一種單塔旋轉(zhuǎn)臂3d打印機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及3D打印機(jī)，特別涉及一種單塔旋轉(zhuǎn)臂3D打印機(jī)，在一個(gè)垂直豎立的立柱上設(shè)置一個(gè)固定打印頭的支撐臂，支撐臂通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿立柱上下運(yùn)動(dòng)，立柱或支撐臂還可以做圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)3D打印。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印機(jī)可以做X、Y、Z三軸運(yùn)動(dòng)，通過(guò)3D打印機(jī)可以實(shí)現(xiàn)物體的立體結(jié)構(gòu)的成型，作為3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)目前主要是框架結(jié)構(gòu)或者是龍門結(jié)構(gòu)，其中框架結(jié)構(gòu)的3D打印機(jī)也被稱作是并聯(lián)臂結(jié)構(gòu)；龍門結(jié)構(gòu)的3d打印機(jī)，其打印平臺(tái)可以是固定不動(dòng)的，也可以是配合打印頭進(jìn)行移動(dòng)的，打印平臺(tái)的大小受限制于xyz方向移動(dòng)的軌道的長(zhǎng)度。并聯(lián)臂3D打印機(jī)的打印平臺(tái)要放置在三組吊臂運(yùn)行的軌道所圈定的空間內(nèi)。因此，上述結(jié)構(gòu)的打印機(jī)受到結(jié)構(gòu)的限制其打印平臺(tái)相對(duì)固定，可擴(kuò)展范圍小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提出一種單塔旋轉(zhuǎn)臂3D打印機(jī)技術(shù)方案，在一個(gè)垂直豎立的立柱上獨(dú)立設(shè)置一個(gè)固定打印頭的支撐臂，支撐臂通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿立柱上下運(yùn)動(dòng)，立柱或支撐臂還可以做圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)3D打印。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種單塔旋轉(zhuǎn)臂3D打印機(jī)，包括帶有打印頭的打印臂，其中，所述打印機(jī)還包括一個(gè)安裝在支撐架上的立柱，一個(gè)連接件與立柱滑動(dòng)連接，所述打印臂固定在連接件上，在所述立柱上設(shè)置有第一驅(qū)動(dòng)裝置，所述第一驅(qū)動(dòng)裝置用于帶動(dòng)打印臂沿立柱上下行走；在所述連接件上設(shè)置有一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)打印臂帶動(dòng)打印頭移動(dòng)；一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)打印臂做垂直于立柱的旋轉(zhuǎn)。
[0005]方案進(jìn)一步是:所述第一驅(qū)動(dòng)裝置是皮帶傳動(dòng)裝置，所述皮帶傳動(dòng)裝置平行于所述立柱設(shè)置，包括沿立柱上下設(shè)置的皮帶輪，一個(gè)皮帶套在皮帶輪上；所述連接件用一個(gè)連接夾與皮帶固定連接，一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶帶動(dòng)打印臂沿立柱上下行走。
[0006]方案進(jìn)一步是:所述第一驅(qū)動(dòng)裝置是螺桿傳動(dòng)裝置，所述螺桿傳動(dòng)裝置平行于所述立柱設(shè)置，包括平行于所述立柱設(shè)置的一個(gè)外螺紋立桿，外螺紋立桿上設(shè)置有與其嚙合的螺母，所述連接件用一個(gè)連接夾與螺母固定連接，一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)外螺紋立桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母帶動(dòng)打印臂沿立柱上下行走。
[0007]方案進(jìn)一步是:所述第一驅(qū)動(dòng)裝置是齒條傳動(dòng)裝置，所述齒條傳動(dòng)裝置平行于所述立柱設(shè)置，包括沿立柱上下設(shè)置的齒條，一個(gè)齒輪與齒條嚙合并轉(zhuǎn)動(dòng)固定在所述連接件上，一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪帶動(dòng)打印臂沿立柱上下行走。
[0008]方案進(jìn)一步是:所述打印臂是一個(gè)由兩組相對(duì)設(shè)置的邊桿相互鉸接形成的平行四邊形連桿，其中一組稱為第一組，另一組稱為第二組，第一組的一條邊桿連接打印頭，第一組的另一條邊桿和連接件連接為一體，并且所述第一組另一條邊桿與第二組連接的兩個(gè)鉸接軸連線與立柱呈30度至60夾角設(shè)置，在連接件上設(shè)置有一個(gè)轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸與邊桿軸向呈90度角設(shè)置，并且所述轉(zhuǎn)軸與第二組的一條邊桿在鉸接軸處固定連接，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸通過(guò)與之連接的所述第二組的一條邊桿帶動(dòng)平行四邊形連桿以轉(zhuǎn)軸為中心變換形狀，進(jìn)而帶動(dòng)打印頭以轉(zhuǎn)軸為中心做弧線運(yùn)動(dòng)。
[0009]方案進(jìn)一步是:所述打印頭的打印嘴軸線與所述立柱軸線平行。
[0010]方案進(jìn)一步是:所述打印臂是由多組平行四邊形連桿對(duì)接組成，平行四邊形連桿的四個(gè)連接端是鉸接，四個(gè)連接端相對(duì)的兩個(gè)連接端之間設(shè)置有可伸縮聯(lián)動(dòng)推桿；多組平行四邊形連桿的最內(nèi)端一組連接在連接件上，最外端一組連接打印頭，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)四邊形連桿的可伸縮聯(lián)動(dòng)推桿，可伸縮聯(lián)動(dòng)推桿帶動(dòng)平行四邊形連桿展開(kāi)與收縮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)打印頭相對(duì)于所述立柱的前后移動(dòng)。
[0011]方案進(jìn)一步是:所述打印臂是螺紋驅(qū)動(dòng)伸縮桿，包括一個(gè)外螺紋螺桿，所述打印頭設(shè)置在螺桿的前端，外螺紋螺桿上設(shè)置有與其嚙合的螺母，螺母與連接件轉(zhuǎn)動(dòng)配合連接，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母帶動(dòng)螺桿前后移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)打印頭相對(duì)于所述立柱的前后移動(dòng)。
[0012]方案進(jìn)一步是:所述第二驅(qū)動(dòng)裝置是齒輪傳動(dòng)裝置，包括電機(jī)、一個(gè)主動(dòng)齒輪和與之嚙合的從動(dòng)齒輪，從動(dòng)齒輪的齒輪軸是所述立柱的延伸軸，電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)齒輪帶動(dòng)立柱轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)打印臂以立柱為中心旋轉(zhuǎn)。
[0013]方案進(jìn)一步是:所述第二驅(qū)動(dòng)裝置是皮帶傳動(dòng)裝置，包括電機(jī)、一個(gè)主動(dòng)皮帶輪和從動(dòng)皮帶輪，從動(dòng)皮帶輪的皮帶軸是所述立柱的延伸軸，電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)皮帶輪帶動(dòng)立柱轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)打印臂以立柱為中心旋轉(zhuǎn)。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0015]1.使3D打印機(jī)擺脫了框架和龍門式結(jié)構(gòu)，從而便于擴(kuò)大打印空間，通過(guò)增加單塔高度和旋轉(zhuǎn)臂長(zhǎng)度的方式即可以方便的增大打印空間。
[0016]2.可折疊的懸臂，在機(jī)器不使用時(shí)，可以方便折疊，靠攏單塔，從而減小體積，節(jié)省空間，無(wú)論是小型的家用機(jī)還是大型的工業(yè)機(jī)，都方便運(yùn)輸。
[0017]3.單塔式旋轉(zhuǎn)臂3D打印機(jī)可以在已有的物體上進(jìn)行打印，由于單塔旋轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)的無(wú)框架優(yōu)勢(shì)，可以使3D打印機(jī)不再局限于固定的打印平臺(tái)上完成打印；比如說(shuō)在底面上放置了一個(gè)石凳，由于單塔懸臂機(jī)既方便移動(dòng)，又有旋轉(zhuǎn)臂，可以將機(jī)器放置于石凳旁，通過(guò)打印頭上攜帶的自調(diào)平探針探測(cè)石凳平面，然后在石凳上面進(jìn)行打印。
[0018]4.降低了制作成本。由于單塔旋轉(zhuǎn)臂設(shè)計(jì)，不再需要框架，比以往的打印機(jī)減少了3/4至2/3的結(jié)構(gòu)制作費(fèi)用。
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作一詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型第一驅(qū)動(dòng)裝置的第一優(yōu)選方案結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型第一驅(qū)動(dòng)裝置的第二優(yōu)選方案結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型第一驅(qū)動(dòng)裝置的第三優(yōu)選方案結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為本實(shí)用新型打印臂第一優(yōu)選方案結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為本實(shí)用新型打印臂第二優(yōu)選方案結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6為本實(shí)用新型打印臂第三優(yōu)選方案結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖7為本實(shí)用新型第二驅(qū)動(dòng)裝置的齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖8為本實(shí)用新型第二驅(qū)動(dòng)裝置的皮帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖9為本實(shí)用新型幾個(gè)優(yōu)選方案組合的整體打印機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本實(shí)施例所展示的是一種單塔旋轉(zhuǎn)臂3D打印機(jī)，與傳統(tǒng)3D打印機(jī)相同，打印機(jī)帶有打印頭的供料系統(tǒng)，根據(jù)需要打印頭上攜帶自調(diào)平探針，本實(shí)施例打印機(jī)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的打印機(jī)有了本質(zhì)的區(qū)別，不是框架結(jié)構(gòu)也不是龍門結(jié)構(gòu)，如圖1所示，打印機(jī)包括帶有打印頭I的打印臂2，其中，所述打印機(jī)還包括一個(gè)安裝在支撐架3上的立柱4，所述支撐架包括一個(gè)底座301和頂板302，立柱固定在底座和頂板上，底座和頂板之間還有加強(qiáng)支撐架結(jié)構(gòu)的輔助支撐柱303 ;立柱上設(shè)置有導(dǎo)軌401，一個(gè)連接件5通過(guò)導(dǎo)軌與立柱滑動(dòng)連接，所述打印臂獨(dú)立固定在連接件上，在所述立柱上設(shè)置有第一驅(qū)動(dòng)裝置6:所述第一驅(qū)動(dòng)裝置用于帶動(dòng)打印臂沿立柱上下行走；在所述連接件上設(shè)置有一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7:所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)打印臂帶動(dòng)打印頭移動(dòng)；一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)裝置8帶動(dòng)打印臂做垂直于立柱的旋轉(zhuǎn)，本實(shí)施例是帶動(dòng)打印臂以立柱為中心旋轉(zhuǎn)；所述第一驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)打印頭的Z坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，至少是由所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第二驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)打印驅(qū)動(dòng)程序配合控制實(shí)現(xiàn)打印頭的X、Y坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)然，本實(shí)施例3D打印機(jī)還包括有驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第二驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)打印臂做X、Y、Z三軸運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電路和與計(jì)算機(jī)連接的接口電路，這些電路都是一種已知的常規(guī)設(shè)計(jì)電路。
[0030]實(shí)施例中，作為第一驅(qū)動(dòng)裝置有多種方案可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)打印臂沿立柱上下行走；本實(shí)施例選擇了三種優(yōu)選方案，其中:
[0031]第一優(yōu)選方案:如圖1所示，所述第一驅(qū)動(dòng)裝置是平行于所述立柱設(shè)置的皮帶傳動(dòng)裝置，包括沿立柱上下設(shè)置的皮帶輪601和602，一個(gè)皮帶603套在皮帶輪上；所述連接件用一個(gè)連接夾604與皮帶固定連接，一個(gè)電機(jī)605驅(qū)動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶帶動(dòng)打印臂沿立柱上下行走。其中所述的皮帶輪601和602通過(guò)固定在立柱上的上支架8和下支架9固定在立柱上，所述的皮帶是齒形皮帶，電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)選擇的皮帶不是齒形皮帶方式時(shí)，其電機(jī)將是帶有光電碼盤的伺服電機(jī)。
[0032]第二優(yōu)選方案:如圖2所示，所述第一驅(qū)動(dòng)裝置是平行于所述立柱設(shè)置的螺桿傳動(dòng)裝置，包括平行于所述立柱設(shè)置的一個(gè)外螺紋立桿606，外螺紋立桿上設(shè)置有與其嚙合的螺母607，所述連接件用一個(gè)連接夾與螺母固定連接，一個(gè)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)605通過(guò)一套傘齒輪608驅(qū)動(dòng)外螺紋立桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母帶動(dòng)打印臂沿立柱上下行走。
[0033]第三優(yōu)選方案:如圖3所示，所述第一驅(qū)動(dòng)裝置是平行于所述立柱設(shè)置的齒條傳動(dòng)裝置，包括沿立柱上下設(shè)置的齒條609，一個(gè)齒輪610與齒條嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)固定在所述連接件上，一個(gè)設(shè)置在連接件上的步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)605通過(guò)蝸桿驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪帶動(dòng)打印臂沿立柱上下行走。
[0034]如上所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在連接件上驅(qū)動(dòng)打印臂動(dòng)作帶動(dòng)打印頭移動(dòng)。作為打印臂結(jié)構(gòu)有多種方案可以實(shí)現(xiàn)；本實(shí)施例選擇了三種優(yōu)選方案，其中:
[0035]第一優(yōu)選方案:如圖4所示，所述打印臂是一個(gè)由兩組相對(duì)設(shè)置的邊桿相互鉸接