一种用于三维打印机的柔性连接装置和三维打印的制造方法
【专利摘要】本实用新型属于自动化【技术领域】，本实用新型提供了一种用于三维打印机的柔性连接装置和三维打印机，其中该柔性连接装置包括：壳体、位于壳体中的转接装置和柔性缓冲机构；所述壳体与托盘刚性连接，所述转接装置与丝杠装置刚性连接；所述转接装置通过所述柔性缓冲机构与所述壳体在所述丝杠装置轴向方向连接，阻止所述转接装置带动所述壳体在所述丝杠装置径向方向上运动。本实用新型在不大幅提高成本的前提下，可以打印输出更优秀的质量。
【专利说明】一种用于三维打印机的柔性连接装置和三维打印机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种柔性连接装置，尤其涉及一种用于三维打印机的柔性连接装置，属于工业自动化【技术领域】。
【背景技术】
[0002]热恪堆积型(FDM Fused Deposit1n Manufacture)三维打印机发展及其迅速，产生出很多不同形式的打印机，但是都采用同一种Z轴传动轴同托盘的连接结构。
[0003]如图1、图2所示，FDM三维打印机的Z轴托盘的工作原理是将丝杠螺母41与托盘3通过螺丝连接，驱动丝杆的正传和反转来控制Z轴托盘的垂直上下移动。
[0004]目前这一结构从技术实用性角度上来说虽然基本成熟，但是还有很多不尽人意的地方。丝杠螺母41与Z轴的打印托盘3刚性连接，所以丝杠40本身的机械性能对打印成品在垂直方向的质量有着直接的影响。FDM三维打印机的打印精度除了取决于打印头喷嘴夕卜，还取决于Z轴层厚的单位。目前这个单位一般以100微米为基数，所以Z轴运动细微的左右抖动，都会表现在打印模型之上。这种抖动一般都来源于丝杠40的机械素质。所以，托盘3与丝杠41的刚性连接形式导致打印产品Z轴方向的输出质量直接受丝杠41物理质量的左右。
[0005]FDM三维打印机是一个精密的数控机器，各个零件的组装契合度也间接的影响了Z轴方向的稳定性。因此，机器整体的安装误差也会直接或间接地通过刚性连接节点传递到Z轴托盘的垂直运动上，也会在打印产品上产生一定的左右抖动现象，造成了打印输出质量受到影响。
[0006]FDM三维打印机运动部件在往复运动中会产生机身的整体震动，这种震动也会通过刚性连接形式传递到打印产品上，造成打印输出质量受到影响。故此，FDM三维打印机产生的各种震动和抖动会通过刚性连接叠加到Z轴托盘的垂直运动上，造成了打印产品的质量受到负面干扰，即在打印产品的层与层之间产生与电子模型相不符的水平错位。经过多次实验测试，这种水平错位现象在打印输出精度越高时越明显，尤其是可以明显的观察到与丝杠螺距相吻合的等距干扰线。虽然从理论上讲这种水平错位可以采用高精度高质量的丝杠进行弥补，但是同时成本也会大幅度的增加。况且打印机在运输途中由于颠簸产生的机械形变也会降低打印垂直方向的输出质量。
实用新型内容
[0007]针对现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题在于解决对三维打印机Z轴托盘横向的干扰。
[0008]为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述的技术方案:
[0009]一方面，本实用新型提供一种用于三维打印机的柔性连接装置，包括:
[0010]壳体、位于壳体中的转接装置和柔性缓冲机构；
[0011]所述壳体与托盘刚性连接，所述转接装置与丝杠装置刚性连接；所述转接装置通过所述柔性缓冲机构与所述壳体在所述丝杠装置轴向方向连接，阻止所述转接装置带动所述壳体在所述丝杠装置径向方向上运动。
[0012]其中较优地，所述柔性缓冲机构包括:
[0013]支撑件、紧固装置、缓冲装置；
[0014]所述紧固装置紧固所述支撑件与所述壳体刚性连接；
[0015]所述缓冲装置设置在所述支撑件的外围，阻止所述转接装置带动所述壳体在所述丝杠装置径向方向上运动。
[0016]其中较优地，所述缓冲装置是硅胶缓冲垫，所述硅胶缓冲垫设置在所述支撑件外缘。
[0017]其中较优地，所述支撑件是花瓣形支撑件，所述缓冲装置设置在所述花瓣形支撑件外缘。
[0018]其中较优地，所述支撑件、紧固装置、缓冲装置同轴固定。
[0019]其中较优地，所述壳体包括盖板、隔板和底板；
[0020]所述盖板、所述隔板、所述底板依序沿所述丝杠装置轴向方向连接刚性连接；
[0021]所述隔板上设置有与所述转接装置相配合的缺口，所述转接装置安装在所述缺口中，所述转接装置与所述隔板之间预留间隙，所述底板和盖板夹持所述转接装置沿所述丝杠装置轴向方向上运动。
[0022]其中较优地，所述转接装置上设置有容置所述柔性缓冲机构的凹陷，所述柔性缓冲机构安装在所述凹陷中，所述柔性缓冲机构的外缘与所述凹陷的内缘相接触。
[0023]其中较优地，所述转接装置是转接盘。
[0024]其中较优地，所述壳体与转接装置之间还设置有润滑油层。
[0025]另一方面，本实用新型还提供一种应用上述柔性连接装置的三维打印机。
[0026]与现有技术相比，本实用新型提供的用于三维打印机的柔性连接装置和三维打印机，在不大幅提高成本的前提下，可以打印输出更优秀的质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是现有技术中的三维打印机结构示意图；
[0028]图2是现有技术中的三维打印机的托盘结构示意图；
[0029]图3是本实用新型中的三维打印机结构示意图；
[0030]图4是本实用新型中的柔性连接装置装配示意图；
[0031]图5是本实用新型中的柔性连接装置装配爆炸示意图；
[0032]图6是本实用新型中的柔性连接装置俯视图示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0034]图1、图2所示，现有的FDM三维打印机一般包括:底座1、固定在底座上的支架2、托盘3、驱动托盘3上下移动的丝杠装置4和驱动丝杠装置4转动的驱动装置5。托盘3通过丝杠装置4的丝杠螺母41通过螺丝42刚性连接。驱动装置5驱动丝杠40的正转和翻转控制托盘3上下移动。支架上2设置有供托盘3上下移动的滑轨21，托盘通过滑块22沿滑轨21上下移动。由于现有的FDM三维打印机丝杠螺母41与托盘3刚性连接，丝杠系统本身的机械性能和其它机械误差对打印成品的质量有着直接的影响。
[0035]为此，本实用新型提供一种用于三维打印机的柔性连接装置，如图3至图6所示，该柔性连接装置包括:壳体5、位于壳体5中的转接装置6和柔性缓冲机构8 ;壳体5与托盘3刚性连接，转接装置6与丝杠装置4刚性连接；转接装置6通过柔性缓冲机构8与壳体5在丝杠装置4的轴向方向连接，阻止转接装置6带动壳体5在丝杠装置4的径向方向上运动。下面对本实用新型提供的用于三维打印机的柔性连接装置展开详细的说明。
[0036]如图4至图6所示，在柔性连接装置的一个实施例中，柔性缓冲机构包括:支撑件82、紧固装置81、缓冲装置83 ;紧固装置81紧固支撑件82与壳体5刚性连接；缓冲装置83设置在支撑件82的外围，阻止转接装置8与壳体5在丝杠装置4径向方向上相对运动。缓冲装置83优选是硅胶缓冲垫，硅胶缓冲垫设置在支撑件82外缘。支撑件82优选是花瓣形支撑件，缓冲装置83设置在花瓣形支撑件外缘。在此，花瓣形支撑件可以提高柔性连接的缓冲作用。支撑件82、紧固装置81、缓冲装置83优选同轴固定。
[0037]如图4至图6所示，在本柔性连接装置的另一个实施例中，壳体5包括盖板51、隔板52和底板53 ;盖板51、隔板52、底板53依序沿丝杠装置4轴向方向连接刚性连接；隔板52上设置有与转接装置6相配合的缺口，转接装置6安装在缺口中。为了给转接盘的水平位移提供了充分的空间，转接装置6与隔板52之间预留间隙，底板53和盖板51夹持转接装置6沿丝杠装置4轴向方向上相对运动。
[0038]如图4至图6所示，在本柔性连接装置的另一个实施例中，转接装置6上设置有容置柔性缓冲机构8的凹陷，柔性缓冲机构8安装在凹陷中，柔性缓冲机构8的外缘与凹陷的内缘相接触。转接装置6优选是转接盘。
[0039]在本实用新型中为了尽量保证转接装置6无阻尼地自由水平移动，壳体与转接装置之间还设置有润滑油层(提中未示出)，润滑油层设置在。转接盘与盖板51和底板53之间。
[0040]本实用新型提供的用于三维打印机的柔性连接装置的工作原理是这样的:当丝杠40旋转驱动丝杠螺母41垂直移动时，丝杠螺母41带动转接盘6垂直移动，然后转接盘6带动壳体5垂直移动，最后作用于托盘垂直3移动。但是在这个传递过程中，由于丝杠40和丝杠螺母41带来的水平方向的误差由柔性缓冲的硅胶缓冲垫83吸收，本实用新型避免了对Z轴托盘横向的干扰。
[0041]为进一步体现本实用新型提供的柔性连接装置的优越性，本实用新型还提供一种应用上述柔性连接装置的三维打印机，如图4所示，该三维打印机包括:底座1、固定在底座上的支架2、托盘3、驱动托盘3上下移动的丝杠装置4和驱动丝杠装置4转动的驱动装置
5。还包括该柔性连接装置，该包括柔性连接装置:壳体5、位于壳体5中的转接装置6和柔性缓冲机构8 ;壳体5与托盘3刚性连接，转接装置6与丝杠装置4刚性连接；转接装置6通过柔性缓冲机构8与壳体5在丝杠装置4的轴向方向连接，阻止转接装置6带动壳体5在丝杠装置4的径向方向上运动。本实用新型提供的应用柔性连接装置的三维打印机的区别详细实施方案与上述柔性连接装置相同，再次就不再一一赘述了。
[0042]通过上述实施例可知，使用本实用新型所提供的一种用于三维打印机的柔性连接装置和三维打印机，增加了柔性连接装置，使打印机在垂直方向的输出质量得到了大幅度的提升，也就是说这种新型结构减小了模型层与层之间的叠加关系受机械误差的干扰，从而提高了打印质量。因为这种机械零件本身的误差(比如说丝杠系统)就是具备随机性的，所以难以用准确量化的形式提供前后对比的数据。但是经过长期的实验得到的经验值来说，同一台机器在加装了柔性连接装置的打印机输出质量比没有加装的情况相比，其光滑度要高至少十倍以上。柔性连接装置可以解决丝杠行程过长而产生的摆动问题。如果采用一般的刚性连接的情况下，要增加丝杠的行程，必须相应增加丝杠的横截面积，以保证行程内运动的稳定性。增加丝杠规格和精度势必会增加成本，同时也需要相应一系列配套方案。经过多次的实验测试，如果采用此柔性连接装置可以在相同规格的情况下，至少可以延长一倍的行程，并且保证全程内的打印输出的光滑度。增加了柔性连接装置的三维打印机，可以克服一系列的机械误差和减小打印工作中的各种干扰。本实用新型采用了这种结构的解决方案，在不大幅提高成本的前提下，可以打印输出更优秀的质量。
[0043]以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的保护范畴。
【权利要求】
1.一种用于三维打印机的柔性连接装置，其特征在于，包括: 壳体、位于壳体中的转接装置和柔性缓冲机构； 所述壳体与托盘刚性连接，所述转接装置与丝杠装置刚性连接；所述转接装置通过所述柔性缓冲机构与所述壳体在所述丝杠装置轴向方向连接，阻止所述转接装置带动所述壳体在所述丝杠装置径向方向上运动。
2.如权利要求1所述的柔性连接装置，其特征在于，所述柔性缓冲机构包括: 支撑件、紧固装置、缓冲装置； 所述紧固装置紧固所述支撑件与所述壳体刚性连接； 所述缓冲装置设置在所述支撑件的外围，阻止所述转接装置带动所述壳体在所述丝杠装置径向方向上运动。
3.如权利要求2所述的柔性连接装置，其特征在于，所述缓冲装置是硅胶缓冲垫，所述硅胶缓冲垫设置在所述支撑件外缘。
4.如权利要求2所述的柔性连接装置，其特征在于，所述支撑件是花瓣形支撑件，所述缓冲装置设置在所述花瓣形支撑件外缘。
5.如权利要求2所述的柔性连接装置，其特征在于，所述支撑件、紧固装置、缓冲装置同轴固定。
6.如权利要求1所述的柔性连接装置，其特征在于，所述壳体包括盖板、隔板和底板； 所述盖板、所述隔板、所述底板依序沿所述丝杠装置轴向方向连接刚性连接； 所述隔板上设置有与所述转接装置相配合的缺口，所述转接装置安装在所述缺口中，所述转接装置与所述隔板之间预留间隙，所述底板和盖板夹持所述转接装置沿所述丝杠装置轴向方向上运动。
7.如权利要求1所述的柔性连接装置，其特征在于，所述转接装置上设置有容置所述柔性缓冲机构的凹陷，所述柔性缓冲机构安装在所述凹陷中，所述柔性缓冲机构的外缘与所述凹陷的内缘相接触。
8.如权利要求1或7所述的柔性连接装置，其特征在于，所述转接装置是转接盘。
9.如权利要求1-7任意一项所述的柔性连接装置，其特征在于，所述壳体与转接装置之间还设置有润滑油层。
10.一种三维打印机，其特征在于，应用权利要求1-9任意一项所述柔性连接装置。
【文档编号】B29C67/00GK204235897SQ201420675736
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】于雷 申请人:于雷