一种高精度桌面级3D打印机结构的制作方法

本发明涉及3d打印技术领域，具体为一种高精度桌面级3d打印机结构。

背景技术

日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3d打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3d打印机通过电脑控制可以把打印材料一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物，然而现有的一般的桌面级家用3d打印机大多采用齿轮传动啮合，虽然可以将需要打印的物体打印出来，但是齿轮传动喷嘴时的精度问题，从而使打印出来物体精密度不高，为此我们提出了一种高精度桌面级3d打印机结构。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高精度桌面级3d打印机结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高精度桌面级3d打印机结构，包括箱体，所述箱体的内部设有空腔，所述空腔的内部设有第一电机，所述第一电机的输出轴与驱动齿轮传动连接，所述驱动齿轮与升降盘的外壁啮合，所述升降盘内设有螺旋槽，所述螺旋槽与升降杆滑动连接，所述升降杆与横杆转动卡接，所述横杆的右端滑动连接在位于空腔内的立槽内部，所述横杆远离立槽的一端连接有滑杆，所述滑杆的两侧均滑动连接在滑槽的内部，两个滑槽开在空腔的两侧壁上，所述滑杆的下端贯穿空腔的侧壁并延伸至空腔的外部且固定连接有支撑板，所述支撑板的两端滑动连接在立柱的内部，两个立柱设在箱体的内部；

所述箱体的上侧通过轴承作为支点转动连接有横拨杆，所述横拨杆的两端均开有导槽，两个导槽的内部分别滑动连接有螺纹杆与移动杆，所述螺纹杆啮合套接在第二丝杠上，所述第二丝杠转动连接在第二滑动腔的内部，所述第二滑动腔开在箱体的上侧，所述第二丝杠的一端与第三电机的输出轴固定连接，所述第三电机设在箱体的外侧壁上，所述移动杆的底端贯穿设在箱体上的孔槽并固定连接有移动块，所述移动块的内部滑动连接有喷嘴，所述喷嘴的下侧贯穿移动块的侧壁并延伸至其外部；

两个立柱的内侧壁上均设有固定架，每个固定架的内部均开有第一滑动腔，第一滑动腔内滑动设有位移块，所述位移块与移动机构连接，所述移动机构带动位移块在纵向方向移动，所述位移块上固定连接有两个第二导柱，所述两个第二导柱之间与喷嘴滑动卡接。

优选的，所述移动机构包括位于第一滑动腔内且与第一滑动腔侧壁转动连接有第一丝杠以及第二电机，所述第一丝杠的前端贯穿第一滑动腔的内部并与第二电机的输出轴固定连接，所述第二电机固定连接在固定架上，所述位移块与第一丝杠啮合。

优选的，所述移动机构包括位于第一滑动腔内的导向杆，所述导向杆与位移块滑动连接，左侧的位移块上方通过凸轴与纵拨杆的一端活动连接，所述纵拨杆另一端与调节杆活动连接，且所述调节杆的下端与第三丝杠啮合连接，所述第三丝杠转动连接在调节板上，且一端与第四电机的输出轴固定连接，所述纵拨杆通过轴承作为支点转动连接在调节板上。

优选的，两个固定架的下侧两端均设有第一导柱，每个第一导柱的下侧均贯穿支撑板并固定连接在箱体上。

优选的，一个立柱的外侧壁上转动连接有转动轴，所述转动轴的外侧壁上活动套接有原料架，所述转动轴的内部通过弹簧滑动连接有两个卡球，两个卡球与开在原料架内侧壁上的卡槽活动卡接。

优选的，所述移动块在两个第三导柱上滑动连接，两个第三导柱设在支撑板的上侧位于两个立柱之间。

优选的，所述移动块的一侧开有让位槽，所述让位槽与喷嘴上的进料孔连通。

优选的，所述横拨杆上支点到靠近螺纹杆一端的距离与支点到靠近移动杆一端的距离之比范围为2:1至5:1。

优选的，所述纵拨杆上支点到靠近凸轴一端的距离与支点到靠近调节杆一端的距离之比范围为1:2至1:5。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过电机转动，带动升降盘的转动，从而达到滑杆的上下垂直滑动，该结构通过升降盘圆周运动带动升降杆上下垂直滑动，配合齿轮的传动将升降盘的转动转变为支撑板的上下移动提高了可控精度，通过电机带动横拨杆绕着支点转动，根据杠杆原理，转轴与螺纹杆之间的距离相对于转轴与移动杆之间的距离相对较长，从而使喷嘴左右滑动的精度得到了提高，通过两个第二电机带动相对应的第一丝杠转动，从而使两个第二导柱带着喷嘴前后方向的运动精度得到了提高，本装置结构巧妙，具有较高的实用价值和显著的优点，可一定程度上提高现有的桌面级3d打印机的精度。

附图说明

图1为本发明的实施例1的结构示意图；

图2为本发明的实施例1的支撑板与移动块处的结构示意图；

图3为本发明的空腔处的局部剖视图；

图4为本发明的图3的a处放大图；

图5为本发明的实施例1的第一丝杠与第一滑动腔处的爆炸图；

图6为本发明的横拨杆与导槽处的结构示意图；

图7为本发明的实施例1的喷嘴与移动块连接处的剖视图；

图8为本发明的转动轴与原料架连接处的剖视图；

图9为本发明的实施例2的结构示意图；

图10为本发明的实施例2的导向杆与第一滑动腔处的爆炸图；

图11为本发明的实施例2的调节板的结构示意图；

图12为本发明的实施例2的支撑板与移动块处的结构示意图。

图中：1、箱体，2、空腔，3、弹簧，4、升降盘，5、升降杆，6、横杆，7、立槽，8、卡球，9、立柱，10、滑杆，11、滑槽，12、支撑板，13、第一导柱，14、第一电机，15、转动轴，16、卡槽，17、固定架，18、第二电机，19、第一丝杠，20、第一滑动腔，21、位移块，22、第二导柱，23、喷嘴，24、移动块，25、第三导柱，26、移动杆，27、第三电机，28、横拨杆，29、导槽，30、螺纹杆，31、第二丝杠，32、第二滑动腔，33、孔槽，34、原料架，35、导向杆，36、纵拨杆，37、调节杆，38、第三丝杠，39、调节板，40、第四电机，41、让位槽，42、驱动齿轮，43、螺旋槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种高精度桌面级3d打印机结构，包括箱体1，所述箱体1的内部设有空腔2，空腔2的内部还设有打印控制器，使用时该装置与外部电源电连接并分别控制本装置上的各个电机以及喷嘴23的加热、运转和停止等动作，本装置中的电机均采用步进电机能够在一定程度上控制转动角度从而保持一定的精度，将该装置内部的打印控制器与安装有3d模型设计软件的电脑电连接，电脑对打印控制器进行数据传输，具体打印控制器以及3d模型设计软件目前有公开的技术方案，并且其原理和算法也不是本发明的技术特征所在故对其不做赘述，所述空腔2的内部设有第一电机14，所述第一电机14的的输出轴与驱动齿轮42传动连接，所述驱动齿轮42与升降盘4的外壁啮合，所述升降盘4内设有螺旋槽43，所述螺旋槽43与升降杆5滑动连接，螺旋槽43上的各圈之间半径均相同，升降盘4旋转时会带动升降杆5在螺旋槽43内滑动并逐渐向升降盘4中心位置滑动，螺旋槽43的中心位置设有堵头防止升降杆5滑动到最中心后打转无法返回，将圆周运动转变为竖直方向上的运动，配合驱动齿轮42和升降盘4外壁的牙齿的比例配合可以有效提高升降杆5上升或下降的精度，并且驱动齿轮42与升降盘4之间可再增加齿牙包，从而提高传动比例，可在一定程度上进一步提高精度，当然此调节高度的机构也可用于其他类型的3d打印机的z轴方向的调节上，如dlp光固化成型式3d打印机的提升机构上，所述升降杆5与横杆6转动卡接，所述横杆6的右端滑动连接在位于空腔2内的立槽7内部，立槽7具有导向作用，所述横杆6远离立槽7的一端连接有滑杆10，所述滑杆10的两侧均滑动连接在滑槽11的内部，滑槽11将使滑杆10保持竖直上下滑动，从而使移动不会歪斜，两个滑槽11开在空腔2的两侧壁上，所述滑杆10的下端贯穿空腔2的侧壁并延伸至空腔2的外部且固定连接有支撑板12，支撑板12上下滑动时上表面保持水平，从而保障了打印出的三维模型不会倾斜变形，所述支撑板12的两端滑动连接在立柱9的内部，两个立柱9设在箱体1的内部，支撑板12盛载要打印的模型；

所述箱体1的上侧通过轴承作为支点转动连接有横拨杆28，横拨杆28靠近螺纹杆30的一端到支点的距离长，横拨杆28靠近移动杆26的一端到支点的距离短，从而保证长端转动控制短端转动，利用杠杆的形式使精度提高，考虑到仪器尺寸以及打印部分的空间利用率问题，所述横拨杆28上支点到靠近螺纹杆30一端的距离与支点到靠近移动杆26一端的距离之比为2:1至5:1，这样在采用同样的传动设备(丝杠、电机)的情况下，精度可以提高2到5倍，所述横拨杆28的两端均开有导槽29，两个导槽29的内部分别滑动连接有螺纹杆30与移动杆26，螺纹杆30和移动杆26的直径尺寸与导槽29相适配防止横向活动降低精度，所述螺纹杆30啮合套接在第二丝杠31上，当第二丝杠31转动时可控制横拨杆28靠近螺纹杆30的一端转动，所述第二丝杠31转动连接在第二滑动腔32的内部，所述第二滑动腔32开在箱体1的上侧，所述第二丝杠31的一端与第三电机27的输出轴固定连接，所述第三电机27设在箱体1的外侧壁上，第三电机27为步进电机，可带动第二丝杠31正反转动的，同时可控制螺纹杆30的移动行程，而且第三电机27正反转动是通过打印控制器控制的，所述移动杆26的底端贯穿设在箱体1上的孔槽33并固定连接有移动块24，为了提供移动块24移动的稳定性，所述移动块24在两个第三导柱25上滑动连接，两个第三导柱25设在支撑板12的上侧位于两个立柱9之间，所述移动块24的内部滑动连接有喷嘴23，所述喷嘴23的下侧贯穿移动块24的侧壁并延伸至其外部，目前3d打印机的喷嘴23有很多公开的技术方案，本申请的技术特征在于提高三个方向上移动精度，故对喷嘴23的结构以及工作原理不做赘述，具体的为了给喷嘴23在移动过程中提供良好的进料空间以及电连接的空间，所述移动块24的一侧开有让位槽41，所述让位槽41与喷嘴23上的进料孔连通；

两个立柱9的内侧壁上均设有固定架17，每个固定架17的内部均开有第一滑动腔20，第一滑动腔20内滑动设有位移块21，所述位移块21与移动机构连接，所述移动机构带动位移块21在纵向方向移动，所述位移块21上固定连接有两个第二导柱22，所述两个第二导柱22之间与喷嘴23滑动卡接，所述移动机构包括位于第一滑动腔20内且与第一滑动腔20侧壁转动连接有第一丝杠19以及第二电机18，所述第一丝杠19的前端贯穿第一滑动腔20的内部并与第二电机18的输出轴固定连接，所述第二电机18固定连接在固定架17上，所述移动块21与第一丝杠19啮合,第二电机18为步进电机，可带动第一丝杠19正反转动的，同时可控制位移块21的移动行程，而且第二电机18正反转动也是通过打印控制器控制的，无论喷嘴23随着移动块24左右滑动至任何位置时，两个第二导柱22都可带动喷嘴23前后滑动。

具体而言，两个固定架17的下侧两端均设有第一导柱13，每个第一导柱13的下侧均贯穿支撑板12并固定连接在箱体1上，在支撑板12上下滑动时具有导向作用，使支撑架12水平上下滑动，提高了该装置的精度。

具体而言，右侧的立柱9的外侧壁上转动连接有转动轴15(如图8所示，能够转动，且转动轴15与立柱9不会分离)，所述转动轴15的外侧壁上活动套接有原料架34，打印材料用完时，可快速的拆下空的原料架34然后将装有打印材料的原料架34重新安装，所述转动轴15的内部通过弹簧3滑动连接有两个卡球8，两个卡球8与开在原料架34内侧壁上的卡槽16活动卡接，卡球8与卡槽16卡接后，原料架34与转动轴15不可轻易脱离。

工作原理：使用时该装置通电，将该装置内部的打印控制器与安装有3d模型设计软件的电脑电连接，然后将线形的打印材料缠绕在原料架34的内部，打印材料的外端与喷嘴23相连接，开始时支撑板12将至于最高位置，第一电机14转动时将带动升降盘4转动，升降盘4转动时通过螺旋槽43下拉升降杆5，升降杆5通过横杆6将使滑杆10向下移动，从而使支撑板12向下滑动，启动两个第二电机18，两个第一丝杠19将带着第二导柱22前后滑动，从而使两个第二导柱22控制喷嘴前后滑动，启动第三电机27时，将带动第二丝杠31转动，从而使螺纹杆30沿着第二滑动腔32滑动，螺纹杆30将使横拨杆28转动，使移动杆26带着移动块24在第三导柱25上左右滑动，从而使移动块24带着喷嘴23横向滑动。

实施例2

请参阅图3、4、6以及8-12，本发明提供一种技术方案：与实施例1不同的是改变用于控制喷头23纵向方向移动的移动机构的结构，所述移动机构包括位于第一滑动腔20内的导向杆35，所述导向杆35与位移块21滑动连接，左侧的位移块21上方通过凸轴与纵拨杆36的一端活动连接，所述纵拨杆36另一端与调节杆37活动连接，且所述调节杆37的下端与第三丝杠38啮合连接，所述第三丝杠38转动连接在调节板39上，且一端与第四电机40的输出轴固定连接，调节板39安装在立柱9的一侧，所述纵拨杆36通过轴承作为支点转动连接在调节板39上，与实施例1的类似的第四电机40与内部设有的打印控制器电连接，第四电机40采用步进电机且被控制转动形成距离以及正反转，考虑到整体尺寸的问题和支撑板12上的实际可用范围，所述纵拨杆36上支点到靠近凸轴一端的距离与支点到靠近调节杆37一端的距离之比范围为1:2至1:5，在都均采用相同精度的丝杠和步进电机的情况下本机构可以提高移动精度2倍到5倍，同样的凸轴和调节杆37的尺寸均与纵拨杆36两端的开槽相匹配，能实现滑动但无法晃动，防止降低精度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。