[發(fā)明專利]一種3D打印機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610057484.2
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105479759B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐開明;吳桐;李葉輝;陳銘
• 申請（專利權(quán)）人: 徐開明;吳桐;李葉輝;陳銘
• 主分類號: B29C64/236
• 分類號: B29C64/236;B29C64/205;B29C64/245;B29C64/241;B33Y30/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 付茵茵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種3D打印機(jī)，具體的說，涉及一種不同于傳統(tǒng)打印頭運動方式的3D打印機(jī)。

背景技術(shù)

目前市面上的3D打印機(jī)主要有三種機(jī)械結(jié)構(gòu)，分別為：直角坐標(biāo)型、三角爪(并聯(lián)臂)型、舵機(jī)轉(zhuǎn)動型(極坐標(biāo)型)。下面對這幾種分別進(jìn)行介紹：

(1)直角坐標(biāo)型：

XYZ軸成互為直角，XY軸通常是由同步帶接步進(jìn)電機(jī)來定位的，Z軸則是由絲桿控制。直角坐標(biāo)型又可以分為兩種具體結(jié)構(gòu)，分別為矩形盒式結(jié)構(gòu)和矩形桿(龍門)式結(jié)構(gòu)。

1.矩形盒式結(jié)構(gòu)：

該機(jī)器的特點是熱床移動是沿Z軸移動的，物體定在熱床上不會有XY軸方向的移動，所以基本不用擔(dān)心打印物體在打印過程中出現(xiàn)位移情況，而且由于只需對噴頭做XY軸移動，減輕噴頭重量就可以調(diào)打印速度和打印精度。缺點：安裝過程較為復(fù)雜、維修也較為困難；整機(jī)成本較高；皮帶易老化、松弛且有空回誤差(突出缺點)。

2.矩形桿式結(jié)構(gòu)：

X軸在兩個Z軸步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成的平面上活動，而Z軸則與機(jī)身三角形的中垂線重合。在打印機(jī)是由于熱床在Y軸上前后移動會帶著打印物體也前后移動，所以需要特別留意打印物體與熱床的粘合。由于桿式結(jié)構(gòu)與工作平臺的接觸面積較小，所以將較重的步進(jìn)電機(jī)放在底部以降低中心。缺點：打印時，打印物體隨熱床在Y軸前后移動導(dǎo)致被打印物體抖動，影響打印質(zhì)量(突出缺點)。

(2)三角爪型：

這種結(jié)構(gòu)是開源3D打印機(jī)的一個重要分支，其數(shù)學(xué)原理實際上還是笛卡爾坐標(biāo)系，只是通過三角函數(shù)將XY坐標(biāo)映射到三臺垂直的軸上去，這種結(jié)構(gòu)的有對噴頭的重量有較高的要求，因此通常采用較輕的J-head噴嘴遠(yuǎn)端齒輪式擠出機(jī)。這種結(jié)構(gòu)的機(jī)械復(fù)雜程度要比傳統(tǒng)的直角坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)簡單很多，但是固件調(diào)試就復(fù)雜多了。這種結(jié)構(gòu)有一個很大的不足就是Z軸方向的體積較大(因為要容納爪的長度)，例如有效打印高度為20CM的該打印機(jī)，整體高度至少達(dá)60cm，所以這種結(jié)構(gòu)適合在有固定場所使用。缺點：固件調(diào)試復(fù)雜；打印相同大小的物體所需機(jī)器體積較大(突出缺點)；3對臂與效應(yīng)器通過3對球鉸、強磁魚眼或者萬向節(jié)連接，在較高速度打印時，效應(yīng)器上的打印頭振動很大，限制了其打印精度和打印速度(突出缺點)。

3.舵機(jī)轉(zhuǎn)動型(極坐標(biāo)型)：

XY軸坐標(biāo)采用極坐標(biāo)系，跟笛卡爾坐標(biāo)系不同，所以在控制程序上有完全不同的代碼。在進(jìn)行3D打印時，打印平臺旋轉(zhuǎn)，而擠出機(jī)則來回移動打印。缺點：打印平臺旋轉(zhuǎn)，打印物易受離心力影響而發(fā)生變形(突出缺點)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是：提供一種移動更快、精確度更高的的具有全新打印頭移動方式的3D打印機(jī)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種3D打印機(jī)，包括機(jī)架、打印頭和驅(qū)動打印頭在水平面上運動的平面驅(qū)動機(jī)構(gòu)；所述平面驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括：固定端與機(jī)架通過轉(zhuǎn)動部連接、自由端在水平面上擺動的第一擺臂，固定端與機(jī)架通過轉(zhuǎn)動部連接、自由端在水平面上擺動的第二擺臂，安裝打印頭的連接體，調(diào)整第一擺臂擺動位置的第一位置調(diào)整機(jī)構(gòu)，調(diào)整第二擺臂擺動位置的第二位置調(diào)整機(jī)構(gòu)；連接體包括第一滑動座和位于第一滑動座正下方的第二滑動座，第一滑動座和第二滑動座繞同一豎直轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)；第一滑動座沿著第一擺臂滑移，第二滑動座沿著第二擺臂滑移。

作為一種優(yōu)選，第一位置調(diào)整機(jī)構(gòu)為調(diào)整第一滑動座與第一擺臂的固定端距離的平移驅(qū)動機(jī)構(gòu)，第二位置調(diào)整機(jī)構(gòu)為調(diào)整第二滑動座與第二擺臂的固定端距離的平移驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

作為一種優(yōu)選，第一位置調(diào)整機(jī)構(gòu)為調(diào)整第一擺臂相對于機(jī)架擺動角度的擺動驅(qū)動機(jī)構(gòu)，第二位置調(diào)整機(jī)構(gòu)為調(diào)整第二擺臂相對于機(jī)架擺動角度的擺動驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

作為一種優(yōu)選，轉(zhuǎn)動部包括擺軸和擺動座，豎直的擺軸固定在機(jī)架上，擺動座繞擺軸擺動；第一/第二擺臂的固定端固定在擺動座上；平移驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、傳動齒輪組、絲桿，電機(jī)、傳動齒輪組、絲桿均安裝在擺動座上；電機(jī)通過傳動齒輪組驅(qū)動絲桿轉(zhuǎn)動，絲桿和第一/第二滑動座構(gòu)成絲桿滑塊機(jī)構(gòu)。