一種智能化3D列印設備的製作方法

2023-05-08 09:23:11 2

本發明涉及列印設備領域，特別涉及一種智能化3d列印設備。

背景技術：

3d列印設備是一種累積製造技術，即快速成形技術的一種機器，它是一種數字模型文件為基礎，運用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過列印一層層的粘合材料來製造三維的物體。

目前現有的3d列印設備的列印頭大都是固定在主體上的，當列印頭出現故障需要維修時，直接在列印設備上對其維修很不方便，此時就需要先將其拆卸下來，而拆卸時需要人工拆卸很多零部件，這不僅費時費力，增加勞動強度，還會間接地影響生產效率；另外，現有的3d列印設備大都只有一個列印頭，使得其列印效率較低。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：為了克服現有技術的不足，提供一種智能化3d列印設備。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種智能化3d列印設備，包括主體、底座、列印臺和列印頭，所述主體還包括x軸驅動機構、y軸驅動機構、z軸驅動機構和固定機構，所述x軸驅動機構設置在主體的頂部，所述固定機構設置在x軸驅動機構上，所述z軸驅動機構設置在底座的上方，所述列印臺水平設置，所述y軸驅動機構設置在列印臺和z軸驅動機構之間，所述x軸驅動機構位於列印臺的上方；

所述x軸驅動機構包括第一電機、第一絲杆、滑動杆和滑塊，所述第一絲杆水平設置，所述第一絲杆與第一電機傳動連接，所述滑動杆與第一絲杆平行，所述滑動杆穿過滑塊且滑動杆與滑塊滑動連接，所述滑塊上設有螺紋孔，所述第一絲杆經螺紋孔穿過滑塊，所述第一絲杆與滑塊螺紋連接，所述第一絲杆上設有兩段旋向相反的螺紋，所述滑塊有兩個，兩個滑塊分別與兩段設有相反螺紋的絲杆螺紋連接；

所述固定機構包括兩個固定組件，兩個固定組件分別設置在兩個滑塊上，兩個固定組件相互對稱，所述列印頭有兩個，兩個列印頭分別設置在兩個固定組件上，所述固定組件包括兩個固定單元，所述列印頭豎向設置，所述列印頭位於兩個固定單元之間，兩個固定單元關於列印頭對稱設置，所述固定單元包括驅動輪、驅動杆、驅動塊、支杆和支板，所述驅動杆的一端與驅動輪鉸接，所述驅動杆的另一端與驅動塊鉸接，所述驅動輪與驅動杆的鉸接處位於驅動輪的圓心的一側，所述滑塊上設有導向單元，所述驅動塊位於導向單元內，所述驅動塊與導向單元滑動連接，所述支杆與水平面平行，所述支杆與驅動塊垂直連接，所述支板與水平面垂直，所述支板所在的平面與支杆平行，所述支板與支杆連接，所述列印頭位於兩個支板之間，所述列印頭分別與兩個支板抵靠，所述滑塊上還設有第二電機，所述第二電機與兩個固定單元的其中一個驅動輪傳動連接，兩個驅動輪之間通過皮帶傳動連接，兩個驅動輪的轉動方向相反；

所述z軸驅動機構包括升降臺、第三電機、第一圓柱齒輪和升降組件，所述第一圓柱齒輪與第三電機傳動連接，所述升降組件與第一圓柱齒輪傳動連接，所述升降臺水平設置在升降組件的上方；

所述升降組件包括兩個升降單元，兩個升降單元關於第一圓柱齒輪對稱設置，所述升降單元包括第二絲杆和第二圓柱齒輪，所述第二絲杆豎向設置，所述升降臺的下端面設有螺紋孔，所述底座上設有軸承，所述第二絲杆的底端通過軸承與底座連接，所述第二絲杆的頂端位於螺紋孔內，所述第二絲杆與升降臺螺紋連接，所述第二圓柱齒輪套設在第二絲杆上，所述第一圓柱齒輪與第二圓柱齒輪嚙合；

所述y軸驅動機構包括第四電機、半齒輪、驅動框和齒條，所述第四電機設置在升降臺上，所述第四電機與半齒輪傳動連接，所述第四電機的輸出軸水平設置，所述驅動框所在的平面與第四電機的輸出軸垂直，所述齒條位於驅動框內，所述齒條有兩個，兩個齒條分別設置在驅動框的頂部和底部，所述半齒輪位於兩個齒條之間，所述半齒輪分別與兩個齒條嚙合，所述驅動框的底面設有限位塊，所述升降臺上設有限位槽，所述限位塊通過限位槽與升降臺滑動連接，所述列印臺設置在驅動框的上方。

作為優選，為了提高驅動塊的滑動精度及滑動過程的穩定性，所述導向單元包括兩個導向杆，兩個導向杆均水平設置，所述驅動塊位於兩個導向杆之間，所述驅動塊分別與兩個導向杆滑動連接。

作為優選，為了進一步提高驅動塊滑動的穩定性，所述驅動塊的表面與導向杆的內壁上均設有耐磨塗料。

作為優選，為了防止列印頭掉落，所述支板的一側設有橡膠墊，所述橡膠墊位於列印頭和支板之間。

作為優選，為了提高滑塊滑動的穩定性，所述滑動杆有兩個，兩個滑動杆關於第一絲杆對稱設置。

作為優選，為了防鏽，從而使列印頭快速移動，所述第一絲杆的表面設有防腐鍍鋅層。

作為優選，為了保護列印頭，所述列印臺的上端面上設有矽膠墊。

作為優選，為了提高驅動框與升降臺連接的牢固性，所述限位槽為燕尾槽。

作為優選，為了便於操作，所述主體上設有開關，所述開關分別與第一電機、第二電機、第三電機和第四電機電連接。

作為優選，為了使設備的工作狀態智能化，所述第一電機、第二電機、第三電機和第四電機均為伺服電機。

本發明的有益效果是，該智能化3d列印設備，當列印設備正常工作時，固定機構能將列印頭夾緊固定，當列印頭需要進行更換維修時，列印頭可從固定機構上取下，無需進行拆卸，不僅省時省力，減輕勞動強度，還避免了對生產效率的影響；另外，此3d印表機設備具有兩個列印頭，且可在x軸驅動機構、y軸驅動機構和z軸驅動機構的配合工作下，實現兩個列印頭同時列印，大大提高列印效率。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的一種智能化3d列印設備的結構示意圖。

圖2是圖1的a部放大圖。

圖3是本發明的一種智能化3d列印設備的y軸驅動機構的結構示意圖。

圖4是本發明的一種智能化3d列印設備的驅動框與升降臺的連接結構示意圖。

圖中：1.主體，2.底座，3.列印臺，4.列印頭，5.第一電機，6.第一絲杆，7.滑動杆，8.滑塊，9.驅動輪，10.驅動杆，11.驅動塊，12.支杆，13.支板，14.第二電機，15.皮帶，16.升降臺，17.第三電機，18.第一圓柱齒輪，19.第二絲杆，20.第二圓柱齒輪，21.第四電機，22.半齒輪，23.驅動框，24.齒條，25.限位塊，26.導向杆。

具體實施方式

現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。

如圖1-4所示，一種智能化3d列印設備，包括主體1、底座2、列印臺3和列印頭4，所述主體1還包括x軸驅動機構、y軸驅動機構、z軸驅動機構和固定機構，所述x軸驅動機構設置在主體1的頂部，所述固定機構設置在x軸驅動機構上，所述z軸驅動機構設置在底座2的上方，所述列印臺3水平設置，所述y軸驅動機構設置在列印臺3和z軸驅動機構之間，所述x軸驅動機構位於列印臺3的上方；

所述x軸驅動機構包括第一電機5、第一絲杆6、滑動杆7和滑塊8，所述第一絲杆6水平設置，所述第一絲杆6與第一電機5傳動連接，所述滑動杆7與第一絲杆6平行，所述滑動杆7穿過滑塊8且滑動杆7與滑塊8滑動連接，所述滑塊8上設有螺紋孔，所述第一絲杆6經螺紋孔穿過滑塊8，所述第一絲杆6與滑塊8螺紋連接，所述第一絲杆6上設有兩段旋向相反的螺紋，所述滑塊8有兩個，兩個滑塊8分別與兩段設有相反螺紋的絲杆螺紋連接；

所述固定機構包括兩個固定組件，兩個固定組件分別設置在兩個滑塊8上，兩個固定組件相互對稱，所述列印頭4有兩個，兩個列印頭4分別設置在兩個固定組件上，所述固定組件包括兩個固定單元，所述列印頭4豎向設置，所述列印頭4位於兩個固定單元之間，兩個固定單元關於列印頭4對稱設置，所述固定單元包括驅動輪9、驅動杆10、驅動塊11、支杆12和支板13，所述驅動杆10的一端與驅動輪9鉸接，所述驅動杆10的另一端與驅動塊11鉸接，所述驅動輪9與驅動杆10的鉸接處位於驅動輪9的圓心的一側，所述滑塊8上設有導向單元，所述驅動塊11位於導向單元內，所述驅動塊11與導向單元滑動連接，所述支杆12與水平面平行，所述支杆12與驅動塊11垂直連接，所述支板13與水平面垂直，所述支板13所在的平面與支杆12平行，所述支板13與支杆12連接，所述列印頭4位於兩個支板13之間，所述列印頭4分別與兩個支板13抵靠，所述滑塊8上還設有第二電機14，所述第二電機14與兩個固定單元的其中一個驅動輪9傳動連接，兩個驅動輪9之間通過皮帶15傳動連接，兩個驅動輪9的轉動方向相反；

所述z軸驅動機構包括升降臺16、第三電機17、第一圓柱齒輪18和升降組件，所述第一圓柱齒輪18與第三電機17傳動連接，所述升降組件與第一圓柱齒輪18傳動連接，所述升降臺16水平設置在升降組件的上方；

所述升降組件包括兩個升降單元，兩個升降單元關於第一圓柱齒輪18對稱設置，所述升降單元包括第二絲杆19和第二圓柱齒輪20，所述第二絲杆19豎向設置，所述升降臺16的下端面設有螺紋孔，所述底座2上設有軸承，所述第二絲杆19的底端通過軸承與底座2連接，所述第二絲杆19的頂端位於螺紋孔內，所述第二絲杆19與升降臺16螺紋連接，所述第二圓柱齒輪20套設在第二絲杆19上，所述第一圓柱齒輪18與第二圓柱齒輪20嚙合；

所述y軸驅動機構包括第四電機21、半齒輪22、驅動框23和齒條24，所述第四電機21設置在升降臺16上，所述第四電機21與半齒輪22傳動連接，所述第四電機21的輸出軸水平設置，所述驅動框23所在的平面與第四電機21的輸出軸垂直，所述齒條24位於驅動框23內，所述齒條24有兩個，兩個齒條24分別設置在驅動框23的頂部和底部，所述半齒輪22位於兩個齒條24之間，所述半齒輪22分別與兩個齒條24嚙合，所述驅動框23的底面設有限位塊25，所述升降臺16上設有限位槽，所述限位塊25通過限位槽與升降臺16滑動連接，所述列印臺3設置在驅動框23的上方。

作為優選，為了提高驅動塊11的滑動精度及滑動過程的穩定性，所述導向單元包括兩個導向杆26，兩個導向杆26均水平設置，所述驅動塊11位於兩個導向杆26之間，所述驅動塊11分別與兩個導向杆26滑動連接，因相互平行的導向杆26將驅動塊11的滑動軌跡限定在一定範圍內，故實現了其滑動過程的精確性和穩定性。

作為優選，為了進一步提高驅動塊11滑動的穩定性，所述驅動塊11的表面與導向杆26的內壁上均設有耐磨塗料，由於驅動塊11長時間在導向杆26內滑動，容易造成磨損，而耐磨塗料能減少驅動塊11和導向杆26內壁的磨損，避免影響導向杆26對驅動塊11導向的精確性，從而進一步提高驅動塊11滑動的穩定性。

作為優選，為了防止列印頭4掉落，所述支板13的一側設有橡膠墊，所述橡膠墊位於列印頭4和支板13之間，由於橡膠具有較大的摩擦係數，可使列印頭4與支板13間的摩擦力增大，從而防止列印頭4掉落。

作為優選，為了提高滑塊8滑動的穩定性，所述滑動杆7有兩個，兩個滑動杆7關於第一絲杆6對稱設置，兩個滑動杆7能夠更好地限制滑塊8的轉動，使得滑塊8沿著第一絲杆6更穩定地移動。

作為優選，為了防鏽，從而使列印頭4快速移動，所述第一絲杆6的表面設有防腐鍍鋅層，由於鋅腐蝕的產物對鋅有較好的保護作用，所以腐蝕速度非常慢，壽命是未鍍鋅的l5～30倍，故能防止絲杆表面生鏽，避免影響滑塊8的移動速度，從而使列印頭4快速移動。

作為優選，為了保護列印頭4，所述列印臺3的上端面上設有矽膠墊，由於矽膠有一定的張力、柔韌性，故可在列印頭4掉落在列印臺3上時起到較好的緩衝和保護作用。

作為優選，為了提高驅動框23與升降臺16連接的牢固性，所述限位槽為燕尾槽。

作為優選，為了便於操作，所述主體1上設有開關，所述開關分別與第一電機5、第二電機14、第三電機17和第四電機21電連接。

作為優選，為了使設備的工作狀態智能化，所述第一電機5、第二電機14、第三電機17和第四電機21均為伺服電機，由於伺服電機可使控制速度、位置精度非常準確，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象，故能形成智能操控系統，使固定機構、x軸驅動機構、y軸驅動機構和z軸驅動機構更好地配合工作。

該智能化3d列印設備，由於主體1還包括固定機構，固定機構設置在x軸驅動機構上，固定機構包括兩個固定組件，兩個固定組件分別設置在兩個滑塊8上，兩個固定組件相互對稱，列印頭4有兩個，兩個列印頭4分別設置在兩個固定組件上，固定組件包括兩個固定單元，列印頭4豎向設置，列印頭4位於兩個固定單元之間，兩個固定單元關於列印頭4對稱設置，故當列印設備正常工作時，固定機構能將列印頭4夾緊固定，當列印頭4需要進行更換維修時，通過開關啟動第二電機14，由於固定單元包括驅動輪9、驅動杆10、驅動塊11、支杆12和支板13，驅動杆10的一端與驅動輪9鉸接，驅動杆10的另一端與驅動塊11鉸接，驅動輪9與驅動杆10的鉸接處位於驅動輪9的圓心的一側，滑塊8上設有導向單元，驅動塊11位於導向單元內，驅動塊11與導向單元滑動連接，支杆12與水平面平行，支杆12與驅動塊11垂直連接，支板13與水平面垂直，支板13所在的平面與支杆12平行，支板13與支杆12連接，列印頭4位於兩個支板13之間，列印頭4分別與兩個支板13抵靠，又由於滑塊8上還設有第二電機14，第二電機14與兩個固定單元的其中一個驅動輪9傳動連接，兩個驅動輪9之間通過皮帶15傳動連接，兩個驅動輪9的轉動方向相反，故兩個驅動輪9同時轉動，並通過驅動杆10驅動驅動塊11在導向單元內滑動，兩個驅動塊11相互遠離，進而使兩個支板13分開，此時列印頭4可從固定機構上取下，無需進行拆卸，不僅省時省力，減輕勞動強度，還避免了對生產效率的影響；另外，當需要加快列印速度時，啟動第一電機5，由於第一絲杆6水平設置，第一絲杆6與第一電機5傳動連接，故第一絲杆6轉動，由於滑動杆7與第一絲杆6平行，滑動杆7穿過滑塊8且滑動杆7與滑塊8滑動連接，滑塊8上設有螺紋孔，第一絲杆6經螺紋孔穿過滑塊8，第一絲杆6與滑塊8螺紋連接，故滑塊8沿著絲杆滑動，由於第一絲杆6上設有兩段旋向相反的螺紋，滑塊8有兩個，兩個滑塊8分別與兩段設有相反螺紋的絲杆螺紋連接，故兩個滑塊8可在水平方向上做相向或反向運動，使得兩個列印頭4在x軸方向上同時運動，同時，當啟動第三電機17時，由於第一圓柱齒輪18與第三電機17傳動連接，第二絲杆19豎向設置，升降臺16的下端面設有螺紋孔，底座2上設有軸承，第二絲杆19的底端通過軸承與底座2連接，第二絲杆19的頂端位於螺紋孔內，第二絲杆19與升降臺16螺紋連接，第二圓柱齒輪20套設在第二絲杆19上，第一圓柱齒輪18與第二圓柱齒輪20嚙合，而第二絲杆19和第二圓柱齒輪20有兩個且關於第一圓柱齒輪18對稱設置，故第一圓柱齒輪18轉動，並通過兩個第二圓柱齒輪20驅動兩個第二絲杆19轉動，使得升降臺16在豎直方向上升降，由於列印臺3設置在升降臺16的上方，故能實現列印臺3在z軸方向上的移動，同時，當啟動第四電機21時，由於第四電機21設置在升降臺16上，第四電機21與半齒輪22傳動連接，第四電機21的輸出軸水平設置，故半齒輪22轉動，由於驅動框23所在的平面與第四電機21的輸出軸垂直，齒條24位於驅動框23內，齒條24有兩個，兩個齒條24分別設置在驅動框23的頂部和底部，半齒輪22位於兩個齒條24之間，半齒輪22分別與兩個齒條24嚙合，驅動框23的底面設有限位塊25，升降臺16上設有限位槽，限位塊25通過限位槽與升降臺16滑動連接，故半齒輪22可通過齒條24驅動驅動框23在y軸方向上移動，由於列印臺3設置在驅動框23的上方，故能實現列印臺3在y軸方向上的移動，從而使兩個列印頭4可在x軸驅動機構、y軸驅動機構和z軸驅動機構的配合工作下，實現同時列印，大大提高了列印效率。

與現有技術相比，該智能化3d列印設備，當列印設備正常工作時，固定機構能將列印頭4夾緊固定，當列印頭4需要進行更換維修時，列印頭4可從固定機構上取下，無需進行拆卸，不僅省時省力，減輕勞動強度，還避免了對生產效率的影響；另外，此3d印表機設備具有兩個列印頭4，且可在x軸驅動機構、y軸驅動機構和z軸驅動機構的配合工作下，實現兩個列印頭4同時列印，大大提高列印效率。

以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。