CN104260345B - 一种3d打印机的传动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D打印机的传动机构。2根垂直设在底板前部的Z向导杆与前滑块滑动连接,2根方杠与2根丝杠垂直设在底板后部,方杠穿过后支座上设有的方孔带轮,丝杠与后支座螺接;前滑块通过Y向导杆与后支座连接,两侧的Y向导杆通过Y向滑块与喷头支架连接并构成H形框架;Y向滑块与绕在前滑块上的前带轮与方孔带轮上的喷头同步带连接;Z向步进电机、Y向步进电机固定在底板上面;Z向步进电机通过同步带驱动丝杠转动并驱动后支座沿丝杠运动,带动H形框架作Z向运动;Y向步进电机通过同步带驱动方杠转动,方杠通过喷头同步带带动喷头支架沿Y向导杆作Y向运动。本发明由电机控制喷头完成上下前后左右方向的运动,使性能更加稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D打印机的传动机构。
背景技术
FDM技术是通过将丝状或粒状的塑料加热到熔融状态,同时三维喷头在计算机的控制下,根据截面轮廓信息,将材料选择性地涂敷在工作平面,打印出平面轮廓,一层打印结束后,工作台下降一个层厚或喷头上升一个层厚,逐层打印最终完成整体造型。FDM技术主要应用于小型的塑料产品。
目前市场上出现的FDM3D打印机是将喷头固定装在X轴滑块上,X轴滑块安装在X轴方向导轨上,X轴导轨固定固定连接在Y轴滑块上,Y轴滑块安装在Y轴方向导轨上,X轴电机安装Y轴滑块上,Y轴电机装在机器右框架上,X、Y轴电机分别通过同步带传动带动X轴滑块的X轴方向运动与Y轴方向运动,从而实现喷头的左右前后运动。Z轴电机安装于底部,丝杠与电机直接相连,丝杠位于打印机的后部正中央,丝杠上的螺母与工作台支架相连,从而通过Z轴电机转动带动工作台上下运动。
由于工作台较重,所以所需的电机扭矩较大,运动也不太平稳。同时X轴电机和Y轴电机均装在工作台以上可见面,电机线裸露,易损坏且有触电危险,对框架的精度要求也较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种3D打印机的传动机构。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种3D打印机的传动机构,包括底板、Z向步进电机、Y向步进电机、带轮、Z向同步带、丝杠、 2根Z向导杆、两根方杠、2个前滑块、2个后支座、两根Y向导杆、Y向滑块、Y向同步带、喷头同步带、喷头、喷头支架;
Z向步进电机、Y向步进电机固定在底板上面;
2根Z向导杆分别垂直设在底板前部的左右两侧;
2根方杠分别垂直设在底板后部的左右两侧,每根方杠的截面为正方形;
2根丝杠垂直设在底板后部且位于左右两侧的方杠的后方,丝杆的下部固定有一只带轮;
2个前滑块分别与左右两侧的Z向导杆滑动连接;2个前滑块均设有一向后开口的凹槽,凹槽内设有一前带轮;
2个后支座均设有一向前开口的凹槽,凹槽内设有一方孔带轮,方孔带轮中间设有与方杠的正方形截面相适配的方孔;2根方杠分别穿过方孔带轮中间的方孔;
2个后支座的后部均设有螺孔;2根丝杠分别与后支座后部的螺孔通过螺纹连接;
位于左侧的前滑块与后支座与一根Y向导杆的两端连接,位于右侧的前滑块与后支座与另一根Y向导杆的两端连接;位于左右两侧的Y向导杆上各设有一个可沿Y向导杆移动的Y向滑块;Y向滑块分别与喷头支架的两端固接;
喷头同步带绕在方孔带轮和前带轮上且与Y向滑块连接;
位于左右两侧的Y向导杆通过位于中间的喷头支架固定连接为一H形框架;喷头固定在喷头支架上;
Y向步进电机通过Y向同步带驱动方杠转动,方杠通过方孔带轮和喷头同步带驱动Y向滑块沿Y向导杆运动,从而带动喷头支架沿Y向运动;
Z向步进电机的输出轴通过Z向同步带驱动丝杠下部的带轮驱动2根丝杠同步转动,每根丝杠分别带动位于两侧的后支座沿丝杆作上下运动,从而带动H形框架沿Z向运动。
作为优选,方孔带轮的中间嵌有方孔铜套,方孔铜套中间设有与方杠相适配的方孔,方杠穿过方孔。
作为优选,还包括直线轴承;直线轴承装在Y向滑块上且与Y向导杆滑动连接。
作为优选,还包括涨紧轮;涨紧轮分别设在底板上用于增加Y向同步带和Z向同步带的预紧力和增大皮带包角。
本发明的有益效果是:
由电机直接控制喷头完成上下前后左右方向的运动,不仅克服了现有传动机构的缺点,而且通过布局使电机都不装在工作台上面,而装在工作台下方的底板上面,不仅大大减少传统运动方式上布线复杂、易触电和电线易损坏的缺点。而且连接电机和主板的电线变短,避免了很多信号干扰,使性能更加稳定。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明3D打印机的传动机构实施例的立体结构示意图。
图2是本发明3D打印机的传动机构实施例的主视图
图3是本发明3D打印机的传动机构实施例的左视图
图4是本发明3D打印机的传动机构实施例的俯视图
图5是图3中后支座处的局部放大示意图。
图中,1-钣金底板,2-同步带轮,3-丝杠,4-螺母,5-后支座,6-前顶部调节块,7-深沟球轴承,8-方杠,9-方孔带轮,10-同步带轮,11-前底部调节块,12-Z向步进电机,13-Z向同步带,14-涨紧轮,15-Y向滑块,16-喷头同步带,17-Y向导杆,18-Z向导杆,19-后底部调节块,20-后顶部调节块,21-Y向同步带,22-铜套,23-塑料套管,24-皮带固定块,25-直线轴承,26-前带轮,27-Y向步进电机,28-前滑块,29-喷头支架,30-喷头步进电机。
具体实施方式
图1是FDM3D打印机喷头的传动机构,由钣金底板1、Z向步进电机12、Y向步进电机27、带轮2、Z向同步带13、2根丝杠3、2根Z向导杆18、两根方杠8、2个前滑块28、2个后支座5、两根Y向导杆17、Y向滑块15、Y向同步带21、喷头同步带16、喷头支架29组成。
作为3D打印机的传动机构,本实施例由电机控制喷头实现沿Z轴方向、Y轴方向和X轴方向的三个方向的运动。
Z向步进电机12、Y向步进电机27分别通过四根塑料套固定在钣金底板1上面。Z向步进电机12、Y向步进电机27的输出端各安装一个直径为5mm的同步带轮。
为能够清楚表达结构,在图2中的位于左侧的丝杠没有画出,可以看到2根Z向导杆18分别垂直设在钣金底板1前部的左右两侧;
2根方杠8分别垂直设在钣金底板1后部的左右两侧,每根方杠8的截面为正方形;2根方杠的下部各装有一个直径为8mm的同步带轮10。
2根丝杠3垂直设在钣金底板1后部且位于左右两侧的方杠8的后方,丝杆3的下部固定有一只带轮;
在图3中,2个前滑块28内部装有直线轴承,前滑块28通过直线轴承分别与左右两侧的Z向导杆18滑动连接。
2个前滑块28均设有一向后开口的凹槽,凹槽内设有一前带轮26;
2个后支座5的中部均设有一向前开口的凹槽,凹槽内设有一方孔带轮9,方孔带轮的中间嵌有铜套22,方孔带轮9与铜套22通过紧定螺钉进行连接。铜套外径为8mm,中间设有5×5mm的方孔,2根方杠8的截面为5×5mm,分别穿过方孔带轮10中间的方孔。
在图5中,方杠8穿过后支座5中部的凹槽上下两侧开有两个内径为7mm的圆孔,穿过圆孔的方杠8上分别穿过1个内径为10mm长度为2mm的塑料套、
一个外圆内方的铜套22、一个内径为8mm的同步带轮9、一个内径为10mm长度为2mm的塑料套23,同步带轮9和铜套22通过紧定螺钉进行固定。塑料套主要起定位作用。
2个后支座5的后部均固定设有铜螺母4;2根丝杠3分别与后支座后部的铜螺母4通过螺纹连接。
位于左侧的前滑块28与后支座5分别与一根Y向导杆17的两端连接,位于右侧的前滑块与后支座与另一根Y向导杆的两端连接。位于左右两侧的Y向导杆17上各设有一个可沿Y向导杆移动的Y向滑块15,Y向滑块上装有前后2个直线轴承25、一个皮带固定块24和一个皮带压块。Y向滑块通过直线轴承25与Y向导杆17滑动连接。Y向滑块15分别与喷头支架29的两端固接。
在前后的方孔带轮10和前带轮26之间通过一根S2M的喷头同步带16进行连接,并通过皮带固定块24固定在Y向滑块15上。皮带压块用于调节喷头同步带的长度,使其保持适当的张紧力。
如图4所示,位于左右两侧的Y向导杆通过位于中间的喷头支架29固定连接为一H形框架。
另外在图4中,可以看清Y向、Z向和X向的传动结构。
Y向步进电机27通过Y向同步带21驱动方杠8转动,方杠通过方孔带轮10和喷头同步带16驱动Y向滑块15沿Y向导杆17运动,从而带动喷头支架29沿Y向运动,而喷头则由喷头电机30驱动沿喷头支架29上的横向齿条作X向运动。
装在Z向步进电机12输出轴上的同步带轮通过Z向同步带13驱动位于左右两侧的丝杠3下部的2个带轮2带动2根丝杠3同步转动,每根丝杠分别带动位于两侧的后支座5沿丝杆3作上下运动,从而带动H形框架沿Z向运动。
同时在钣金底板1上靠近Z向步进电机12的位置安装两个可调节的涨紧轮14,另外在靠近Y向步进电机27的位置也装有两个可调节的涨紧轮。用于增加Y向同步带和Z向同步带的预紧力和增大皮带包角。
为便于调节Z向导杆、方杠和丝杠的相互位置及垂直度,还专门设置了调节机构。
调节机构的具体做法就是在钣金底板1和外壳顶板上的相应位置处开有直槽,并在直槽中分别嵌入前底部调节块19、前顶部调节块20、后底部调节块11和后顶部调节块6。其中前底部调节块和前顶部调节块分别用来安装Z向导杆,即在前底部调节块19和前顶部调节块20上设有深沟球轴承7,Z向导杆18的上端和下端分别与前底部调节块19和前顶部调节块20上的深沟球轴承7连接。后底部调节块11和后顶部调节块6用于安装方杠8和丝杠3,即在后底部调节块11和后顶部调节块6上分别设有前后2个深沟球轴承,方杠8和丝杠3的下端和上端分别与后底部调节块19和后顶部调节块20上前后2个深沟球轴承连接。
工作过程:
当3D打印机接通电源后,Z向步进电机12通电,固定于Z向步进电机输出轴上的同步带轮开始转动,通过Z向同步带13驱动固定于丝杠3上的同步带轮2转动,从而带动丝杠3转动,由于丝杠3转动,带动固定在后支座5上的铜螺母4做上下直线运动,从而使后支座5沿上下方向作Z向运动。
装在Y向步进电机27输出轴上的同步带轮由Y向步进电机27驱动其转动,由Y向同步带21带动方杠8下部的同步带轮转动,同步带轮中间嵌有一个外圆内方的铜套,铜套与同步带轮通过紧定螺钉进行连接,铜套中穿过与之相配合的方杠8,当同步带轮转动时,通过铜套带动丝杠3转动。由于方杠8穿过设在后支座5上的、同样是外圆内方的铜套22。方杠转动从而带动后支座5上的铜套22转动。由于铜套22与方孔带轮9通过螺钉固定,从而带动后支座5上直径为8mm的方孔带轮9转动,方孔带轮9通过喷头同步带16连接到Y向滑块15,在方孔带轮9的驱动下沿Y向导杆17进行往复直线运动,实现安装于Y向滑块15上的喷头支架作前后运动,从而使得喷头同步运动。
以上所述的本发明实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明 的权利要求保护范围之内。
Claims (6)
1.一种3D打印机的传动机构,其特征在于:包括底板、Z向步进电机、Y向步进电机、带轮、Z向同步带、丝杠、2根Z向导杆、两根方杠、2个前滑块、2个后支座、两根Y向导杆、Y向滑块、Y向同步带、喷头同步带、喷头、喷头支架;
所述Z向步进电机、Y向步进电机固定在底板上面;
2根Z向导杆分别垂直设在底板前部的左右两侧;
2根方杠分别垂直设在底板后部的左右两侧,每根方杠的截面为正方形;
2根丝杠垂直设在底板后部且位于左右两侧的方杠的后方,丝杆的下部固定有一只带轮;
2个前滑块分别与左右两侧的Z向导杆滑动连接;2个前滑块均设有一向后开口的凹槽,凹槽内设有一前带轮;
2个后支座均设有一向前开口的凹槽,凹槽内设有一方孔带轮,方孔带轮中间设有与方杠的正方形截面相适配的方孔;2根方杠分别穿过方孔带轮中间的方孔;
2个后支座的后部均设有螺孔;2根丝杠分别与后支座后部的螺孔通过螺纹连接;
位于左侧的前滑块与后支座与一根Y向导杆的两端连接,位于右侧的前滑块与后支座与另一根Y向导杆的两端连接;位于左右两侧的Y向导杆上各设有一个可沿Y向导杆移动的Y向滑块;Y向滑块分别与喷头支架的两端固接;
所述喷头同步带绕在方孔带轮和前带轮上且与Y向滑块连接;
位于左右两侧的Y向导杆通过位于中间的喷头支架固定连接为一H形框架;所述喷头固定在喷头支架上;
所述Y向步进电机通过Y向同步带驱动方杠转动,方杠通过方孔带轮和喷头同步带驱动Y向滑块沿Y向导杆运动,从而带动喷头支架沿Y向运动;
所述Z向步进电机的输出轴通过Z向同步带驱动丝杠下部的带轮驱动2根丝杠同步转动,每根丝杠分别带动位于两侧的后支座沿丝杆作上下运动,从而带动所述H形框架沿Z向运动。
2.根据权利要求1所述的3D打印机的传动机构,其特征在于:所述方孔带轮的中间嵌有方孔铜套,所述方孔铜套中间设有与方杠相适配的方孔,方杠穿过方孔。
3.根据权利要求1所述的3D打印机的传动机构,其特征在于:还包括直线轴承;所述直线轴承装在Y向滑块上且与Y向导杆滑动连接。
4.根据权利要求1所述的3D打印机的传动机构,其特征在于:还包括涨紧轮;所述涨紧轮分别设在底板上用于增加Y向同步带和Z向同步带的预紧力和增大皮带包角。
5.根据权利要求1所述的3D打印机的传动机构,其特征在于:所述底板设有直槽,直槽嵌入前底部调节块,前底部调节块中间设有轴承;所述Z向导杆与轴承连接。
6.根据权利要求1所述的3D打印机的传动机构,其特征在于:所述底板设有直槽,直槽嵌入后底部调节块,后底部调节块前后设有2个轴承;所述方杠和丝杠分别与前后的轴承连接。
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