一种用于小型教学模型打印的折叠式3D打印机的制作方法

一种用于小型教学模型打印的折叠式3d打印机
技术领域
1.本发明涉及3d打印技术领域，尤其涉及一种用于小型教学模型打印的折叠式3d打印机。


背景技术：

2.3d打印就是快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。目前的3d打印机一般常用于工业、轻工业、航空航天等领域，其打印部件也是较为昂贵的零部件，而且由于工业生产的高精密度要求，所以，目前用于工业领域的3d打印机一般精密度高且价格昂贵，如果将其用于目前教学模型用具的打印，未免太过浪费。另外，目前的3d打印机的打印头一般是设置在工作壳体内的龙门架上，通过在龙门架上设置两坐标移动装置来实现打印头的高度和水平位置的变化，虽然这种方式能够满足打印头不断改变打印位置和高度的要求，但是这种结构的打印机不能在改变高度和位置的同时起到改变打印空间大小的目的，进而适应不同类型教学模型的需要，例如细长型教学模型与矮粗型教学模型对不同打印空间大小需要的切换。同时，上述结构的3d打印机的结构尺寸和整体形状不会发生改变，改变其结构尺寸的方式之一便是将其拆卸为若干部分，这不仅操作麻烦，而且还要在使用时现场安装，增加了安装时间，尤其是在搬运和携带的时候，由于其结构尺寸不可折叠，所以搬运和携带的时候比较麻烦。


技术实现要素：

3.现有的3d打印机一般用于工业生产，而用于工业生产的此种3d打印机价格昂贵，不适合用于目前的教学模型打印，另外，现有的3d打印机主要是通过龙门架的结构改变打印碰头的位置，不能在改变高度和位置的同时改变打印空间，同时，这种龙门架的结构也基本不会发生改变，不便于搬运和携带，本技术设计一种用于小型教学模型打印的折叠式3d打印机，其具体采用的技术方案为：
4.一种用于小型教学模型打印的折叠式3d打印机，包括：
5.打印机架；
6.多个支腿，多个支腿沿打印机架的一周均匀间隔设置，各支腿包括第一腿臂、第二腿臂和第三腿臂，第一腿臂一端与打印机架可转动连接，第二腿臂分别可转动连接于第一腿臂与第三腿臂之间，第三腿臂远离第二腿臂的一端为支撑端；
7.打印机喷头，打印机喷头设置于打印机架的底端；
8.底座，底座设置于多个支腿之间且位于打印机喷头的下方。
9.优选的，第一腿臂与打印机架的连接处、第一腿臂与第二腿臂的连接处以及第二腿臂与第三腿臂之间的连接处通过锁紧件连接，锁紧件具有锁紧状态和释放状态，锁紧状态下，第一腿臂与所述打印机架、第一腿臂与所述第二腿臂的连接处以及第二腿臂与第三腿臂之间固定，释放状态下，第一腿臂与打印机架、第一腿臂与第二腿臂的连接处以及第二
腿臂与第三腿臂之间铰接。
10.优选的，打印机架包括：
11.上平台；
12.多个导向柱，多个导向柱沿上平台的一周均匀间隔设置，各导向柱一端垂直设置于上平台，另一端向下延伸，各导向柱沿其长度方向设有第一导轨，第一腿臂伸入第一导轨内与导向柱可转动连接。
13.优选的，还包括：
14.连接环，连接环连接于多个导向柱的下端。
15.优选的，各导向柱沿其长度方向具有第二导轨，打印机喷头通过多个伸缩连接件可滑动的设置于第二导轨。
16.优选的，底座通过多个连接杆对应与多个第三腿臂的下端铰接，各连接杆包括第一杆段和第二杆段，第一杆段与第二杆段铰接，第一杆段与第三腿臂铰接，第二杆段与底座铰接。
17.优选的，底座包括：
18.外壳，外壳通过连接杆与多个第三腿臂的下端铰接；
19.加热芯，加热芯设置于外壳内部。
20.优选的，各连接杆的第二杆段分别具有第三导轨，底座具有与第三导轨配合的滑块，滑块的宽度小于第三导轨的宽度，底座通过滑块滑动设置于第三导轨。
21.优选的，第三腿臂的下端铰接有支座，支座包括上支座和下支座，第三腿臂与上支座铰接，上支座与下支座之间连接有螺纹连接件。
22.优选的，还包括：
23.多个反光环，多个反光环通过立杆设置于打印机架的上方，多个反光环直径不等，多个反光环由下至上直径逐渐增大，立杆对应最大反光环的高度设有多个照明灯，多个照明灯沿反光环的周向均匀间隔设置。
24.本发明通过设置支腿并将支腿设置为三个腿臂可转动连接的形式，使得支腿形成蜘蛛腿状，根据蜘蛛的腿能够伸直和卷曲的原理，本技术中的支腿也能够实现伸直和卷曲的功能，进而在伸直时能够带动打印机架升高，同时缩小支腿间的打印空间，将整个3d打印机折叠成细长形状，进而将3d打印机折叠，便于搬运和携带；在卷曲时打印机架降低，同时增大支腿间的打印空间，将整个3d打印机展开成矮粗的形状，进而对矮粗的教学模型进行打印。
附图说明
25.图1为本发明的立体图；
26.图2为本发明的主视图；
27.图3为支腿在第一导轨内滑动后的状态图；
28.图4为支腿的三个臂腿产生相对运动后(接近伸直状态)的状态图。
29.图中，1、打印机架，101、上平台，102、导向柱，103、连接孔，104、第二导轨，105、第一导轨，106、连接环，2、伸缩连接件，3、打印机喷头，4、底座，5、连接杆，501、第二杆段，502、第三导轨，503、第一杆段，6、支座，601、上支座，602、下支座，603、螺纹连接件，7、支腿，701、
第一腿臂，702、第二腿臂，703、第三腿臂，8、照明灯，9、反光环，10、立杆，11、滑块。
具体实施方式
30.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式并结合附图，对本发明进行详细阐述。
31.另外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.如图1-4所示，一种用于小型教学模型打印的折叠式3d打印机，包括打印机架1、多个支腿7、打印机喷头3和底座4。
33.其中，此打印机架1用于安装打印机喷头3，打印机喷头3设置在打印机架1的底端，位于打印机架1的下方，打印机喷头3喷出粉末状金属或塑料等粘合材料，通过逐层打印来构造物体。
34.上述多个支腿7作为支撑部件，支撑在地面上，本技术中上述支腿7为三个，三个支腿7沿打印机架1的一周均匀间隔设置，每个支腿7包括第一腿臂701、第二腿臂702和第三腿臂703，第一腿臂701一端与打印机架1可转动连接，第二腿臂702分别可转动连接于第一腿臂701与第三腿臂703之间，第三腿臂703远离第二腿臂702的一端为支撑端支撑在地面上。
35.本实施例中的底座4设置在三个支腿7之间的打印空间内，并且位于打印机喷头3的下方，底座4用于承载被打印的立体物体，与打印机喷头3配合进行3d打印。
36.由于本技术是对小型教学模型的打印，所以，其本身所需要的打印空间较小，而将三个支腿7之间为打印空间，通过改变三个支腿7的形式进而改变打印空间，虽然改变之后的打印空间仍然不大，但是能够满足使用要求。同时，三个支腿7的折叠类似于蜘蛛的腿的伸缩，在三个支腿7折叠时(即相当于蜘蛛的腿伸直时)三个支腿7带动打印机架1上升，从而使得打印机喷头3不光在打印机架1上进行小范围移动，还可以通过三个支腿7的伸缩整体带着打印机架1及打印机喷头3大范围移动。然而，上述三个支腿7在改变打印机架1高度的同时也改变了三个支腿7之间的打印空间，对于细长的教学模型而言，适合于将三个支腿7伸直，对于矮粗的教学模型而言，适合于将三个支腿7卷曲，便于对不同类型的教学模型进行支腿7模式的切换。同时，由于本技术中这种3d打印机针对不同的教学模型而改变打印空间的方式，使得打印机喷头3的移动距离和移动范围较小，整个3d打印机整体体积较小，平均耗材也相对较少，用材均是采用普通的金属材质，因此价格相对工业用的3d打印机较低，比较适合用于教学领域，尤其是对于一些偏远穷困的地区也能够购得且应用，增加其使用范围。
37.进一步的，对于上述腿臂之间的转动连接以及腿臂与打印机架1之间的转动连接，具体的为以下方式，第一腿臂701与打印机架1的连接处、第一腿臂701与第二腿臂702的连接处以及第二腿臂702与第三腿臂703之间的连接处分别具有连接孔103，连接孔103内通过锁紧件连接，这里的锁紧件可以为螺栓螺母结构，锁紧件具有锁紧状态和释放状态，锁紧状态下，第一腿臂701与所述打印机架1、第一腿臂701与所述第二腿臂702的连接处以及第二
腿臂702与第三腿臂703之间固定；释放状态下，第一腿臂701与打印机架1、第一腿臂701与第二腿臂702的连接处以及第二腿臂702与第三腿臂703之间铰接。
38.当需要升高打印机架1时，如图4所示的，将锁紧件拧松，人工增大第一腿臂701、第二腿臂702和第三腿臂703之间的夹角，在提升至需要高度时，拧紧锁紧件，便将第一腿臂701、第二腿臂702和第三腿臂703之间固定，将支腿7确定在此高度，同时也将打印机架1固定在此高度，然而，在支腿7带动打印机架1升高的同时，三个支腿7也一定程度上互相靠近，使得三个支腿7之间的打印空间减小，这时候便可以对细长型的教学模型进行打印。
39.当降低打印机架1时，将锁紧件拧松，人工减小第一腿臂701、第二腿臂702和第三腿臂703之间的夹角，降至所需的高度时，拧紧锁紧件，便将第一腿臂701、第二腿臂702和第三腿臂703之间固定，将支腿7确定在此高度，同时也将打印机架1固定在此高度，在降低打印机架1的高度时，三个支腿7也一定程度上互相远离，使得三个支腿7之间的打印空间增大，这时候便可以对矮粗的教学模型进行打印。
40.另外，在需要搬运或携带此3d打印机时，也可以拧松螺栓，增大各支腿7的第一腿臂701、第二腿臂702和第三腿臂703之间的夹角，使得三个支腿7之间的水平间距减小，这时的3d打印机折叠为细长型，缩小在横向方向的占用空间，便于搬运和携带。
41.进一步的，上述打印机架1具体包括上平台101和多个导向柱102。其中，上平台101水平设置，其内部设有打印机所用的电路板、小电机等，同时，上平台101为一圆盘形，这种圆盘形体积小，当上述支腿7折叠时也一定程度上进一步的减小3d打印机的整体体积。上述多个导向柱102为三个，其数量与支腿7的数量相等，并且三个导向柱102与三个支腿7对应，三个导向柱102沿上平台101的周向均匀间隔设置，每个导向柱102的上端垂直设置在上平台101，下端向下延伸，在每个导向柱102的侧面沿其长度方向设有第一导轨105，上述支腿7的第一腿臂701伸入第一导轨105内与导向柱102通过锁紧件连接。
42.通过设置导向柱102以及第一导轨105，如图3所示的，使得打印机架1除了通过支腿7改变其高度之外，还可以进一步的通过支腿7在导向柱102的第一导轨105内滑动改变打印机架1的高度，这样打印机架1的高度便可以实现两级范围的改变，进一步的增大打印空间的高度，使得在打印较细且高的教学模型时可以满足需要。
43.进一步的，为了避免支腿7在导向柱102的第一导轨105内滑动时，导致导向柱102的下端发生颤动或导向柱102的下端向内倾斜的现象，在上述打印机架1还包括连接环106，连接环106连接在三个导向柱102的下端，连接环106的存在是为固定三个导向柱102，进一步提高三个导向柱102的的牢固性。
44.需要说明的是，支腿7在第一导轨105内的锁止是通过在导向柱102上设置的连接孔103以及锁止件来实现的，即此处的连接孔103为多个，多个连接孔103沿第一导轨105的方向间隔设置，当支腿7在第一导轨105内滑动且固定在某一位置时，通过锁止件穿过连接孔103将支腿7固定在此位置。
45.进一步的，在上述每个导向柱102上沿其长度方向还设有第二导轨104，第二导轨104与第一导轨105设置在导向柱102的不同侧面，这么做的目的是为了将第一导轨105和第二导轨104错开，而打印机喷头3通过三个伸缩连接件2可滑动的设置在第二导轨104。此处的伸缩连接件2采用自动伸缩杆，打印机喷头3通过三个自动伸缩杆滑动设置在第二导轨104。
46.需要说明的是，上述三个自动伸缩杆在第二导轨104内的滑动是通过电机带动线辊转动，而线辊上缠绕有吊绳，吊绳的另一端与设置在第二导轨104内的滑座连接，而电动伸缩杆的一端与滑座铰接。
47.通过将打印机喷头3滑动设置在第二导轨104内，可以实现打印机喷头3在打印时所需小范围高度变化，而打印机喷头3通过三个自动伸缩杆滑动设置在第二导轨104，三个自动伸缩杆的伸缩改变打印机喷头3在水平面内的位置小范围变化，正是由于本技术的3d打印机是针对小型的教学模型的打印，所以，打印机喷头3在水平面内的移动距离较小，而通过自动伸缩杆带动打印机喷头3在水平面内的位置移动即可满足需要，无需使用工业所用的3d打印机中的龙门架的三坐标移动装置来实现。
48.进一步的，对于上述底座4的设置，具体的，上述底座4通过三个连接杆5对应与三个第三腿臂703的下端铰接，其中，每个连接杆5包括第一杆段503和第二杆段501，第一杆段503与第二杆段501铰接，第一杆段503与第三腿臂703的下端铰接，第二杆段501与底座4铰接。之所以将上述连接杆5设置为两杆段铰接的情况，是为了适应支腿7在折叠或展开时支腿7间的打印空间的变化，因为，支腿7在折叠时，支腿7间的打印空间变小，这时连接杆5的长度要发生变化，所以通过第一杆段503和第二杆段501铰接转动来满足连接杆5长度的变化。
49.进一步的，对于上述底座4具体包括外壳和加热芯，外壳采用铝型材，铝型材将加热芯罩在内部，此处的加热芯采用陶瓷加热，向陶瓷通电加热，陶瓷加热便会将热量传递给外壳，进而外壳将热量传递给打印的材料，使得材料保持加热状态，避免打印层快速被冷却后而与后续的打印层之间粘结不牢靠的问题。
50.进一步的，为了保证底座4能够在水平面内可以移动，在上述三个连接杆5的第二杆段501分别设有第三导轨502，而底座4具有与第三导轨502配合的滑块11，滑块11的宽度小于第三导轨502的宽度，使得滑块11能够在外力作用下从第三导轨502上脱出。由于上述连接杆5设置三个，三个在水平面内的夹角为120
°
，所以，底座4也只能够沿着三个连接杆5的方向移动，因此，移动方向也仅为三个，但由于底座4面积较大，所以，不影响底座4在任何方向承载打印物体。
51.本实施例中，之所以将滑块11的宽度小于第三导轨502的宽度，是为了保证在滑块11沿其中一个连接杆5的方向移动时，另外两个连接杆5上的滑块11能够从第三导轨502内脱出，从而保证不会影响底座4的移动。
52.进一步的，为了保证3d打印机能够在不同的位置始终保证水平，进而保证打印机喷头3打印物体的准确性(这里指的准确性是物体在逐层打印的层与层之间能够较好的吻合，从而保证打印出的物体不存在较大的偏差)，在上述第三腿臂703的下端铰接有支座6，该支座6包括上支座601和下支座602，第三腿臂703与上支座601铰接，上支座601与下支座602之间连接有螺纹连接件603。当某一个支腿7位置较低或者较高时，通过旋拧上支座601与下支座602之间的螺纹连接件603来调整其高度保证三个支腿7基本处于水平。
53.进一步的，本技术中的3d打印机还包括多个反光环9，本技术中反光环9为三个，三个反光环9通过立杆10设置在打印机架1的上平台101的上方，而立杆10则是垂直上平台101设置，并且三个反光环9上下间隔设置，同时中心点的投影重合且在立杆10上，三个反光环9的直径大小不同，本技术中将上述三个反光环9由下至上直径逐渐增大式设置，在立杆10上
对应最上端的反光环9的高度处设有四个照明灯8，四个照明灯8沿反光环9的周向均匀间隔设置。
54.本实施例中，之所以设置反光环9且将三个反光环9设置成如上方式，是为了利用反光环9将上述的照明灯8的灯光形成漫反射，如此照亮范围便会扩大，减少3d打印机存在的照亮盲区。
55.上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
56.本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。