[實用新型]一種采用雙極坐標的3D打印機

有效

• 申請號: 201721367728.3
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN207267352U
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 郝佳寧
• 申請（專利權）人: 四川建筑職業技術學院
• 主分類號: B29C64/20
• 分類號: B29C64/20;B33Y30/00
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙)51228
• 代理人: 張鳴潔

技術領域

本實用新型涉及3D打印機領域，具體的說，是一種采用雙極坐標的3D打印機。

背景技術

3D打印技術是一種累積制造技術，它以一種數字模型文件為基礎，以液體或粉末狀的熔融物質為打印材料，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，利用一層層的粘合材料疊加來制造三維的物體，最終把計算機上的藍圖變成實物。3D打印技術經過這些年的發展，技術上已基本上形成了一套體系，3D打印技術擁有著諸多優點，如：可以節省材料、不用剔除邊角料、材料利用率高，能打印出組裝好的產品，通過摒棄傳統生產線而降低了生產成本，甚至還能挑戰大規模生產方式；還可以自動、快速、直接和精確地將計算機中的設計轉化為模型，能直接制造零件或模具，并做到很高的精度和復雜程度，且能在數小時內成形，讓設計和開發實現了從平面圖到實體的飛躍，從而有效地縮短產品研發周期。目前，3D打印技術可應用的行業也逐漸擴大，從產品設計到模具設計與制造，材料工程、醫學研究、文化藝術、建筑工程等等都逐漸的使用 3D打印機技術，使得3D打印機技術有著廣闊的前景。

常見的3D打印機一般是采用平面直角坐標系（x，y）定位打印點，打印噴頭在x向和y向上移動，這種直角定位方式和移動方式的3D打印機往往占用體積大，空間功能利用小，因此移動速度較慢，并且打印出的作品外緣弧度有時不連貫，效果不好。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種采用雙極坐標的3D打印機，用于解決現有技術中打印噴頭移動速度慢、作品外緣效果不好的問題。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種采用雙極坐標的3D打印機，包括底座、擠出機、打印噴頭，安裝在所述底座上的豎向移動裝置和打印臺，所述底座上設置有旋轉裝置，所述旋轉裝置與所述打印臺驅動連接，還包括水平移動裝置，所述水平移動裝置整體可沿所述豎向移動裝置上下移動，所述水平移動裝置上還設置有可水平移動的水平滑塊，所述打印噴頭與所述水平滑塊通過搖臂連接，所述水平滑塊上安裝有偏轉電機，所述搖臂一端連接所述偏轉電機的輸出軸、一端連接所述打印噴頭；可旋轉的所述打印臺與所述水平滑塊構成以豎向移動裝置在水平面上的投影點為原點的一級極坐標系，所述水平滑塊和可偏轉的打印噴頭構成以水平滑塊的水平面上的投影點為原點的二級極坐標系。

打印時，所述水平滑塊在所述打印臺上方移動，所述打印臺轉動，同時所述打印噴頭偏轉，區別于直角坐標系方式定位和直線移動方式打印的普通3D打印機，本實用新型利用三個部件同時運動，加快打印速度，由于打印噴頭在打印臺上投影的運動路徑始終呈弧形，因此打印出的作品的弧形外緣更為連貫、效果好。

由于一般的模型采用直角坐標定位（x,y,z），以豎向移動裝置和水平移動裝置的交點在水平面上的投影為原點，做投影于水平面上的虛擬直角坐標系，采用二元方程組將直角坐標轉化為極坐標中的角度和距離來控制所述水平滑塊移動、打印臺旋轉、打印噴頭偏轉，轉化方程組如下：

X=(a*cosA)*(b*cosB)

Y=a*sinA+b*sinB

其中，a為水平滑塊與豎向移動裝置之間的距離，b為搖臂的長度，A是水平移動裝置相對于旋轉臺轉動的角度，B是搖臂的偏轉角度；坐標z無需計算，即水平移動裝置在豎向移動裝置上的高度。

優選的，所述豎向移動裝置包括安裝在所述底座上的升降絲桿和升降電機，所述升降絲桿與所述升降電機驅動連接。

優選的，所述豎向移動裝置還包括固定在所述底座上的豎直光軸，所述水平移動裝置包括升降滑座和水平光軸，所述升降滑座滑動安裝在所述豎直光軸和所述升降絲桿上，所述升降滑座與所述升降絲桿螺紋配合；所述水平滑塊滑動安裝在所述水平光軸上，所述水平光軸一端安裝在所述升降滑座上、另一端固定有水平光軸穩定座，所述升降滑座上還安裝有水平電機，所述水平電機與所述水平滑塊通過皮帶驅動連接。

優選的，所述旋轉裝置包括安裝在底座上的旋轉電機，所述底座上還設置有豎直的轉軸，所述打印臺固定安裝在所述轉軸的上端，所述旋轉電機 與所述轉軸驅動連接。

優選的，所述升降滑座與所述豎直光軸之間設置有直線軸承。

優選的，所述豎向移動裝置頂部固定有擠出機安裝座，所述擠出機安裝座上安裝有擠出機，所述擠出機與所述打印噴頭之間連接有耗材導管。

優選的，所述打印噴頭外部安裝有散熱風扇。

優選的，所述底座上還安裝有用于降壓整流供電的整流器。

本實用新型與現有技術相比，具有以下優點及有益效果：