新型机械臂结构的桌面级可折叠式FDM-3D打印机制造技术

技术编号:18464667 阅读:62 留言:0更新日期:2018-07-18 15:20
本实用新型专利技术属于工业机械领域,涉及一种新型机械臂结构的桌面级可折叠式FDM‑3D打印机,包括光杆导轨、丝杆、手臂部分、丝杆步进电机、工作台和打印头,两个竖向的光杆导轨和一个竖向的丝杆上部设有上顶盖,下部设有下底盖,丝杆步进电机设于丝杆的下端位于下底盖的下部,手臂部分的下端或上端连接有丝杆螺母,丝杆螺母设有与丝杆外螺纹相匹配的内螺纹与丝杆螺纹配合,手臂部分的端部设有打印头,上顶盖连接有送丝电机和送丝机构,工作台与下底盖相连,位于手臂部分的下方。降低空间占用率的同时提高了打印机的工作范围。成本降低,其机械臂结构,运动形式多样,小臂部分体积较小、较轻、整个手臂可沿Z轴上下移动,能够对打印头实现液冷。

Desktop folding FDM-3D printer with new mechanical arm structure

The utility model belongs to the field of industrial machinery, which relates to a tabletop folding FDM 3D printer with a new mechanical arm structure, including a light bar guide, a silk rod, an arm part, a silk rod stepping motor, a working table and a printing head. Two vertical light rod guides and a vertical top cover are provided on the upper part. The lower part is provided under the lower part. The lower end of the wire rod is located in the lower part of the lower bottom cover. The lower end or upper end of the arm part is connected with the screw nut. The screw nut is equipped with the inner thread matching the thread of the silk rod with the thread screw thread. The end part of the arm part is provided with a printing head, and the upper top cover is connected with a wire feeding motor and a wire feeding mechanism. The worktable is connected to the bottom cover and is located below the arm part. The occupancy rate of the printer is reduced and the working range of the printer is improved. The cost is reduced, the structure of the manipulator is varied, the small arm of the arm is smaller and lighter, and the whole arm can move up and down the Z axis, so it can be cooled to the print head.

【技术实现步骤摘要】
新型机械臂结构的桌面级可折叠式FDM-3D打印机
本技术属于工业机械领域,涉及一种新型机械臂结构的桌面级可折叠式FDM-3D打印机。
技术介绍
3D打印机是新兴的技术发展产业,有着越来越广泛的用途和庞大的市场需求,但是由于用3D打印机打印零配件成本高、效率低,同时由于现有技术的3D打印机结构比较复杂,体积比较大、结构不紧凑,采购及使用维护费用比较高,限制了消费者的使用市场和规模。FDM(FusedDepositionModeling)熔融层积成型技术是将丝状的热熔性材料加热融化,同时喷头在计算机的控制下,根据截面轮廓信息,将材料选择性地涂敷在工作台上,快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后,机器工作台下降一个高度(即分层厚度)或打印头上升一个高度再成型下一层,直至形成整个实体造型。FDM技术的优点:操作环境干净、安全,材料无毒,可以在办公室、家庭环境下进行,没有产生毒气和化学污染的危险;无需激光器等贵重元器件,因此价格便宜;原材料为卷轴丝形式,节省空间,易于搬运和替换;材料利用率高,可备选材料很多,价格也相对便宜。SCARA结构在X,Y方向上具有良好的顺从性,而在Z轴方向又具有非常好的刚度,这种特性特别适合于装配工作,例如将一个圆头针插入一个圆孔,所以SCARA机器人在装配印刷电路板和电子零部件时被大量使用。SCARA结构的另一个特点是串接的两杆结构,类似人的手臂,工作的时候伸出,不工作的时候缩回,伸进有限空间中作业后收回,适合于搬动和取放物件,这个结构特点极大的节省了安装空间,非常适合于狭小的空间作业。传统SCARA机械臂由于小臂部分的庞大不适合在某些苛刻的条件下工作,运动形式单一,仅限在一个平面运动。由于小臂部分上装有可上下移动式立杆,上下移动范围受到限制。并且小臂部分较大和较重,在运动时难免产生较大的惯性,从而不能够适应在某些要求高精度和狭小的的环境下工作。3D成型技术本身的特性要求,设备结构复杂,制造精度要求高,其成本依然居高不下,目前还是处于一种小众产品的阶段,对于普通大众来说,购买一台专业的3D打印机放在家中是一笔不小的开支。目前市场上主要存在两种结构的打印机,传统笛卡尔坐标系结构和新型Delta结构。这些结构的打印机控制简单,成型精度高。但是对构成打印机的材料要求很高,导轨、光轴安装加工精度高,安装过程较为复杂、维修也较为困难,成本高,并且箱式结构使整机体型增大,空间利用率低。并不完全适合承担起家庭和个人的桌面助手的角色。
技术实现思路
技术目的本技术的目的是将SCARA机械结构上运用到3D打印技术上,并进行相关改进。相比传统打印设备,由于其新型的结构,降低空间占用率的同时提高了打印机的工作范围。并且随着结构设计的精简,其成本也大大降低,缩小了3D打印机的体积,弥补上诉3D打印机的不足和发展欠缺。其机械臂结构,运动形式多样,小臂部分体积较小、较轻、整个手臂可沿Z轴上下移动,能够实现液冷。技术方案一种新型机械臂结构的桌面级可折叠式FDM-3D打印机,包括光杆导轨、丝杆、手臂部分、丝杆步进电机、工作台和打印头,其特征在于:两个竖向的光杆导轨和一个竖向的丝杆的上部设有上顶盖,下部设有下底盖,丝杆步进电机设于丝杆的下端,位于下底盖的下部,手臂部分的下端或上端连接有丝杆螺母,丝杆螺母设有与丝杆外螺纹相匹配的内螺纹与丝杆螺纹配合,手臂部分的端部设有打印头,上顶盖连接有送丝电机和送丝机构,工作台与下底盖相连,位于手臂部分的下方。所述手臂部分包括支撑台、大臂和小臂,支撑台连接有大臂电机和小臂电机,支撑台包括连接在一起的上支撑台和下支撑台,光杆导轨和丝杆穿过上支撑台和下支撑台,上支撑台的上端设有大臂电机或小臂电机,下支撑台的下端设有小臂电机或大臂电机;大臂电机电机轴的大臂电机齿轮通过第一同步带与大臂减速齿轮组大齿轮传动配合,大臂减速齿轮组小齿轮通过第二同步带与大臂一端的大臂齿轮配合,大臂齿轮固定于大臂上;小臂电机电机轴的小臂电机齿轮通过第三同步带与小臂减速齿轮组大齿轮传动配合,小臂减速齿轮组小齿轮通过第四同步带与大臂一端的小臂传动齿轮组配合,小臂传动齿轮组通过第五同步带与大臂另一端的小臂齿轮配合,小臂齿轮固定于小臂的一端,销轴穿过小臂齿轮将小臂的该端部和大臂铰接在一起;所述大臂齿轮和小臂传动齿轮组位于上支撑台和下支撑台之间同轴并铰接在一起;所述打印头连接在小臂上。所述大臂为上下两部分分体的机械臂,小臂和小臂齿轮铰接于上下两部分之间。所述大臂上下两部分之间设有横截面似三角形的加强块。还包括有主控盒,主控盒与大臂电机、小臂电机、送丝电机和丝杆步进电机通过导线相连。所述工作台包括能够容纳主控盒的主控盒上下面板和底板,主控盒上下面板连接在下底盖的下端,主控盒上下面板和底板通过能够90度向上翻转的合页连接,上下两个底板之间设有三个手动调平装置,下部的底板的下端设有底座支架。所述上支撑台和下支撑台的连接处设有支撑块,将大臂减速齿轮组和小臂减速齿轮组隔开。所述大臂齿轮与大臂固定配合处设有一条状凸起,大臂与大臂齿轮配合处设有与该条状凸起相匹配的凹槽;小臂齿轮与小臂固定配合处也设有一条状凸起,小臂与小臂齿轮配合处设有与该条状凸起相匹配的凹槽。所述打印头连接有可拆卸的液冷系统,所述液冷系统包括进液管、出液管和冷却池,所述冷却池一端设有进液管,进液管设有压力液泵和阀门,进液管的另一端连接在打印头的一端,打印头的另一端连接有出液管,出液管的另一端与冷却池连通,形成循环回路的液冷系统。优点及效果1、传动带轮结构,使其整体结构更加稳定,将手臂多余的重量都移到了导轨处,减轻机械臂部分的重量,使其惯性减小,点对点的精度更高;2、减小手臂部分体积,更适合狭小环境下工作;3、将原来平面式SCARA机械臂设计为三维式,整个手臂可沿Z轴上下移动;4、底板可折叠式,减小了占用空间,成本大大降低;5、底板在工作时不动,克服了打印大尺寸产品重心不稳而影响打印精度;6、使打印头沿Z轴运动的步进电机安装在基座,避免了头重脚轻;7、手臂传达部分精细传达,采用分离结构加固设计,便于零件以后的更换;8、可拆卸的液冷系统能够使打印头过热时快速冷却,更加安全。附图说明图1是本3D打印机示意图;图2是本3D打印机丝杆螺母处结构示意图;图3是本3D打印机手臂部分结构示意图;图4是本3D打印机爆炸示意图;图5是打印头与进液管和出液管连接处示意图;图6是大臂齿轮条状凸起结构示意图;图7是大臂配合凹槽结构示意图;图8是大臂齿轮和大臂配合结构示意图;图9是本3D打印机工作台结构示意图;图10是本3D打印机工作台折叠状态示意图;图11是液冷系统示意图。附图标记说明:1.上支撑台、2.下支撑台、3.大臂、4.小臂、5.大臂电机、6.小臂电机、7.大臂电机齿轮、8.第一同步带、9.大臂减速齿轮组大齿轮、10.大臂减速齿轮组小齿轮、11.第二同步带、12.大臂齿轮、13.小臂电机齿轮、14.第三同步带、15.小臂减速齿轮组大齿轮、16.小臂减速齿轮组小齿轮、17.第四同步带、18.小臂传动齿轮组、19.第五同步带、20.小臂齿轮、21.销轴、22.加强块、23.支撑块、30.打印头、31.送丝电机、32.送丝机构、33.进液管、34.出液管、35.冷却池、36.本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种新型机械臂结构的桌面级可折叠式FDM‑3D打印机,包括光杆导轨、丝杆、手臂部分、丝杆步进电机、工作台和打印头,其特征在于:两个竖向的光杆导轨和一个竖向的丝杆上部设有上顶盖,下部设有下底盖,丝杆步进电机设于丝杆的下端位于下底盖的下部,手臂部分的下端或上端连接有丝杆螺母,丝杆螺母设有与丝杆外螺纹相匹配的内螺纹与丝杆螺纹配合,手臂部分的端部设有打印头,上顶盖连接有送丝电机和送丝机构,工作台与下底盖相连,位于手臂部分的下方。

【技术特征摘要】
1.一种新型机械臂结构的桌面级可折叠式FDM-3D打印机,包括光杆导轨、丝杆、手臂部分、丝杆步进电机、工作台和打印头,其特征在于:两个竖向的光杆导轨和一个竖向的丝杆上部设有上顶盖,下部设有下底盖,丝杆步进电机设于丝杆的下端位于下底盖的下部,手臂部分的下端或上端连接有丝杆螺母,丝杆螺母设有与丝杆外螺纹相匹配的内螺纹与丝杆螺纹配合,手臂部分的端部设有打印头,上顶盖连接有送丝电机和送丝机构,工作台与下底盖相连,位于手臂部分的下方。2.根据权利要求1所述新型机械臂结构的桌面级可折叠式FDM-3D打印机,其特征在于:所述手臂部分包括支撑台、大臂和小臂,支撑台连接有大臂电机和小臂电机,支撑台包括连接在一起的上支撑台和下支撑台,光杆导轨和丝杆穿过上支撑台和下支撑台,上支撑台的上端设有大臂电机或小臂电机,下支撑台的下端设有小臂电机或大臂电机;大臂电机电机轴的大臂电机齿轮通过第一同步带与大臂减速齿轮组大齿轮传动配合,大臂减速齿轮组小齿轮通过第二同步带与大臂一端的大臂齿轮配合,大臂齿轮固定于大臂上;小臂电机电机轴的小臂电机齿轮通过第三同步带与小臂减速齿轮组大齿轮传动配合,小臂减速齿轮组小齿轮通过第四同步带与大臂一端的小臂传动齿轮组配合,小臂传动齿轮组通过第五同步带与大臂另一端的小臂齿轮配合,小臂齿轮固定于小臂的一端,销轴穿过小臂齿轮将小臂的该端部和大臂铰接在一起;所述大臂齿轮和小臂传动齿轮组位于上支撑台和下支撑台之间同轴并铰接在一起;所述打印头连接在小臂上。3.根据权利要求2所述新型机械臂结构的桌面级可折叠式FDM-3D打印机,其特征在于:所述大臂为上下两部分分体的机械臂,小臂...

【专利技术属性】
技术研发人员:余天旭冉孟然满翼孙榕畦赵芷琪樊洋张梦婷原宗辉廖健燃刘长军
申请(专利权)人:沈阳工业大学
类型:新型
国别省市:辽宁,21

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