3D打印机数控定位系统之四技术方案

3D打印机数控定位系统之四，本发明专利技术属3D打印机数控定位系统的一个技术领域。为了简化3D打印机的X轴和Y轴数控定位系统的结构、消除滑动导轨磨损对打印精度的影响。本发明专利技术采取了如下技术措施：在摇臂9的一端固定安装有工作台驱动电机10和活动安装有螺纹套11，工作台驱动电机10的转轴上装有工作台2，工作台驱动电机10在计算机的控制下可驱动工作台2转动，摇臂9的另一端铰接在支架1或活动安装在Z轴导轨6上，摇臂驱动电机14通过弹簧片12和电机支架13装在支架1上，摇臂驱动电机14的转轴上装有螺杆15等等；这样做的好处是：由于本发明专利技术采用了磨损小，定位精度高的转动替代导轨的直线滑动，消除了导轨滑动磨损所带来的不良影响。

【技术实现步骤摘要】
3D打印机数控定位系统
本专利技术属3D打印机数控定位系统的一个

技术介绍
市售的一般的热熔堆积类3D打印机,由于结构相对简单，耗材价廉等原因而发展较快。热熔堆积类3D打印机主要运用了热熔堆积等成形技术，使计算机上虚拟的三维图像变成了现实的立体模型。这一类的3D打印机主要由X轴、Y轴和Z轴，三轴数控定位系统、控制电路和喷头等组成。三轴数控定位系统根据切片软件产生的数字切片打印数据和指令，不断地改变喷咀与模型或工作台之间的水平位置和相对高度，配合喷头的动作就能实现热熔材料的堆积成形。在这个过程中，X轴和Y轴数控定位系统的运动最频繁，而且运动量也最大，同时它对打印精度的影响也最大。所以它是3D打印机中最重要的组成部份。然而，现有技术下的这类3D打印机的三轴数控定位系统中，使用的都是直线滑动导轨。在3D打印过程中，X轴和Y轴不断配合动作，才能形成模型中的各条曲线或直线。也就是说，3D打印过程中的各条曲线或直线的产生，都要导轨与滑台之间产生滑动磨擦才能实现。本领域的技术人员都知道，滑动导轨不但对零件的材质、加工精度和安装精度的要求非常苛刻，而且最令人头痛的是它在使用过程中会产生严重磨擦磨损，这种磨损是它的结构所造成的。由于它的磨擦行程的幅度大，而且各部件都直接暴露在空气中，使这种情况雪上加霜。在这样的工作环境下，导轨上的润滑剂极容易吸附空气中的灰尘，这样更加速了导轨的磨损。导轨的磨损影响最大的是三轴定位系统的定位和重复定位精度，它的表现为打印出来的平面表面粗糙。严重时，打印出来的模型的几何形状和尺寸也受影响。所以滑动导轨的使用，间接影响了打印精度和缩短了3D打印机的使用寿命。另一方面，在设计和制造3D打印机的过程中，滑动导轨的长度必须要大于X轴和Y轴的工作行程，这样就要求支撑导轨的支架更大更强。它必然导致使3D打印机的整机结构非常庞大。而面对庞大的结构，为保证刚度又不得不增加构件的厚度。这样就大大增整机的重量。
技术实现思路
为了简化3D打印机的X轴和Y轴数控定位系统的结构、消除滑动导轨磨损对打印精度的影响，延长3D打印机的使用寿命，本专利技术采取了如下技术措施：在摇臂9的一端固定安装有工作台驱动电机10和活动安装有螺纹套11，工作台驱动电机10的转轴上装有工作台2，工作台驱动电机10在计算机的控制下可驱动工作台2转动，摇臂9的另一端铰接在支架1或活动安装在Z轴导轨6上，摇臂驱动电机14通过弹簧片12和电机支架13装在支架1上，摇臂驱动电机14的转轴上装有螺杆15，螺杆15与螺纹套11螺纹连接在一起，摇臂驱动电机14在计算机的控制下可通过螺杆15、螺纹套11驱动摇臂9、工作台驱动电机10和工作台2一起摆动（转动）；摇臂9和支架1上装有位置传感器用于工作台2和摇臂9的复位，位置传感器连接计算机；工作台驱动电机10和摇臂驱动电机14连接各自的电机控制器，电机控制器连接计算机。这样做的好处是：本专利技术把3D打印机工作时，运动最频繁、运动量最大的X轴和Y轴的数控定位系统，由使用滑动导轨机构来实现3D打印机的水平面的数控定位，改为通过摇臂9带着工作台2的平摆和工作台2的自身旋转，来实现3D打印机的水平面的数控定位。由于本专利技术采用了磨损小，定位精度高的转动替代导轨的直线滑动（即取消了滑动导轨机构），消除了导轨滑动磨损所带来的不良影响。同时也大大简化了结构、提高了定位精度，降低了生产成本和提高了可靠性，延长了3D打印机的使用寿命。附图说明图1是本专利技术结构示意图,前侧俯视面图。图2是本专利技术结构示意图,后侧面俯视图。图中：支架1、工作台2、喷头3、耗材4、喷头支架5、Z轴导轨6、Z轴驱动电机7、Z轴螺杆8、摇臂9、工作台驱动电机10、螺纹套11、弹簧片12、电机支架13、摇臂驱动电机14、螺杆15。具体实施方式现有技术下的热熔堆积类3D打印机的三轴（X轴、Y轴、Z轴）数控定位系统中，几乎都采用了直线滑动导轨。在技术上，直线导轨的长度要大于工作行程，而且各导轨之间必须是相互垂直。因此，这类3D打印机的主体结构大都为箱式，体积庞大而且笨重。在3D打印机过程中，驱动X轴和驱动Y轴的步进电机在计算机的控制下不断配合动作，形成模型断层中的各条曲线或直线，即一个切片。因此它们的工作量大，磨损也严重。而Z轴只有层高有增加时才有动作，而且它的最大行程就是模型的高度。它打印一个模型才行走一次行程，所以Z轴的磨损是非常小的，它对3D打印机的精度和使用寿命的影响相对小得多。可以适当忽略。在3D打印机工作过程中，运动最频繁和运动量是最大的是X轴和Y轴。而且在整个打印机结构中，为了安置X轴和Y轴的滑动导轨，往往要把3D打印机做成箱式结构。这就使3D打印机的结构更加复杂，同时为保证刚度不得不大大增加材厚度，使3D打印机的重量大大增加。所以在3D打印机的数控定位系统中，取代滑动导轨结构对3D打印机有着重大的意义。本专利技术的实施例：为了简化现有3D打印机X轴和Y轴构成的平面数控定位系统的结构、消除滑动导轨磨损对打印精度的影响和延长3D打印机的使用寿命。本专利技术主要采取了利用工作台的旋转和摇臂的水平摇摆，两者的相互配合来替代X轴和Y轴的直线运动。把模型数字切片的直线或曲线展现在喷头的喷嘴面前，实现3D打印；其具体结构是：在摇臂9的一端固定安装有工作台驱动电机10和活动安装有螺纹套11，在螺纹套11上加工有内螺纹。工作台驱动电机10的转轴上安装有工作台2。工作台驱动电机（本申请所述的电机均为步进电机或带减速机构的步进电机）10在计算机的控制下可驱动工作台2旋转。摇臂9的另一端铰接在支架1或活动安装在Z轴导轨6上。这里所述的活动安装是指摇臂9可围绕Z轴导轨6自由摆动（转动）的安装结构。其效果与铰接一样，都是使摇臂9可左右水平自由摆动。摇臂驱动电机14通过弹簧片12和电机支架13安装在支架1上。这种安装结构是为了减小系统的间隙，弹簧片12允许摇臂驱动电机14两边摆动，却不允许摇臂驱动电机14前后移动，正好满足这里的要求。摇臂驱动电机14的转轴上装有螺杆15，螺杆15与螺纹套11螺纹连接在一起。当摇臂驱动电机14在计算机的控制下转动时，可通过螺杆15和螺纹套11驱动摇臂9、工作台2等一起水平摆动。这样工作台2既可摆动也可同时转动，两者在计算机的控制下配合运动就可以在喷头下完成各种直线或曲线轨迹。实现X轴和Y轴的精确数控定位。工作台驱动电机10、摇臂驱动电机14连接各自的电机控制器，电机控制器连接计算机，摇臂9和支架1上安装有复位传感器用于工作台2和摇臂9的复位，复位传感器连接计算机。本专利技术的工作过程是：当使用者打开3D打印机电源时计算机系统复位后开始工作。跟着计算机通过电机控制器指令工作台驱动电机10，驱动工作台2向装在摇臂9上的微动开关或复位传感器的方向旋转。当工作台2的一个特定点触及装在摇臂上的微动开关或复位传感器时，微动开关或复位传感器向计算机发出工作台2到位的信号。计算机收到此信号后向工作台驱动电机10发出停机指令，工作台2就停止在工作的起点的位置上，工作台2复位成功。跟着计算机通过另一个电机控制器指令摇臂驱动电机14，通过螺杆15、螺纹套11驱动摇臂9、工作台2等一起向装在支架1上的微动开关或复位传感器方向摆动（旋转）。当摇臂9上的特定点触及微动开关或本文档来自技高网...

【技术保护点】
3D打印机数控定位系统之四，主要包括支架（1）、工作台（2）、摇臂（9）、工作台驱动电机（10）、螺纹套（11）、弹簧片（12）、电机支架（13）、摇臂驱动电机（14）、螺杆（15），其特征在于：在摇臂（9）的一端固定安装有工作台驱动电机（10）和活动安装有螺纹套（11），工作台驱动电机（10）的转轴上装有工作台（2），工作台驱动电机（10）在计算机的控制下可驱动工作台（2）转动，摇臂（9）的另一端铰接在支架（1）或活动安装在Z轴导轨（6）上，摇臂驱动电机（14）通过弹簧片（12）和电机支架（13）装在支架（1）上，摇臂驱动电机（14）的转轴上装有螺杆（15），螺杆（15）与螺纹套（11）螺纹连接在一起，摇臂驱动电机（14）在计算机的控制下可通过螺杆（15）、螺纹套（11）驱动摇臂（9）、工作台驱动电机（10）和工作台（2）一起摆动（转动）；摇臂（9）和支架（1）上装有位置传感器用于工作台（2）和摇臂（9）的复位，位置传感器连接计算机；工作台驱动电机（10）和摇臂驱动电机（14）连接各自的电机控制器，电机控制器连接计算机。

【技术特征摘要】
1.3D打印机数控定位系统，主要包括支架（1）、工作台（2）、摇臂（9）、工作台驱动电机（10）、螺纹套（11）、弹簧片（12）、电机支架（13）、摇臂驱动电机（14）、螺杆（15），其特征在于：在摇臂（9）的一端固定安装有工作台驱动电机（10）和活动安装有螺纹套（11），工作台驱动电机（10）的转轴上装有工作台（2），工作台驱动电机（10）在计算机的控制下可驱动工作台（2）转动，摇臂（9）的另一端铰接在支架（1）或活动安装在Z轴导轨（6）上，摇臂驱动电机（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡振邦，胡达广，
申请(专利权)人：胡达广，
类型：发明
国别省市：广东;44