箱体式安装架及3D打印机的制作方法

本发明涉及安装架技术领域，尤其涉及一种箱体式安装架及3d打印机。

背景技术：

3d打印是一种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。3d打印时，3d打印机的机头需要平稳运行才能保证打印出的产品精度高。

3d打印机一般包括安装架、运动机构和机头，机头通过运动机构与安装架连接，比如通过z轴运动机构连接，z轴运动机构可以带动机头沿z轴方向运动。其中，安装架通常由多根型材搭接形成，以满足运动机构的运动需求并尽量避免干涉，安装架的立柱安装在四周边缘，立柱之间搭设横梁，可选的，在安装架外部贴附亚克力板等形成箱体。

然而，安装架的立柱往往位于不同的安装基准，使得安装架上不同位置安装的部件之间的位置与理论值相差较多，使得机头定位精度不高，此外，零散型材搭接形成的安装架刚度不足，结构不稳定，进一步降低了机头运动状态下的精度。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明实施例提供一种箱体式安装架及3d打印机，用于精确、稳定的安装各类部件，最终使得加工出的产品精度好。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明实施例的第一方面提供一种箱体式安装架，其包括底箱和门形框，底箱包括顶板、底板、左侧板和右侧板，顶板、底板、左侧板和右侧板形成框体，框体包括前端开口和后端开口，门形框包括横梁和两根立柱，两根立柱的上端分别与横梁的两端连接，两根立柱的下端分别与顶板连接，两根立柱中的一根与左侧板贴合，另一根与右侧板贴合。

与现有技术相比，本发明实施例提供的箱体式安装架具有如下优点：门形框安装在顶板上，这样顶板上安装的部件和门形框上安装的部件就有同样的定位基准，箱体式安装架上安装的各个部件相互之间的位置精度高；再者，顶板与底板、左侧板和右侧板形成框体，框体扩展了顶板的安装空间，使得顶板处上下两面都可以安装部件，进一步提高了各部件间的定位精度；此外，门形框的两根立柱分别贴合左侧板和右侧板，使得门形框受到更稳固的支撑，箱体式安装架的结构刚度更高，保证箱体式安装架上安装的运动机构运动时箱体式安装架的稳定性，提高了箱体式安装架上部件在运动状态下的位置精度。

作为本发明实施例箱体式安装架的一种改进，横梁包括梁板以及分别位于梁板的两侧的两个连接板；每根立柱包括相对设置的两个柱板，每个柱板的上端与一个连接板连接，且在同一立柱中两个柱板之间构成立柱空间。

作为本发明实施例箱体式安装架的一种改进，梁板对应立柱空间的区域设置有固定盖安装孔，固定盖安装孔为非圆形孔，固定盖安装孔内设置有固定盖，固定盖与固定盖安装孔过盈配合；固定盖和顶板之间设置有导柱，固定盖上设置有与导柱配合的盲孔，顶板设置有与导柱配合的定位孔。

作为本发明实施例箱体式安装架的一种改进，梁板、两个连接板和两个柱板为一体成型结构。

作为本发明实施例箱体式安装架的一种改进，门形框还包括竖板，竖板的两侧分别与同一立柱中两个柱板固定连接。

作为本发明实施例箱体式安装架的一种改进，底箱还包括后盖板和显示器固定板；后盖板封盖框体的后端开口，显示器固定板封盖框体的前端开口，显示器固定板外侧面的外法线与顶板外侧面的外法线呈锐角。

作为本发明实施例箱体式安装架的一种改进，前端开口的边缘设置有向前端开口内侧凸伸的第一凸缘，显示器固定板与第一凸缘之间通过螺钉连接；后端开口的边缘设置有向后端开口内侧凸伸的第二凸缘，后盖板与第二凸缘之间通过螺钉连接。

作为本发明实施例箱体式安装架的一种改进，左侧板、右侧板、底板及后盖板中的一个或多个设置有通风孔。

作为本发明实施例箱体式安装架的一种改进，箱体式安装架还包括若干角座，角座设置在顶板上，并与立柱固定连接。

本发明实施例的第二方面提供一种3d打印机，其包括前述的箱体式安装架。

由于本发明实施例提供的3d打印机包括前述的箱体式安装架，自然具有箱体式安装架的全部有益效果。

除了上面所描述的本发明实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明实施例提供的箱体式安装架和3d打印机所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的3d打印机的结构示意图；

图2为图1中3d打印机的另一个角度的结构示意图

图3为图2中底箱的主视图；

图4为图3中底箱的俯视图；

图5为图3中底箱的左视图；

图6为图3中底箱的结构示意图；

图7为图2中门形框的主视图；

图8为图7中门形框的俯视图；

图9为图7中门形框的结构示意图；

图10为图2中固定盖的主视图；

图11为图10中a-a的剖视图；

图12为图10中固定盖的结构示意图。

附图标记说明：

1-门形框；101-第一连接孔；

102-固定盖安装孔；11-横梁；

111-后连接板；112-前连接板；

12-立柱；121-柱板；

122-竖板；123-第三凸缘；

124-第四凸缘；13-梁板；

2-底箱；201-y轴光杠定位孔；

202-y轴电机固定孔；203-y轴电机安装孔；

204-y轴限位开关定位孔；205-y轴辅助皮带轮固定孔；

206-第二连接孔；207-z轴电机固定孔；

208-z轴电机安装孔；209-z轴光杠定位孔；

210-地脚固定孔；211-z轴限位开关定位孔；

212-套管过孔；213-通风孔；

214-电源孔；21-顶板；

22-底板；23-左侧板；

24-右侧板；25-左前第一凸缘；

26-右前第一凸缘；27-第二凸缘；

3-固定盖；301-丝杠盲孔；

302-光杠盲孔；4-显示器固定板；

5-后盖板；6-角座；

71-z轴丝杠；72-z轴光杠。

具体实施方式

为了使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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的一部分实施例，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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，本发明实施例提供一种箱体式安装架，包括底箱2和门形框1，底箱2包括顶板21、底板22、左侧板23和右侧板24，顶板21、底板22、左侧板23和右侧板24形成框体，框体包括前端开口和后端开口，门形框1包括横梁11和两根立柱12，两根立柱12的上端分别与横梁11的两端连接，两根立柱12的下端分别与顶板21连接，两根立柱12中的一根与左侧板23贴合，另一根与右侧板24贴合。

以图1为示，图1的左边是底箱2的右侧，图1的右边是底箱2的左侧，图1中局部可见的框体开口为前端开口。在本发明提供的一具体实施例中，底箱2的顶板21、底板22、左侧板23及右侧板24形成一个框体，底板22位于底部，底板22的左侧为左侧板23，右侧为右侧板24，左侧板23和右侧板24的上端设置顶板21。左侧板23和右侧板24的高度小于底板22的宽度，因此框体呈扁盒状，扁盒状的框体安放后更稳定。门形框1包括横梁11和设置在横梁11两端的两根立柱12，立柱12的下端与顶板21的外侧面贴合，两根立柱12垂直于顶板21的外侧面。两根立柱12沿左右方向摆放，一根立柱12贴合左侧板23，另一根立柱12贴合右侧板24。可选的，两根立柱12的摆放方向与左右方向呈预设角度。

优选的，门形框1与底箱2可拆卸的固定连接，二者拆开时占用的空间小于组装时占用的空间，便于搬运。需要使用箱体式安装架时，将门形框1与底箱2拼装并固定连接，保证箱体式安装架上设置的各部件之间的位置精度。

箱体式安装架用于在其上安装各种部件，尤其是需要保持空间位置精度的定位部件和运动部件。可以在顶板21上安装各部件，顶板21上安装的部件拥有相同的安装基准，各个部件之间的相对位置精度容易得到保障。顶板21的外侧面和内侧面都可以用于贴合待安装部件，当顶板21内侧的部件需要连接顶板21外侧的部件时，可以在顶板21上设置对应的孔。也可以在门形框1上安装部件，还可以利用顶板21和门形框1同时固定部件，比如一根细长滑轨的两端可以分别与顶板21和门形框1固定。此外，底箱1内可以设置各类控制元件，具体可以通过框体的前端开口或后端开口在框体的内侧取放控制元件。控制元件一般安装于底板22、左侧板23或右侧板24，控制元件可以和对应的部件通过柔性的电线电性连接。

由于门形框1贴合顶板21，因此门形框1上安装的部件的安装基准也是顶板21，因此门形框1上安装的部件与安装在顶板21上的各部件之间的位置精度比较好。而且本发明实施例提供的箱体式安装架结构刚度较强，当其上安装的部件运动时，箱体式安装架自身稳定性较好。此外，将各类控制元件集中到底箱2内，一方面可以拉近控制元件和对应需要控制的部件的距离，这样挂设的传输线变短变少，便于减少传输线对运动部件的影响且便于拆卸、搬运底箱；另一方面可以减小箱体式安装架的整体尺寸，进一步提高结构刚度。

请参阅图7、图8、图9，在本发明的一具体实施例中，横梁11包括梁板13以及分别位于梁板13的两侧的两个连接板；每根立柱12包括相对设置的两个柱板121，每个柱板121的上端与一个连接板连接，且在同一立柱12中两个柱板121之间构成立柱空间。梁板13的前侧设置前连接板112，后侧设置后连接板111；每个立柱12包括在前后方向相对设置的两个柱板121，前侧的柱板121的上端与前连接板112连接，后侧的柱板112的上端与后连接板111连接，同一根立柱12的两个柱板121之间构成立柱空间，每个立柱空间包括与门形框1构成的门口连通的内端开口，对应的还包括外端开口，当门形框1设计为对称结构时，在安装时可以前后方向对调。如此设置的门形框1可以提供立柱空间来安装外部部件，立柱空间处的部件可以同时与顶板21和梁板13连接，安装在立柱空间内的部件可以突出于内端开口或外端开口。

在立柱空间内可以设置导柱，导柱用于带动其他部件上下运动或摆动。导柱长度可以比立柱空间的高度短，然后固定在顶板21上；若选用较长的导柱，也可以在梁板13上设置有与导柱配合的盲孔，顶板21设置有与导柱配合的定位孔，安装时先将导柱安装在顶板21上，然后在向顶板21安装门形框1时对正盲孔和导柱。

一种优选的实施例，梁板13对应立柱空间的区域设置有固定盖安装孔102，固定盖安装孔102为非圆形孔，固定盖安装孔102内设置有固定盖3，固定盖3与固定盖安装孔102过盈配合；固定盖3和顶板21之间设置有导柱，固定盖3上设置有与导柱配合的盲孔，顶板21设置有与导柱配合的定位孔。为了方便的在立柱空间安装长导柱，尤其是需要安装多根导柱时，在梁板13对应立柱空间的区域设置固定盖安装孔102，并在固定盖安装孔102内设置固定盖3，固定盖3上设置有与导柱配合的盲孔，可以是多个固定盖3，每个固定盖3上也可以设置多个盲孔，顶板21设置有与导柱配合的定位孔。安装时可以先将导柱安装在顶板21的定位孔处，然后从梁板13的上方安装固定盖3，安装固定盖3的过程中盲孔套设在导柱的上端。将固定盖安装孔102为非圆形孔，而且固定盖安装孔102与固定盖3过盈配合，因此可以防止固定盖3在安装后转动。

请参阅图10、图11、图12，本发明提供的一具体实施例中，立柱空间内的导柱包括z轴丝杠71和z轴光杠72，顶板21包括分别与z轴丝杠71和z轴光杠72配合的两个定位孔，固定盖3包括与z轴丝杠71配合的丝杠盲孔301，还包括与z轴光杠72配合的光杠盲孔302，固定盖3外周设置为非圆形，同时固定盖3上部的尺寸大于下部的尺寸，使得固定盖3在开始装入固定盖安装孔102时，固定盖3在水平方向上有一定运动空间，以将丝杠盲孔301和光杠盲孔302调整至分别对正z轴丝杠71和z轴光杠72，然后在向下按动固定盖3的过程中，固定盖3与固定盖安装孔102过盈配合并且两盲孔分别与z轴丝杠71和z轴光杠72匹配。其中，丝杠盲孔301内可以设置轴承，以减小z轴丝杠71转动时对门形框1的冲击力，减轻门形框1的震动。

可选的，请参阅图1、图2和图4，顶板21包括z轴光杠定位孔209、z轴电机安装孔208和z轴电机固定孔207，可以将z轴步进电机设置在底箱2内也就是顶板21的内侧，通过穿过z轴电机固定孔207的螺钉将z轴步进电机和顶板21固定连接。z轴步进电机的输出轴穿过z轴电机安装孔208与z轴丝杠71连接，优选的，z轴步进电机的输出轴与z轴丝杠71之间设置联轴器。另外，也可以在立柱空间内也就是顶板21的外侧设置驱动装置以驱动z轴丝杠71转动，而顶板21上对应的还是设置z轴丝杠71的定位孔。

请参阅图8，在一优选的实施例中，将梁板13上固定盖安装孔102的设置位置靠近前连接板112，远离后连接板111，这样设置的导柱也偏向前侧，使得立柱空间的后侧有较大的空间可以安装其他部件。

在本发明提供的一具体实施例中，梁板13、两个连接板和两个柱板121为一体成型结构。门形框1的材质及形成门形框1的方式在本发明实施例中不做限制。采用金属时，金属框架的原料可以为镀锌钢、不锈钢或铝合金等，采用焊接或钣金折弯等方式形成金属框架。可知，底箱2的框体的材质及形成框体的方式在本发明实施例中也不做限制。采用金属时，金属框体的原料可以为镀锌钢、不锈钢或铝合金等，采用焊接或钣金折弯等方式形成金属框体。

请参阅图9，一种优选的实施例中，门形框1还包括竖板122，竖板122的两侧分别与同一立柱12中两个柱板121固定连接。可以在门形框1的一个立柱12中设置竖板122或者两个立柱12中都设置竖板122，每个立柱12中，竖板122的两侧分别与两个柱板121固定连接，以提高立柱12的结构强度。在一具体例中，左侧的立柱12的左端也就是外端开口处设置竖板122，这样左侧的立柱12强度提高，而右侧的立柱12能用于安装需要突出立柱空间的一些部件。进一步的，右侧的立柱12的外端开口边缘设置有向外端开口内侧凸伸的第三凸缘123。进一步的，柱板121、前连接板112和后连接板111位于门口的一侧设置有朝向向门口内部凸伸的第四凸缘124。第三凸缘123和第四凸缘124都有助于加强门形框1的结构强度，且不影响立柱空间内安装的部件上突出于立柱空间的部分。

请参阅图1和图2，底箱2还包括后盖板5和显示器固定板4；后盖板5封盖框体的后端开口，显示器固定板4封盖框体的前端开口，显示器固定板4外侧面的外法线与顶板21外侧面的外法线呈锐角。可以通过框体的前端开口和后端开口在框体内部取放部件，使用后盖板5封盖框体的后端并使用显示器固定板4封盖框体的前端开口，以防止异物进入框体内部。其中，显示器固定板4上还可以设置有显示器和旋钮，显示器和旋钮的主体位于底箱2内部，显示器的显示屏及旋钮的操作部通过显示器固定板4突出在底箱2外部，设置显示器固定板4外侧面的外法线与顶板21外侧面的外法线呈锐角，即显示器和旋钮斜向上布置，方便操作者观察显示器或操纵旋钮。

优选的，前端开口的边缘设置有向前端开口内侧凸伸的第一凸缘，显示器固定板4与第一凸缘之间通过螺钉连接；后端开口的边缘设置有向后端开口内侧凸伸的第二凸缘27，后盖板5与第二凸缘27之间通过螺钉连接。在一种具体的实施例中，底板22的前端突出于顶板21的前端，左侧板23的前端和右侧板24的前端分别倾斜的连接在底板22和顶板21之间。左侧板23的前端设置有向前端开口内侧凸伸的左前第一凸缘25，右侧板24的前端设置有向前端开口内侧凸伸的右前第一凸缘26，显示器固定板4与左前第一凸缘25及右前第一凸缘26之间通过螺钉连接，如此设置可以方便的实现显示器固定板4需要达到的角度。后端开口的边缘的一周都设置有向后端开口内侧凸伸的第二凸缘27，后盖板5与第二凸缘27之间通过螺钉连接。

优选的，左侧板23、右侧板24、底板22及后盖板5中的一个或多个设置有通风孔213。通风孔213可以对底箱2内的电气元件散热。优选的，底板22设置有地脚固定孔210，地脚固定孔210处可以设置地脚。地脚将底箱2支撑起来，可以使底板22散热效果更好。

请参阅图2，优选的，箱体式安装架还包括若干角座6，角座6设置在顶板21上，并与立柱12固定连接。角座6设置在顶板21的外侧，角座6包括两个固定面，一个固定面与顶板21的外侧面贴合，另一个固定面与立柱12的侧面贴合。请参阅图4和图7，门形框1的立柱12包括第一连接孔101，底箱2的顶板21包括第二连接孔206，底箱2和角座6通过穿设在第二连接孔206中的螺钉固定连接，门形框1和角座6通过穿设在第一连接孔101中的螺钉固定连接。可以将多个角座6分别设置在立柱12的不同位置，以提高连接强度，优选的，角座6为直角座。

请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6，本发明实施例提供一种3d打印机，包括前述的箱体式安装架。例如一种熔融沉积成型(fuseddepositionmodeling，简称为fdm)式的3d打印机，包括控制装置、x轴运动机构、y轴运动机构、z轴运动机构和打印装置。

y轴运动机构包括两根y轴光杠，每根y轴光杠的两端各设置有y轴光杆固定座。顶板21的前部包括间隔设置的两个y轴光杠定位孔201，顶板的后部设置有对应的两个y轴光杠定位孔201，每个y轴光杠定位孔201内设置一个y轴固定座，使两根y轴光杠平行布置。y轴运动机构还包括y轴步进电机、y轴电机皮带轮、y轴辅助皮带轮和y轴皮带，顶板21的前部包括用于固定y轴辅助皮带轮的y轴辅助皮带轮固定孔205，顶板21的后部包括y轴电机安装孔203和设置于y轴电机安装孔外周的y轴电机固定孔202，具体的，y轴步进电机设置于顶板21内侧，y轴步进电机与顶板21通过穿设在y轴电机固定孔中的螺钉固定连接，y轴步进电机的输出轴穿过y轴电机安装孔203并与y轴电机皮带轮连接，y轴皮带套设于y轴电机皮带轮和y轴辅助皮带轮外周。

y轴运动机构还包括滑动座、载物平台和y轴限位开关，滑动座与两个y轴光杆滑动连接，与y轴皮带固定连接，滑动座四角各设置有一个调节螺钉，载物平台设置于四个调节螺钉的顶端，通过调节四个调节螺钉来对载物平台进行调平。顶板21设置有用于安装y轴限位开关的y轴限位开关定位孔204，y轴限位开关在滑动座运动到设定位置时被触发，并向控制装置发送y轴限位信号。

z轴运动机构包括两根z轴丝杠71、两根z轴光杠72及两个滑块。每个立柱空间内设置一根z轴丝杠71、一根z轴光杠72及一个滑块，z轴丝杠71与滑块螺纹配合且z轴丝杠71受控制装置的控制转动，由于同时z轴光杠72与滑块滑动配合，因此z轴丝杠71的转动可以控制滑块沿竖直方向上下运动。z轴运动机构还包括z轴限位开关，顶板21在对应立柱空间的位置包括用于安装z轴限位开关的z轴限位开关定位孔211。z轴限位开关在滑块运动到设定位置时被触发，并向控制装置发送z轴限位信号。

x轴运动机构包括x轴光杠、x轴步进电机、两个x轴皮带轮和x轴皮带，x轴光杠固定在两个滑块之间，x轴步进电机固定在一个滑块上且突出于立柱空间的外端开口，一个x轴皮带轮与x轴步进电机的输出轴连接，另一个x轴皮带轮设置于另一个滑块，x轴皮带套设在两个x轴皮带轮外周，x轴步进电机驱动x轴皮带转动。

打印装置包括打印机头和送料装置，打印机头与x轴光杠滑动连接并与x轴皮带固定连接，打印机头在x轴皮带的带动下沿x轴光杠滑动。送料装置设置在箱体式安装架的旁边，向打印机头输送3d打印的原料。

此外，顶板21上设置有套管过孔212，可以用于穿设数据传输线等，使底箱2内的控制装置与门形框1上设置的部件如与打印机头之间方便的电气连接，避免了设置的较长的拖线，减少了较长的拖线对门形框1上部件的精度的影响。左侧板23或右侧板24上还设置有电源孔214，将电源设置在底箱2内，只从电源孔214穿出一根电源线接电，进一步减少了本发明实施例提供的3d打印机在箱体式安装架外部设置的部件，便于组装、拆卸或搬运3d打印机。

优选的，立柱空间在前后方向上的长度比顶板21的长度短，且立柱空间与顶板21的前端和后端都留有间隔，这样顶板21上有更多的操作空间，比如载物平台的一部分运动至门形框1的前方时，载物平台突出于门形框1的一部分台面可以受到前方、左方和右方三个方向的操作，提高了空间利用率，方便装卸产品。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。