CN203485190U - 一种基于并联机构的3d打印机 - Google Patents

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郑彬
段宣明
孙小勇
赵永廷
范树迁
黎静
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Abstract

本实用新型公开了一种基于并联机构的3D打印机，包括基座、设置在基座上的并联机构、支撑基座的机架、载物台、送料***和控制***；所述并联机构包括伺服电机、摇臂轴、摇臂、拉杆和动平台，所述动平台的下表面上固定连接有3D打印头；摇臂、两根拉杆和动平台构成一个平行四边形结构；本3D打印机的打印空间的大小由拉杆和摇臂长度决定，打印头在水平面中的平移距离可通过增加拉杆和摇臂的长度实现，打印空间更大，例如在打印1*1m的物体时，本3D打印机的在水平面上的投影尺寸可以小于或等于1*1mm；并且打印头的移动轨迹由三组摇臂和拉杆耦合完成，打印头可从上移打印点直线移动至下一打印点，打印速度更快和打印精度更高。

Description

一种基于并联机构的3D打印机
技术领域
本实用新型涉及一种打印设备，特别涉及一种3D打印机。
背景技术
现阶段，大部分3D打印机的结构类型属于直角坐标系结构。直角坐标结构3D打印机，因打印空间直接受到X、Y、Z方向导轨长度限制，需要打印1m*1m大小的产品，打印机的尺寸至少要大于1m*1m，甚至要大上更多，这造成现有3D打印机的体积大、而打印空间小得缺点，同时打印机的打印速度也受到在三个方向上联动响应速度的限制，打印速度较慢。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种基于并联机构的3D打印机，以解决现有3D打印机打印空间小和打印速度慢得问题。
本实用新型一种基于并联机构的3D打印机，包括基座、设置在基座上的并联机构和支撑基座的机架；
所述并联机构包括伺服电机、摇臂轴、摇臂、拉杆和动平台，所述动平台的下表面上固定连接有3D打印头；所述伺服电机通过减速传动装置和摇臂轴连接，所述摇臂和摇臂轴固定连接，摇臂的端部通过第一球铰链连接有两根拉杆，两根拉杆的下端和动平台通过第二球铰链铰接，摇臂、两根拉杆和动平台构成一个平行四边形结构；所述伺服电机、摇臂轴、摇臂和拉杆为一一对应的三组，且对应的三组第二球铰链在以3D打印头为中心的圆周上均匀布置；
所述基于并联机构的3D打印机还包括承载打印对象的载物台、向3D打印头输送打印材料的送料***和控制并联机构、3D打印头和送料***动作的控制***。
进一步，所述第二球铰链包括固定在拉杆端部的球头和设置在动平台上与球头配合的弧形槽，同一组中的两根拉杆的下端通过拉簧连接。
进一步，所述载物台为热床。
进一步，所述送料***包括固定在基座上的丝盘和固定在动平台上的导丝套筒。
进一步，所述控制***通过固定在机架上的承载板固定在载物台的下方。
本实用新型的有益效果：本实用新型一种基于并联机构的3D打印机，其打印空间的大小由拉杆和摇臂长度决定，打印头在水平面中的平移距离可通过增加拉杆和摇臂的长度实现，打印空间更大，例如在打印1*1m的物体时，本3D打印机的在水平面上的投影尺寸可以小于或等于1*1mm；并且打印头的移动轨迹由三组摇臂和拉杆耦合完成，打印头可从上移打印点直线移动至下一打印点，打印头移动速度快，动作精度高，因此打印速度更快和打印精度更高。
附图说明
图1为本实用新型基于并联机构的3D打印机的立体结构示意图；
图2并联机构的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
如图所示，本实施例基于并联机构的3D打印机，包括基座1、设置在基座1上的并联机构和支撑基座1的机架2；
所述并联机构包括伺服电机3、摇臂轴4、摇臂5、拉杆6和动平台7，所述动平台7的下表面上固定连接有3D打印头8；所述伺服电机3通过减速传动装置和摇臂轴4连接，所述摇臂5和摇臂轴4固定连接，摇臂5的端部通过第一球铰链9连接有两根拉杆6，两根拉杆6的下端和动平台7通过第二球铰链10铰接，摇臂5、两根拉杆6和动平台7构成一个平行四边形结构；所述伺服电机3、摇臂轴4、摇臂5和拉杆6为一一对应的三组，且对应的三组第二球铰链10在以3D打印头8为中心的圆周上均匀布置；本实施中所述减速传动装置包括减速器和联轴器；
所述基于并联机构的3D打印机还包括承载打印对象的载物台11、向3D打印头8输送打印材料的送料***和控制并联机构、3D打印头和送料***动作的控制***12。
本实施例中，所述送料***包括固定在基座1上的丝盘13和固定在动平台上的导丝套筒14。
本实施例基于并联机构的3D打印机的工作过程为：整个打印机***启动，确定需要打印的物品，控制***12完成打印物品路径规划，生成控制程序，3D打印头8开始加热，等待温度达到设定值，控制***12将生成的控制程序传递给伺服电机3、3D打印头8和送料***，三组摇臂5及拉杆6在伺服电机3的驱动下，带动动平台7上的3D打印头8按照控制轨迹运动，3D打印头8将送料***送来的打印丝按照预定程序打印到相应位置，最终实现设计产品的3D打印。
本实施例基于并联机构的3D打印机，其打印空间的大小由拉杆和摇臂长度决定，打印头在水平面中的平移距离可通过增加拉杆和摇臂的长度实现，打印空间更大，例如在打印1*1m的物体时，本3D打印机的在水平面上的投影尺寸可以小于或等于1*1mm；并且打印头的移动轨迹由三组摇臂和拉杆耦合完成，打印头可从上移打印点直线移动至下一打印点，打印头移动速度快，动作精度高，因此打印速度更快和打印精度更高。
作为对本实施例的改进，所述第二球铰链10包括固定在拉杆6端部的球头101和设置在动平台7上与球头配合的弧形槽102，同一组中的两根拉杆6的下端通过拉簧15连接。本结构中第二球铰链10采用弧形槽102与球头101配合，使得连在球头101上的拉杆6的转动角度更大，从而可更大的扩展打印空间，并且球头101在拉簧15拉力作用下始终和弧形槽102接触，可消除磨损造成的间隙，能提高3D打印头的运动精度。
作为对本实施例的改进，所述载物台11为热床，通过热床11可避免被打印对象快速冷却变形，可提高打印质量。
作为对本实施例的改进，所述控制***12通过固定在机架2上的承载板固定在载物台11的下方，本结构使本3D打印机的整体结构紧凑，占地空间小。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种基于并联机构的3D打印机，其特征在于：包括基座、设置在基座上的并联机构和支撑基座的机架；
所述并联机构包括伺服电机、摇臂轴、摇臂、拉杆和动平台，所述动平台的下表面上固定连接有3D打印头；所述伺服电机通过减速传动装置和摇臂轴连接，所述摇臂和摇臂轴固定连接，摇臂的端部通过第一球铰链连接有两根拉杆，两根拉杆的下端和动平台通过第二球铰链铰接，摇臂、两根拉杆和动平台构成一个平行四边形结构；所述伺服电机、摇臂轴、摇臂和拉杆为一一对应的三组，且对应的三组第二球铰链在以3D打印头为中心的圆周上均匀布置；
所述基于并联机构的3D打印机还包括承载打印对象的载物台、向3D打印头输送打印材料的送料***和控制并联机构、3D打印头和送料***动作的控制***。
2.根据权利要求1所述的基于并联机构的3D打印机，其特征在于：所述第二球铰链包括固定在拉杆端部的球头和设置在动平台上与球头配合的弧形槽，同一组中的两根拉杆的下端通过拉簧连接。
3.根据权利要求1所述的基于并联机构的3D打印机，其特征在于：所述载物台为热床。
4.根据权利要求1、2或3所述的基于并联机构的3D打印机，其特征在于：所述送料***包括固定在基座上的丝盘和固定在动平台上的导丝套筒。
5.根据权利要求1所述的基于并联机构的3D打印机，其特征在于：所述控制***通过固定在机架上的承载板固定在载物台的下方。
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