一种用于3D打印设备的平面传动机构及3D打印设备的制作方法

本发明属于3d打印技术领域，特别涉及一种用于3d打印设备的平面传动机构及3d打印设备。

背景技术

3d打印是以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，传动机构驱动3d打印设备的打印单元在x、y方向上运动，打印单元需要在x、y方向上运动往复运动，对传动机构的精度要求高。

现有3d打印设备中的传动机构中包括横轴导轨、打印单元、横轴皮带、纵轴导轨和纵轴皮带，打印单元可沿所述横轴导轨往复移动的安装在所述横轴导轨上，所述横轴皮带与所述打印单元传动连接，并可驱动所述打印单元在所述横轴导轨上往复移动；所述横轴导轨可沿所述纵轴导轨往复移动的安装在所述纵轴导轨上，所述纵轴皮带与所述横轴导轨传动连接，并可驱动所述横轴导轨在所述纵轴导轨上往复移动。

采用此种传动机构的3d打印设备利用皮带实现打印单元在x、y方向上往复运动和重复定位，可获得更好的低速性能，但皮带易老化和松弛，且皮带在传动过程中，容易产生打滑和振动，影响打印单元的定位精度，重复定位精度低；且皮带负载小，无法应用于较大的3d打印设备，无法获得较高的速度；且皮带传动无法实现打印单元的匀加减速，影响3d打印设备的平稳度。

3d打印设备的打印粉末由多种大小和硬度不同的材料的颗粒混合而成，在工作缸中完成铺粉后的大小不同的颗粒会影响3d打印时每层的平面度，且3d打印单元在打印制样时会在颗粒较大的粉末颗粒的作用下卡顿。

且3d打印设备的所述3d打印单元的两端分别可往复移动的安装在所述横轴导轨上，为保持其两端运动的同步，其两端需要分别通过导向柱进行安装，导向柱增加了系统装配的精度和加工精度。

为提高传动的精准度和平稳度，通常采用丝杠和旋合在丝杠上法兰的传动机构；横轴导轨的一端为主动端，另一端为随动端，驱动装置与所述横轴导轨的主动端传动连接，另一端随所述主动端沿所述纵轴导轨往复移动，随动端运动滞后，法兰在左右方向对丝杠产生了夹持力，提高了丝杠与法兰之间的摩擦力，易使所述横轴导轨移动卡顿。

技术实现要素：

为解决上述的技术问题，本发明提供了一种用于3d打印设备的平面传动机构及3d打印设备，采用的技术方案为：

一种用于3d打印设备的平面传动机构，包括第一直线移动机构、第二直线移动机构、安装板、导轨和偏心机构，所述第一直线移动机构和所述导轨水平间隔设置，且所述导轨与所述第一直线移动机构的移动方向平行，所述安装板为条形板，并垂直于所述导轨，且位于所述第一直线移动机构和所述导轨的上方，所述安装板的一端与所述第一直线移动机构传动连接，另一端通过所述偏心机构可滑动的安装在所述导轨上；所述第二直线移动机构安装在所述安装板上，其移动方向与所述安装板的长度方向一致，所述3d打印单元安装在所述第二直线移动机构上，并可沿所述第二直线移动机构直线移动；

所述偏心机构包括连接件，所述连接件固定在所述安装板远离所述第一直线移动机构的一端，其靠近所述导轨的一侧沿所述安装板的长度方向水平设有两个偏心轴和与两个所述偏心轴分别对应的滚轮，所述滚轮分别可转动的套设在对应的所述偏心轴上，其中一个所述偏心轴位于所述导轨上方，且与其对应的所述滚轮的下部与所述导轨的上端面接触，另一个所述偏心轴位于所述导轨下方，且与其对应的所述滚轮的上部与所述导轨的下端面具有跳动间隙。

进一步的，两个所述偏心轴水平交错设置。

进一步的，所述第一直线移动机构包括第一丝杠、第一滑座、安装座和第一电机，所述第一丝杠与所述导轨平行设置，其两端分别通过与其转动配合的轴承座固定在所述安装座的上端面，所述第一滑座旋合套设在所述第一丝杠外，所述第一电机与所述第一丝杠传动连接，并可驱动所述第一丝杠转动，所述安装板远离所述导轨的一端与所述第一滑座连接固定，所述第一滑座的下端与所述安装座上端面接触。

进一步的，所述安装座的上端面对应所述第一滑座的位置设有与所述导轨平行的肋条，所述第一滑座的下端的两侧分别设有滑块，两个所述滑块相互靠近的一侧分别与所述肋条的两侧接触。

进一步的，所述第一直线移动机构包括第二丝杠、第二滑座和第二电机，所述第二丝杠沿所述安装板的长度方向水平设置，并与所述导轨垂直，其两端分别通过与其转动配合的轴承座固定在所述安装板的上端，所述安装板的上端面为水平面，所述第二滑座旋合套设在所述第二丝杠外，其下端面与所述安装板的上端面接触，所述3d打印单元安装在所述第二滑座上。

进一步的，所述3d打印单元包括支架和打印头，所述支架安装在所述第二滑座上，所述打印头安装在所述支架上。

进一步的，所述安装板靠近所述支架的一侧设有与所述第二丝杠平行的滑轨，所述支架上设有与所述滑轨配合的导滑块，所述导滑块安装在所述滑轨上，并可沿所述滑轨滑动。

一种3d打印设备，包括底座、工作缸、材料缸和驱动装置，所述工作缸和所述材料缸分别可升降的安装在所述底座上，所述驱动装置分别与所述工作缸和所述材料缸传动连接，并可分别驱动所述工作缸和所述材料缸升降，还包括回收槽，所述回收槽呈长方体形，所述回收槽安装在所述底座的上端，所述工作缸和所述材料缸上下贯穿所述回收槽，所述第一直线移动机构和所述导轨沿所述回收槽的长度方向分别设置在所述回收槽相对的两侧长边，所述安装板沿所述回收槽的宽度方向设置，并位于所述回收槽的上方；所述第一直线移动机构和所述第二直线移动机构可分别驱动所述3d打印单元在所述工作缸上方沿所述回收槽的长度方向和宽度方向移动。

本发明所述一种用于3d打印设备的平面传动机构采用丝杠传动，避免了皮带传动产生的振动和打滑导致的传动精度低的问题；且丝杠能驱动3d打印单元往复运动，传动精度高，重复定位精度高。

本发明所述偏心机构降低了所述安装板的加工精度和安装精度需求，取代了传统的法兰，消除了3d打印单元平面移动的卡顿，降低所述安装板沿所述导轨移动的阻力，使所述3d打印单元移动更平稳。

所述3d打印单元随所述平面传动机构在所述工作缸上方移动的过程中，可将所述工作缸内大小不同的颗粒的上端的高度落差约束在所述跳动间隙的范围内，提高所述工作缸内平铺的粉末的平面度，提高3d打印的效果，也可防止3d打印单元在打印制样的过程中卡顿，同时压实并压紧大颗粒的粉末，避免因粉末蓬松或松散而影响所述3d打印单元的打印的精度；两个所述偏心轴和两个所述滚轮避免所述安装板跳动时脱离所述导轨，保证所述安装板能沿所述导轨往复移动。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明所述3d打印设备的结构示意图之一；

图2为本发明所述3d打印设备的结构示意图之二；

图3为本发明所述3d打印设备的结构示意图之三；

图4为本发明所述偏心机构的结构示意图之一；

图5为本发明所述偏心机构的结构示意图之二；

图6为本发明所述偏心机构的剖视图；

图7为本发明所述偏心机构的结构爆炸图；

图8为本发明所述支架的结构示意图。

具体的附图标记为：

1、底座；2、工作缸；3、材料缸；4、3d打印单元；41、支架；42、导滑块；5、平面传动机构；51、第一直线移动机构；511、第一丝杠；512、第一滑座；513、安装座；514、；肋条；515、滑块；52、第二直线移动机构；521、第二丝杠；522、第二滑座；523、第二电机；524、滑轨；53、安装板；54、导轨；55、偏心机构；551、连接件；552、偏心轴；553、滚轮；6、回收槽。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合附图1-8对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1-8，提出本发明的一实施例，所述3d打印设备包括底座1、工作缸2、材料缸3、驱动装置、3d打印单元4和平面传动机构5，所述工作缸2和所述材料缸3分别可升降的安装在所述底座1上端，所述驱动装置分别与所述工作缸2和所述材料缸3传动连接，并可分别驱动所述工作缸2和所述材料缸3升降。

还包括回收槽6，所述回收槽6呈长方体形，所述回收槽6固定在所述底座1上端，所述工作缸2和所述材料缸3上下贯穿所述回收槽6，所述平面传动机构5可驱动所述3d打印单元4在所述工作缸2上方沿所述回收槽6的长度方向和宽度方向移动，以在所述工作缸2内打印制样。

作为优选，所述回收槽6上端开口，并可拆卸的安装在所述底座1的上端，所述工作缸2和材料缸3的上端位于所述回收槽6上端的开口处，所述回收槽6可用于回收从所述工作缸2和所述材料缸3中掉落的材料，拆卸所述回收槽6可集中回收掉落在所述回收槽6中材料。

所述平面传动机构5包括第一直线移动机构51、第二直线移动机构52、安装板53、导轨54和偏心机构55，所述第一直线移动机构51和所述导轨54分别沿所述回收槽6的长度方向设置在所述回收槽6相对的两侧长边。

所述第一直线移动机构51包括第一丝杠511、第一滑座512、第一电机(图中未示出)和安装座513，所述安装座513安装在所述回收槽6长边的一侧，其上端面为平面，所述第一丝杠511沿所述回收槽6的长度方向设置，其两端分别通过与其转动配合的轴承座固定在所述安装座513的上端，所述第一滑座512旋合套设在所述第一丝杠511外，其下端与所述安装座513的上端接触；所述第一电机(图中未示出)通过电机座安装在所述安装座513的上端，并位于所述第一丝杠511的一端，且与所述第一丝杠511的一端传动连接。

作为优选，所述安装座513的上端面对应所述第一滑座512的位置沿所述回收槽6的长度方向设有肋条514，所述第一滑座512下端的两侧分别设有滑块515，两个所述滑块515相互靠近的一侧分别与所述肋条514的两侧接触，以使所述第一滑座512可沿所述第一丝杠511稳定移动。

所述导轨54沿所述回收槽6的长度方向安装在所述回收槽6背离所述安装座513的一侧，所述安装板53为条形板，其长度方向与所述回收槽6的宽度方向一致，并垂直于所述导轨54，所述安装板53位于所述回收槽6上方，其一端的下端与所述第一滑座512的上端连接固定，另一端通过所述偏心机构55可滑动的安装在所述导轨54上。

所述偏心机构55包括连接件551、两个偏心轴552和与两个所述偏心轴552分别对应的所述滚轮553，所述连接件551安装在所述安装板53远离所述第一滑座512的一端，两个所述偏心轴552分别沿所述回收槽6的宽度方向水平设置，且所述偏心轴552包括螺纹段和偏心段，其螺纹段贯穿所述连接件551，并通过与其螺纹配合的螺母与所述连接件551紧固住，所述偏心轴552的偏心段位于所述连接件551靠近所述导轨54的一侧，且两个所述偏心轴552分别位于所述导轨54的上方和下方。

所述滚轮553分别套设在对应的所述偏心轴552的偏心段上，并可相对于所述偏心轴552的偏心段转动，其中位于所述导轨54上方的所述偏心轴552上的所述滚轮553的下部与所述导轨54的上端面接触，位于所述导轨54下方的所述偏心轴552上的所述滚轮553的上部与所述导轨54的下端面之间具有跳动间隙。

作为优选，所述滚轮553为深沟滚子轴承。

作为优选，两个所述偏心轴552在所述回收槽6的长度方向上水平交错设置，以保证所述3d打印单元4移动的平稳度。

所述第一电机可驱动所述第一丝杠511转动，并带动所述第一滑座512沿所述第一丝杠511的轴向移动，以带动所述安装板53沿所述回收槽6的长度方向往复移动。

所述第二直线移动机构52安装在所述安装板53上方，所述第二直线移动机构52包括第二丝杠521、第二滑座522和第二电机523，所述第二丝杠521沿所述回收槽6的宽度方向水平设置，并与所述安装板53的长度方向一致，所述第二丝杠521的两端分别通过与其转动配合的轴承座在所述安装板53的上端，所述第二滑座522旋合套设在所述第二丝杠521外，所述安装板53的上端面为平面，所述第二滑座522的下端面与所述安装板53的上端面接触；所述第二电机523通过电机座安装在所述安装板53的上端，并位于所述第二丝杠521靠近所述第一直线移动机构51的一端，并与所述第二丝杠521靠近所述第一直线移动机构51的一端传动连接。

所述第二电机523可驱动所述第二丝杠521转动，以带动所述第二滑座522沿所述第二丝杠521的轴向往复移动，以带动所述3d打印单元4沿回收槽6的宽度方向往复移动。

所述3d打印单元4包括支架41和打印头(图中未示出)，所述支架41呈l型，其竖直段与所述第二滑座522固定连接，所述打印头安装在所述支架41的水平段。

作为优选，所述安装板53靠近所述支架41的一侧设有与所述第二丝杠521平行的滑轨524，所述支架41的竖直段上设有与所述滑轨524配合的导滑块42，所述导滑块42可滑动的安装在所述滑轨524上，以保证所述3d打印单元4沿所述回收槽6的宽度方向运动的稳定性。

所述第一电机可驱动所述第一丝杠511带动所述安装板53沿所述回收槽6的长度方向移动，所述3d打印单元4随所述安装板53沿所述回收槽6的长度方向往复移动；所述第二电机523可驱动所述第二丝杠521带动所述3d打印单元4沿所述回收槽6的宽度方向往复移动。

本发明所述平面传动机构利用所述第一电机(图中未示出)和所述第二电机523分别驱动所述第一丝杠511和所述第二丝杠521分别带动所述3d打印单元4沿所述回收槽6的长度和宽度方向移动，可实现所述3d打印单元4的高精度传动，运行精度高，重复定位精度更准确；且所述第一电机(图中未示出)和所述第二电机523可实现所述3d打印单元4的匀加减速，保证所述3d打印单元4移动的稳定性，有利于保证3d打印设备的精度。

在装配所述安装板53时，所述安装板53的一端与所述第一滑座512上端连接固定，其另一端通过所述偏心机构55可滑动的安装在所述导轨54上，为保证所述3d打印单元4平面移动，需水平安装所述安装板53，旋转所述偏心轴552可补偿所述安装板53水平度，降低了所述安装板53的加工精度和安装精度需求。

所述偏心机构55轴承取代了法兰，避免法兰在水平方向对导轨54产生夹持力，防止因所述安装板53远离所述第一直线移动机构51的一端的滞后导致的所述3d打印单元4卡顿，降低所述安装板53远离所述第一直线移动机构51的一端沿所述导轨54移动的阻力，保证所述安装板53的两端运动的同步性，使所述3d打印单元4移动更平稳。

打印粉末在工作缸2内平铺后，在所述3d打印单元4在大颗粒的粉末作用下，所述安装板53可在所述跳动间隙的范围内在竖直方向上跳动，大颗粒的粉末可在所述3d打印单元4的作用下同时向下压平，在所述跳动间隙的范围内约束大小不同的颗粒的高度落差，提高所述工作缸2内平铺的粉末的平面度，提高3d打印的效果，还防止因颗粒大的材料导致的打印卡顿，保证3d打印设备的平稳度；同时，大颗粒的粉末在所述3d打印单元4的作用下压实并压紧，避免因粉末蓬松或松散而影响所述3d打印单元4的打印的精度；且所述滚轮553避免所述安装板53跳动时脱离所述导轨54，保证所述安装板53能沿所述导轨54往复移动。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。