3d打印機的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種3D打印機。3D打印機包括供料機構、支撐框架、第一Y向移動機構和第二Y向移動機構、X向移動機構、打印頭和熱融擠出機構；第一Y向移動機構包括第一Y向驅動電機、第一Y向主動輪、第一Y向從動輪和第一Y向傳送帶；第二Y向移動機構包括第二Y向驅動電機、第二Y向主動輪、第二Y向從動輪和第二Y向傳送帶；第一Y向驅動電機和第二Y向驅動電機同步工作；打印頭包括出料口和若干分料組件；每一分料組件包括分料針和用于控制分料針轉動的伺服電機。該3D打印機中，第一Y向驅動電機和第二Y向驅動電機同步工作，可避免丟步現象發生，以使打印精度不受影響；若干分料組件的設置，可實現線性多點打印，以提高3D打印機的打印效率。
【專利說明】
3D打印機
技術領域
[0001]本實用新型涉及3D打印設備領域，尤其涉及一種3D打印機。
【背景技術】
[0002]3D打印機又稱為三維打印機，即快速成形技術的一個機器，是以數字模型文件為基礎，運用粉末金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術，是一種累積制造技術，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體，其基本原理是通過把數據和原料放進3D打印機中，機器會按照程序把產品一層層打印出來。
[0003 ]現有的3D打印機設有X向移動機構、￥向移動機構和打印頭，打印頭設置在X向移動機構上。打印頭上設有一個打印噴頭，該打印噴頭通過單點擠出原料方式打印物體，打印效率慢從而導致所需時間較長。具體地，X向移動機構上的X向驅動電機帶動設置在其上的打印頭沿X方向移動;￥向移動機構上的Y向驅動電機需同時帶動X向移動機構和打印頭沿Y方向移動，通過X向驅動電機和Y向驅動電機的配合以而實現控制在X向和Y向的移動。現有的Y向移動機構中只設有一個Y向驅動電機，需帶動X向移動機構和打印頭沿Y方向快速移動并轉變方向，受力不均勻容易導致丟步現象出現，影響3D打印機的打印精度，使打印物體的質量無法保障。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有3D打印機中的打印噴頭單點打印效率慢，且X向移動機構和Y向移動機構帶動打印頭移動過程出現受力不均勻而丟步，從而影響打印精度的問題，提供一種打印效率高且打印精度有保障的3D打印機。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種3D打印機，包括用于提供固態原料的供料機構、支撐框架、平行相對設置在所述支撐框架上的第一 Y向移動機構和第二 Y向移動機構、設置在所述第一 Y向移動機構和第二 Y向移動機構上的X向移動機構、設置在所述X向移動機構上的打印頭、與所述供料機構和所述打印頭相連的用于將所述固態原料融化成液態原料的熱融擠出機構；
[0006]所述第一Y向移動機構包括第一 Y向驅動電機、與所述第一 Y向驅動電機相連的第一Y向主動輪、與所述第一Y向主動輪相對設置的第一Y向從動輪、以及套設在所述第一Y向主動輪和所述第一 Y向從動輪之間的沿Y方向設置的第一 Y向傳送帶；
[0007]所述第二Y向移動機構包括第二 Y向驅動電機、與所述第二 Y向驅動電機相連的第二 Y向主動輪、與所述第二 Y向主動輪相對設置的第二 Y向從動輪、以及套設在所述第二 Y向主動輪和所述第二 Y向從動輪之間的沿Y方向設置的第二 Y向傳送帶;所述第一 Y向驅動電機和所述第二 Y向驅動電機同步工作；
[0008]所述打印頭包括出料口、設置在所述出料口上方并與所述熱融擠出機構相連的若干分料組件;每一所述分料組件包括分料針和用于控制所述分料針轉動的伺服電機。
[0009]優選地，所述3D打印機還包括用于放置所述打印頭的支撐機構;所述支撐機構包括第一連接頭、第二連接頭、用于連接所述第一連接頭和所述第二連接頭上的支撐件;所述第一連接頭上設有與所述第一 Y向傳送帶配合的第一滑動輪;所述第二連接頭上設有與所述第二 Y向傳送帶配合的第二滑動輪;所述打印頭放置在所述支撐件上，并受所述X向移動機構控制沿X方向移動。
[0010]優選地，所述X向移動機構包括設置在所述第一連接頭上的X向主動輪、設置在所述第二連接頭上的X向從動輪、套設在所述X向主動輪和所述X向從動輪之間的沿X方向設置的X向傳送帶、以及與所述X向主動輪相連的X向驅動電機;所述打印頭上設有與所述X向傳送帶配合的X向滑動輪，以帶動所述打印頭沿X方向移動;所述第一滑動輪與所述X向主動輪同軸設置;所述第二滑動輪與所述X向從動輪同軸設置。
[0011]優選地，所述3D打印機還包括設置在所述支撐框架下方的打印板和用于控制所述打印板沿Z向方向移動的Z向移動機構、以及用于保持所述打印板沿Z向移動平衡度的平衡機構。
[0012]優選地，所述平衡機構包括與所述打印板平行相對并固定設置的平衡板、穿過所述平衡板的至少兩根光桿、以及套設在所述光桿上用于限制所述平衡板下滑的限位件；
[0013]所述Z向移動機構包括Z向驅動電機、與所述Z向驅動電機相連的沿Z方向設置的絲桿、套設在所述絲桿上并與所述平衡板固定連接的固定件;所述Z向驅動電機用于控制所述固定件帶動所述平衡板沿所述絲桿移動。
[0014]優選地，所述打印頭包括出料前板和出料后板，所述出料前板和所述出料后板配合形成所述出料口 ；所述出料口呈長條狀。
[0015]優選地，所述分料針通過連接件設置在所述出料前板和/或所述出料后板上;若干所述分料針并排分布在所述出料口上方。
[0016]優選地，所述打印頭上還設有光固化組件，所述光固化組件在所述出料口上方并靠近所述出料口位置上設置。
[0017]優選地，所述熱融擠出機構包括與所述供料機構相連的用于容置所述固態原料的熱融腔室、以及用于將所述熱融腔室內的固態原料融化成液態原料的加熱組件;所述熱融腔室與所述分料針相連。
[0018]優選地，所述加熱組件包括設置在所述熱融腔室上表面和/或下表面的加熱板。
[0019]本實用新型與現有技術相比具有如下優點:本實用新型所提供的3D打印機，通過第一 Y向驅動電機和第二 Y向驅動電機同步工作，使得第一 Y向移動機構和第二 Y向移動機構配合，以帶動X向移動機構和打印頭沿Y方向快速移動和轉變方向過程中，受力均勻，進而避免丟步現象發生，從而使3D打印機的打印精度不受影響，以保障打印物體的質量。該3D打印機，通過在出料口上方設置若干個分料組件，若干個分料組件向出料口擠出原料，可實現線性多點打印，以提高3D打印機的打印效率，有效節省打印時間。
【附圖說明】
[0020]下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0021 ]圖1是本實用新型一實施例中的3D打印機的一結構示意圖。
[0022]圖2是圖1中3D打印機的另一結構不意圖。
[0023]圖3是圖1中3D打印機的右視圖。
[0024]圖4是圖1中3D打印機的俯視圖。
[0025]圖5是圖1中3D打印機的打印頭的結構示意圖。
[0026]圖6是圖5的主視圖。
[0027]圖7是圖5中3D打印機的打印頭的分解圖。
[0028]圖中:1、支撐框架；11、供料機構；12、打印板;20、第一Y向移動機構;21、第一 Y向驅動電機;22、第一 Y向主動輪;23、第一 Y向從動輪;24、第一 Y向傳送帶;30、第二 Y向移動機構;31、第二 Y向驅動電機;32、第二 Y向主動輪;33、第二 Y向從動輪;34、第二 Y向傳送帶;40、X向移動機構；414向驅動電機;42 4向主動輪;43、乂向從動輪;444向傳送帶；50、打印頭；51、出料□ ; 52、分料組件;521、分料針;522、伺服電機;53、出料前板;54、出料后板;55、光固化組件;60、支撐機構;61、第一連接頭;62、第二連接頭;63、支撐件;64、第一滑動輪;65、第二滑動輪;70、熱融擠出機構；71、熱融腔室;72、加熱組件；721、加熱板;80、Z向移動機構；
81、Z向驅動電機;82、絲桿;83、固定件;90、平衡機構;91、平衡板;92、光桿;93、限位件。
【具體實施方式】
[0029]為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0030]圖1-圖4示出本實施例中的3D打印機。該3D打印機包括用于提供固態原料的供料機構U、支撐框架10、平行相對設置在支撐框架10上的第一 Y向移動機構20和第二 Y向移動機構30、設置在第一 Y向移動機構20和第二 Y向移動機構30上的X向移動機構40、設置在X向移動機構40上的打印頭50、與供料機構11和打印頭50相連的用于將固態原料融化成液態原料的熱融擠出機構70。本實施例中，固態原料呈絲狀，供料機構11將絲狀的固態原料輸送到熱融擠出機構70，熱融擠出機構70將固態原料加熱融化，形成液態原料，并通過打印頭50打印出來。
[0031]可以理解地，通過X向移動機構40帶動其上的打印頭50沿X方向移動;通過第一 Y向移動機構20和第二Y向移動機構30配合，以帶動X向移動機構40和打印頭50沿Y方向移動;在打印頭50沿X方向和/或Y方向移動過程中，熱融擠出機構70對供料機構11提供的絲狀原料進行熱融，以形成液態原料并通過打印頭50打印出來。第一 Y向移動機構20和第二 Y向移動機構30的配合，以分散X向移動機構40和打印頭50的受力，可有利于保障X向移動機構40和打印頭50在沿Y方向快速移動和轉變方向過程中，受力均勻。
[0032]如圖1-圖4所不，第一Y向移動機構20包括第一Y向驅動電機21、與第一Y向驅動電機21相連的第一 Y向主動輪22、與第一 Y向主動輪22相對設置的第一 Y向從動輪23、以及套設在第一 Y向主動輪22和第一 Y向從動輪23之間的沿Y方向設置的第一 Y向傳送帶24。具體地，第一 Y向傳送帶24可以是皮帶，也可以是其他傳送帶。
[0033]如圖1-圖4所示，第二 Y向移動機構30包括第二 Y向驅動電機31、與第二 Y向驅動電機31相連的第二 Y向主動輪32、與第二 Y向主動輪32相對設置的第二 Y向從動輪33、以及套設在第二 Y向主動輪32和第二 Y向從動輪33之間的沿Y方向設置的第二 Y向傳送帶34。具體地，第二 Y向傳送帶34可以是皮帶，也可以是其他傳送帶。
[0034]第一 Y向驅動電機21和第二 Y向驅動電機31同步工作。具體地，第一 Y向驅動電機21和第二 Y向驅動電機31可以是伺服電機。第一 Y向驅動電機21和第二 Y向驅動電機31同步工作，使得第一Y向移動機構20和第二Y向移動機構30配合以帶動X向移動機構40和打印頭50沿Y方向快速移動和轉變方向過程中，受力均勻，進而避免丟步現象發生，從而保障3D打印機的打印精度。
[0035]如圖1及圖2所示，3D打印機還包括用于放置打印頭50的支撐機構60。支撐機構60包括第一連接頭61、第二連接頭62、用于連接第一連接頭61和第二連接頭62上的支撐件63。第一連接頭61上設有與第一Y向傳送帶24配合的第一滑動輪64，以使第一連接頭61沿第一Y向傳送帶24方向移動。第二連接頭62上設有與第二Y向傳送帶34配合的第二滑動輪65，以使第二連接頭62沿第二 Y向傳送帶34方向移動。打印頭50放置在支撐件63上，并受X向移動機構40控制沿X方向移動。
[0036]具體地，X向移動機構40包括設置在第一連接頭61上的X向主動輪42、設置在第二連接頭62上的X向從動輪43、套設在X向主動輪42和X向從動輪43之間的沿X方向設置的X向傳送帶44、以及與X向主動輪42相連的X向驅動電機41。具體地，X向驅動電機41為伺服電機，X向傳送帶44為皮帶。打印頭50上設有與X向傳送帶44配合的X向滑動輪(圖中未示出)，以帶動打印頭50沿X方向移動。第一滑動輪64與X向主動輪42同軸設置;第二滑動輪65與X向從動輪43同軸設置，以節省機器設備空間。
[0037]3D打印機還包括設置在支撐框架10下方的打印板12和用于控制打印板12沿Z向方向移動的Z向移動機構80、以及用于保持打印板12沿Z向移動平衡度的平衡機構90。可以理解地，打印板12用于放置打印出的物體。本實施例中，X向移動機構40、第一Y向移動機構20和第二 Y向移動機構30設置在支撐框架10上且不沿Z方向移動，通過Z向移動機構80控制打印板12沿Z方向移動，使得打印板12相對于打印頭50沿Z方向移動，從而實現3D打印機沿Z方向移動的目的。
[0038]平衡機構90包括與打印板12平行相對并固定設置的平衡板91、穿過平衡板91的至少兩根光桿92、以及套設在光桿92上用于限制平衡板91下滑的限位件93。具體地，平衡板91與打印板12可以通過設置在四個角上的螺栓螺母配合以實現固定連接，也可以通過其他連接機構以實現固定連接。可以理解地，通過平衡機構90的設置，避免打印板12沿Z方向移動時出現晃動而影響物體的打印質量。
[0039]Z向移動機構80包括Z向驅動電機81、與Z向驅動電機81相連的沿Z方向設置的絲桿
82、套設在絲桿82上并與平衡板91固定連接的固定件83;Z向驅動電機81用于控制固定件83帶平衡板91沿所述絲桿82移動。具體地，Z向驅動電機81為伺服電機。本實施例中，固定件83設置在平衡板91下方。可以理解地，固定件83套設在絲桿82上且與平衡板91固定連接，由于平衡板91與打印板12固定連接，通過Z向驅動電機81控制固定件83在絲桿82上的位置，調整平衡板91在Z方向的位置，從而調整打印板12在Z方向的位置，以實現沿Z方向移動的目的。
[0040]如圖5-圖7所示，打印頭50包括呈長條狀的出料口51、設置在出料口 51上方并與熱融擠出機構70相連的若干分料組件52。可以理解地，打印頭50包括出料前板53和出料后板54，出料前板53和出料后板54配合形成長條狀的出料口 51。每一分料組件52包括分料針521和用于控制分料針521轉動的伺服電機522。具體地，分料針521通過連接件(圖中未求出)設置在出料前板53和/或出料后板54上，并可繞連接件轉動。其中，若干分料針521并排分布在出料口 51上方。可以理解地，伺服電機522控制分料針521轉動，是通過控制分料針521繞連接件如鐘擺擺動般左右轉動，使得若干分料針521擠出的液態原料在打印板12上擠出時呈一條直線，從而使得整個打印頭50打印時呈線性多點打印，以提高3D打印機的打印效率，有效節省打印時間。
[0041 ]可以理解地，分料針521通過連接件設置在出料口 51上方并可繞連接件轉動，分料針521的上端部分與伺服電機522相連，并通過調整伺服電機522的旋轉方向，以實現對分料針521上端部分的出料方向進行調整。可以理解地，通過若干伺服電機522分別控制與其相連的分料針521下端部分的出料方向，在打印時，通過多個伺服電機522配合，調整多個分料針521下端部分配合形成打印寬度，以滿足打印物體的寬度需求。
[0042]如圖5及圖6所示，打印頭50上還設有光固化組件55，光固化組件55在出料口 51上方并靠近出料口 51位置上設置，光固化組件55發射紫外光或激光，以使分料針521內的液態原料在擠出到打印板12的瞬間被固化，以完成打印操作。可以理解地，若光固化組件55遠離出料口 51，容易導致光固化及時，影響打印物體的成形質量;或者分料針521內的液態原料固化過早，容易堵塞出料口 51。
[0043]如圖5及圖6所示，熱融擠出機構70包括與供料機構11相連的用于容置固態原料的熱融腔室71、以及用于將熱融腔室71內的固態原料融化成液態原料的加熱組件72 ；熱融腔室71與分料針521相連。可以理解地，進入熱融腔室71內的固態原料在加熱組件72的作用下，融化成液態原料并通過分料針521擠出，在紫外光或激光的作用，將液態原料固化，從而在打印板12上形成打印物體。加熱組件72包括加熱板721，加熱板721可以設置在熱融腔室71上表面，也可以設置在熱融腔室71的下表面，或者在熱融腔室71的上表面和下表面同時設置，以提高熱融效率。
[0044]可以理解地，本實施例所提供的3D打印機，通過第一Y向驅動電機21和第二 Y向驅動電機31同步工作，使得第一Y向移動機構20和第二Y向移動機構30配合，以帶動X向移動機構40和打印頭50沿Y方向快速移動和轉變方向過程中，受力均勻，進而避免丟步現象發生，從而使3D打印機的打印精度不受影響，以保障打印物體的質量。該3D打印機的打印頭50，通過在出料口 51上方設置若干個分料組件52，若干個分料組件52向出料口 51擠出原料，可實現線性多點打印，以提高3D打印機的打印效率，有效節省打印時間。
[0045]本實用新型是通過上述具體實施例進行說明的，本領域技術人員應當明白，在不脫離本實用新型范圍的情況下，還可以對本實用新型進行各種變換和等同替代。另外，針對特定情形或具體情況，可以對本實用新型做各種修改，而不脫離本實用新型的范圍。因此，本實用新型不局限于所公開的具體實施例，而應當包括落入本實用新型權利要求范圍內的全部實施方式。
【主權項】
1.一種3D打印機，其特征在于，包括用于提供固態原料的供料機構(11)、支撐框架(10)、平行相對設置在所述支撐框架(10)上的第一 Y向移動機構(20)和第二 Y向移動機構(30)、設置在所述第一 Y向移動機構(20)和第二Y向移動機構(30)上的X向移動機構(40)、設置在所述X向移動機構(40)上的打印頭(50)、與所述供料機構(11)和所述打印頭(50)相連的用于將所述固態原料融化成液態原料的熱融擠出機構(70); 所述第一Y向移動機構(20)包括第一Y向驅動電機(21)、與所述第一Y向驅動電機(21)相連的第一 Y向主動輪(22)、與所述第一 Y向主動輪(22)相對設置的第一 Y向從動輪(23)、以及套設在所述第一 Y向主動輪(22)和所述第一 Y向從動輪(23)之間的沿Y方向設置的第一 Y向傳送帶(24); 所述第二 Y向移動機構(30)包括第二 Y向驅動電機(31)、與所述第二 Y向驅動電機(31)相連的第二 Y向主動輪(32)、與所述第二 Y向主動輪(32)相對設置的第二 Y向從動輪(33)、以及套設在所述第二 Y向主動輪(32)和所述第二 Y向從動輪(33)之間的沿Y方向設置的第二 Y向傳送帶(34);所述第一 Y向驅動電機(21)和所述第二 Y向驅動電機(31)同步工作； 所述打印頭(50)包括出料口( 51)、設置在所述出料口( 51)上方并與所述熱融擠出機構(70)相連的若干分料組件(52);每一所述分料組件(52)包括分料針(521)和用于控制所述分料針(521)轉動的伺服電機(522)。2.根據權利要求1所述的3D打印機，其特征在于，所述3D打印機還包括用于放置所述打印頭(50)的支撐機構(60);所述支撐機構(60)包括第一連接頭(61)、第二連接頭(62)、用于連接所述第一連接頭(61)和所述第二連接頭(62)上的支撐件(63);所述第一連接頭(61)上設有與所述第一 Y向傳送帶(24)配合的第一滑動輪(64);所述第二連接頭(62)上設有與所述第二 Y向傳送帶(34)配合的第二滑動輪(65);所述打印頭(50)放置在所述支撐件(63)上，并受所述X向移動機構(40)控制沿X方向移動。3.根據權利要求2所述的3D打印機，其特征在于，所述X向移動機構(40)包括設置在所述第一連接頭(61)上的X向主動輪(42)、設置在所述第二連接頭(62)上的X向從動輪(43)、套設在所述X向主動輪(42)和所述X向從動輪(43)之間的沿X方向設置的X向傳送帶(44)、以及與所述X向主動輪(42)相連的X向驅動電機(41);所述打印頭(50)上設有與所述X向傳送帶(44)配合的X向滑動輪，以帶動所述打印頭(50)沿X方向移動;所述第一滑動輪(64)與所述X向主動輪(42)同軸設置;所述第二滑動輪(65)與所述X向從動輪(43)同軸設置。4.根據權利要求1所述的3D打印機，其特征在于，所述3D打印機還包括設置在所述支撐框架(10)下方的打印板(12)和用于控制所述打印板(12)沿Z向方向移動的Z向移動機構(80)、以及用于保持所述打印板(12)沿Z向移動平衡度的平衡機構(90)。5.根據權利要求4所述的3D打印機，其特征在于，所述平衡機構(90)包括與所述打印板(12)平行相對并固定設置的平衡板(91)、穿過所述平衡板(91)的至少兩根光桿(92)、以及套設在所述光桿(92)上用于限制所述平衡板(91)下滑的限位件(93); 所述Z向移動機構(80)包括Z向驅動電機(81 )、與所述Z向驅動電機(81)相連的沿Z方向設置的絲桿(82)、套設在所述絲桿(82)上并與所述平衡板(91)固定連接的固定件(83);所述Z向驅動電機(81)用于控制所述固定件(83)帶動所述平衡板(91)沿所述絲桿(82)移動。6.根據權利要求1所述的3D打印機，其特征在于，所述打印頭(50)包括出料前板(53)和出料后板(54)，所述出料前板(53)和所述出料后板(54)配合形成所述出料口(51);所述出料口(51)呈長條狀。7.根據權利要求6所述的3D打印機，其特征在于，所述分料針(521)通過連接件設置在所述出料前板(53)和/或所述出料后板(54)上，并可繞所述連接件轉動;若干所述分料針(521)并排分布在所述出料口(51)上方。8.根據權利要求1所述的3D打印機，其特征在于，所述打印頭(50)上還設有光固化組件(55)，所述光固化組件(55)在所述出料口(51)上方并靠近所述出料口(51)位置上設置。9.根據權利要求1所述的3D打印機，其特征在于，所述熱融擠出機構(70)包括與所述供料機構(11)相連的用于容置所述固態原料的熱融腔室(71)、以及用于將所述熱融腔室(71)內的固態原料融化成液態原料的加熱組件(72);所述熱融腔室(71)與所述分料針(521)相連。10.根據權利要求9所述的3D打印機，其特征在于，所述加熱組件(72)包括設置在所述熱融腔室(71)上表面和/或下表面的加熱板(721)。
【文檔編號】B22F3/115GK205631383SQ201521134810
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年12月31日
【發明人】龍小江, 張十連
【申請人】深圳市普倫特科技有限公司