直线电机驱动式并联臂三维打印机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于三维成型技术领域，尤其涉及一种直线电机驱动式并联臂三维打印机。
【背景技术】
[0002]三维打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。三维打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件。熔融沉积造型(FDM)技术是三维打印技术中的一个主流技术，FDM技术是将CAD模型分为一层层极薄的截面，生成控制三维打印机喷嘴移动轨迹的二维几何信息。三维打印机的加热头把热熔性材料(ABS树脂、尼龙、蜡等)加热到临界状态，呈现半流体性质，在计算机控制下，沿CAD确定的二维几何信息运动轨迹，挤出头将半流动状态的材料挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层。当一层完毕后，通过垂直升降系统降下新形成层，进行固化。这样层层堆积粘结，自下而上形成该模型的三维实体。
[0003]应用FDM技术的三维打印机的关键问题之一是成型精度问题，影响成型精度的因素有很多，包括机架强度、传动稳定性以及对热熔性材料进行冷却的问题等。机架强度不足会导致打印机在工作过程中出现装配尺寸的变化，对成型精度造成影响；强度不足还会导致传动稳定性不高，打印头行走过程中机架出现震动，使打印精度降低；热熔性材料经挤出头挤出后冷却太慢，会出现热熔性材料被重力自然拉长，导致打印出来的模型出现变形的问题。所以，为提高打印精度，亟需对现有的三维打印机进行改进。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构紧凑、强度高、传动稳定性好、缩短热熔性材料冷却时间、提升打印精度的直线电机驱动式并联臂三维打印机。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案:直线电机驱动式并联臂三维打印机，包括呈正三角形结构的底座，底座上在三个顶角处分别垂直设有三根支撑柱，三根支撑柱顶部水平设有安装板，安装板上设有原料挤出机，底座一侧设有冷风产生装置，每根支撑柱内侧沿垂直方向滑动设有滑车，支撑柱与滑车之间设有直线感应电机驱动机构，每个滑车内侧均铰接有相同结构的并联臂，并联臂的下端铰接有挤出工作台，挤出工作台的中心处设有挤出头，挤出头的进口端通过原料管与原料挤出机的出料口连接，挤出头外部包裹有加热器；
[0006]冷风产生装置包括涡轮风机、壳体和半导体制冷片，半导体制冷片设在壳体内，半导体制冷片的制冷面连接有位于壳体内的内散热片，半导体制冷片的制热面连接有伸出壳体的外散热片，壳体外设有对外散热片进行散热的散热风扇，壳体的一侧与涡轮风机的出风口连接，壳体的另一侧连接有导风罩，导风罩的出口通过冷风管连接有冷却喷嘴，冷却喷嘴通过连接板设在挤出工作台底部，冷却喷嘴的出风口朝向挤出头的出口，冷风管沿其中一根支撑柱的外侧向上并自上而下穿过安装板后与冷却喷嘴连接；
[0007]支撑柱中部沿垂直方向设有滑道，支撑柱内侧沿垂直方向设有与滑道连通的导向孔，直线感应电机驱动机构包括与滑车连接的连接座，连接座上设有位于滑道内的永磁铁和光栅读数头，支撑柱上沿滑道内壁自上而下设有与光栅读数头对应的光栅标尺以及与永磁铁位置对应的感应线圈；
[0008]底座侧部设有电控装置，电控装置分别与原料挤出机、加热器、涡轮风机、半导体制冷片和直线感应电机驱动机构连接。
[0009]所述底座上设有位于三根支撑柱之间的固定板。
[0010]采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果:
[0011 ] 1、每根支撑柱与对应滑车之间设置的直线感应电机驱动机构，直线感应电机驱动机构采用电磁感应原理实现直线运动，滑车上下移动更平稳，从而确保并联臂带动挤出工作台运行更加平稳，另外采用光栅读数头与光栅标尺对应的定位读数结构，打印结果更精准。
[0012]2、半导体制冷片的制冷面产生的冷气通过内散热片进行扩散，经涡轮风机的吹拂，冷气依次通过导风罩、导风管和冷却喷嘴喷向挤出头的出口处，挤出头将半流动状态的材料挤压出来，经冷风的强力冷却，迅速凝固形成轮廓形状的薄层。这样就避免冷却时间过长，导致热熔型材料由于自身重力作用产生变形的情况发生。半导体制冷片的制热面所产生的热量经外散热片的散热并经散热风扇的吹拂，散热效果大大增强。
[0013]综上所述，本实用新型设计新颖、结构紧凑、传动稳定性高，对挤出的热熔性材料进行及时冷却，打印出来的产品不会出现变形，打印精度大大提高。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的立体结构示意图；
[0015]图2是本实用新型的平面结构示意图；
[0016]图3是图1中A处的放大图；
[0017]图4是图2中B处的放大图；
[0018]图5是图2中C-C剖视图。
【具体实施方式】
[0019]如图1-图5所示，本实用新型的直线电机驱动式并联臂三维打印机，包括呈正三角形结构的底座1，底座I上在三个顶角处分别垂直设有三根支撑柱2，三根支撑柱2顶部水平设有安装板3，安装板3上设有原料挤出机4，底座I 一侧设有冷风产生装置5，每根支撑柱2内侧沿垂直方向滑动设有滑车6，支撑柱2与滑车6之间设有直线感应电机驱动机构，每个滑车6内侧均铰接有相同结构的并联臂7，并联臂7的下端铰接有挤出工作台8，挤出工作台8的中心处设有挤出头9，挤出头9的进口端通过原料管10与原料挤出机4的出料口连接，挤出头9外部包裹有加热器11 ；
[0020]冷风产生装置5包括涡轮风机12、壳体13和半导体制冷片14，半导体制冷片14设在壳体13内，半导体制冷片14的制冷面连接有位于壳体13内的内散热片15，半导体制冷片14的制热面连接有伸出壳体13的外散热片16，壳体13外设有对外散热片16进行散热的散热风扇17，壳体13的一侧与涡轮风机12的出风口连接，壳体13的另一侧连接有导风罩18，导风罩18的出口通过冷风管19连接有冷却喷嘴20，冷却喷嘴20通过连接板30设在挤出工作台8底部，冷却喷嘴20的出风口朝向挤出头9的出口，冷风管19沿其中一根支撑柱2的外侧向上并自上而下穿过安装板3后与冷却喷嘴20连接；
[0021]支撑柱2中部沿垂直方向设有滑道21，支撑柱2内侧沿垂直方向设有与滑道21连通的导向孔22，直线感应电机驱动机构包括与滑车6连接的连接座23，连接座23上设有位于滑道21内的永磁铁24和光栅读数头25，支撑柱2上沿滑道21内壁自上而下设有与光栅读数头25对应的光栅标尺26以及与永磁铁24位置对应的感应线圈27。
[0022]底座I侧部设有电控装置29，电控装置29分别与原料挤出机4、加热器11、涡轮风机12、半导体制冷片14和直线感应电机驱动机构连接。
[0023]底座I上设有位于三根支撑柱2之间的固定板28。
[0024]每根支撑柱2与对应滑车6之间设置的直线感应电机驱动机构，直线感应电机驱动机构采用电磁感应原理实现直线运动(与直线电机的原理相同)，滑车6上下移动更平稳，从而确保并联臂7带动挤出工作台8运行更加平稳，另外采用光栅读数头25与光栅标尺26对应的定位读数结构，打印结果更精准。
[0025]半导体制冷片14的制冷面产生的冷气通过内散热片15进行扩散，经涡轮风机12的吹拂，冷气依次通过导风罩18、导风管19和冷却喷嘴20喷向挤出头9的出口处，挤出头9将半流动状态的材料挤压出来，经冷风的强力冷却，迅速凝固形成轮廓形状的薄层。这样就避免冷却时间过长，导致热熔型材料由于自身重力作用产生变形的情况发生。半导体制冷片14的制热面所产生的热量经外散热片16的散热并经散热风扇17的吹拂，散热效果大大增强。
[0026]本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。
【主权项】
1.直线电机驱动式并联臂三维打印机，其特征在于:包括呈正三角形结构的底座，底座上在三个顶角处分别垂直设有三根支撑柱，三根支撑柱顶部水平设有安装板，安装板上设有原料挤出机，底座一侧设有冷风产生装置，每根支撑柱内侧沿垂直方向滑动设有滑车，支撑柱与滑车之间设有直线感应电机驱动机构，每个滑车内侧均铰接有相同结构的并联臂，并联臂的下端铰接有挤出工作台，挤出工作台的中心处设有挤出头，挤出头的进口端通过原料管与原料挤出机的出料口连接，挤出头外部包裹有加热器； 冷风产生装置包括涡轮风机、壳体和半导体制冷片，半导体制冷片设在壳体内，半导体制冷片的制冷面连接有位于壳体内的内散热片，半导体制冷片的制热面连接有伸出壳体的外散热片，壳体外设有对外散热片进行散热的散热风扇，壳体的一侧与涡轮风机的出风口连接，壳体的另一侧连接有导风罩，导风罩的出口通过冷风管连接有冷却喷嘴，冷却喷嘴通过连接板设在挤出工作台底部，冷却喷嘴的出风口朝向挤出头的出口，冷风管沿其中一根支撑柱的外侧向上并自上而下穿过安装板后与冷却喷嘴连接； 支撑柱中部沿垂直方向设有滑道，支撑柱内侧沿垂直方向设有与滑道连通的导向孔，直线感应电机驱动机构包括与滑车连接的连接座，连接座上设有位于滑道内的永磁铁和光栅读数头，支撑柱上沿滑道内壁自上而下设有与光栅读数头对应的光栅标尺以及与永磁铁位置对应的感应线圈； 底座侧部设有电控装置，电控装置分别与原料挤出机、加热器、涡轮风机、半导体制冷片和直线感应电机驱动机构连接。2.根据权利要求1所述的直线电机驱动式并联臂三维打印机，其特征在于:所述底座上设有位于三根支撑柱之间的固定板。
【专利摘要】直线电机驱动式并联臂三维打印机，包括呈正三角形结构的底座，底座上在三个顶角处分别垂直设有三根支撑柱，三根支撑柱顶部水平设有安装板，安装板上设有原料挤出机，底座一侧设有冷风产生装置，每根支撑柱内侧沿垂直方向滑动设有滑车，支撑柱与滑车之间设有直线感应电机驱动机构，每个滑车内侧均铰接有相同结构的并联臂，并联臂的下端铰接有挤出工作台，挤出工作台的中心处设有挤出头，挤出头的进口端通过原料管与原料挤出机的出料口连接，挤出头外部包裹有加热器。本实用新型设计新颖、结构紧凑、传动稳定性高，对挤出的热熔性材料进行及时冷却，打印出来的产品不会出现变形，打印精度大大提高。
【IPC分类】B29C67/00, B29C35/16, B33Y30/00
【公开号】CN204914596
【申请号】CN201520685584
【发明人】陈永方, 王震虎, 刘扬, 陈帮军
【申请人】黄河科技学院
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月7日