滾珠絲杠驅動風冷一體式并聯臂三維打印機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于三維成型技術領域，尤其涉及一種滾珠絲杠驅動風冷一體式并聯臂三維打印機。
【背景技術】
[0002]三維打印技術，是以計算機三維設計模型為藍本，通過軟件分層離散和數控成型系統，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結，最終疊加成型，制造出實體產品。三維打印將三維實體變為若干個二維平面，通過對材料處理并逐層疊加進行生產，大大降低了制造的復雜度。這種數字化制造模式直接從計算機圖形數據中便可生成任何形狀的零件。熔融沉積造型(FDM)技術是三維打印技術中的一個主流技術，FDM技術是將CAD模型分為一層層極薄的截面，生成控制三維打印機噴嘴移動軌跡的二維幾何信息。三維打印機的加熱頭把熱熔性材料(ABS樹脂、尼龍、蠟等)加熱到臨界狀態，呈現半流體性質，在計算機控制下，沿CAD確定的二維幾何信息運動軌跡，擠出頭將半流動狀態的材料擠壓出來，凝固形成輪廓形狀的薄層。當一層完畢后，通過垂直升降系統降下新形成層，進行固化。這樣層層堆積粘結，自下而上形成該模型的三維實體。
[0003]應用FDM技術的三維打印機的關鍵問題之一是成型精度問題，影響成型精度的因素有很多，包括機架強度、傳動穩定性以及對熱熔性材料進行冷卻的問題等。機架強度不足會導致打印機在工作過程中出現裝配尺寸的變化，對成型精度造成影響；強度不足還會導致傳動穩定性不高，打印頭行走過程中機架出現震動，使打印精度降低；熱熔性材料經擠出頭擠出后冷卻太慢，會出現熱熔性材料被重力自然拉長，導致打印出來的模型出現變形的問題。所以，為提高打印精度，亟需對現有的三維打印機進行改進。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型為了解決現有技術中的不足之處，提供一種結構緊湊、強度高、傳動穩定性好、縮短熱熔性材料冷卻時間、提升打印精度的滾珠絲杠驅動風冷一體式并聯臂三維打印機。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:滾珠絲杠驅動風冷一體式并聯臂三維打印機，包括呈正三角形結構的底座，底座上在三個頂角處分別垂直設有三根支撐柱，三根支撐柱頂部水平設有安裝板，安裝板上設有原料擠出機，每根支撐柱內側沿垂直方向滑動設有滑車，支撐柱與滑車之間設有滾珠絲杠驅動機構，每個滑車內側均鉸接有相同結構的并聯臂，并聯臂的下端鉸接有擠出工作臺，擠出工作臺的中心處設有擠出頭，擠出頭的進口端通過原料管與原料擠出機的出料口連接，擠出頭外部包裹有加熱器；擠出工作臺底部一側通過連接板連接有冷風發生器；
[0006]冷風發生器包括渦輪風機、殼體和半導體制冷片，半導體制冷片設在殼體內，半導體制冷片的制冷面連接有位于殼體內的內散熱片，半導體制冷片的制熱面連接有伸出殼體的外散熱片，殼體外設有對外散熱片進行散熱的散熱風扇，殼體的一側與渦輪風機的出風口連接，殼體的另一側連接有導風罩，導風罩的出口連接有冷卻噴嘴，冷卻噴嘴的出風口朝向擠出頭的出口，冷卻噴嘴上部與連接板固定連接；
[0007]支撐柱中部沿垂直方向設有滑道，支撐柱內側沿垂直方向設有與滑道連通的導向孔，滾珠絲杠驅動機構包括步進電機、絲杠和連接座，連接座內端穿過導向孔與滑車固定連接，步進電機設在底座內，絲杠沿垂直方向設在滑道內，絲杠穿過連接座并與連接座螺紋連接，支撐柱在滑道頂端設有固定座，絲杠上端轉動連接在固定座內，步進電機通過聯軸器與絲杠下端傳動連接；
[0008]底座側部設有電控裝置，電控裝置分別與原料擠出機、加熱器、渦輪風機、半導體制冷片和步進電機連接。
[0009]所述底座上設有位于三根支撐柱之間的固定板。
[0010]采用上述技術方案，本實用新型具有以下有益效果:
[0011]1、每根支撐柱與對應滑車之間設置的滾珠絲杠驅動機構，滾珠絲杠驅動機構采用步進電機驅動絲杠轉動，絲杠的轉動轉換為滑車的上下直線運動這種原理實現直線運動，滑車上下移動更平穩，移動精度更高，從而確保并聯臂帶動擠出工作臺運行更加平穩。
[0012]2、冷風發生器與擠出工作臺之間采用一體式結構，使得整機結構緊湊、體積小，使得產生的冷氣很快能吹到擠出頭出口部位，并且省去了風管，冷風不會通過較長的風管與外界進行熱交換，從而提高冷卻效率和效果。半導體制冷片的制冷面產生的冷氣通過內散熱片進行擴散，經渦輪風機的吹拂，冷氣依次通過導風罩和冷卻噴嘴噴向擠出頭的出口處，擠出頭將半流動狀態的材料擠壓出來，經冷風的強力冷卻，迅速凝固形成輪廓形狀的薄層。這樣就避免冷卻時間過長，導致熱熔型材料由于自身重力作用產生變形的情況發生。半導體制冷片的制熱面所產生的熱量經外散熱片的散熱并經散熱風扇的吹拂，散熱效果大大增強。
[0013]綜上所述，本實用新型設計新穎、結構緊湊、傳動穩定性高，對擠出的熱熔性材料進行及時冷卻，打印出來的產品不會出現變形，打印精度大大提高。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的立體結構示意圖；
[0015]圖2是本實用新型的平面結構示意圖；
[0016]圖3是圖2中冷風發生器的立體放大圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1-圖3所示，本實用新型的滾珠絲杠驅動風冷一體式并聯臂三維打印機，包括呈正三角形結構的底座1，底座I上在三個頂角處分別垂直設有三根支撐柱2，三根支撐柱2頂部水平設有安裝板3，安裝板3上設有原料擠出機4，每根支撐柱2內側沿垂直方向滑動設有滑車6，支撐柱2與滑車6之間設有滾珠絲杠驅動機構，每個滑車6內側均鉸接有相同結構的并聯臂7，并聯臂7的下端鉸接有擠出工作臺8，擠出工作臺8的中心處設有擠出頭9，擠出頭9的進口端通過原料管10與原料擠出機4的出料口連接，擠出頭9外部包裹有加熱器11 ;擠出工作臺8底部一側通過連接板30連接有冷風發生器5。
[0018]冷風發生器5包括渦輪風機12、殼體13和半導體制冷片14，半導體制冷片14設在殼體13內，半導體制冷片14的制冷面連接有位于殼體13內的內散熱片15，半導體制冷片14的制熱面連接有伸出殼體13的外散熱片16，殼體13外設有對外散熱片16進行散熱的散熱風扇17，殼體13的一側與渦輪風機12的出風口連接，殼體13的另一側連接有導風罩18，導風罩18的出口連接有冷卻噴嘴20，冷卻噴嘴20的出風口朝向擠出頭9的出口，冷卻噴嘴20上部與連接板30固定連接。
[0019]支撐柱2中部沿垂直方向設有滑道21，支撐柱2內側沿垂直方向設有與滑道21連通的導向孔22，滾珠絲杠驅動機構包括步進電機23、絲杠24和連接座25，連接座25內端穿過導向孔與滑車6固定連接，步進電機23設在底座I內，絲杠24沿垂直方向設在滑道21內，絲杠24穿過連接座25并與連接座25螺紋連接，支撐柱2在滑道21頂端設有固定座26，絲杠24上端轉動連接在固定座26內，步進電機23通過聯軸器27與絲杠24下端傳動連接。
[0020]底座I側部設有電控裝置29，電控裝置29分別與原料擠出機4、加熱器11、渦輪風機12、半導體制冷片14和步進電機23連接。
[0021]底座I上設有位于三根支撐柱2之間的固定板28。
[0022]每根支撐柱2與對應滑車6之間設置的滾珠絲杠驅動機構，滾珠絲杠驅動機構采用步進電機23驅動絲杠24轉動，絲杠24的轉動轉換為滑車6的上下直線運動這種原理實現直線運動，滑車6上下移動更平穩，移動精度更高，從而確保并聯臂7帶動擠出工作臺8運行更加平穩。
[0023]半導體制冷片14的制冷面產生的冷氣通過內散熱片15進行擴散，經渦輪風機12的吹拂，冷氣依次通過導風罩18和冷卻噴嘴20噴向擠出頭9的出口處，擠出頭9將半流動狀態的材料擠壓出來，經冷風的強力冷卻，迅速凝固形成輪廓形狀的薄層。這樣就避免冷卻時間過長，導致熱熔型材料由于自身重力作用產生變形的情況發生。半導體制冷片14的制熱面所產生的熱量經外散熱片16的散熱并經散熱風扇17的吹拂，散熱效果大大增強。
[0024]本實施例并非對本實用新型的形狀、材料、結構等作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本實用新型技術方案的保護范圍。
【主權項】
1.滾珠絲杠驅動風冷一體式并聯臂三維打印機，其特征在于:包括呈正三角形結構的底座，底座上在三個頂角處分別垂直設有三根支撐柱，三根支撐柱頂部水平設有安裝板，安裝板上設有原料擠出機，每根支撐柱內側沿垂直方向滑動設有滑車，支撐柱與滑車之間設有滾珠絲杠驅動機構，每個滑車內側均鉸接有相同結構的并聯臂，并聯臂的下端鉸接有擠出工作臺，擠出工作臺的中心處設有擠出頭，擠出頭的進口端通過原料管與原料擠出機的出料口連接，擠出頭外部包裹有加熱器；擠出工作臺底部一側通過連接板連接有冷風發生器; 冷風發生器包括渦輪風機、殼體和半導體制冷片，半導體制冷片設在殼體內，半導體制冷片的制冷面連接有位于殼體內的內散熱片，半導體制冷片的制熱面連接有伸出殼體的外散熱片，殼體外設有對外散熱片進行散熱的散熱風扇，殼體的一側與渦輪風機的出風口連接，殼體的另一側連接有導風罩，導風罩的出口連接有冷卻噴嘴，冷卻噴嘴的出風口朝向擠出頭的出口，冷卻噴嘴上部與連接板固定連接； 支撐柱中部沿垂直方向設有滑道，支撐柱內側沿垂直方向設有與滑道連通的導向孔，滾珠絲杠驅動機構包括步進電機、絲杠和連接座，連接座內端穿過導向孔與滑車固定連接，步進電機設在底座內，絲杠沿垂直方向設在滑道內，絲杠穿過連接座并與連接座螺紋連接，支撐柱在滑道頂端設有固定座，絲杠上端轉動連接在固定座內，步進電機通過聯軸器與絲杠下端傳動連接； 底座側部設有電控裝置，電控裝置分別與原料擠出機、加熱器、渦輪風機、半導體制冷片和步進電機連接。2.根據權利要求1所述的滾珠絲杠驅動風冷一體式并聯臂三維打印機，其特征在于:所述底座上設有位于三根支撐柱之間的固定板。
【專利摘要】滾珠絲杠驅動風冷一體式并聯臂三維打印機，包括呈正三角形結構的底座，底座上在三個頂角處分別垂直設有三根支撐柱，三根支撐柱頂部水平設有安裝板，安裝板上設有原料擠出機，每根支撐柱內側沿垂直方向滑動設有滑車，支撐柱與滑車之間設有滾珠絲杠驅動機構，每個滑車內側均鉸接有相同結構的并聯臂，并聯臂的下端鉸接有擠出工作臺，擠出工作臺的中心處設有擠出頭，擠出頭的進口端通過原料管與原料擠出機的出料口連接，擠出頭外部包裹有加熱器；擠出工作臺底部一側通過連接板連接有冷風發生器。本實用新型設計新穎、結構緊湊、傳動穩定性高，對擠出的熱熔性材料進行及時冷卻，打印出來的產品不會出現變形，打印精度大大提高。
【IPC分類】B29C67/00, B33Y30/00, B29C35/16
【公開號】CN204914594
【申請號】CN201520685579
【發明人】陳永方, 王震虎, 劉揚, 陳幫軍
【申請人】黃河科技學院
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月7日