一种高稳定性3D打印设备的制作方法

本发明涉及3D打印设备领域，特别涉及一种高稳定性3D打印设备。

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。

目前3D打印还无法打印精度要求很高的物品，其中影响3D打印精度的一部分因素是3D打印机自身的结构问题，不稳定的结构以及不精确的传动关系都可导致打印出来的物品无法达到要求。

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，提供一种高稳定性3D打印设备。

本发明解决问题所采用的技术方案是：一种高稳定性3D打印设备，包括底座、顶板、第一支杆、打印头、竖直移动机构、平面移动机构、第一支撑机构、第二支撑机构和调整机构；

所述顶板位于底座的上方，所述顶板水平设置，所述顶板通过第一支杆与底座连接，所述第一支杆有两个，所述第一支杆竖向设置，所述第二支撑机构设置在平面移动机构的下方，所述调整机构位于第二支撑机构的下方；

所述竖直移动机构包括第一电机、蜗杆、第一蜗轮、第二蜗轮、第一丝杠、第二丝杠和支板组件，所述第一电机设置在顶板的上方，所述第一电机的输出轴水平设置，所述蜗杆水平设置，所述蜗杆与第一电机的输出轴同轴设置，所述第一电机与蜗杆传动连接，所述第一丝杠和第二丝杠均竖向设置，所述第一丝杠和第二丝杠的底端均通过轴承与底座连接，所述第一丝杠和第二丝杠的顶端均位于顶板的上方，所述第一蜗轮套设在第一丝杠的顶端，所述第二蜗轮套设在第二丝杠的顶端，所述第一蜗轮和第二蜗轮均与蜗杆啮合；

所述支板组件包括支板以及设置在支板上的第一旋转单元，所述支板水平设置，所述支板上设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和第二通孔均设有内螺纹，所述第一通孔与第一丝杠匹配，所述第二通孔与第二丝杠匹配，所述第一丝杠位于第一通孔内，所述第二丝杠位于第二通孔内，所述支板上还设有第三通孔，所述第三通孔为矩形通孔，所述第一旋转单元位于第三通孔的下方；

所述第一旋转单元包括第一转轴、固定块、第一齿轮、第二齿轮和第二电机，所述固定块和第二电机均设置在支板的下端面，所述固定块有两个，两个固定块关于第三通孔对称设置，所述第一转轴水平设置，所述第一转轴的两端均与固定块滑动连接，所述第一齿轮套设在第一转轴上，所述第二齿轮套设在第二电机的输出轴上，所述第一齿轮和第二齿轮啮合，所述第一转轴位于第三通孔的下方；

所述平面移动机构包括第二转轴、第三电机、第三齿轮、第四齿轮和线性位移组件，所述第二转轴竖向设置在顶板的下端面上，所述第二转轴通过轴承与顶板连接，所述第三电机设置在顶板的下端面，所述第三齿轮套设在第二转轴上，所述第四齿轮套设在第三电机的输出轴上，所述第三齿轮和第四齿轮啮合，所述第二转轴的底部与线性位移组件连接；

所述线性位移组件包括底板、挡板、第三丝杠、导杆、滑块、第四电机和打印头，所述底板水平设置，所述底板的顶部与第三转轴连接，所述挡板有两个，两个挡板均设置在底板的一侧，两个挡板相对设置，所述第三丝杠和导杆均水平设置在两个挡板之间，所述导杆有两个，两个导杆关于第三丝杠对称设置，所述第四电机设置在其中一个挡板上，所述第四电机的输出轴与第三丝杠同轴设置，所述第四电机与第三丝杠传动连接，所述滑块上设有第四通孔和第五通孔，所述第五通孔有两个，两个第五通孔关于第四通孔对称，所述第四通孔设有内螺纹，所述第四通孔与第三丝杠匹配，所述第三丝杠位于第四通孔内，所述导杆位于第五通孔内，所述导杆和第五通孔滑动连接，所述打印头设置在滑块上；

所述调整机构包括第二支杆、第五电机、第五齿轮、第六齿轮、第三转轴、支座和连杆，所述第二支杆竖向设置，所述第二支杆套设在第一转轴上，所述第二支杆位于第三通孔内，所述第三转轴水平设置，所述第二支杆套设在第三转轴上，所述第二支杆和第三转轴滑动连接，所述第三转轴位于支板的上方，所述第三转轴的转动平面与第一转轴的转动平面垂直，所述第五电机设置在第二支杆上，所述第五齿轮套设在第五电机的输出轴上，所述第六齿轮套设在第三转轴上，所述第五齿轮和第六齿轮啮合，所述支座水平设置，所述支座位于第二支杆的上方，所述支座通过连杆与第三转轴连接，所述连杆有两个，两个连杆关于第三转轴对称设置；

所述第一支撑机构包括第一气缸、第一支盘和第一弹簧，所述第一气缸设置在底座上，所述第一气缸的输出轴竖直向上设置，所述第一支盘水平设置在第一气缸的上方，所述第一支盘的下端面与第一气缸的输出轴连接，所述第一支盘的上端面通过第一弹簧与支板的下端面连接；

所述第二支撑机构包括第二气缸、第三支杆和支撑组件，所述第二气缸设置在底板的下端面，所述第二气缸的输出轴竖直向下设置，所示第三支杆水平设置在第二气缸的下方，所述第三支杆与第二气缸的输出轴连接，所述支撑组件设置在第三支杆的下方；

所述支撑组件包括第二弹簧、连接块和万向轮，所述万向轮设置在连接块的底部，所述连接块的顶部通过第二弹簧与第三支杆连接，所述支撑组件有两个，两个支撑组件对称设置，两个支撑组件均位于支座的外周；

作为优选，为了能够测定线性位移组件是否水平，所述底板的上端面设有测距仪，所述测距仪有两个，两个测距仪关于第三转轴对称设置。

作为优选，为了提高测距仪的精准度，所述测距仪为激光测距仪。

作为优选，为了监测支座是否水平，所述支座的下端面设有水平仪。

作为优选，为了能使支座自动保持水平，该高稳定性D打印设备设有PLC，所述水平仪为水平传感器，所述水平仪、第二电机和第五电机均为PLC电连接。

作为优选，为了校验线性位移组件是否水平，同时为了能够调整第二支撑机构的支撑力度，所述第三支杆的下端面设有第一压力传感器，所述连接块通过第二弹簧与第一压力传感器连接。如果两个第一压力传感器的竖直有偏差，则说明不水平，另外通过控制第二气缸能调整对于平面移动机构的支撑力。

作为优选，为了能够调节第一气缸对于支板的支撑力，所述第一支盘的上端面设有第二压力传感器，所述第二压力传感器通过第一弹簧与支板的下端面连接。

作为优选，为了提高稳定性，所述第一支撑机构有两个，两个第一支撑机构关于第三通孔对称设置。

作为优选，为了能精确控制打印头的加热温度，所述打印头上设有温度传感器。

作为优选，为了精确控制，所述第一电机、第二电机、第三电机、第四电机和第五电机均为伺服电机。

本发明的有益效果是，该高稳定性3D打印设备设计巧妙，可行性高，悬挂式的平面移动机构利用极坐标定位水平面内的任意一点，竖直移动机构和平面移动机构结合实现3D打印，调整机构可保证盛放物体的支座始终保持水平，第二支撑机构用于支撑平面移动机构，抵消掉其一部分重力，使其更稳定，第一支撑机构用于支撑支板，防止支板受力过大导致形变和支板与第一丝杠、第二丝杠的连接处出现磨损。

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是本发明的一种高稳定性3D打印设备的结构示意图。

图2是本发明的一种高稳定性3D打印设备的支板组件的仰视图。

图3是本发明的一种高稳定性3D打印设备的调整机构的结构示意图。

图4是本发明的一种高稳定性3D打印设备的平面移动机构与第二支撑机构的连接示意图。

图5是本发明的一种高稳定性3D打印设备的滑块的结构示意图。

图中：1.底座，2.顶板，3.第一支杆，4.第一电机，5.蜗杆，6.第一蜗轮，7.第二蜗轮，8.第一丝杠，9.第二丝杠，10.支板，11.第一通孔，12.第二通孔，13.第三通孔，14.第一转轴，15.固定块，16.第一齿轮，17.第二齿轮，18.第二电机，19.第二转轴，20.第三电机，21.第三齿轮，22.第四齿轮，23.底板，24.挡板，25.第三丝杠，26.导杆，27.滑块，28.第四电机，29.打印头，30.第四通孔，31.第五通孔，32.第二支杆，33.第五电机，34.第五齿轮，35.第六齿轮，36.第三转轴，37.支座，38.连杆，39.第一气缸，40.第一支盘，41.第一弹簧，42.第二气缸，43.第三支杆，44.第二弹簧，45.连接块，46.万向轮，47.测距仪，48.水平仪。

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1-5所示，一种高稳定性3D打印设备，包括底座1、顶板2、第一支杆3、打印头29、竖直移动机构、平面移动机构、第一支撑机构、第二支撑机构和调整机构；

所述顶板2位于底座1的上方，所述顶板2水平设置，所述顶板2通过第一支杆3与底座1连接，所述第一支杆3有两个，所述第一支杆3竖向设置，所述第二支撑机构设置在平面移动机构的下方，所述调整机构位于第二支撑机构的下方；

所述竖直移动机构包括第一电机4、蜗杆5、第一蜗轮6、第二蜗轮7、第一丝杠8、第二丝杠9和支板组件，所述第一电机4设置在顶板2的上方，所述第一电机4的输出轴水平设置，所述蜗杆5水平设置，所述蜗杆5与第一电机4的输出轴同轴设置，所述第一电机4与蜗杆5传动连接，所述第一丝杠8和第二丝杠9均竖向设置，所述第一丝杠8和第二丝杠9的底端均通过轴承与底座1连接，所述第一丝杠8和第二丝杠9的顶端均位于顶板2的上方，所述第一蜗轮6套设在第一丝杠8的顶端，所述第二蜗轮7套设在第二丝杠9的顶端，所述第一蜗轮6和第二蜗轮7均与蜗杆5啮合；

所述支板组件包括支板10以及设置在支板10上的第一旋转单元，所述支板10水平设置，所述支板10上设有第一通孔11和第二通孔12，所述第一通孔11和第二通孔12均设有内螺纹，所述第一通孔11与第一丝杠8匹配，所述第二通孔12与第二丝杠9匹配，所述第一丝杠8位于第一通孔11内，所述第二丝杠9位于第二通孔12内，所述支板10上还设有第三通孔13，所述第三通孔13为矩形通孔，所述第一旋转单元位于第三通孔13的下方；

所述第一旋转单元包括第一转轴14、固定块15、第一齿轮16、第二齿轮17和第二电机18，所述固定块15和第二电机18均设置在支板10的下端面，所述固定块15有两个，两个固定块15关于第三通孔13对称设置，所述第一转轴14水平设置，所述第一转轴14的两端均与固定块15滑动连接，所述第一齿轮16套设在第一转轴14上，所述第二齿轮17套设在第二电机18的输出轴上，所述第一齿轮16和第二齿轮17啮合，所述第一转轴14位于第三通孔13的下方；

所述平面移动机构包括第二转轴19、第三电机20、第三齿轮21、第四齿轮22和线性位移组件，所述第二转轴19竖向设置在顶板2的下端面上，所述第二转轴19通过轴承与顶板2连接，所述第三电机20设置在顶板2的下端面，所述第三齿轮21套设在第二转轴19上，所述第四齿轮22套设在第三电机20的输出轴上，所述第三齿轮21和第四齿轮22啮合，所述第二转轴19的底部与线性位移组件连接；

所述线性位移组件包括底板23、挡板24、第三丝杠25、导杆26、滑块27、第四电机28和打印头29，所述底板23水平设置，所述底板23的顶部与第三转轴36连接，所述挡板24有两个，两个挡板24均设置在底板23的一侧，两个挡板24相对设置，所述第三丝杠25和导杆26均水平设置在两个挡板24之间，所述导杆26有两个，两个导杆26关于第三丝杠25对称设置，所述第四电机28设置在其中一个挡板24上，所述第四电机28的输出轴与第三丝杠25同轴设置，所述第四电机28与第三丝杠25传动连接，所述滑块27上设有第四通孔30和第五通孔31，所述第五通孔31有两个，两个第五通孔31关于第四通孔30对称，所述第四通孔30设有内螺纹，所述第四通孔30与第三丝杠25匹配，所述第三丝杠25位于第四通孔30内，所述导杆26位于第五通孔31内，所述导杆26和第五通孔31滑动连接，所述打印头29设置在滑块27上；

所述调整机构包括第二支杆32、第五电机33、第五齿轮34、第六齿轮35、第三转轴36、支座37和连杆38，所述第二支杆32竖向设置，所述第二支杆32套设在第一转轴14上，所述第二支杆32位于第三通孔13内，所述第三转轴36水平设置，所述第二支杆32套设在第三转轴36上，所述第二支杆32和第三转轴36滑动连接，所述第三转轴36位于支板10的上方，所述第三转轴36的转动平面与第一转轴14的转动平面垂直，所述第五电机33设置在第二支杆32上，所述第五齿轮34套设在第五电机33的输出轴上，所述第六齿轮35套设在第三转轴36上，所述第五齿轮34和第六齿轮35啮合，所述支座37水平设置，所述支座37位于第二支杆32的上方，所述支座37通过连杆38与第三转轴36连接，所述连杆38有两个，两个连杆38关于第三转轴36对称设置；

所述第一支撑机构包括第一气缸39、第一支盘40和第一弹簧41，所述第一气缸39设置在底座1上，所述第一气缸39的输出轴竖直向上设置，所述第一支盘40水平设置在第一气缸39的上方，所述第一支盘40的下端面与第一气缸39的输出轴连接，所述第一支盘40的上端面通过第一弹簧41与支板10的下端面连接；

所述第二支撑机构包括第二气缸42、第三支杆43和支撑组件，所述第二气缸42设置在底板23的下端面，所述第二气缸42的输出轴竖直向下设置，所示第三支杆43水平设置在第二气缸42的下方，所述第三支杆43与第二气缸42的输出轴连接，所述支撑组件设置在第三支杆43的下方；

所述支撑组件包括第二弹簧44、连接块45和万向轮46，所述万向轮46设置在连接块45的底部，所述连接块45的顶部通过第二弹簧44与第三支杆43连接，所述支撑组件有两个，两个支撑组件对称设置，两个支撑组件均位于支座37的外周；

作为优选，为了能够测定线性位移组件是否水平，所述底板23的上端面设有测距仪47，所述测距仪47有两个，两个测距仪47关于第三转轴36对称设置。

作为优选，为了提高测距仪47的精准度，所述测距仪47为激光测距仪。

作为优选，为了监测支座37是否水平，所述支座37的下端面设有水平仪48。

作为优选，为了能使支座37自动保持水平，该高稳定性3D打印设备设有PLC，所述水平仪48为水平传感器，所述水平仪48、第二电机18和第五电机33均为PLC电连接。

作为优选，为了校验线性位移组件是否水平，同时为了能够调整第二支撑机构的支撑力度，所述第三支杆43的下端面设有第一压力传感器，所述连接块45通过第二弹簧44与第一压力传感器连接。如果两个第一压力传感器的竖直有偏差，则说明不水平，另外通过控制第二气缸42能调整对于平面移动机构的支撑力。

作为优选，为了能够调节第一气缸39对于支板10的支撑力，所述第一支盘40的上端面设有第二压力传感器，所述第二压力传感器通过第一弹簧41与支板10的下端面连接。

作为优选，为了提高稳定性，所述第一支撑机构有两个，两个第一支撑机构关于第三通孔13对称设置。

作为优选，为了能精确控制打印头29的加热温度，所述打印头29上设有温度传感器。

作为优选，为了精确控制，所述第一电机4、第二电机18、第三电机20、第四电机28和第五电机33均为伺服电机。

该高稳定性3D打印设备中，平面移动机构和竖直移动机构配合实现3D打印，其中竖直移动机构的工作原理为：第一电机4驱动蜗杆5转动，带动第一蜗轮6和第二蜗轮7转动，带动第一丝杠8和第二丝杠9转动，从而带动支板10上升或者下降。平面移动机构的工作原理为：第三电机20带动第四齿轮22转动，带动第三齿轮21转动，带动第二转轴19转动，从而带动线性移动组件转动。线性移动组件的工作原理为：第四电机28驱动第三丝杠25转动驱动滑块27做水平运动。调整机构的工作原理为：第二支杆32套设在第一转轴14上，可跟随第一转轴14转动，同时第二支杆32套设在第三转轴36上，且与第三转轴36滑动连接，设置在第二支杆32上的第五电机33通过第五齿轮34和第六齿轮35驱动第三转轴36转动，由于支座37通过连杆38与第三转轴36连接，因此支座37可跟随第三转轴36转动，由于第一转轴14和第三转轴36的转动平面垂直，所以调整机构配合支板组件可保证支座37的水平。第二支撑机构的作用是支撑平面移动机构，抵消掉平面移动机构的重量，使其转动更平稳，第二支撑机构的万向轮46在平面移动机构转动时可在支板10的上端面滑动，因此支板10会承受额外的重量，第一支撑机构用于在底部支撑支板10，防止支板10沉重过大发生损坏，也防止支板10和第一丝杠8或是第二丝杠9的连接螺纹磨损.

与现有技术相比，该高稳定性3D打印设备设计巧妙，可行性高，悬挂式的平面移动机构利用极坐标定位水平面内的任意一点，竖直移动机构和平面移动机构结合实现3D打印，调整机构可保证盛放物体的支座始终保持水平，第二支撑机构用于支撑平面移动机构，抵消掉其一部分重力，使其更稳定，第一支撑机构用于支撑支板，防止支板受力过大导致形变和支板与第一丝杠、第二丝杠的连接处出现磨损。

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。