一种悬臂式极坐标进给3D打印机的制作方法

本发明属于3d打印技术领域，涉及一种悬臂式极坐标进给3d打印机，可以实现桌面级的3d打印设备。

背景技术：

在3d打印技术领域中，桌面级3d打印机已经渐渐普及于人类的生活，随着人类生活的需求提高，对打印机的要求也不断增加，如3d打印的速度，打印的多样性，以及对于3d打印机所占用的空间问题等。常见的桌面级3d打印机为龙门式三坐标的3d打印机，其结构的稳定性及长期性一直被广泛应用，但是因为龙门式3d打印机通过三个导轨滑块机构进行三坐标的定位，因此所占用的空间较大，重量较重，同时需要的动力源较多，无法达到更好的节能效果以及满足人类对空间的要求性。

因此，设计了一种悬臂式极坐标进给3d打印机，通过动力源控制悬臂的运动，使3d打印喷头进行极坐标式的定位，实现了旋转式3d打印供给的方式，减轻了打印头的重量，具有结构稳定，空间占用率小的物料供给连续精准的特点。

技术实现要素：

本发明采取的技术方案如下：

一种悬臂式极坐标进给3d打印机，包括3d打印机座、转臂机构和电动推缸三部分；3d打印机座安装于底座上部，转臂机构安装于3d打印机座伸出的悬臂上，电动推缸安装于底座的另一侧。

所述3d打印机座由机座电机1、机座外壳2、机座联轴器3、丝杠4、螺母5、轴承6与底座18组成；机座外壳2安装在底座18的上部，机座电机1通过螺栓安装于机座外壳2的上侧，机座电机1的电机轴与丝杠4带键槽的一端通过机座联轴器3和键连接，丝杠4另一端安装于机座外壳2的底部，并通过轴承6与机座外壳2连接，与丝杠4配合安装有螺母5，螺母5伸出的支架8从机座外壳2一侧的矩形槽伸出。

所述转臂机构由悬臂电机7、支架8、悬臂联轴器9、连杆10、悬臂11、打印喷头12组成；支架8与螺母5固定连接；悬臂电机7固定连接在支架8上，悬臂电机7的轴与连杆10带键槽一端通过悬臂联轴器9和键连接，连杆10的另一端为凸台状且与悬臂11固定连接，悬臂11另一侧安装有打印喷头12。

所述电动推缸由打印平台13、电机14、联轴器15、螺杆16、滑动螺母17、底座18组成；电机14通过螺栓安装于底座18的一侧，电机14轴与螺杆16的凸台带键槽的一侧通过联轴器15安装，另一侧通过轴承安装于底座18的槽中，滑动螺母17上的凸台设有螺纹孔，打印平台13下侧的螺杆16装配在螺纹孔中，并与打印喷头12对中安装，滑动螺母17两侧带有t型凸块，可在底座18的t型槽中滑移。

本发明的有益效果：采用交流伺服电机作为动力源，实现了一种悬臂式极坐标进给3d打印机的三坐标的运动，保证了运动位置的精确性，并相对于龙门式3d打印机大大缩小的结构尺寸，保证3d打印机在打印过程的平稳性，具有结构简单、维修方便和供料精准且连续等优点，具有较高的工程实用价值。

附图说明

图1一种悬臂式极坐标进给3d打印机的外形图。

图2图1中a-a截面图。

图3图2中b-b截面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施过程进行描述。

如图1、图2和图3所示，一种悬臂式极坐标进给3d打印机包括机座电机1、机座外壳2、机座联轴器3、丝杠4、螺母5、轴承6、悬臂电机7、支架8、悬臂联轴器9、连杆10、悬臂11、打印喷头12、打印平台13、电机14、联轴器15、螺杆16、滑动螺母17、底座18组成；机座外壳2安装于底座18的上部，机座电机1通过螺栓安装于机座外壳2的上侧，机座电机1的电机轴与丝杠4带键槽的一侧通过机座联轴器3以键连接，丝杠4另一侧安装于机座外壳2底部的轴承6中支撑，丝杠4上配合安装有螺母5，螺母5伸出的支架8通过机座外壳2的一侧的矩形槽伸出；悬臂电机7通过螺母5伸出的支架8上的螺纹孔进行连接，悬臂电机7轴与连杆10带键槽一侧通过悬臂联轴器9以键连接，连杆10另一侧为凸台状与悬臂11固定连接，悬臂11另一侧安装有打印喷头12；电机14通过螺栓安装于底座一侧，电机14轴与螺杆16的凸台带键槽的一侧通过联轴器15以键槽安装，另一侧通过轴承安装于底座18的槽中，滑动螺母17上的凸台设有螺纹孔，打印平台13下侧的螺纹杆装配在螺纹孔中，并与打印喷头12对中安装；组成了一种悬臂式极坐标进给3d打印机。

本发明的工作过程：

供料开始时，打印平台13位于最下端，打印喷头12位于打印平台13的边缘处，悬臂电机7通过支架8带动固定连接的悬臂11上的打印喷头12进行圆周运动，悬臂电机7正转，带动打印喷头12沿打印平台13沿圆周顺时针将物料挤出到平台上，电机14运转，通过螺杆16带动联轴器15轴向移动，打印平台13轴向移动，悬臂电机反转，带动打印喷头12沿打印平台13沿圆周逆时针将物料挤出到平台上；逐次挤出，实现物料在打印平台13上第一层的堆积；机座电机1运转，机座电机1轴通过机座联轴器3带动丝杠4旋转，丝杠4上的螺母5沿着丝杠4轴向向上运动，打印喷头12上移，进行第二层物料打印，逐次堆积成型；物件打印完毕，电机停止运转。

本发明的工作原理：

采用三个伺服电机加丝杠螺母副机构实现了两个方向直线进给，用一个伺服电机的直接旋转实现了一个方向的旋转运动；其中由电机14和悬臂电机7实现了一种极坐标方式的运动叠加，而底座电机1实现了极坐标系的三维化，最终实现了打印喷头12的三维极坐标进给运动。

技术特征：

技术总结
一种悬臂式极坐标进给3D打印机，包括3D打印机座、转臂机构和电动推缸三部分组成；3D打印机座安装于底座上部，转臂机构安装于3D打印机座伸出的悬臂上，电动推缸安装于底座的另一侧，组成了一种悬臂式极坐标进给3D打印机；通过机控制悬臂式3D打印机的极坐标运动，实现了桌面级3D打印机的体积结构的优化，减轻了打印喷头的重量，提高了打印精度，电机直驱提高了打印效率，本装置具有稳定可靠，空间占有率低，打印连续精准的优点，便于后期维护。

技术研发人员：侯红玲;李瑞超;赵永强
受保护的技术使用者：陕西理工大学
技术研发日：2019.01.29
技术公布日：2019.05.17