CN209599857U - 一种悬臂极坐标式3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种悬臂极坐标式3D打印机，悬臂极坐标3D打印机是一个立柱悬臂式结构，包括升降机构，移动机构和旋转平台。打印头位于移动机构上，可在移动机构上做直线运动，升降机构带动移动机构做上下升降运动，工作台在于旋转平台上。打印头通过移动机构和旋转平台完成一层模型的成型，再通过升降机构完成一层一层模型的堆积。升降机构，移动机构和旋转平台需要整体台整体协同运动才能完成3D打印。悬臂极坐标式3D打印机即可作为桌面3D打印机，具有结构尺寸小，打印空间大的特点；也可作为工业3D打印机，满足打印工作空间的需求，具有移动距离小，成型精度高的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于3D打印技术领域，特别涉及一种悬臂极坐标式3D打印机。
背景技术
3D打印技术是一种新型成型技术，以其个性化制造，操作简单等特点被快速发展和广泛应用于各行各业。目前FDM3D打印机常分为桌面3D打印机和工业3D打印机，虽然常见的桌面3D打印机的运动机构可分为Delta并联机构和坐标式机械机构，但是工业3D打印机的运动机构通常都是坐标式机械机构，而坐标式机械机构可分为直角坐标式(X-Y-Z)运动机构和极坐标式(θ-r)运动机构，相对来说，极坐标式(θ-r)运动机构比为直角坐标式(X-Y-Z)运动机构的结构简单，且打印空间更大，成型速度更快。
实用新型内容
针对现有的3D打印机结构复杂、尺寸大的不足，本实用新型提供一种悬臂极坐标式3D打印机，该打印机采用悬臂极坐标式运动机构。
本实用新型采用了以下技术方案达到上述实用新型目的：
一种悬臂极坐标式3D打印机，包括：
支撑框架，其包括底座、固定板、立柱轴和顶板，立柱轴底部与底座、固定板均连接，立柱轴顶部与顶板连接；顶板上设置有挤塑机；
旋转台，所述的旋转台设置在支撑框架底部，旋转台包括设置在固定板上的工作平台和设置在底座上用于带动工作平台旋转的旋转驱动机构；
升降机构，升降机构设置在立柱轴；
及移动机构，移动机构安装在立柱轴上且升降机构驱动移动机构上下运动，移动机构包括横梁、打印喷头和带动打印喷头直线移动的水平驱动机构，打印喷头设置在横梁上，打印喷头通过管路与挤塑机连接。
所述的立柱轴是阶梯轴，固定板通过侧面板和立柱轴的阶梯进行定位，底座和固定板***通过侧面板连接。
所述的升降机构包括第一电机、丝杠、丝杆螺母和丝杠固定座，电机设置在固定板上，丝杠固定座设置在顶板上，丝杆螺母设置在横梁上；丝杠一端与丝杠固定座连接，另一端依次连接丝杆螺母和第一电机，第一电机驱动丝杠带动横梁上下运动。
所述的横梁上下两个面均设置有导轨，打印喷头固定在C型板端部，C型板的上下壁均设置有与导轨配合的滑块，C型板安装在导轨上。
所述的齿轮固定在横梁的侧面上，齿轮设置在C型板内部。
所述的水平驱动机构包括第二电机、齿轮和齿条，第二电机设置在C型板上且第二电机驱动齿轮转动，齿条沿横梁长度方向设置，齿轮与齿条啮合。
所述的旋转驱动机构包括旋转主轴、同步带和第三电机，旋转主轴下部通过轴承与底座、固定板均连接，旋转主轴上部伸出固定板与工作平台连接；旋转主轴上设置有同步带齿轮，同步带齿轮通过同步带和第三电机连接，第三电机设置在底座上。
所述的轴承安装在轴承安装座内，轴承通过轴卡固定在旋转主轴上，轴承的内圈与旋转主轴的轴阶接触，轴承通过孔卡固定在轴承安装座上，轴承的外圈与轴承安装座的台阶接触。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型悬臂极坐标3D打印机是一个立柱悬臂式结构，包括升降机构，移动机构和旋转平台。打印头位于移动机构上，可在移动机构上做直线运动，升降机构带动移动机构做上下升降运动，工作台在于旋转平台上。打印头通过移动机构和旋转平台完成一层模型的成型，再通过升降机构完成一层一层模型的堆积。升降机构，移动机构和旋转平台需要整体台整体协同运动才能完成3D打印。悬臂极坐标式3D打印机即可作为桌面3D打印机，具有结构尺寸小，打印空间大的特点；也可作为工业3D打印机，满足打印工作空间的需求，具有移动距离小，成型精度高的特点。该悬臂极坐标式3D打印机即可作为桌面3D打印机，具有结构尺寸小，打印空间大的特点；也可作为工业3D打印机，满足打印工作空间的需求，具有移动距离小，成型精度高的特点。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图。
图2是本实用新型的升降机构结构示意图。
图3是本实用新型的移动机构左结构示意图。
图4是本实用新型的移动机构右结构示意图。
图5是本实用新型的旋转平台结构示意图。
图6是本实用新型的图5中A-A剖面示意图。
图7是本实用新型的图6中M局部示意图。
图8是本实用新型的图6中N局部示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施情况做进一步的说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
如图1至图8所示，本实用新型一种悬臂极坐标式3D打印机，包括：
支撑框架，其包括底座101、固定板103、立柱轴109和顶板107，立柱轴 109底部与底座101、固定板103均连接，立柱轴109顶部与顶板107连接；顶板107上设置有挤塑机108；
旋转台3，所述的旋转台3设置在支撑框架底部，旋转台3包括设置在固定板103上的工作平台301和设置在底座101上用于带动工作平台301旋转的旋转驱动机构；
升降机构1，升降机构1设置在立柱轴109；
及移动机构2，移动机构2安装在立柱轴109上且升降机构1驱动移动机构 2上下运动，移动机构2包括横梁110、打印喷头204和带动打印喷头204直线移动的水平驱动机构，打印喷头204设置在横梁110上，打印喷头204通过管路与挤塑机108连接。
优选地，立柱轴109是阶梯轴，固定板103通过侧面板302和立柱轴109的阶梯进行定位，底座101和固定板103***通过侧面板302连接。
优选地，升降机构1包括第一电机102、丝杠104、丝杆螺母105和丝杠固定座106，电机102设置在固定板103上，丝杠固定座106设置在顶板107上，丝杆螺母105设置在横梁110上；丝杠104一端与丝杠固定座106连接，另一端依次连接丝杆螺母105和第一电机102，第一电机102驱动丝杠104带动横梁110 上下运动。
优选地，横梁110上下两个面均设置有导轨，打印喷头204固定在C型板 202端部，C型板202的上下壁均设置有与导轨配合的滑块，C型板202安装在导轨上。所述的齿轮208固定在横梁110的侧面上，齿轮208设置在C型板202 内部。
优选地，水平驱动机构包括第二电机203、齿轮208和齿条207，第二电机 203设置在C型板202上且第二电机203驱动齿轮208转动，齿条207沿横梁 110长度方向设置，齿轮208与齿条207啮合。
优选地，旋转驱动机构包括旋转主轴303、同步带313和第三电机315，旋转主轴303下部通过轴承与底座101、固定板103均连接，旋转主轴303上部伸出固定板103与工作平台301连接；旋转主轴303上设置有同步带齿轮308，同步带齿轮308通过同步带313和第三电机315连接，第三电机315设置在底座 101上。
轴承安装在轴承安装座内，轴承通过轴卡固定在旋转主轴303上，轴承的内圈与旋转主轴303的轴阶接触，轴承通过孔卡固定在轴承安装座上，轴承的外圈与轴承安装座的台阶接触。
本实用新型的工作原理为：
转动过程：第三电机315带动同步带313驱动旋转主轴303转动，进而旋转主轴303带动工作平台301实现旋转。当工作平台301放置物体时，能够实现物体的转动。
水平移动过程：第二电机203带动齿轮208转动，齿轮208和齿条207啮合，齿轮208沿齿条207移动，进而带动C型板202沿导轨移动，实现打印喷头 204沿横梁110移动。
升降过程：第一电机102带动丝杠104转动，丝杠104与丝杆螺母105配合，使得丝杆螺母105沿丝杠104上下运动。进而带动横梁110沿立柱轴109运动，实现上下运动。
实施例
在图1中，是本实用新型一种悬臂极坐标式3D打印机的整体结构示意图。整个结构包括三部分，升降机构1、移动机构2和旋转台3，其中，升降机构1是整个打印机的支撑框架，也是带动移动机构2上下移动，保证模型能够一层一层的成型，移动机构2是带动打印头完成直线移动，旋转台3带动工作平台旋转。
在图2中，是升降结构的结构示意图。底座101、固定板103、立柱轴109和侧面板302(在图6中)构成整个悬臂极坐标3D打印机的支撑框架，其中立柱轴109是根阶梯轴，立柱轴109和侧面板302通过螺钉固定在底座101上，固定板103通过侧面板302和立柱轴109的阶梯进行定位，并通过螺钉固定侧面板 302；步进电机102固定在固定板103上，步进电机102、丝杠104、丝杆螺母 105、丝杠固定座106、顶板107、立柱轴109、横梁110和直线轴承111构成升降传动机构，步进电机102通过丝杆带动横梁110在立柱轴109完成升降运动；挤塑机108坐落在顶板107上。
在图3和图4中，是移动机构2的结构示意图。横梁110上下两个面都安装固定一根直线导轨201和206(含直线导轨和滑块)，打印喷头204固定在C型板202较长的一个板上，C型板202固定直线导轨滑块205和206上，可在横梁 110上进行直线运动；步进电机203、齿轮208、齿条207和横梁110构成移动机构的驱动机构，其中步进电机203固定在C型板202的侧板上齿轮208通过锁紧螺钉固定在步进电机203上，齿条207固定在横梁110的侧面上。
在图5、图6、图7和图8中，是旋转台的结构示意图。
图5是旋转台3的俯视图。
图6是图5的A-A的剖面示意图。工作平台301固定在旋转主轴303的轴端上，步进电机315通过电机安装座314定位安装在底座101上，步进电机315 通过同步带313和同步带齿轮308带动旋转主轴303旋转，从而带动工作平台 301旋转。
图7是图6中M局部示意图，深沟球轴承305通过轴卡307固定在旋转主轴303上，深沟球轴承305的内圈与旋转主轴303的轴阶接触，深沟球轴承305 通过孔卡304固定在上轴承安装座306上，深沟球轴承305的外圈与轴承安装座 306的台阶接触，上轴承安装座306固定在固定板103上。
图8是图6中N局部示意图，深沟球轴承310通过轴卡311固定在旋转主轴303上，深沟球轴承310的内圈与旋转主轴303的轴阶接触，深沟球轴承310 通过孔卡309固定在下轴承安装座312上，深沟球轴承310的外圈与下轴承安装座312的台阶接触，下轴承安装座312固定在底座101上。
以上所述，仅是对本实用新型的举例说明。本实用新型所属的技术领域的技术人员可以对所描述的举例做各种修改或补充，只要不脱离本实用新型的精神本质，就属于本实用新型的权利要求书所限定的范围。
尽管以上结合附图对本实用新型的具体实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的、而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本实用新型的权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。
Claims (8)
1.一种悬臂极坐标式3D打印机，其特征在于：包括：
支撑框架，其包括底座(101)、固定板(103)、立柱轴(109)和顶板(107)，立柱轴(109)底部与底座(101)、固定板(103)均连接，立柱轴(109)顶部与顶板(107)连接；顶板(107)上设置有挤塑机(108)；
旋转台(3)，所述的旋转台(3)设置在支撑框架底部，旋转台(3)包括设置在固定板(103)上的工作平台(301)和设置在底座(101)上用于带动工作平台(301)旋转的旋转驱动机构；
升降机构(1)，升降机构(1)设置在立柱轴(109)；
及移动机构(2)，移动机构(2)安装在立柱轴(109)上且升降机构(1)驱动移动机构(2)上下运动，移动机构(2)包括横梁(110)、打印喷头(204)和带动打印喷头(204)直线移动的水平驱动机构，打印喷头(204)设置在横梁(110)上，打印喷头(204)通过管路与挤塑机(108)连接。
2.根据权利要求1所述的悬臂极坐标式3D打印机，其特征在于：所述的立柱轴(109)是阶梯轴，固定板(103)通过侧面板(302)和立柱轴(109)的阶梯进行定位，底座(101)和固定板(103)***通过侧面板(302)连接。
3.根据权利要求1所述的悬臂极坐标式3D打印机，其特征在于：所述的升降机构(1)包括第一电机(102)、丝杠(104)、丝杆螺母(105)和丝杠固定座(106)，电机(102)设置在固定板(103)上，丝杠固定座(106)设置在顶板(107)上，丝杆螺母(105)设置在横梁(110)上；丝杠(104)一端与丝杠固定座(106)连接，另一端依次连接丝杆螺母(105)和第一电机(102)，第一电机(102)驱动丝杠(104)带动横梁(110)上下运动。
4.根据权利要求1所述的悬臂极坐标式3D打印机，其特征在于：所述的横梁(110)上下两个面均设置有导轨，打印喷头(204)固定在C型板(202)端部，C型板(202)的上下壁均设置有与导轨配合的滑块，C型板(202)安装在导轨上。
5.根据权利要求4所述的悬臂极坐标式3D打印机，其特征在于：所述的水平驱动机构包括第二电机(203)、齿轮(208)和齿条(207)，第二电机(203)设置在C型板(202)上且第二电机(203)驱动齿轮(208)转动，齿条(207)沿横梁(110)长度方向设置，齿轮(208)与齿条(207)啮合。
6.根据权利要求5所述的悬臂极坐标式3D打印机，其特征在于：所述的齿轮(208)固定在横梁(110)的侧面上，齿轮(208)设置在C型板(202)内部。
7.根据权利要求1所述的悬臂极坐标式3D打印机，其特征在于：所述的旋转驱动机构包括旋转主轴(303)、同步带(313)和第三电机(315)，旋转主轴(303)下部通过轴承与底座(101)、固定板(103)均连接，旋转主轴(303)上部伸出固定板(103)与工作平台(301)连接；旋转主轴(303)上设置有同步带齿轮(308)，同步带齿轮(308)通过同步带(313)和第三电机(315)连接，第三电机(315)设置在底座(101)上。
8.根据权利要求7所述的悬臂极坐标式3D打印机，其特征在于：所述的轴承安装在轴承安装座内，轴承通过轴卡固定在旋转主轴(303)上，轴承的内圈与旋转主轴(303)的轴阶接触，轴承通过孔卡固定在轴承安装座上，轴承的外圈与轴承安装座的台阶接触。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109483884A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-03-19 | 陕西理工大学 | 一种悬臂极坐标式3d打印机 |
| CN112497729A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-03-16 | 合肥海闻自动化设备有限公司 | 一种可调式三维增材打印平台 |
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2018
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