3d印表機用滾珠絲杆式串行結構快速成型結構的製作方法
2023-05-31 02:46:36
3d印表機用滾珠絲杆式串行結構快速成型結構的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種3D印表機用滾珠絲杆式串行結構快速成型結構，在3D印表機中Z軸絲杆採用滾珠絲杆。本發明能減小列印頭在微進時的誤差，儘可能的消除回程誤差，同時增加了整體結構的穩固性。
【專利說明】3D印表機用滾珠絲杆式串行結構快速成型結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及3D印表機列印頭傳動結構領域，具體為一種3D印表機用滾珠絲杆式串行結構快速成型結構。
【背景技術】
[0002]3D印表機是一種新型的快速成型機早已有之但最近才逐步進入消費級市場。人們在計算機上設計的零件可以不經過開模鑄造，不經過銑床切削，就能迅速的「製造」出來。
[0003]消費級3D印表機限制於成本考慮，在列印精度以及列印速度上做了很大妥協。
[0004]列印精度主要由兩方面決定，列印頭定位精度(步進)精度和列印頭擠出精度。
[0005]列印頭步進精度，因為是一套三軸可移動機械結構，相比於印表機頭所佔權重更大。
[0006]每個物體都有長寬高(XYZ)，所以列印頭要在XYZ軸上移動才能列印出物體。3D印表機在運作過程中是逐層列印的，在列印頭精度(層厚3D印表機每列印一層的厚度)確定的前提下，Z軸的步進精度就顯得至關重要。
[0007]實際上，列印頭在每個軸上都是一步一步移動的，稱為步進，是由步進電機通過傳動系統傳送過來的。在消費級3D印表機中，傳動系統一般選擇傳送帶，鏈條，好一些的方案則使用絲杆。
[0008]而定位誤差大部分出在這傳動系統上。當列印頭由起點開始移動，當微進(步進電機單步步進)時，由於皮帶的彈性或者絲杆的扭矩，會產生誤差。在移動過程中，這些誤差會逐漸積累起來。並且檔列印頭移動方向變化時，又會有回程誤差產生。列印的物件越大，也即行程越大，精度損失越大。
[0009]為了減少誤差，普通3D印表機會使用絲杆加滑杆再加消回差螺母的形式減少微進誤差。並且會輔以限位開關做校準。消回差螺母可以在一定程度上消除回程誤差。然而增加消回差螺母后不可避免的增加的阻尼，同時消回差螺母內部含有彈簧組件，使用前需要調整，長時間使用後也要調整。較大的阻尼會使在微進時發生爬行現象(類似一個人推一個很重的箱子，當箱子開始運動時會一頓一頓的，而後才會較為順滑的移動)。消回差螺母也只是一種輔助措施，不能根本上解決普通絲杆的精度問題。
[0010]目前消費級3D印表機普遍使用木板和PVC板材拼接製作，限於材料成本和固定方式。使得在總體物理結構上不夠穩固。而在列印過程中，列印頭的來回移動，列印頭的散熱風扇，送料機的運作，都帶來了震動。不夠穩固的結構會在綜合程度上影響列印精度。
【發明內容】
[0011]本發明的目的是提供一種3D印表機用滾珠絲杆式串行結構快速成型結構，以解決現有技術存在的問題。
[0012]為了達到上述目的，本發明所採用的技術方案為:
3D印表機用滾珠絲杆式串行結構快速成型結構，其特徵在於:在3D印表機中Z軸絲槓採用滾珠絲杆。
[0013]所述的一種3D印表機用滾珠絲杆式串行結構快速成型結構，其特徵在於:包括有X軸安裝臺、Y軸安裝臺、Z軸安裝臺，X軸安裝臺上設置有X軸光杆、X軸步進電機，X軸光杆上滑動安裝有3D列印頭，且X軸步進電機驅動3D列印頭在X軸光杆上滑動，Y軸安裝臺上設置有Y軸光杆、Y軸步進電機，X軸安裝臺滑動安裝在Y軸光杆上，且Y軸步進電機驅動X軸安裝臺在Y軸光杆上滑動，Z軸安裝臺上設置有Z軸光杆、Z軸滾珠絲杆、Z軸步進電機，Y軸安裝臺滑動安裝在Z軸光杆、Z軸滾珠絲杆上並與Z軸滾珠絲杆螺紋配合，Z軸步進電機與Z軸滾珠絲杆傳動連接。
[0014]本發明能減小列印頭在微進時的誤差，儘可能的消除回程誤差，同時增加了整體結構的穩固性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示。3D印表機用滾珠絲杆式串行結構快速成型結構，在3D印表機中Z軸絲槓採用滾珠絲杆。包括有X軸安裝臺、Y軸安裝臺、Z軸安裝臺，X軸安裝臺上設置有X軸光杆1、X軸步進電機2，X軸光杆I上滑動安裝有3D列印頭3，且X軸步進電機2驅動3D列印頭3在X軸光杆I上滑動，Y軸安裝臺上設置有Y軸光杆4、Y軸步進電機5，X軸安裝臺滑動安裝在Y軸光杆4上，且Y軸步進電機5驅動X軸安裝臺在Y軸光杆4上滑動，Z軸安裝臺上設置有Z軸光杆6、Z軸滾珠絲杆7、Z軸步進電機8，Y軸安裝臺滑動安裝在Z軸光杆6、Z軸滾珠絲杆7上並與Z軸滾珠絲杆7螺紋配合，Z軸步進電機8與Z軸滾珠絲杆7傳動連接。
[0017]本發明在傳送系統中使用了先進的滾珠絲杆。滾珠絲杆並非是一種嶄新的技術，滾珠絲杆是工業級零件。相較於普通的滑動絲杆，滾珠絲杆在絲槓軸與絲槓螺母之間加入了很多滾珠，這些滾珠在絲杆軸與螺母之間滾動。所以在傳動效率上有很大優勢。換言之啟動力矩極小，只有普通絲杆的三分之一。當步進電機微進時更為順滑。同時也是以為內這個原因可以實現列印頭的高速運動，提高列印速度。
[0018]選用滾珠絲杆還有一個好處，增加整體穩固性。因為滾珠絲杆的工作原理，滾珠絲杆的生產規格很高，間接上保證了其質量。滾珠的斥力又可以使絲杆的剛性增強。正因得益於此，輔以較高強度的PVC材料，在裝配時可以增加緊鎖強度，從而增進總體機械強度(穩固性)，最終反映在列印精度上。
[0019]在使用時，軟體控制三軸上的步進電機，實現空間定位。再控制列印頭擠出定量的樹脂等材料，即可完成最小單位的列印。
[0020]然後無數個最小單位拼接成一個平面層，在完成一層後，系統轉而列印下一層。這樣子逐層疊加到一起就製作出了一個立體的物體了。在我們的機型中各個列印層是按照Z軸排列的。列印過程中，列印頭換層時，Z軸移動的精確程度很大程度上決定了列印物體的精細程度。而Z軸選用高規格，工業級的滾珠絲杆可以有效的減少誤差。
[0021]無論是列印頭在XY平面內移動，又或者是在Z軸上運動。因為力與反作用力的原因，無可避免的帶來了震動。此時選用高強度的滾珠絲杆，本身可以作為結構件使用。如果僅僅是框架結構，在緊鎖固定時會產生形變，空腔結構也易產生共振，影響精度。而高剛性的滾珠絲杆可以作為骨架，就像人體骨骼一般。輔助以超厚PVC外殼，最終組合出一個高機械強度的結構，可以有效的減少震動帶來的誤差。
[0022]同時也因為滾珠絲杆的傳送效率是普通絲杆的三倍，接近於傳送帶90%的效率。在同等扭力的步進電機驅動下，移動速度可以更高，因此帶來了高速特性。
【權利要求】
1.3D印表機用滾珠絲杆式串行結構快速成型結構，其特徵在於:在3D印表機中Z軸絲杆採用滾珠絲杆。
2.根據權利要求1所述的一種3D印表機用滾珠絲杆式串行結構快速成型結構，其特徵在於:包括有X軸安裝臺、Y軸安裝臺、Z軸安裝臺，X軸安裝臺上設置有X軸光杆、X軸步進電機，X軸光杆上滑動安裝有3D列印頭，且X軸步進電機驅動3D列印頭在X軸光杆上滑動，Y軸安裝臺上設置有Y軸光杆、Y軸步進電機，X軸安裝臺滑動安裝在Y軸光杆上，且Y軸步進電機驅動X軸安裝臺在Y軸光杆上滑動，Z軸安裝臺上設置有Z軸光杆、Z軸滾珠絲杆、Z軸步進電機，Y軸安裝臺滑動安裝在Z軸光杆、Z軸滾珠絲杆上並與Z軸滾珠絲杆螺紋配合，Z軸步進電機與Z軸滾珠絲杆傳動連接。
【文檔編號】B29C67/00GK103465473SQ201310352560
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月14日 優先權日:2013年8月14日
【發明者】周健華, 吉建華, 董子俠, 李普, 王倩茹 申請人:安徽狀元郎電子科技有限公司