用于悬臂式3D打印机的三轴连接装置的制作方法

本实用新型涉及的是一种领域的技术，具体是一种用于悬臂式3D打印机的三轴连接装置。

背景技术：

目前常见的3D打印机采用笛卡尔坐标系(X、Y、Z三轴，X轴表示左右，Y轴表示前后，Z轴表示上下)，没有针对三轴的垂直度进行专门设计，而采用光轴导向的运动并不是很平稳。然而3D打印机的精度可总结为由各个轴向的运动精度和三轴之间的垂直度共同体现，因此市面上现有的3D打印机的打印精度不高，导致产品效果差强人意。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术打印精度不高，特别是采用柱面坐标系的悬臂式打印机其旋转轴微小的角度偏差都会通过水平导轨进行放大从而导致打印质量低下，打印平台和垂直导轨之间的垂直度，以及水平导轨和垂直导轨之间的垂直度等缺陷，提出一种用于悬臂式3D打印机的三轴连接装置，在采用精密直线导轨保证运动平稳性的同时，通过XZ轴连接件、YZ轴连接件和导向件等特殊设计的零件以及另外一些标准件零件来保证三轴之间的相对垂直，从而提高打印精度和质量。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型包括：XZ轴连接件、YZ轴连接件、导向件、角件、相互垂直的X轴导轨、Y轴铝型材和Z轴导轨及Z轴铝型材，其中：XZ轴连接件分别与X轴导轨和Z轴导轨相连，YZ轴连接件分别与Y轴铝型材和Z轴铝型材相连；角件分别与Z轴铝型材和Y轴铝型材相连；导向件固定设置于XZ轴连接件上并通过轴承抱住Z轴铝型材来实现对X轴导轨的限位。

所述的Z轴导轨上沿Z轴方向设有两个沿Z轴导轨上下滑动的滑块，由于悬臂即X轴导轨是固定设置于滑块上的，因此滑块的上下滑动转化为悬臂在Z轴方向的上下移动。

所述的XZ轴连接件为经过精密机械加工的金属块。

所述的XZ轴连接件的一侧设有用于约束X轴导轨的水平的卡槽，另一侧设有用于约束Z轴导轨上的两个滑块的竖直的卡槽。

所述的YZ轴连接件为经过精密机械加工的金属块

所述的YZ轴连接件的底面上设有水平凸台，竖直面上设有竖直凸台。

所述的水平凸台与设置于Y轴铝型材上方的凹槽相配合。

所述的竖直凸台与设置于Z轴铝型材上且与Y轴铝型材的侧面相贴合的凹槽相配合。

所述的导向件材料为弧形塑料结构，可在螺栓的作用下发生变形，从而改变导向件上两个轴承的距离。

所述的导向件的一端通过两个轴承与Z轴铝型材滚动接触，并可沿铝型材上下滑动，

所述的导向件上的轴承抱紧Z轴铝型材的松紧程度可通过调节导向件上的螺栓来改变。

所述的导向件的另一端与XZ轴连接件刚性连接。

所述的角件包括两个相互垂直的面；

所述的角件在Z轴铝型材底部分别与Z轴铝型材和Y轴铝型材相连，其相互垂直的两个面分别和Z轴铝型材和Y轴铝型材贴合以限制Z轴铝型材较宽的侧面和Y轴铝型材相互垂直。

所述的X轴导轨和Z轴导轨为精密直线导轨、Z轴导轨固定设置于Z轴铝型材上并与Z轴铝型材平行，

所述的Y轴铝型材和Z轴铝型材为精密加工的工业铝型材，具有很好的强度和精度。

技术效果

与现有技术相比，本实用新型设计合理，结构简洁，X轴导轨和Z轴导轨均为精密直线导轨，保证了打印机的运动平稳性和精度；XZ轴连接件保证了X轴导轨和Z轴导轨上的滑块的相互垂直，从而实现了在X轴模块上下运动过程中X轴导轨始终和Z轴导轨保持相互垂直；YZ轴连接件保证了Z轴铝型材和Y轴铝型材的相互垂直，从而实现Z轴导轨和Y轴方向的相互垂直；角件限制了Z轴铝型材较宽的侧面和Y轴铝型材相互垂直，而导向件则防止X轴导轨绕Z轴导轨的转动，从而和角件一起保证了X轴导轨和Y轴方向的相互垂直，因此这样的设计不仅实现了打印过程的平稳性和运动精度，也实现了三个轴的相互垂直，从而提升了打印精度和质量。

附图说明

图1为本实用新型等轴测图；

图2为XZ轴连接件前视图；

图3为XZ轴连接件后视图；

图4为XZ轴连接件俯视图；

图5为YZ轴连接件前视图；

图6为YZ轴连接件等轴测图；

图7为导向件等轴测图；

图8为导向件俯视图；

图中：1为X轴导轨、2为Y轴铝型材、3为Z轴铝型材、4为XZ轴连接件、5为YZ轴连接件、6为导向件、7为水平卡槽、8为竖直卡槽、9为水平凸台、10为竖直凸台、11为滑块、12为角件、13为轴承、14为Z轴导轨、15为Y轴光轴。

具体实施方式

如图1所示，本实施例包括：XZ轴连接件4、YZ轴连接件5、角件12、导向件6、X轴导轨1、Y轴铝型材2、Y轴光轴15、Z轴铝型材3和Z轴导轨14，其中：XZ轴连接件4与X轴导轨1和Z轴导轨14分别相连；YZ轴连接件5与Y轴铝型材2和Z轴铝型材3分别相连；角件12与Y轴铝型材2和Z轴铝型材3分别相连；导向件6与X轴连接件4和Z轴铝型材3分别相连；Z轴导轨14固定设置于Z轴铝型材3上并与之平行；Y轴光轴与Y轴铝型材平行。

如图2所示，所述的Z轴导轨14上沿Z轴方向依次设有两个滑块11。

如图3所示，所述的XZ轴连接件4为精密机械加工的金属块。

所述的XZ轴连接件4的一侧设有水平卡槽7，另一侧设有竖直卡槽8，水平卡槽7和竖直卡槽8相互垂直。

所述的水平卡槽7位于X轴导轨1上方，用于设置水平的X轴导轨1。

如图4所示，所述的竖直卡槽8与Z轴导轨上的两个滑块11的侧面贴合，并采用螺栓使XZ轴连接件和滑块紧密相连。

如图5和图6所示，所述的YZ轴连接件5为精密机械加工的金属块。

所述的YZ轴连接件5的底面上设有水平凸台9，竖直面上设有竖直凸台10，水平凸台9和竖直凸台10相互垂直。

所述的水平凸台9与Y轴铝型材2上方的凹槽相配合并锁紧。

所述的竖直凸台10与Z轴铝型材3的贴着Y轴铝型材2一侧的凹槽相配合并锁紧。

所述的Y轴铝型材2通过角件12与Z轴铝型材3锁紧，并且由于角件的约束Z轴铝型材较宽的侧面和Y轴铝型材5相互垂直。

如图7和图8所示，所述的导向件6与Z轴铝型材3滚动接触。

所述的导向件6的一端通过轴承13夹住Z轴铝型材3，并可沿Z轴铝型材3上下滑动。

所述的导向件6的另一端与XZ轴连接件4刚性连接。

所述的导向件6用于防止X轴导轨1绕Z轴导轨3转动，保证XZ轴连接件4在该位置与Z轴铝型材3的距离保持不变，从而限制X轴导轨1的摆动。

所述的X轴导轨1和Z轴导轨14为精密直线导轨、Y轴铝型材2和Z轴铝型材3为精密加工的工业铝型材。

所述的X轴导轨1和Z轴导轨3为精密直线导轨，其行走平行度达到2um(以100mm的导轨长度为例)，从而保证了打印机运动的平稳性和精度；

所述的XZ轴连接件4为精密机械加工的金属块，其加工精度达到0.01mm，从而保证了X轴和Z轴的相互垂直。

所述的YZ轴连接件5为精密机械加工的金属块，其加工精度达到0.01mm，从而保证了Z轴和Y轴的相互垂直。

所述的角件12为精密加工的铝合金零件，其加工精度达到0.05mm，从而保证了Z轴铝型材侧面和Y轴方向的相互垂直。

所述的导向件6材料为塑料，通过注塑或打印成型，其加工精度达到0.05mm，能很好地约束XZ轴连接件4，防止X轴导轨1绕Z轴导轨3转动，并和角件12一起确保X轴导轨在沿Z轴导轨上下运动时保持和Y轴方向相互垂直。

所述的Y轴铝型材2与Z轴铝型材3为精密加工的工业铝型材，其平行度达到0.02mm，从而保证了打印机的精度。

如图1所示，工作时，工作台沿Y轴光轴移动，打印头沿X轴导轨移动，X轴导轨通过Z轴导轨上的滑块沿Z轴上下移动，由于X轴导轨1和Z轴导轨14均为精密直线导轨，保证了打印机头运动的平稳性和精度；由于采用了两根平行的Y轴光轴15，因此工作台的运动也能保证平稳性；Y轴光轴15和Y轴铝型材平行，Z轴导轨14设置在Z轴铝型材3上并和Z轴铝型材3平行，并通过XZ轴连接件4、YZ轴连接件5、角件12，以及导向件6的约束保证了三个轴向运动的相互垂直，从而提升打印精度和质量。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。