CN104441666A - 极坐标式3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种极坐标式3D打印机，包括底座（1）和框架，所述底座（1）上设有升降板驱动机构；所述框架的顶部设有打印喷头机构；所述升降板驱动机构上设有升降板（2）；所述升降板（2）上设有托盘旋转机构；所述底座（1）上设有与打印喷头机构、升降板驱动机构、托盘旋转机构连接的控制模块；本发明以极坐标形式进行加工，不但有利于打印普通零件，并且特别有利于高效打印旋转体、回转类模型。

Description

极坐标式3D打印机

技术领域

本发明涉及一种极坐标式3D打印机。

背景技术

3D 打印机即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。运用3D打印机打印模型，无需传统的切削加工机床和加工模具，在计算机的控制下根据工件的三维模型可直接成形三维实体。

打印头是3D 打印机中用于输出耗材的部件，在打印过程中要求打印头能够在空间内任意移动以应对不同的外部轮廓面的工件。现有的3D 打印机的打印头传动机构大多是运用了传统的三轴联动机床的传动机构，即分别沿X、Y、Z 三个方向的轴，每一个轴向上均设置有一个驱动单元，打印时随三个轴向上的传动机构随意移动。这种三轴联动的传动机构结构较为复杂，占用的空间较大，并且在打印过程中，由于在不同位置之间移动时，需要三个驱动单元依序的带动打印头移动，因此打印的效率较低，尤其是对于打印旋转体，采用现有的3D打印机存在耗时较长，效率过低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种以极坐标形式进行加工，不但有利于打印普通零件，并且特别有利于高效打印旋转体、回转类模型的极坐标式3D打印机。

本发明的技术解决方案如下：一种极坐标式3D打印机，包括底座和框架，所述底座上设有升降板驱动机构；所述框架的顶部设有打印喷头机构；所述升降板驱动机构上设有升降板；所述升降板上设有托盘旋转机构；所述底座上设有与打印喷头机构、升降板驱动机构、托盘旋转机构连接的控制模块。

所述升降板驱动机构包括垂直于底座底面的丝杠和至少一根Z轴导轨。

所述底座底部设有驱动丝杠的第一电机。

所述打印喷头机构包括设在框架顶部的X轴导轨以及可沿X轴导轨移动的打印头；所述打印头由设在框架顶部且与X轴导轨平行的同步带驱动。

所述同步带通过设在框架顶部的第二电机驱动；

所述托盘旋转机构包括可水平旋转的圆形托盘以及设在升降板上用于驱动所述圆形托盘的第三电机。

所述升降板以Z轴导轨作为导向且以丝杠驱动。

所述打印头上设有加热送丝机构。

作为优化，所述第一电机、第二电机、第三电机为步进电机。

所述底座上设有显示模块及控制打印喷头机构、升降板驱动机构、托盘旋转机构和加热送丝机构的控制模块。

作为优化，所述框架为方形框架。

作为优化，所述X轴导轨由两根平行杆组成。

本发明的有益效果是：本发明以极坐标形式进行加工，不但有利于打印普通零件，并且特别有利于高效打印旋转体、回转类模型，当换上不同的打印头后可以自如的打印出回转类的工件例如蛋糕的打印制作。

附图说明

图1为本发明极坐标式3D打印机的立体示意图。

图2为本发明极坐标式3D打印机的剖视结构示意图。

图3为本发明极坐标式3D打印机的内部结构示意图。

图4为本发明极坐标式3D打印机的局部剖视结构示意图。

图中：1、底座；2、升降板；3、圆形托盘；4、第三电机；5、X轴导轨；6、第二电机；7、加热送丝机构；8、滑块；9、同步带；10、丝杠；11、Z轴导轨；12、第一电机；13、打印头。

具体实施方式

下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。

实施例

如图1-3所示，一种极坐标式3D打印机，包括底座1和框架，所述底座1上设有升降板驱动机构；所述框架的顶部设有打印喷头机构；所述升降板驱动机构上设有升降板2；所述升降板2上设有托盘旋转机构。

所述升降板驱动机构包括垂直于底座1底面的丝杠10和两根Z轴导轨11。

所述底座1底部设有驱动丝杠10的第一电机12。所述升降板2以Z轴导轨11作为导向且以丝杠10驱动，所述升降板2上设有与丝杠10相配合的滚珠丝杠螺母同时在滚珠丝杠螺母两侧设有与两根Z轴导轨11相配合的导向孔，第一电机12可以通过驱动丝杠10来控制升降板2沿着Z轴导轨11升降（即Z轴方向上的移动）。

所述打印喷头机构包括设在框架顶部的X轴导轨5以及可沿X轴导轨5移动的打印头13；所述打印头13由设在框架顶部且与X轴导轨5平行的同步带9驱动。所述打印头13固定在与X轴导轨5滑动配合的滑块8底部，该滑块8可沿着X轴导轨5横向来回移动（即X轴方向上的移动定位），如图1所示，所述滑块8与同步带9上的一点固定，这样就可以通过同步带9的移动来带动打印头13沿着X轴导轨5移动；而所述同步带9通过设在框架顶部的第二电机6驱动；

所述托盘旋转机构包括可水平旋转的圆形托盘3以及设在升降板2上用于驱动所述圆形托盘3的第三电机4。所示圆形托盘3作为打印机的打印基准面，当打印工件时通过圆形托盘3的旋转运动（C向），和打印头13的横向运动（X轴），就可以打印任意形状零件的截面，同时XZC三轴联动就可以实现打印任意的实物。

所述打印头13上设有加热送丝机构7。具体设在与X轴导轨5滑动配合的滑块8顶部，加热送丝机构7主要向打印头13以塑料丝等热熔材料作为原料提供打印原料从而使打印头13根据需要按一定速度挤出打印原料，为常规技术领域的现有模块。

所述第一电机12、第二电机6、第三电机4为步进电机。

所述底座1上设有显示模块及控制打印喷头机构、升降板驱动机构、托盘旋转机构和加热送丝机构7的控制模块。

作为优化，所述控制模块为现有的基于G代码的控制模块。

显示模块主要用于显示打印参数，所述控制模块通过控制打印喷头机构、升降板驱动机构、托盘旋转机构和加热送丝机构7来实现XZC三轴联动打印任意的实物。

作为优化，所述框架为方形框架。

所述X轴导轨5由两根横跨在方形框架一对顶边上的平行杆组成。

计算机根据目标图形进行切片运算后，通过3D打印机控制模块来控制3D打印机实现X轴、C向即旋转方向的联动逐层打印，当一层打印完成后，升降板2向下移动一个固定值Z₀，再进行X轴、C向联动打印下一层；重复上述过程，即可以实现三维图形的3D打印；本发明采用极坐标形式进行加工，通过圆形托盘3的旋转运动（C向），和打印头13的横向运动（X轴），就可以打印任意形状零件的截面，同时XZC三轴联动就可以实现打印任意的实物；采用该结构的3D打印机后不但有利于打印普通零件，特别适于打印回转类的实体，打印耗时较少，效率很高。当换上相应的打印头13后可以高效的打印出回转类的工件例如蛋糕的打印制作。

以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (9)

1. 一种极坐标式3D打印机，包括底座（1）和框架，其特征在于：所述底座（1）上设有升降板驱动机构；所述框架的顶部设有打印喷头机构；所述升降板驱动机构上设有升降板（2）；所述升降板（2）上设有托盘旋转机构；所述底座（1）上设有与打印喷头机构、升降板驱动机构、托盘旋转机构连接的控制模块。

2. 根据权利要求1所述的极坐标式3D打印机，其特征在于：所述升降板驱动机构包括垂直于底座（1）底面的丝杠（10）和至少一根Z轴导轨（11）。

3. 根据权利要求2所述的极坐标式3D打印机，其特征在于：所述底座（1）底部设有驱动丝杠（10）的第一电机（12）。

4. 根据权利要求1所述的极坐标式3D打印机，其特征在于：所述打印喷头机构包括设在框架顶部的X轴导轨（5）以及可沿X轴导轨（5）移动的打印头（13）；所述打印头（13）由设在框架顶部且与X轴导轨（5）平行的同步带（9）驱动。

5. 根据权利要求4所述的极坐标式3D打印机，其特征在于：所述同步带（9）通过设在框架顶部的第二电机（6）驱动。

6. 根据权利要求1所述的极坐标式3D打印机，其特征在于：所述托盘旋转机构包括可水平旋转的圆形托盘（3）以及设在升降板（2）上用于驱动所述圆形托盘（3）的第三电机（4）。

7. 根据权利要求1或6所述的极坐标式3D打印机，其特征在于：所述升降板（2）以Z轴导轨（11）作为导向且以丝杠（10）驱动。

8. 根据权利要求1所述的极坐标式3D打印机，其特征在于：所述打印头（13）上设有加热送丝机构（7）。

9. 根据权利要求3或5或6所述的极坐标式3D打印机，其特征在于：第一电机（12）、第二电机（6）、第三电机（4）为步进电机。