[發明專利]一種熔融沉積型3D打印機自適應調平系統及其調平方法

在審

• 申請號: 201611161339.5
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106584834A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 張毅;王興迪;王莎;李盼盼;李勇興;藺國旗
• 申請（專利權）人: 西京學院
• 主分類號: B29C64/106
• 分類號: B29C64/106;B29C64/245;B29C64/393;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司61202
• 代理人: 高亦哲

技術領域

本發明屬于3D打印機技術領域，具體涉及一種熔融沉積型3D打印機自適應調平系統及其調平方法。

背景技術

熔融沉積型3D打印機以熱熔性絲狀材料為原料，在電阻絲式加熱器的作用下絲狀材料被加熱到熔融狀態，噴頭在打印平臺上方一定的高度按照打印程序設定的軌跡運動，使得噴嘴將熔融態的材料涂覆在打印平臺上，材料冷卻后形成打印對象的第一個二維截面輪廓，之后打印平臺按照設定值下降一個層厚，反復重復以上步驟直至整個打印對象完全成型。由于設備結構簡單、易于操作、成型材料相對低廉、對使用環境要求不苛刻、總體性價比較高等特點，熔融沉積型3D打印機在工業設計、汽車、航空航天、教育、牙科和醫療產業、土木工程和珠寶等領域得到了廣泛的應用。

熔融沉積型3D打印機的打印平臺，用于承載打印的模型。現有的3D打印技術通常是以打印平臺為基準零點，然后使噴頭相對打印平臺沿X、Y和Z軸方向做立體空間運動來完成立體構型，所以打印平臺的水平度以及打印平臺與噴頭之間的距離對打印質量有著直接的影響，顯得十分關鍵。打印機開始工作時，首先需要對打印平臺進行調平。大多數熔融沉積型3D打印機在打印平臺安裝座與固定底座之間安裝有調平裝置，包括調節彈簧和調節螺母。將打印機噴頭移動到調節螺母正上方，通過觀察，手動或者利用工具旋轉調節螺母，調節打印噴頭與打印平臺上各點的高度，完成調平工作。使用人工調節的方法去找平，需要多次調節，調平過程繁瑣，誤差較大，不能保證打印平臺上各點距打印噴頭的距離一致；同時，由于3D打印機的震動或者人為因素的影響，也會造成調節螺母的松動，進而影響打印質量，甚至造成產品報廢。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的是提供一種熔融沉積型3D打印機自適應調平系統及其調平方法，以實現3D打印機工作前的自動調平與在線打印時的自適應調平，防止熔融材料擠出困難、噴嘴剮蹭打印平臺、打印材料與打印平臺粘接不牢、凌空吐絲等現象出現，確保3D打印質量。

為了為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種熔融沉積型3D打印機自適應調平系統，包括打印平臺、平臺托架，平臺托架上固定第一步進電機、第二步進電機、第三步進電機、第四步進電機，第一步進電機、第二步進電機、第三步進電機、第四步進電機分別通過第一螺紋軸套調平機構、第二螺紋軸套調平機構、第三螺紋軸套調平機構、第四螺紋軸套調平機構連接第一球鉸支座、第二球鉸支座、第三球鉸支座、第四球鉸支座，第一球鉸支座、第二球鉸支座、第三球鉸支座、第四球鉸支座連接打印平臺，打印平臺與平臺托架之間還通過MEMS陀螺儀與控制裝置相互連接，控制裝置還設有處理器模塊及電源模塊。

所述的第一步進電機、第二步進電機、第三步進電機、第四步進電機分別通過第一電源線、第二電源線、第三電源線、第四電源線連接電源模塊，通過第一控制信號線、第二控制信號線、第三控制信號線、第四控制信號線連接處理器模塊。

所述的MEMS陀螺儀安裝在打印平臺的底側，通過第五電源線和信號傳輸線連接安裝在平臺托架上控制裝置的電源模塊及處理器模塊。

進一步，所述的第一螺紋軸套調平機構包括第一螺紋軸和第一螺紋軸套；第二螺紋軸套調平機構包括第二螺紋軸和第二螺紋軸套；第三螺紋軸套調平機構包括第三螺紋軸和第三螺紋軸套；第四螺紋軸套調平機構包括第四螺紋軸和第四螺紋軸套。

進一步，第一步進電機的輸出軸與第一螺紋軸套調平機構的第一螺紋軸通過鍵連接，其第一螺紋軸套通過第一球鉸支座與打印平臺相連接；所述的第二步進電機的輸出軸與第二螺紋軸套調平機構的第二螺紋軸通過鍵連接在一起，其第二螺紋軸套通過第二球鉸支座與打印平臺相連接；所述的第三步進電機的輸出軸與第三螺紋軸套調平機構的第三螺紋軸通過鍵連接，其第三螺紋軸套通過第三球鉸支座與打印平臺相連接；所述的第四步進電機的輸出軸與第四螺紋軸套調平機構的第四螺紋軸通過鍵連接，其第四螺紋軸套通過第四球鉸支座與打印平臺相連接。

一種熔融沉積型3D打印機自動調平方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）啟動熔融沉積型3D打印機；

2）啟動熔融沉積型3D打印機的控制裝置；

3）控制裝置所屬的電源模塊通過第一電源線給第一步進電機供電，通過第二電源線給第二步進電機供電，通過第三電源線給第三步進電機供電，通過第四電源線給第四步進電機供電，通過第五電源線給MEMS陀螺儀供電；

4）控制裝置通過信號傳輸線啟動MEMS陀螺儀開始工作；