导轨装置及3D打印机的制作方法

导轨装置及3d打印机
技术领域
1.本技术涉及3d打印设备技术领域，尤其涉及一种导轨装置及 3d打印机。


背景技术：

2.3d打印技术是近几年来迅速发展的高新技术之一，用于带动打印喷头移动的导轨装置对于打印质量起着至关重要的作用。导轨装置的移动精度越高，稳定性越好，则打印质量越高。然而，目前市面上广泛的导轨装置中，大都是滑块直接与导轨摩擦接触，长期使用容易造成结构磨损，导轨变形，从而影响导轨装置的移动精度，降低3d打印机的打印质量。


技术实现要素：

3.鉴于上述状况，本技术提供一种导轨装置和具有该导轨装置的 3d打印机，一方面通过导向轴提升第一导轨的力学性能，另一方面利用具有凹陷部的滑轮与导向轴配合，取代传统的滑块与导轨的摩擦接触结构，既加强了滑轮与导向轴之间的滑动配合的紧密性，又提高了滑动组件沿第一导轨移动的顺滑和稳定性，同时有利于减少日常使用中的维护工作。
4.本技术的实施例提供一种导轨装置，包括第一导轨、第二导轨和滑动组件，第一导轨移动连接于第二导轨，滑动组件移动连接于第一导轨。第一导轨的相对两侧设有第一收容槽，第一收容槽内设有导向轴，滑动组件与导向轴滑动连接。滑动组件包括安装板和滑轮，滑轮转动连接于安装板朝向第一导轨的一侧，并与导向轴移动连接。滑轮的周侧设有凹陷部，凹陷部与导向轴扣合。
5.如此，通过具有凹陷部的滑轮与导向轴配合，减少滑动组件与第一导轨之间摩擦，加强滑轮与导向轴之间滑动配合的紧密型，提高滑动组件沿第一导轨移动的顺滑和稳定性。
6.在一些实施例中，所述第一收容槽的直径小于所述导向轴的直径，所述导向轴部分嵌入所述第一收容槽。
7.如此，导向轴嵌入至第一收容槽内时即可实现定位，无需设置其他的定位结构。
8.在一些实施例中，所述第一导轨的相对两侧还设有第二收容槽，所述第一收容槽与所述第二收容槽间隔设置，所述第二收容槽用于作为传动带的活动空间。
9.在一些实施例中，所述第一导轨内还设有通槽和第三收容槽，所述通槽位于相邻所述第一收容槽之间，所述第三收容槽位于相邻所述第二收容槽之间。
10.如此，通槽和第三收容槽既可以用于作为传动带等的活动空间，另一方面也可以用第一导轨的减重孔，减轻第一导轨的重量，减少长尺寸的第一导轨在重力作用下的形变量。
11.在一些实施例中，所述第一导轨的外表面还设有保护层。
12.如此，保护层不但可以提升第一导轨的表面硬度、耐磨、防锈、抗腐蚀等性能，更延长第一导轨的使用寿命并增强美观度。
13.在一些实施例中，所述滑动组件进一步包括偏心螺母，所述偏心螺母设于所述安装板的一侧，并与所述滑轮可拆卸地连接。所述偏心螺母用于调节安装板单侧的滑轮位置，从而校正滑动组件在第一导轨上的安装位置，减少滑动组件在第一导轨上卡死的问题，让滑动组件可以沿第一导轨顺利移动。
14.在一些实施例中，所述滑轮包括内圈结构和外圈结构，所述内圈结构与所述外圈结构转动连接，所述凹陷部设于所述外圈结构的周侧表面，所述内圈结构连接所述安装板。
15.在一些实施例中，所述第一导轨的端部设有安装支架，所述安装支架上设有导向轮和第一驱动器，所述导向轮移动连接所述第二导轨，所述第一驱动器传动连接所述滑动组件，用于驱动所述滑动组件沿所述第一导轨移动。
16.在一些实施例中，所述第二导轨上设有传动杆和第二驱动器，所述传动杆连接所述第二驱动器的输出端，所述安装支架连接所述传动杆，所述第二驱动器通过所述传动杆驱动所述安装支架沿所述第二导轨滑动。
17.本技术的实施例还提供一种3d打印机，该3d打印机包括上述实施例所述的导轨装置。
附图说明
18.图1为导轨装置在一实施例中的结构示意图。
19.图2为图1所示导轨装置在另一方向的结构示意图。
20.图3为图1所示导轨装置中第一导轨和滑动组件的结构示意图。
21.图4为图3所示第一导轨的侧视图。
22.图5为图3所示滑动组件的俯视图。
23.图6为图5所示滑动组件的侧视图。
24.图7为图6所示滚轮结构的俯视图和侧视图。
25.图8为图3所示结构的局部结构俯视图。
26.图9为图8所示结构的侧视图。
27.图10为3d打印机在一实施例中的结构示意图。
28.主要元件符号说明：
29.30.具体实施方式：
31.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
32.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设置于”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。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。
33.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技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
34.本技术提供一种导轨装置及3d打印机，该导轨装置包括第一导轨、第二导轨和滑动组件，第一导轨移动连接于第二导轨，滑动组件移动连接于第一导轨。第一导轨的相对两侧设有第一收容槽，第一收容槽内设有导向轴，滑动组件与导向轴滑动连接。滑动组件包括安装板和滑轮，滑轮转动连接于安装板朝向第一导轨的一侧，并与导向轴移动连接。滑轮的周侧设有凹陷部，凹陷部与导向轴扣合。
35.上述导轨装置一方面通过导向轴提升第一导轨的力学性能，另一方面利用具有凹陷部的滑轮与导向轴配合，取代传统的滑块与导轨的摩擦接触结构，既加强了滑轮与导向轴之间的滑动配合的紧密性，又提高了滑动组件沿第一导轨移动的顺滑和稳定性，同时有利于减少日常使用中的维护工作。
36.本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
37.请参阅图1和图2，在一实施方式中导轨装置100包括第一导轨10、第二导轨20和滑动组件30。所述第一导轨10移动连接于所述第二导轨20，所述滑动组件30移动连接于所述第一导轨10。所述第一导轨10沿第一方向a设置，所述第二导轨沿第二方向b设置，所述第一方向a与所述第二方向b成角度设置。在本技术的实施例中，所述第一导轨10与所述第二导轨20大致垂直设置。
38.请参阅图3和图4，沿第一导轨10的宽度方向，即图3所示第二方向b，所述第一导轨10的相对两侧设有第一收容槽11。所述第一收容槽11内设有导向轴12，所述导向轴12部分凸出于所述第一收容槽11。所述滑动组件30与所述导向轴12凸出所述第一收容槽11的部分滑动连接。
39.所述第一导轨10的主体结构优选为铝型材，铝型材的型号包括但不限于2040铝型材，本技术通过优化型材的结构形状以增强第一导轨10的受力强度和减轻第一导轨10的重量。具体的，在本技术的实施例中，所述第一导轨10的宽度w为40mm，厚度t为20mm。第一导轨10朝向滑动组件30的一侧表面为第一表面13，所述第一收容槽11大致呈圆柱形槽，第一收容槽11与第一表面13之间的距离l1约为5.4mm，深度约为4.18mm，直径约为5.95mm。导向轴 12的直径约为6mm。将第一收容槽11的直径和深度的尺寸设计成小于导向轴12的直径尺寸，可使导向轴12卡接在第一收容槽11 内，且部分凸出于第一收容槽11，以便配合滑动组件30。铝型材可以通过机器压制的方式在两侧第一收容槽11内嵌入导向轴12，制成铝型材双轴心导轨。导向轴12嵌入至第一收容槽11内时即可实现定位，无需设置其他的定位结构。所述第一表面13上还设有若干凹槽131，可以用于定位和辅助导向滑动组件30的移动方向，每一凹槽131的尺寸为1.0mm*0.8mm。
40.进一步地，铝型材上还设有多个沿导轨延伸方向贯穿型材的通孔14，沿第一导轨10的宽度方向，相邻通孔14之间的中心距l2约为20mm。在本技术的实施例中，通孔14的数量为两个，通孔14 的直径约为4mm。通孔14可用作减重孔，以减轻第一导轨10的重量，还可以用于安装其他定位件、紧固件等，本技术不现定于此。
41.沿第一导轨10的宽度方向，所述第一导轨10的相对两侧还设有第二收容槽15。沿第一导轨10的厚度方向，即图3所示第三方向c，第一收容槽11与第二收容槽15间隔设置。第一方向a、第二方向b和第三方向c相互垂直。所述第二收容槽15大致为矩形槽，在本技术的实施例中，该矩形槽的尺寸约为8mm*5.6mm。所述第二收容槽15用于作为传动带等传动结构的活动空间。第一导轨 10背离第一表面13的一侧还设有连接柱16，作为主体结构连接型材的两侧结构。在本技术的实施例中，连接柱16的壁厚约为2mm。
42.进一步地，沿第三方向c，第一导轨10的侧面中部还间隔设置通槽17和第三收容槽18，通槽17位于两个第一收容槽11之间，第三收容槽18位于两个第二收容槽15之间。第三收容槽18位于型材背离第一表面13的一侧且具有侧边开口。该通槽17一方面可以用于作为传动带等的活动空间，另一方面也可以用作型材的减重孔，进一步减轻第一导轨10的重量。第三收容槽18用于作为导向件(t 型螺母)或传动件(传动带)的活动空间。在本技术的实施例中，如图4所示，通槽17和第三收容槽18的截面形状也大致呈矩形，通槽17的截面尺寸约为9.8mm*7.4mm，第三收容槽18的截面尺寸约为11.2mm*7mm。沿第二方向b，第三收容槽18的侧
边开口宽度小于第三收容槽18的宽度，以在侧边开口处形成抵持部181，用于定位设在第三收容槽18内的工件或结构。
43.本技术的第一导轨10使用优化结构的铝型材作为主体基础结构，大大减轻了第一导轨10的重量，同时还根据受力方向在铝型材中增加了加强筋，倒角，圆角等结构，使得第一导轨10的整体强度得到进一步增强。此外，铝型材与两条导向轴12的结合使用机器压制的方式，保证了两条导向轴12的一致性和平行度，使得第一导轨 10有足够的硬度，能满足在一定长度上不会发生形变的需求，提高第一导轨10的导向精度，同时便于安装。
44.在本技术的其中一些实施例中，铝型材的外表面还设有保护层，该保护层可以使用阳极氧化工艺形成在铝型材表面。在相应的电解液和特定的工艺条件下，配合外加电流的作用,铝型材表面形成一层致密的氧化膜，该氧化膜即为所述保护层。所述保护层不但提升了铝型材的表面硬度、耐磨、防锈、抗腐蚀等性能，更延长铝型材的使用寿命并增强美观度。
45.请参阅图3和图5至图9，所述滑动组件30包括安装板31和滑轮32，所述安装板31用于连接和安装打印喷头等结构，所述滑轮32转动连接于所述安装板31朝向第一导轨10的一侧，并移动连接所述导向轴12。所述滑轮32的周侧设有凹陷部321，所述凹陷部 321与所述导向轴12凸出所述第一收容槽11的部分扣合，以实现导向轴12与滑轮32之间的定位。在本技术的实施例中，所述凹陷部321的截面大致呈u形结构，以适配导向轴12的外表面形状。所述安装板31沿所述第一导轨10移动时，所述滑轮32可沿所述导向轴12滚动或滑动。
46.在本技术的实施例中，所述导向轴12为光轴，搭配使用具有u 型槽结构的滑轮32，加强了滑轮32与导向轴12之间的滑动配合的紧密性，提高了滑动组件30沿第一导轨10移动的顺滑和稳定性，减少日常使用中的维护工作。由于滑轮32与导向轴12之间的配合结构简单，在组装时更方便容易，有利于提高制造效率。相比较于传统的塑胶滑轮与导轨配合的方式，u形槽结构的滑轮32与光轴结构的导向轴12配合，可以避免滑轮表面的磨损和碰伤，有利于提升导轨结构的移动精度，提高打印效果，并延长设备使用寿命。
47.在其他实施例中，所述导向轴12也可以设置为丝杆，所述滑轮 32的凹陷部321设有与丝杆配合的螺纹，丝杆转动时可以带动滑轮 32移动，从而使滑动组件30整体沿第一导轨10移动。
48.所述滑动组件30还包括偏心螺母33，所述偏心螺母33设于所述安装板31的一侧，并与部分滑轮32可拆卸地连接。具体地，多个滑轮32分为两组，沿第二方向b，两组滑轮32分别位于第一导轨10的相对两侧，其中一组滑轮32直接连接于安装板31，另一组滑轮32通过所述偏心螺母33连接于安装板31。所述偏心螺母33 用于调节安装板31单侧的滑轮32位置，从而校正滑动组件30在第一导轨10上的安装位置，减少滑动组件30在第一导轨10上卡死的问题，让滑动组件30可以沿第一导轨10顺利移动。
49.在装配第一导轨10与滑动组件30时，可使用专用工件对u型槽滑轮32与偏心螺母33进行调节，使滑动组件30与第一导轨10 的配合结构稳定耐用，用户在使用过程中可减少对导轨的维护工作。
50.进一步地，请再次参阅图7，所述滑轮32包括内圈结构322和外圈结构323，所述内圈结构322与所述外圈结构323转动连接。所述凹陷部321设于所述外圈结构323的周侧表面，以便与导向轴 12配合。所述内圈结构322与所述外圈结构323之间还设有轴承，用于减
少摩擦，提升滑动组件30的顺滑度。或者，内圈结构322 与外圈结构323之间直接设置滚珠，所述内圈结构322的外侧壁设有用于定位滚珠的定位槽，内圈结构322与外圈结构323装配时，滚珠包裹在滑轮32的内部结构中，不易出现意外脱落的问题。滑轮 32转动时，滚珠随之在滑轮32内部转动，减少转动摩擦力。所述内圈结构322的内侧壁还可以设置螺纹，以利于通过螺丝等紧固件与安装板31连接。
51.请再次参阅图1和图2，所述第一导轨10的端部还设有安装支架40，所述安装支架40滑动连接于所述第二导轨20，以带动第一导轨10沿第二导轨20移动。进一步地，所述安装支架40上还设有导向轮41和第一驱动器42。所述导向轮41沿第一方向a设于第二导轨20的相对两侧，并与第二导轨20上的导向槽21配合，用于导向安装支架40在第二导轨20上的移动方向。第一驱动器42传动连接所述滑动组件30，以驱动滑动组件30沿第一导轨10滑动。在本技术的一实施例中，滑动组件30的安装板31上还可以设置连接件 (图未示)，该连接件可用于固定连接传动带，所述第一驱动器42 可通过驱动传动带转动从而牵动滑动组件30沿第一导轨10移动。在本技术的其他实施例中，第一驱动器42也可以通过丝杆与滑动组件30螺纹连接，通过驱动丝杆转动来带动滑动组件30沿第一导轨 10移动。
52.进一步地，所述第二导轨20上还设有传动杆22和第二驱动器 50，所述第二驱动器50的输出端与传动杆22的一端连接。所述安装支架40上设有连接部43，所述连接部43套设于传动杆22并与传动杆22螺纹连接，第二驱动器50驱动传动杆22转动时，安装支架40可沿传动杆22移动，从而驱动第一导轨10沿第二导轨20移动。
53.在本技术的实施例中，两条第二导轨20沿第一方向a间隔设置，均通过安装支架40与第一导轨10滑动连接。第二驱动器50 安装至其中一第二导轨20上，两根第二导轨20上的传动杆22通过传动带连接，第二驱动器50驱动其中一传动杆22转动时，另一传动杆22在传动带作用下同步转动，从而使第一导轨10的两端同步移动，有利于提高导轨装置100的移动精度。导轨装置100还包括连接杆60，固定连接于两条第二导轨20之间，以定位第二导轨20，维持导轨结构的稳定。
54.请参阅图10，本技术的实施例还提供一种3d打印机200，包括喷头组件201和上述实施例所述导轨装置100，喷头组件201固定连接于滑动组件30的安装板31，以便喷头组件201随滑动组件 30同步移动。
55.以上实施方式仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本技术技术方案的精神和范围。