一種三維打印的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及打印設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種三維打印機(jī)。該三維打印機(jī)包括機(jī)架、打印頭總成和驅(qū)動機(jī)構(gòu)，打印頭總成可移動地安裝在機(jī)架上；所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、第一傳動帶和第二傳動帶；所述第一電機(jī)與第二電機(jī)均固定在機(jī)架上；所述第一電機(jī)通過第一傳動帶與打印頭總成相連；所述第二電機(jī)通過第二傳動帶與打印頭總成相連。本發(fā)明三維打印機(jī)可控制打印頭總成在平面內(nèi)進(jìn)行矢量運(yùn)動，從而提高打印精度及打印速度；而且，兩個(gè)驅(qū)動電機(jī)都采用固定安裝模式，避免了震動產(chǎn)生的干擾；同時(shí)，該三維打印機(jī)可超越現(xiàn)有諸多傳統(tǒng)打印機(jī)工作面尺寸的瓶頸，并在保證精度的前提下，可創(chuàng)造出更大幅面的打印機(jī)。
【專利說明】一種三維打印機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及打印設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種三維打印機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，目前熱熔堆積型(英文簡稱為FDM,英文全稱為Fused Deposit1nManufacture)三維打印機(jī)發(fā)展及其迅速，產(chǎn)生出很多不同形式的打印機(jī)，但是大體打印機(jī)中XY軸平面運(yùn)動模式可以歸納為以下兩種類型:A型和B型。
[0003]如圖1所示，A型采用傳統(tǒng)的“龍門”原型結(jié)構(gòu)。其XY軸平面移動的原理為:第二電機(jī)32通過X軸同步皮帶8與打印頭總成2連接，打印頭總成2被龍門橫梁上部的第二電機(jī)32沿X軸驅(qū)動；相應(yīng)地，第一電機(jī)31通過Y軸同步皮帶7與打印托盤5連接，打印托盤5被龍門立柱6 —側(cè)的第一電機(jī)31沿Y軸驅(qū)動。
[0004]A型結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)就是:隨著打印模型的逐漸生成并增大，打印托盤整體的重量也逐漸變大，導(dǎo)致其Y軸移動單元動量隨之變大，從而增大了 Y軸驅(qū)動單元的負(fù)荷。從而其結(jié)果就是降低了 Y軸方向的打印質(zhì)量；此外，打印托盤同Y軸驅(qū)動模塊一同沿Z軸方向上下移動，會受到Z軸移動穩(wěn)定性的干擾，這樣使打印質(zhì)量受到Y(jié)軸和Z軸運(yùn)動誤差的疊加性影響而降低。
[0005]如圖2所示，B型結(jié)構(gòu)為另一種典型的結(jié)構(gòu)。其工作原理是:打印頭總成5由其一側(cè)的第二電機(jī)32沿X軸驅(qū)動，打印頭總成5及其驅(qū)動單元形成一個(gè)Y軸的總成模塊，由第一電機(jī)31沿Y軸驅(qū)動。
[0006]同A型結(jié)構(gòu)一樣，由于打印頭總成及X軸總成形成的整體移動單元質(zhì)量過大，導(dǎo)致其動量過大，增大了 Y軸驅(qū)動電機(jī)的負(fù)荷，從而也降低了打印質(zhì)量和速度。但是，因?yàn)锽型結(jié)構(gòu)的打印托盤在Z軸方向的移動相對獨(dú)立，不受XY軸任何部件干擾，在這一方面優(yōu)于A型結(jié)構(gòu)。
[0007]同時(shí)，上述A型和B型的共同缺點(diǎn)，除移動單元質(zhì)量大以外，還有:
[0008](I)由于X軸及Y軸電機(jī)所驅(qū)動的質(zhì)量不均等，導(dǎo)致在XY幾何平面內(nèi)的兩軸精度不一致。比如說，打印一個(gè)正圓柱體模型，這兩種結(jié)構(gòu)由于在XY兩軸的牽引力不均衡，其輸出結(jié)果為一近似圓柱體的橢圓體。
[0009](2)由于X軸或Y軸移動單元設(shè)計(jì)復(fù)雜，如果要增大打印面積，必將使其某一單元的質(zhì)量成倍數(shù)增加，導(dǎo)致整體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，不宜于發(fā)展成為大型打印尺寸的FDM打印機(jī)。目前采用上述兩種結(jié)構(gòu)的打印機(jī)的輸出尺寸在X軸和Y軸方向都在30公分以內(nèi)。
[0010](3)由于驅(qū)動電機(jī)隨移動單元運(yùn)動，電機(jī)正反回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的震動會干擾工作精度。另外由于電機(jī)電纜需要不斷隨電機(jī)運(yùn)動而被反復(fù)彎折，金屬疲勞會導(dǎo)致電機(jī)電纜折斷。
[0011]因此，針對以上不足，需要一種能夠控制打印頭總成在平面內(nèi)進(jìn)行矢量運(yùn)動，提高打印精度及打印速度，減少打印負(fù)荷及震動干擾的三維打印機(jī)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012](一)要解決的技術(shù)問題
[0013]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有打印機(jī)中打印負(fù)荷大，打印精度及打印速度不高，及打印過程中各部件之間干涉作用嚴(yán)重的問題。
[0014](二)技術(shù)方案
[0015]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種三維打印機(jī)，包括:
[0016]機(jī)架；
[0017]打印頭總成，所述打印頭總成可移動地安裝在機(jī)架上；
[0018]驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、第一傳動帶和第二傳動帶；所述第一電機(jī)與第二電機(jī)均固定在機(jī)架上；所述第一電機(jī)通過第一傳動帶與打印頭總成相連；所述第二電機(jī)通過第二傳動帶與打印頭總成相連。
[0019]其中，所述機(jī)架的兩側(cè)分別設(shè)有Y軸導(dǎo)軌，且在兩個(gè)Y軸導(dǎo)軌之間滑動連接有X軸導(dǎo)軌；所述打印頭總成與X軸導(dǎo)軌滑動連接。
[0020]其中，所述第一傳動帶通過第一傳動輪、第一電機(jī)的轉(zhuǎn)軸、第二傳動輪、第三傳動輪和第四傳動輪張緊設(shè)置，且第一傳動帶的兩端均連接于所述打印頭總成；所述第二傳動帶通過第五傳動輪、第二電機(jī)的轉(zhuǎn)軸、第六傳動輪、第七傳動輪和第八傳動輪張緊設(shè)置，且所述第二傳動帶的兩端均連接于所述打印頭總成。
[0021]其中，所述第一傳動輪、第五傳動輪分別位于所述X軸導(dǎo)軌的一端；所述第四傳動輪、第八傳動輪分別位于所述X軸導(dǎo)軌的另一端；所述第二傳動輪、第六傳動輪分別位于所述機(jī)架的一個(gè)拐角處；所述第三傳動輪、第七傳動輪分別位于所述機(jī)架的另一個(gè)拐角處。
[0022]其中，所述第一傳動輪、第二傳動輪、第五傳動輪和第六傳動輪分別沿與第一電機(jī)對應(yīng)的Y軸導(dǎo)軌的軸向排列。
[0023]其中，所述第三傳動輪、第四傳動輪、第七傳動輪和第八傳動輪分別沿與第二電機(jī)的對應(yīng)的Y軸導(dǎo)軌的軸向排列。
[0024]其中，所述第一傳動帶位于第二傳動帶的上方。
[0025]其中，還包括打印托盤和升降機(jī)構(gòu)，所述打印托盤通過升降機(jī)構(gòu)位于打印頭總成的下方。
[0026]其中，所述機(jī)架為立方體框架。
[0027]其中,所述第一電機(jī)、第二電機(jī)分別固定于立方體框架的同一側(cè)。
[0028](三)有益效果
[0029]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有以下有益效果:本發(fā)明三維打印機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)控制打印頭總成在平面內(nèi)進(jìn)行矢量運(yùn)動，從而有效提高打印精度及打印速度；而且，兩個(gè)驅(qū)動電機(jī)都采用固定安裝模式，在電機(jī)正反回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的震動不會疊加于移動單元中，避免了因震動產(chǎn)生的干擾作用；同時(shí)，本發(fā)明的這種的結(jié)構(gòu)還可以超越現(xiàn)有諸多傳統(tǒng)打印機(jī)工作面尺寸的瓶頸，在保證精度的前提下，利于創(chuàng)造出更大幅面的打印機(jī)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為現(xiàn)有A型打印機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為現(xiàn)有B型打印機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明實(shí)施例三維打印機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4為本發(fā)明實(shí)施例三維打印機(jī)的立體圖；
[0034]圖5為本發(fā)明實(shí)施例三維打印機(jī)的俯視圖。
[0035]其中，1:機(jī)架；2:打印頭總成；3:驅(qū)動機(jī)構(gòu)；5:打印托盤；6:龍門立柱；7:Y軸同步皮帶；8:Χ軸同步皮帶；11:Υ軸導(dǎo)軌；12:Χ軸導(dǎo)軌；31:第一電機(jī)；32:第二電機(jī)；33 --第一傳動帶；34:第二傳動帶；41:第一傳動輪；42:第二傳動輪；43:第三傳動輪；44:第四傳動輪；45:第五傳動輪；46:第六傳動輪；47:第七傳動輪；48:第八傳動輪。

【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0037]在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上；術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”、“前端”、“后端”、“頭部”、“尾部”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0038]此外，在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0039]如圖3-5所示，本實(shí)施例提供的一種三維打印機(jī)，包括機(jī)架1、打印頭總成2和驅(qū)動機(jī)構(gòu)3 ;打印頭總成2可移動地安裝在機(jī)架I上，其中打印頭總成2的移動方式并不局限某種特定結(jié)構(gòu)，例如:可通過導(dǎo)軌、滑套等方式在打印平面矢量移動(即，X軸與Y軸所在的幾何平面)；而且，驅(qū)動機(jī)構(gòu)3包括第一電機(jī)31、第二電機(jī)32、第一傳動帶33和第二傳動帶34 ;其中,第一電機(jī)31與第二電機(jī)32均固定在機(jī)架I上,兩個(gè)電機(jī)米用固定安裝模式,在其正反轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的震動不會疊加在移動單元上，避免了因震動產(chǎn)生的干擾作用。同時(shí)，第一電機(jī)31通過第一傳動帶33與打印頭總成2相連；對應(yīng)地，第二電機(jī)32通過第二傳動帶34與打印頭總成2相連，從而可通過控制兩個(gè)電機(jī)之間的相位差達(dá)到控制打印頭總成2在平面內(nèi)進(jìn)行矢量運(yùn)動的目的。
[0040]值得說明的是，本實(shí)施例的原理為雙電機(jī)通過“步進(jìn)差值”模式以控制打印頭總成2在打印平面移動。雙電機(jī)均采用固定式，并通過各自端頭的轉(zhuǎn)軸驅(qū)動傳送帶，進(jìn)而拉動打印頭總成2在X軸與Y軸上的矢量運(yùn)動。而至于第一電機(jī)31、第二電機(jī)32、第一傳動帶33和第二傳動帶34的位置關(guān)系及連接形式可以有多種，只要能滿足上述作用即可。下面以其中的一種優(yōu)選方式進(jìn)行說明:
[0041]機(jī)架I的兩側(cè)分別設(shè)有Y軸導(dǎo)軌11，第一電機(jī)31與第二電機(jī)32分別對應(yīng)位于Y軸導(dǎo)軌11的一端；且在兩個(gè)Y軸導(dǎo)軌11之間滑動連接有X軸導(dǎo)軌12。具體的，X軸導(dǎo)軌12與Y軸導(dǎo)軌11垂直設(shè)置，X軸導(dǎo)軌12可通過滑套與Y軸導(dǎo)軌11連接，當(dāng)然，也可以在X軸導(dǎo)軌12的兩端設(shè)有與Y軸導(dǎo)軌11對應(yīng)的滑槽，只要滿足X軸導(dǎo)軌12可在X軸導(dǎo)軌12上移動即可。同時(shí)，打印頭總成2與X軸導(dǎo)軌12同樣為滑動連接，打印頭總成2可沿著X軸導(dǎo)軌12的軸向滑動，通過第一電機(jī)31與第二電機(jī)32控制打印頭總成2在打印平面矢量移動。
[0042]進(jìn)一步地,第一傳動帶33通過第一傳動輪41、第一電機(jī)31的轉(zhuǎn)軸、第二傳動輪42、第三傳動輪43和第四傳動輪44張緊設(shè)置，且第一傳動帶33的兩端均連接于打印頭總成2,與打印頭總成2連接形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地，第二傳動帶34與第一傳動帶33采取交叉編織的方式設(shè)置(兩者并不會相互干涉)，第二傳動帶34通過第五傳動輪45、第二電機(jī)32的轉(zhuǎn)軸、第六傳動輪46、第七傳動輪47和第八傳動輪48張緊設(shè)置，且第二傳動帶34的兩端均連接于打印頭總成2，與打印頭總成2連接形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)。在保證打印頭總成2能夠在平面內(nèi)做矢量運(yùn)動的前提下，各個(gè)傳動輪的具體位置可根據(jù)實(shí)際需要靈活調(diào)整，并不局限某個(gè)特定位置。
[0043]優(yōu)選地，第一傳動輪41、第五傳動輪45分別位于X軸導(dǎo)軌12的一端，第四傳動輪
44、第八傳動輪48分別位于X軸導(dǎo)軌12的另一端;第二傳動輪42、第六傳動輪46分別位于機(jī)架I的一個(gè)拐角處；第三傳動輪43、第七傳動輪47分別位于機(jī)架I的另一個(gè)拐角處。
[0044]而且，第一傳動輪41、第二傳動輪42、第五傳動輪45和第六傳動輪46分別沿與第一電機(jī)31對應(yīng)的Y軸導(dǎo)軌11的軸向排列。第三傳動輪43、第四傳動輪44、第七傳動輪47和第八傳動輪48分別沿與第二電機(jī)32的對應(yīng)的Y軸導(dǎo)軌11的軸向排列。
[0045]本實(shí)施例在工作時(shí)，假設(shè)第一傳動帶33的位移為Λ Α,第二傳動帶34的位移為Λ B，結(jié)合打印頭總成2的運(yùn)動軌跡及相位差的相關(guān)理論，從而可得:打印頭總成2在X軸方向(X軸導(dǎo)軌12的軸向)的移動矢量Λ X= 1/2 ( Λ A+Λ B);同理，打印頭總成2在Y軸方向(Y軸導(dǎo)軌11的軸向)的移動矢量Λ Y= 1/2( Λ A —Λ B)。
[0046]為了避免各個(gè)傳動帶之間的干擾作用，第一傳動帶33和第二傳動帶34采用在垂直方向上、下分布。例如，所述第一傳動帶33位于第二傳動帶34的上方；當(dāng)然，第二傳動帶34位于第一傳動帶33的上方也可以。
[0047]本實(shí)施例中三維打印機(jī)還包括打印托盤5和升降機(jī)構(gòu)，打印托盤5通過升降機(jī)構(gòu)位于打印頭總成2的下方。該打印托盤5采取單獨(dú)設(shè)置，可在打印頭總成2的下方升降移動，從而不會增加打印負(fù)荷。至于升降機(jī)構(gòu)的形式可以為多種，例如可以增設(shè)另一個(gè)電機(jī)及升降導(dǎo)軌對打印托盤5進(jìn)行驅(qū)動。
[0048]優(yōu)選地，機(jī)架I為立方體框架，而且第一電機(jī)31、第二電機(jī)32分別固定于立方體框架的同一側(cè)，例如，第一電機(jī)31位于機(jī)架I頂部的一個(gè)拐角處，第二電機(jī)32位于機(jī)架I頂部的另一個(gè)拐角處。
[0049]該三維打印機(jī)可應(yīng)用于由本 申請人:開發(fā)的MPP標(biāo)準(zhǔn)三維打印機(jī)系列及大幅面MEGA三維打印機(jī)系列中。采用這種技術(shù)的三維打印機(jī)可以解決FDM技術(shù)中速度、精度和體積限制的矛盾問題。同時(shí)由于驅(qū)動XY軸的電機(jī)在工作中沒有位移，大幅降低了噪音，可以在一般的辦公空間使用。采用這種結(jié)構(gòu)，在本 申請人:開發(fā)的MEGA系列中打印尺寸已經(jīng)大于50公分，甚至可以更大。而且，整體機(jī)械設(shè)計(jì)的理論精度為0.01毫米。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)實(shí)測，本結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作精度各向都在0.1毫米以內(nèi)，遠(yuǎn)超同類型其它結(jié)構(gòu)。
[0050]綜上所述，本發(fā)明三維打印機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)控制打印頭總成在平面內(nèi)進(jìn)行矢量運(yùn)動，從而有效提高打印精度及打印速度；而且，兩個(gè)驅(qū)動電機(jī)都采用固定安裝模式，在電機(jī)正反回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的震動不會疊加于移動單元中，避免了因震動產(chǎn)生的干擾作用；同時(shí)，本發(fā)明的這種的結(jié)構(gòu)還可以超越現(xiàn)有諸多傳統(tǒng)打印機(jī)工作面尺寸的瓶頸，在保證精度的前提下，利于創(chuàng)造出更大幅面的打印機(jī)。
[0051]本發(fā)明的實(shí)施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種三維打印機(jī)，其特征在于，包括: 機(jī)架⑴； 打印頭總成(2)，所述打印頭總成(2)可移動地安裝在機(jī)架(I)上； 驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)包括第一電機(jī)(31)、第二電機(jī)(32)、第一傳動帶(33)和第二傳動帶(34);所述第一電機(jī)(31)與第二電機(jī)(32)均固定在機(jī)架(I)上；所述第一電機(jī)(31)通過第一傳動帶(33)與打印頭總成(2)相連；所述第二電機(jī)(32)通過第二傳動帶(34)與打印頭總成(2)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維打印機(jī)，其特征在于，所述機(jī)架(I)的兩側(cè)分別設(shè)有Y軸導(dǎo)軌(11)，且在兩個(gè)Y軸導(dǎo)軌(11)之間滑動連接有X軸導(dǎo)軌(12);所述打印頭總成(2)與X軸導(dǎo)軌(12)滑動連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維打印機(jī)，其特征在于，所述第一傳動帶(33)通過第一傳動輪(41)、第一電機(jī)(31)的轉(zhuǎn)軸、第二傳動輪(42)、第三傳動輪(43)和第四傳動輪(44)張緊設(shè)置，且第一傳動帶(33)的兩端均連接于所述打印頭總成(2);所述第二傳動帶(34)通過第五傳動輪(45)、第二電機(jī)(32)的轉(zhuǎn)軸、第六傳動輪(46)、第七傳動輪(47)和第八傳動輪(48)張緊設(shè)置，且所述第二傳動帶(34)的兩端均連接于所述打印頭總成(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維打印機(jī)，其特征在于，所述第一傳動輪(41)、第五傳動輪(45)分別位于所述X軸導(dǎo)軌(12)的一端；所述第四傳動輪(44)、第八傳動輪(48)分別位于所述X軸導(dǎo)軌(12)的另一端；所述第二傳動輪(42)、第六傳動輪(46)分別位于所述機(jī)架(I)的一個(gè)拐角處；所述第三傳動輪(43)、第七傳動輪(47)分別位于所述機(jī)架(I)的另一個(gè)拐角處。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維打印機(jī)，其特征在于，所述第一傳動輪(41)、第二傳動輪(42)、第五傳動輪(45)和第六傳動輪(46)分別沿與第一電機(jī)(31)對應(yīng)的Y軸導(dǎo)軌(11)的軸向排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維打印機(jī)，其特征在于，所述第三傳動輪(43)、第四傳動輪(44)、第七傳動輪(47)和第八傳動輪(48)分別沿與第二電機(jī)(32)的對應(yīng)的Y軸導(dǎo)軌(11)的軸向排列。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維打印機(jī)，其特征在于，所述第一傳動帶(33)位于第二傳動帶(34)的上方。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的三維打印機(jī)，其特征在于，還包括打印托盤(5)和升降機(jī)構(gòu)，所述打印托盤(5)通過升降機(jī)構(gòu)位于打印頭總成(2)的下方。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的三維打印機(jī)，其特征在于，所述機(jī)架(I)為立方體框架。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的三維打印機(jī)，其特征在于，所述第一電機(jī)(31)、第二電機(jī)(32)分別固定于立方體框架的同一側(cè)。
【文檔編號】B29C67/00GK104369379SQ201410638550
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】于雷 申請人:于雷