CN204914594U - 滚珠丝杠驱动风冷一体式并联臂三维打印机 - Google Patents

Abstract

滚珠丝杠驱动风冷一体式并联臂三维打印机，包括呈正三角形结构的底座，底座上在三个顶角处分别垂直设有三根支撑柱，三根支撑柱顶部水平设有安装板，安装板上设有原料挤出机，每根支撑柱内侧沿垂直方向滑动设有滑车，支撑柱与滑车之间设有滚珠丝杠驱动机构，每个滑车内侧均铰接有相同结构的并联臂，并联臂的下端铰接有挤出工作台，挤出工作台的中心处设有挤出头，挤出头的进口端通过原料管与原料挤出机的出料口连接，挤出头外部包裹有加热器；挤出工作台底部一侧通过连接板连接有冷风发生器。本实用新型设计新颖、结构紧凑、传动稳定性高，对挤出的热熔性材料进行及时冷却，打印出来的产品不会出现变形，打印精度大大提高。

Description

滚珠丝杠驱动风冷一体式并联臂三维打印机

技术领域

本实用新型属于三维成型技术领域，尤其涉及一种滚珠丝杠驱动风冷一体式并联臂三维打印机。

背景技术

三维打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型***，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。三维打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件。熔融沉积造型(FDM)技术是三维打印技术中的一个主流技术，FDM技术是将CAD模型分为一层层极薄的截面，生成控制三维打印机喷嘴移动轨迹的二维几何信息。三维打印机的加热头把热熔性材料（ABS树脂、尼龙、蜡等）加热到临界状态，呈现半流体性质，在计算机控制下，沿CAD确定的二维几何信息运动轨迹，挤出头将半流动状态的材料挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层。当一层完毕后，通过垂直升降***降下新形成层，进行固化。这样层层堆积粘结，自下而上形成该模型的三维实体。

应用FDM技术的三维打印机的关键问题之一是成型精度问题，影响成型精度的因素有很多，包括机架强度、传动稳定性以及对热熔性材料进行冷却的问题等。机架强度不足会导致打印机在工作过程中出现装配尺寸的变化，对成型精度造成影响；强度不足还会导致传动稳定性不高，打印头行走过程中机架出现震动，使打印精度降低；热熔性材料经挤出头挤出后冷却太慢，会出现热熔性材料被重力自然拉长，导致打印出来的模型出现变形的问题。所以，为提高打印精度，亟需对现有的三维打印机进行改进。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构紧凑、强度高、传动稳定性好、缩短热熔性材料冷却时间、提升打印精度的滚珠丝杠驱动风冷一体式并联臂三维打印机。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：滚珠丝杠驱动风冷一体式并联臂三维打印机，包括呈正三角形结构的底座，底座上在三个顶角处分别垂直设有三根支撑柱，三根支撑柱顶部水平设有安装板，安装板上设有原料挤出机，每根支撑柱内侧沿垂直方向滑动设有滑车，支撑柱与滑车之间设有滚珠丝杠驱动机构，每个滑车内侧均铰接有相同结构的并联臂，并联臂的下端铰接有挤出工作台，挤出工作台的中心处设有挤出头，挤出头的进口端通过原料管与原料挤出机的出料口连接，挤出头外部包裹有加热器；挤出工作台底部一侧通过连接板连接有冷风发生器；

冷风发生器包括涡轮风机、壳体和半导体制冷片，半导体制冷片设在壳体内，半导体制冷片的制冷面连接有位于壳体内的内散热片，半导体制冷片的制热面连接有伸出壳体的外散热片，壳体外设有对外散热片进行散热的散热风扇，壳体的一侧与涡轮风机的出风口连接，壳体的另一侧连接有导风罩，导风罩的出口连接有冷却喷嘴，冷却喷嘴的出风口朝向挤出头的出口，冷却喷嘴上部与连接板固定连接；

支撑柱中部沿垂直方向设有滑道，支撑柱内侧沿垂直方向设有与滑道连通的导向孔，滚珠丝杠驱动机构包括步进电机、丝杠和连接座，连接座内端穿过导向孔与滑车固定连接，步进电机设在底座内，丝杠沿垂直方向设在滑道内，丝杠穿过连接座并与连接座螺纹连接，支撑柱在滑道顶端设有固定座，丝杠上端转动连接在固定座内，步进电机通过联轴器与丝杠下端传动连接；

底座侧部设有电控装置，电控装置分别与原料挤出机、加热器、涡轮风机、半导体制冷片和步进电机连接。

所述底座上设有位于三根支撑柱之间的固定板。

采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

1、每根支撑柱与对应滑车之间设置的滚珠丝杠驱动机构，滚珠丝杠驱动机构采用步进电机驱动丝杠转动，丝杠的转动转换为滑车的上下直线运动这种原理实现直线运动，滑车上下移动更平稳，移动精度更高，从而确保并联臂带动挤出工作台运行更加平稳。

2、冷风发生器与挤出工作台之间采用一体式结构，使得整机结构紧凑、体积小，使得产生的冷气很快能吹到挤出头出口部位，并且省去了风管，冷风不会通过较长的风管与外界进行热交换，从而提高冷却效率和效果。半导体制冷片的制冷面产生的冷气通过内散热片进行扩散，经涡轮风机的吹拂，冷气依次通过导风罩和冷却喷嘴喷向挤出头的出口处，挤出头将半流动状态的材料挤压出来，经冷风的强力冷却，迅速凝固形成轮廓形状的薄层。这样就避免冷却时间过长，导致热熔型材料由于自身重力作用产生变形的情况发生。半导体制冷片的制热面所产生的热量经外散热片的散热并经散热风扇的吹拂，散热效果大大增强。

综上所述，本实用新型设计新颖、结构紧凑、传动稳定性高，对挤出的热熔性材料进行及时冷却，打印出来的产品不会出现变形，打印精度大大提高。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型的平面结构示意图；

图3是图2中冷风发生器的立体放大图。

具体实施方式

如图1-图3所示，本实用新型的滚珠丝杠驱动风冷一体式并联臂三维打印机，包括呈正三角形结构的底座1，底座1上在三个顶角处分别垂直设有三根支撑柱2，三根支撑柱2顶部水平设有安装板3，安装板3上设有原料挤出机4，每根支撑柱2内侧沿垂直方向滑动设有滑车6，支撑柱2与滑车6之间设有滚珠丝杠驱动机构，每个滑车6内侧均铰接有相同结构的并联臂7，并联臂7的下端铰接有挤出工作台8，挤出工作台8的中心处设有挤出头9，挤出头9的进口端通过原料管10与原料挤出机4的出料口连接，挤出头9外部包裹有加热器11；挤出工作台8底部一侧通过连接板30连接有冷风发生器5。

冷风发生器5包括涡轮风机12、壳体13和半导体制冷片14，半导体制冷片14设在壳体13内，半导体制冷片14的制冷面连接有位于壳体13内的内散热片15，半导体制冷片14的制热面连接有伸出壳体13的外散热片16，壳体13外设有对外散热片16进行散热的散热风扇17，壳体13的一侧与涡轮风机12的出风口连接，壳体13的另一侧连接有导风罩18，导风罩18的出口连接有冷却喷嘴20，冷却喷嘴20的出风口朝向挤出头9的出口，冷却喷嘴20上部与连接板30固定连接。

支撑柱2中部沿垂直方向设有滑道21，支撑柱2内侧沿垂直方向设有与滑道21连通的导向孔22，滚珠丝杠驱动机构包括步进电机23、丝杠24和连接座25，连接座25内端穿过导向孔与滑车6固定连接，步进电机23设在底座1内，丝杠24沿垂直方向设在滑道21内，丝杠24穿过连接座25并与连接座25螺纹连接，支撑柱2在滑道21顶端设有固定座26，丝杠24上端转动连接在固定座26内，步进电机23通过联轴器27与丝杠24下端传动连接。

底座1侧部设有电控装置29，电控装置29分别与原料挤出机4、加热器11、涡轮风机12、半导体制冷片14和步进电机23连接。

底座1上设有位于三根支撑柱2之间的固定板28。

每根支撑柱2与对应滑车6之间设置的滚珠丝杠驱动机构，滚珠丝杠驱动机构采用步进电机23驱动丝杠24转动，丝杠24的转动转换为滑车6的上下直线运动这种原理实现直线运动，滑车6上下移动更平稳，移动精度更高，从而确保并联臂7带动挤出工作台8运行更加平稳。

半导体制冷片14的制冷面产生的冷气通过内散热片15进行扩散，经涡轮风机12的吹拂，冷气依次通过导风罩18和冷却喷嘴20喷向挤出头9的出口处，挤出头9将半流动状态的材料挤压出来，经冷风的强力冷却，迅速凝固形成轮廓形状的薄层。这样就避免冷却时间过长，导致热熔型材料由于自身重力作用产生变形的情况发生。半导体制冷片14的制热面所产生的热量经外散热片16的散热并经散热风扇17的吹拂，散热效果大大增强。

本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.滚珠丝杠驱动风冷一体式并联臂三维打印机，其特征在于：包括呈正三角形结构的底座，底座上在三个顶角处分别垂直设有三根支撑柱，三根支撑柱顶部水平设有安装板，安装板上设有原料挤出机，每根支撑柱内侧沿垂直方向滑动设有滑车，支撑柱与滑车之间设有滚珠丝杠驱动机构，每个滑车内侧均铰接有相同结构的并联臂，并联臂的下端铰接有挤出工作台，挤出工作台的中心处设有挤出头，挤出头的进口端通过原料管与原料挤出机的出料口连接，挤出头外部包裹有加热器；挤出工作台底部一侧通过连接板连接有冷风发生器；

冷风发生器包括涡轮风机、壳体和半导体制冷片，半导体制冷片设在壳体内，半导体制冷片的制冷面连接有位于壳体内的内散热片，半导体制冷片的制热面连接有伸出壳体的外散热片，壳体外设有对外散热片进行散热的散热风扇，壳体的一侧与涡轮风机的出风口连接，壳体的另一侧连接有导风罩，导风罩的出口连接有冷却喷嘴，冷却喷嘴的出风口朝向挤出头的出口，冷却喷嘴上部与连接板固定连接；

支撑柱中部沿垂直方向设有滑道，支撑柱内侧沿垂直方向设有与滑道连通的导向孔，滚珠丝杠驱动机构包括步进电机、丝杠和连接座，连接座内端穿过导向孔与滑车固定连接，步进电机设在底座内，丝杠沿垂直方向设在滑道内，丝杠穿过连接座并与连接座螺纹连接，支撑柱在滑道顶端设有固定座，丝杠上端转动连接在固定座内，步进电机通过联轴器与丝杠下端传动连接；

底座侧部设有电控装置，电控装置分别与原料挤出机、加热器、涡轮风机、半导体制冷片和步进电机连接。

2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠驱动风冷一体式并联臂三维打印机，其特征在于：所述底座上设有位于三根支撑柱之间的固定板。