一种3d打印机用新型蜗轮蜗杆挤出结构
技术领域
1.本实用新型涉及蜗轮蜗杆技术领域，尤其涉及一种3d打印机用新型蜗轮蜗杆挤出结构。


背景技术：

2.fdm级3d打印机其基本原理是电机驱动挤出轮，将耗材以丝状进料，经过散热体、喉管，最终在喷嘴处加热熔化成微米级细丝并随着喷头的移动，按照3d模型截面轮廓通过堆积、凝固及成型，最终形成实物零件的过程。其中，电机与挤出轮构成整个打印头的驱动机构，电机驱动挤出轮旋转，挤出轮与耗材接触，通过接触面产生的摩擦力持续为耗材提供沿轴向的驱动力，使得耗材实现挤出与回抽的动作。
3.传统的挤出机构，驱动力均由步进电机提供，通过直齿齿轮进行减速，从而提升输出扭矩，这样可以实现在低成本低扭矩的步进电机输入下，通过减速提高扭矩的目的。其中，减速机构一般通过两种方式实现：1.大齿数齿轮转接。2.行星减速齿轮组。这两种减速机构其减速比一般在1:3～1:7.5之间，为了提高减速比，增大转动扭矩，一般会加大减速齿轮尺寸，或者增大齿轮圈齿数，这样均会使得减速机构的体积比较大、比较重，不适宜轻量化、高速打印的需求。


技术实现要素：

4.为克服上述缺点，本实用新型的目的在于提供一种3d打印机用新型蜗轮蜗杆挤出结构，结构简单，具有体积小、重量轻、减速比大的特性，从而适宜轻量化、高速打印的需求。
5.为了达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：一种3d打印机用新型蜗轮蜗杆挤出结构，包括机框，还包括转动设置在机框上的传动组件和设置在机框上且用于驱动传动组件的驱动组件，所述驱动组件通过传动组件以驱动耗材做直线运动，所述驱动组件包括用于与传动组件啮合的蜗杆，所述蜗杆与耗材的移动方向平行。
6.本实用新型一种3d打印机用新型蜗轮蜗杆挤出结构的有益效果是，作业时，驱动组件通过传动组件驱动耗材做直线运动，实现耗材上下滑动，从而实现3d打印动作；同时这种结构的3d打印机用新型蜗轮蜗杆挤出结构，拥有整体体积小、重量轻、减速比大的特点，从而适宜轻量化、高速打印的需求。
7.作为本实用新型的进一步改进是，所述传动组件包括对称设置在机框上的主传动部和从传动部，所述主传动部为转动设置在机框开口内的主动蜗轮，所述从传动部包括第二手柄和转动设置在第二手柄一侧并位于开口内的从动挤出轮，所述第二手柄底端转动设置在开口内、顶端穿出开口，所述驱动组件的蜗杆与主动蜗轮一侧螺纹面啮合，所述从动挤出轮与主动蜗轮另一侧螺纹面之间能形成供耗材穿过的缝隙，所述机框上还设置有与开口连通的上穿口、下穿口且缝隙和上穿口、下穿口处于位于同一直线。该传动组件采用单蜗轮形式，蜗杆转动时，会带动主动蜗轮、从动挤出轮同向转动，进而带动耗材直线运动。
8.作为本实用新型的进一步改进是，所述开口内设置有第二固定轴和第三固定轴，
所述主动蜗轮套设在第二固定轴上并能发生转动，所述第二手柄底端套设在第三固定轴上并能发生转动。第二固定轴实现主动蜗轮转动，第三固定轴实现第二手柄转动。
9.作为本实用新型的进一步改进是，所述传动组件包括对称设置在机框上的第一传动部和第二传动部，所述第一传动部包括同轴转动设置在机框上的第一蜗轮、第一挤出轮，所述第二传动部包括第一手柄和同轴转动设置在第一手柄一侧的第二蜗轮、第二挤出轮，所述第一手柄底端对称转动设置在机框开口内、顶端穿出开口，所述第一蜗轮、第二蜗轮均与驱动组件的蜗杆啮合且第一蜗轮、第二蜗轮均位于开口内，所述第一挤出轮、第二挤出轮之间能形成供耗材穿过的缝隙且第一挤出轮、第二挤出轮均位于开口外。该传动组件采用双蜗轮形式，蜗杆转动时，会带动第一蜗轮、第二蜗轮同时、反向转动，进而带动第一挤出轮、第二挤出轮同时、反向转动，从而实现耗材直线运动。
10.作为本实用新型的进一步改进是，还包括调节组件，所述调节组件包括螺栓和绕设在螺栓上的弹簧，所述螺栓能螺纹穿过机框并与第二手柄或第一手柄顶端连接，所述弹簧一端与螺栓连接、另一端与第二手柄或第一手柄顶端连接。螺栓在机框上螺纹转动，实现拨动第二手柄或第一手柄顶端，进而实现第二手柄或第一手柄转动。弹簧的设置进一步增大第二手柄或第一手柄的调节范围。
11.作为本实用新型的进一步改进是，所述开口处转动设置有穿出开口的旋转轴且第一蜗轮、第一挤出轮对称设置在旋转轴上，所述开口内设置有第一固定轴且第一手柄底端套设在第一固定轴上并能发生转动，所述第一手柄底端上一侧有双层连接板且双层连接板上设置有通孔，所述第二蜗轮和第二挤出轮之间设置有连接杆且连接杆贯穿通孔并能在通孔内转动。旋转轴实现第一蜗轮、第一挤出轮转动，第一固定轴实现第一手柄转动。连接杆、通孔实现第二蜗轮和第二挤出轮转动。
12.作为本实用新型的进一步改进是，还包括均匀设置在机框开口外的多根散热柱。散热柱起散热作用，对机框、传动组件、驱动组件进一步散热。
13.作为本实用新型的进一步改进是，还包括设置在机框开口外、并与传动组件配合使用的喉管。喉管可以进方便耗材下料。
14.作为本实用新型的进一步改进是，所述驱动组件为垂直设置在机框开口外的步进电机和与步进电机输出轴连接并位于开口内的蜗杆。步进电机可以选择体积小、重量轻的型号，进一步使得整体结构尺寸紧凑。
附图说明
15.图1为本实用新型实施例一的结构图；
16.图2为本实用新型实施例一传动组件的结构图；
17.图3为本实用新型实施例二的结构图；
18.图4为本实用新型实施例二传动组件的结构图。
19.图中：
20.1、机框；2、步进电机；3、蜗杆；4、主动蜗轮；5、从传动部；51、第二手柄；52、从动挤出轮；6、调节组件；61、螺栓；62、弹簧；7、第一传动部；71、第一蜗轮；72、第一挤出轮；8、第二传动部；81、第一手柄；82、第二蜗轮；83、第二挤出轮；9、旋转轴；10、下穿口；11、上穿口；12、第二固定轴；13、第三固定轴；14、双层连接板；15、连接杆；16、第一固定轴。
具体实施方式
21.下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
22.实施例一
23.参见附图1-2所示，本实施例的一种3d打印机用新型蜗轮蜗杆挤出结构，包括机框1，还包括转动设置在机框1上的传动组件和设置在机框1上且用于驱动传动组件的驱动组件，所述驱动组件通过传动组件驱动耗材做直线运动，所述驱动组件包括用于与传动组件啮合的蜗杆，所述蜗杆与耗材的移动方向平行。
24.本实施例的实施过程，传动组件、驱动组件安装在机框1上，完成该3d打印机用新型蜗轮蜗杆挤出结构的组装。在安装时，要使得驱动组件安装方向与耗材移动方向平行；这样会使得该3d打印机用新型蜗轮蜗杆挤出结构在厚度方向的尺寸大大缩小，因此该3d打印机用新型蜗轮蜗杆挤出结构整体安装在3d打印机滑轨上的伸出距离就大大减小，继而减小了挤出系统因自重导致的弯曲变形，进一步提升了打印过程中的运动精度。本实施例的传动组件、驱动组件均具有体积小、重量轻、减速比大的特性。
25.作业时，驱动组件通过传动组件驱动耗材做直线运动，实现耗材上下滑动，从而实现3d打印动作；同时这种结构的3d打印机用新型蜗轮蜗杆挤出结构，拥有整体体积小、重量轻、减速比大的特点，从而适宜轻量化、高速打印的需求。同时拆装也方便，通用性高。
26.在一示例中，所述传动组件包括对称设置在机框1上的主传动部和从传动部5，所述主传动部为转动设置在机框1开口内的主动蜗轮4，所述从传动部5包括第二手柄51和转动设置在第二手柄51一侧并位于开口内的从动挤出轮52，所述第二手柄51底端转动设置在开口内、顶端穿出开口，所述驱动组件的蜗杆3与主动蜗轮4一侧螺纹面啮合，所述从动挤出轮52与主动蜗轮4另一侧螺纹面之间能形成供耗材穿过的缝隙，所述机框1上还设置有与开口连通的上穿口11、下穿口10且缝隙和上穿口11、下穿口10处于位于同一直线。人手动拨动第二手柄51顶端，使得第二手柄51转动，并带动从动挤出轮52向远离主动蜗轮4的方向移动，此时缝隙会变大，这时能将耗材依次从上穿口11、缝隙、下穿口10穿过；完成耗材上料后，人反方向转动第二手柄51顶端，耗材被稳定夹持在从动挤出轮52与主动蜗轮4另一侧螺纹面之间。无外力作用时，第二手柄51不转动。该传动组件采用单蜗轮形式，蜗杆3转动时，会带动主动蜗轮4转动，主动蜗轮4带动耗材移动，耗材移动时将传动力传递到从动挤出轮52上，进而实现主动蜗轮4、从动挤出轮53的同步转动，使得耗材移动更加稳定。利用主动蜗轮4自身的齿尖啮合螺纹面，加工出配合耗材的“蜗轮/挤出齿型线”螺纹面，此螺纹面与耗材直接接触，即主动蜗轮4与蜗杆3啮合传动的同时，主动蜗轮4另一侧与耗材咬合，驱动耗材进行直线运动。同时，耗材另一侧与从动挤出轮52啮合，满足受力平衡的前提下，更好的驱动耗材做直线运动。该传动组件拥有体积小、重量轻、减速比大的特性。其中，开口为不规则形状；从动挤出轮52的转动方式为现有技术，此处不再过多说明。
27.参见附图1-2所示，在一示例中，所述开口内设置有第二固定轴12和第三固定轴13，所述主动蜗轮4套设在第二固定轴12上并能发生转动，所述第二手柄51底端套设在第三固定轴13上并能发生转动。第二固定轴12实现主动蜗轮4转动，第三固定轴13实现第二手柄51转动。
28.参见附图1所示，为了精确定向拨动第二手柄51，在一示例中，还包括调节组件6，所述调节组件6包括螺栓61和绕设在螺栓61上的弹簧62，所述螺栓61能螺纹穿过机框1并与第二手柄51顶端连接，所述弹簧62一端与螺栓61连接、另一端与第二手柄51顶端连接。螺栓61在机框1上螺纹转动，实现拨动第二手柄51顶端，进而实现第二手柄51底端转动。弹簧62的设置进一步增大第二手柄51的调节范围。
29.本实施例还可以配合挤出系统一起使用，挤出系统可以为散热柱、喉管、导管结构，不限于本实施例这些特定结构。
30.在一示例中，还包括均匀设置在机框1开口外的多根散热柱。散热柱起散热作用，对机框1、传动组件、驱动组件进一步散热。其中，机框1为散热体。不限于本实施散热柱的这种散热结构，也可以是散热片；只要起散热作用的结构即可。
31.在一示例中，还包括设置在机框1开口外、并与传动组件配合使用的喉管。喉管可以进方便耗材下料，例如方便耗材进入喷嘴内部(也即下一个工位)。
32.在一示例中，所述驱动组件为垂直设置在机框1开口外的步进电机2和与步进电机2输出轴连接并位于开口内的蜗杆3。本实施例的步进电机2直连蜗杆3(也可以通过转接方式与蜗杆3相连)，结构简单。步进电机2垂直安装在机框1开口外，其重力方向沿蜗杆3轴线方向，因此不产生额外弯矩，不会导致蜗杆3因悬臂排布导致的弯曲变形。同时由于该3d打印机用新型蜗轮蜗杆挤出结构的减速比比较大，可轻易达到20:1以上，因此步进电机2进一步可以选择体积小、重量轻的型号，进一步使得整体结构尺寸紧凑，大大减小了挤出系统的体积与重量，能满足3d打印市场的高速打印需求。其中，步进电机2可以是28步进电机2。
33.实施例二
34.参见附图3-4所示，本实施例与实施例一不同的是，本实施例的传动组件包括对称设置在机框1上的第一传动部7和第二传动部8，所述第一传动部7包括同轴转动设置在机框1上的第一蜗轮71、第一挤出轮72，所述第二传动部8包括第一手柄81和同轴转动设置在第一手柄81一侧的第二蜗轮82、第二挤出轮83，所述第一手柄81底端转动设置在机框1开口内、顶端穿出开口，所述第一蜗轮、第二蜗轮均与驱动组件的蜗杆3啮合且第一蜗轮、第二蜗轮均位于开口内，所述第一挤出轮72、第二挤出轮83之间能形成供耗材穿过的缝隙且第一挤出轮72、第二挤出轮83均位于开口外。人手动拨动第一手柄81顶端，使得第一手柄81底端转动，进而带动第二蜗轮82、第二挤出轮83转动，此时缝隙会变大，这时能将耗材从缝隙穿过；完成耗材上料后，人反方向转动第二手柄51顶端，耗材被稳定夹持在第一挤出轮72、第二挤出轮83之间。无外力作用时，第一手柄81不转动。该传动组件采用双蜗轮形式，蜗杆3转动时，会带动第一蜗轮、第二蜗轮同时、反向转动，进而带动第一挤出轮72、第二挤出轮83同时、反向转动，从而实现耗材直线运动(耗材能挤出或退回)。在步进电机2驱动蜗杆3转动使会产生扭矩m1，蜗杆3与第一蜗轮、第二蜗轮配合，其中蜗轮齿数z2，蜗杆3头数q，减速比为i＝z2/q，因此第一蜗轮、第二蜗轮产生大扭矩m2。该传动组件拥有体积小、重量轻、减速比大的特性。采用双蜗轮形式，对耗材的驱动力为采用单蜗轮形式的2倍，更加适合柔性耗材以及复合纤维耗材上料。
35.在一示例中，为了精确定向拨动第一手柄81，还包括一调节组件，该调节组件与调节组件6的结构相同，所述调节组件也包括螺栓和绕设在螺栓上的弹簧，所述螺栓螺纹穿过机框1并与第一手柄81顶端连接，所述弹簧一端与螺栓连接、另一端与第一手柄81顶端连
接。螺栓在机框1上螺纹转动，实现拨动第一手柄81顶端，进而实现第一柄转动。弹簧的设置进一步增大第一手柄81的调节范围。
36.参见附图3-4所示，在一示例中，所述开口处转动设置有穿出开口的旋转轴9且第一蜗轮71、第一挤出轮72对称设置在旋转轴9上，所述开口内设置有第一固定轴16且第一手柄81底端套设在第一固定轴16上并能发生转动，所述第一手柄81一侧上设置有双层连接板14且双层连接板14上设置有通孔，所述第二蜗轮82和第二挤出轮83之间设置有连接杆15且连接杆15贯穿通孔并能在通孔内转动。旋转轴9实现第一蜗轮71、第一挤出轮72转动，第一固定轴16实现第一手柄81转动。连接杆15、通孔实现第二蜗轮82和第二挤出轮83转动。
37.在一示例中，还可以配放合挤出系统一起使用。例如，机框1开口内还可以设置导管结构。导管结构配合第一挤出轮72、第二挤出轮83一起使用，其中导管结构的尖部会与间隙贴合，从而实现耗材的无缝引导。导管结构可以进一步方便耗材进行直线运动，特别是柔性耗材。
38.本专利传动组件的结构是基于蜗轮蜗杆的传动理念，可以进行不同形式的结构演变、以及与打印头进行多种形式的组合。因此除实施例一和实施例二所保护范围，此类延伸均归属于本专利保护范围。
39.以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。