一种精确走位的3D打印机的制作方法

本发明涉及3D打印机领域，特别涉及一种精确走位的3D打印机。

背景技术：

随着科学技术的发展，3D打印技术已应用于珠宝、鞋类、工业设计、汽车等多个领域中,3D打印机即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

现有的3D打印机抛开成本、原材料等额外因素意外，最大的瓶颈是因为打印精度的不足，而使3D打印不能规模化，其中影响精度的原因有许多，而机械传动上的精度影响是不可忽视的一部分。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种精确走位的3D打印机。

本发明解决问题所采用的技术方案是：一种精确走位的3D打印机，包括底座、支板、打印平台、打印头、X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构；

所述X轴运动机构设置在底座上，所述打印平台设置在X轴上，所述Z轴运动机构竖向设置在底座上，所述Z轴运动机构有两个，两个Z轴运动机构关于X轴运动机构对称设置，两Z轴运动机构通过支板连接，所述Y轴运动机构设置在支板上，所述打印头设置在Y轴运动机构上；

所述X轴运动机构包括第一电机、第一底板、第一挡板、第一丝杠、第一限位杆和第一滑块，所述第一底板水平设置在底座上，所述第一挡板竖向设置在第一底板上，所述第一挡板有两个，两个第一挡板对称设置，所述第一丝杠和第一限位杆均水平设置在两个第一挡板之间，所述第一限位杆有两个，两个限位杆关于第一丝杠对称，所述第一滑块上设有第一限位孔和第二限位孔，所述第一限位孔和第二限位孔为水平贯穿孔，所述第一限位孔设有内螺纹，所述第一丝杠与第一限位孔匹配，所述第二限位孔有两个，两个第二限位孔关于第一限位孔对称，所述第一丝杠位于第一限位孔内，所述第一限位杆位于第二限位孔内，所述打印平台设置在第一滑块上，所述第一电机设置在其中一个第一挡板上，所述第一电机与第一丝杠同轴设置；

所述Z轴运动机构包括第二电机、第二底板、第二挡板、第二丝杠、第二限位杆和第二滑块组件，所述第二底板竖向设置在底座上，所述第二挡板水平设置在第二底板上，所述第二丝杠和第二限位杆均竖向设置在第二挡板和底座之间，所述第二限位杆有两个，两个第二限位杆关于第二丝杠对称，所述第二电机设置在第二挡板上，所述第二电机和第二丝杠同轴设置；

所述第二滑块组件包括第二滑块、矫正单元和控制单元，所述第二滑块上设有第三限位孔和第四限位孔，所述第三限位孔和第四限位孔均为竖直贯穿孔，所述第三限位孔设有内螺纹，所述第二丝杠与第三限位孔匹配，所述第二丝杠位于第三限位孔内，所述第四限位孔有两个，两个第四限位孔关于第三限位孔对称，所述矫正单元有两个，两个矫正单元对称设置，所述矫正单元位于第四限位孔内；

所述矫正单元包括第一限位片和第二限位片，所述第一限位片和第二限位片的横截面均为圆弧形，所述第一限位片和第二限位片均位于第四限位孔内，所述第一限位片和第二限位片相对设置，所述第一限位片固定设置在第四限位孔的内壁上，所述第二限位片与控制单元连接，所述第一限位片和第二限位片均与第二限位杆匹配，所述第一限位片和第二限位片的内壁上均设有水平设置的凹槽，所述凹槽内均与设有若干滚珠，所述滚珠的一端位于凹槽内，所述滚珠的另一端位于凹槽外，所述第二限位杆位于第四限位孔内，所示第一限位片和第二限位片分别位于第二限位杆的两侧，所述第二限位杆与滚珠滚动连接；

所述控制单元包括蜗杆、固定块、手轮、第一套筒、第二套筒、第一连杆和第二连杆，所述固定块设置在第二滑块的一侧，所述蜗杆穿过固定块，所述蜗杆和固定块滑动连接，所述第一套筒和第二套筒均套设在蜗杆上，所述第一套筒和第二套筒均设有内螺纹，所述第一套筒的内螺纹和第二套筒的内螺纹均与蜗杆匹配，所述蜗杆水平设置，所述蜗杆的两端设有相反的螺纹，所述手轮与蜗杆同轴设置，所述第一连杆和第二连杆均为L形曲杆，所述第一套筒通过第一连杆与其中一个矫正单元的第二限位片连接，所述第二套筒通过第二连杆与另一个矫正单元的第二限位片连接，两个所述Z轴运动单元的滑块通过支板连接，所述支板水平设置；

所述Y轴运动机构包括第三电机、第三底板、第三挡板、第三丝杠、第三限位杆、第三滑块和调整组件，所述调整组件包括第四电机、支撑盘、水平仪和PLC，所述第四电机设置在支板上，所述第四电机的输出轴水平设置，所述第四电机和支撑盘同轴设置，所述第三底板水平设置，所述支撑盘通过螺丝与第三底板连接，所述第三挡板与第三底板垂直连接，所述第三挡板有两个，两个第三挡板相对设置，所述挡板和支撑盘分别位于底板的两侧，所述第三丝杠和第三限位杆均水平设置在两个第三挡板之间，所述第三限位杆有两个，两个第三限位杆关于第三丝杠对称，所述第三滑块上设有第五限位孔和第六限位孔，所述第五限位孔和第六限位孔均为水平贯穿孔，所述第五限位孔设有内螺纹，所述第三丝杠与第五限位孔匹配，所述第六限位孔有两个，两个第六限位孔关于第五限位孔对称，所述第三丝杠位于第五限位孔内，所述第三限位杆位于第六限位孔内，所述打印头设置在第三滑块上，所述水平仪设置在第三底板上，所述第三电机设置在第三挡板上，所述第三电机与第三丝杠同轴设置，所述第四电机和水平仪均与PLC电连接。

作为优选，为了给打印头降温以提高打印头的工作寿命，所述第三滑块上设有风扇，所述风扇的风口正对打印头。

作为优选，为了使第一套筒和第二套筒具有最大的位移量，从而能更好地控制矫正单元，所述固定块与蜗杆轴向固定，所述固定块位于蜗杆的中部，所述蜗杆两端的螺纹关于固定块对称。

作为优选，为了防止振动引起的打印偏差，以及对部件造成损坏，所述底座的下端面设有若干个避震脚。

作为优选，为了Y轴运动机构不水平时能作出警示，所述支板上设有报警灯。

作为优选，为了确保Y轴运动机构水平工作，所述第三底板的下方设有第一测距仪和第二测距仪，所述第一测距仪和第二测距仪均与PLC电连接。当第一测距仪和第二测距仪之间的距离确定时，通过测量第一测距仪和第二测距仪与底座之间的距离可以测算出水平偏移的角度，从而由调整组件进行校准。

作为优选，为了使打印更加精确，所述第一电机、第二电机、第三电机和第四电机均为伺服电机。伺服电机的闭环机制更可靠地确保了打印的精确性。

本发明的有益效果是，该精确走位的3D打印机设计巧妙，可行性高，主要增强了Y轴和Z轴的走位精度，从而显著提高了整个3D打印设备的打印精确性，其中Y轴移动机构中增加了调整组件，可以提高Y轴的水平精度，Z轴移动机构中增加了控制单元和矫正单元，使基于Z轴的竖直方向位移更加稳定和精确。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的一种精确走位的3D打印机的结构示意图。

图2是本发明的一种精确走位的3D打印机的俯视图。

图3是本发明的一种精确走位的3D打印机的Y轴运动机构与支板的连接示意图。

图4是本发明的一种精确走位的3D打印机的第二滑块组件的结构示意图。

图5是本发明的一种精确走位的3D打印机的第一限位片的结构示意图。

图6是本发明的一种精确走位的3D打印机的第一滑块的结构示意图。

图7是本发明的一种精确走位的3D打印机的第三滑块的结构示意图。

图中：1.底座，2.支板，3.打印平台，4.打印头，5.第一电机，6.第一底板，7.第一挡板，8.第一丝杠，9.第一限位杆，10.第一滑块，11.第一限位孔，12.第二限位孔，13.第二电机，14.第二底板，15.第二挡板，16.第二丝杠，17.第二限位杆，18.第二滑块，19.第三限位孔，20.第四限位孔，21.第一限位片，22.第二限位片，23.凹槽，24.滚珠，25.蜗杆，26.固定块，27.手轮，28.第一套筒，29.第二套筒，30.第一连杆，31.第二连杆，32.第三电机，33.第三底板，34.第三挡板，35.第三丝杠，36.第三限位杆，37.第三滑块，38.第四电机，39.支撑盘，40.水平仪，41.第五限位孔，42.第六限位孔，43.风扇，44.避震脚，45.报警灯，46.第一测距仪，47.第二测距仪。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-7所示，一种精确走位的3D打印机，包括底座1、支板2、打印平台3、打印头4、X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构；

所述X轴运动机构设置在底座1上，所述打印平台3设置在X轴上，所述Z轴运动机构竖向设置在底座1上，所述Z轴运动机构有两个，两个Z轴运动机构关于X轴运动机构对称设置，两Z轴运动机构通过支板2连接，所述Y轴运动机构设置在支板2上，所述打印头4设置在Y轴运动机构上；

所述X轴运动机构包括第一电机5、第一底板6、第一挡板7、第一丝杠8、第一限位杆9和第一滑块10，所述第一底板6水平设置在底座1上，所述第一挡板7竖向设置在第一底板6上，所述第一挡板7有两个，两个第一挡板7对称设置，所述第一丝杠8和第一限位杆9均水平设置在两个第一挡板7之间，所述第一限位杆9有两个，两个限位杆关于第一丝杠8对称，所述第一滑块10上设有第一限位孔11和第二限位孔12，所述第一限位孔11和第二限位孔12为水平贯穿孔，所述第一限位孔11设有内螺纹，所述第一丝杠8与第一限位孔11匹配，所述第二限位孔12有两个，两个第二限位孔12关于第一限位孔11对称，所述第一丝杠8位于第一限位孔11内，所述第一限位杆9位于第二限位孔12内，所述打印平台3设置在第一滑块10上，所述第一电机5设置在其中一个第一挡板7上，所述第一电机5与第一丝杠8同轴设置；

所述Z轴运动机构包括第二电机13、第二底板14、第二挡板15、第二丝杠16、第二限位杆17和第二滑块18组件，所述第二底板14竖向设置在底座1上，所述第二挡板15水平设置在第二底板14上，所述第二丝杠16和第二限位杆17均竖向设置在第二挡板15和底座1之间，所述第二限位杆17有两个，两个第二限位杆17关于第二丝杠16对称，所述第二电机13设置在第二挡板15上，所述第二电机13和第二丝杠16同轴设置；

所述第二滑块18组件包括第二滑块18、矫正单元和控制单元，所述第二滑块18上设有第三限位孔19和第四限位孔20，所述第三限位孔19和第四限位孔20均为竖直贯穿孔，所述第三限位孔19设有内螺纹，所述第二丝杠16与第三限位孔19匹配，所述第二丝杠16位于第三限位孔19内，所述第四限位孔20有两个，两个第四限位孔20关于第三限位孔19对称，所述矫正单元有两个，两个矫正单元对称设置，所述矫正单元位于第四限位孔20内；

所述矫正单元包括第一限位片21和第二限位片22，所述第一限位片21和第二限位片22的横截面均为圆弧形，所述第一限位片21和第二限位片22均位于第四限位孔20内，所述第一限位片21和第二限位片22相对设置，所述第一限位片21固定设置在第四限位孔20的内壁上，所述第二限位片22与控制单元连接，所述第一限位片21和第二限位片22均与第二限位杆17匹配，所述第一限位片21和第二限位片22的内壁上均设有水平设置的凹槽23，所述凹槽23内均与设有若干滚珠24，所述滚珠24的一端位于凹槽23内，所述滚珠24的另一端位于凹槽23外，所述第二限位杆17位于第四限位孔20内，所示第一限位片21和第二限位片22分别位于第二限位杆17的两侧，所述第二限位杆17与滚珠24滚动连接；

所述控制单元包括蜗杆25、固定块26、手轮27、第一套筒28、第二套筒29、第一连杆30和第二连杆31，所述固定块26设置在第二滑块18的一侧，所述蜗杆25穿过固定块26，所述蜗杆25和固定块26滑动连接，所述第一套筒28和第二套筒29均套设在蜗杆25上，所述第一套筒28和第二套筒29均设有内螺纹，所述第一套筒28的内螺纹和第二套筒29的内螺纹均与蜗杆25匹配，所述蜗杆25水平设置，所述蜗杆25的两端设有相反的螺纹，所述手轮27与蜗杆25同轴设置，所述第一连杆30和第二连杆31均为L形曲杆，所述第一套筒28通过第一连杆30与其中一个矫正单元的第二限位片22连接，所述第二套筒29通过第二连杆31与另一个矫正单元的第二限位片22连接，两个所述Z轴运动单元的滑块通过支板2连接，所述支板2水平设置；

所述Y轴运动机构包括第三电机32、第三底板33、第三挡板34、第三丝杠35、第三限位杆36、第三滑块37和调整组件，所述调整组件包括第四电机38、支撑盘39、水平仪40和PLC，所述第四电机38设置在支板2上，所述第四电机38的输出轴水平设置，所述第四电机38和支撑盘39同轴设置，所述第三底板33水平设置，所述支撑盘39通过螺丝与第三底板33连接，所述第三挡板34与第三底板33垂直连接，所述第三挡板34有两个，两个第三挡板34相对设置，所述挡板和支撑盘39分别位于底板的两侧，所述第三丝杠35和第三限位杆36均水平设置在两个第三挡板34之间，所述第三限位杆36有两个，两个第三限位杆36关于第三丝杠35对称，所述第三滑块37上设有第五限位孔41和第六限位孔42，所述第五限位孔41和第六限位孔42均为水平贯穿孔，所述第五限位孔41设有内螺纹，所述第三丝杠35与第五限位孔41匹配，所述第六限位孔42有两个，两个第六限位孔42关于第五限位孔41对称，所述第三丝杠35位于第五限位孔41内，所述第三限位杆36位于第六限位孔42内，所述打印头4设置在第三滑块37上，所述水平仪40设置在第三底板33上，所述第三电机32设置在第三挡板34上，所述第三电机32与第三丝杠35同轴设置，所述第四电机38和水平仪40均与PLC电连接。

作为优选，为了给打印头4降温以提高打印头4的工作寿命，所述第三滑块37上设有风扇43，所述风扇43的风口正对打印头4。

作为优选，为了使第一套筒28和第二套筒29具有最大的位移量，从而能更好地控制矫正单元，所述固定块26与蜗杆25轴向固定，所述固定块26位于蜗杆25的中部，所述蜗杆25两端的螺纹关于固定块26对称。

作为优选，为了防止振动引起的打印偏差，以及对部件造成损坏，所述底座1的下端面设有若干个避震脚44。

作为优选，为了Y轴运动机构不水平时能作出警示，所述支板2上设有报警灯45。

作为优选，为了确保Y轴运动机构水平工作，所述第三底板33的下方设有第一测距仪46和第二测距仪47，所述第一测距仪46和第二测距仪47均与PLC电连接。当第一测距仪46和第二测距仪47之间的距离确定时，通过测量第一测距仪46和第二测距仪47与底座1之间的距离可以测算出水平偏移的角度，从而由调整组件进行校准。

作为优选，为了使打印更加精确，所述第一电机5、第二电机13、第三电机32和第四电机38均为伺服电机。伺服电机的闭环机制更可靠地确保了打印的精确性。

该精确走位的3D打印机中，X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构都采用了丝杠传动的方式实现线性位移，由于丝杠传动的精确性远高于带轮传动，因此整个机构的精确性相对较高，而第二滑动组件和调整组件实现了Z轴和Y轴走位的更高精确性。其中第二滑动组件的工作原理为：第二限位杆17位于第四限位孔20内，转动手轮27，蜗杆25转动，使第一套筒28和第二套筒29做相对运动，从而带动第一连杆30和第二连杆31做运动，第一连杆30和第二连杆31运动，可以实现调节第一限位片21和第二限位片22之间的距离，从而使第一限位片21和第二限位片22与第二限位杆17抵靠，并且第一限位片21和第二限位片22上的凹槽23中的滚珠24与第二限位杆17滚动连接，使Z轴更加稳定和顺畅。调整组件的工作原理为：当水平仪40检测到Y轴运动机构不水平时，第四电机38通过旋转一定角度来使第三底板33以及设置在第三底板33上的第三丝杠35、第三限位杆36保持水平，从而提高打印头4的Y轴运动精确度。除此之外，设置在第三底板33上的第一测距仪46和第二测距仪47的探测头均竖直向下设置，通过测量与底座1之间的距离，在已知第一测距仪46和第二测距仪47之间距离的情况下，可计算出水平偏移角度，再由第四电机38来校准角度。

与现有技术相比，该精确走位的3D打印机设计巧妙，可行性高，该精确走位的3D打印机设计巧妙，可行性高，主要增强了Y轴和Z轴的走位精度，从而显著提高了整个3D打印设备的打印精确性，其中Y轴移动机构中增加了调整组件，可以提高Y轴的水平精度，Z轴移动机构中增加了控制单元和矫正单元，使基于Z轴的竖直方向位移更加稳定和精确。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。