一种基于极坐标系下的3D打印装置及系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种基于极坐标系下的3D打印装置及系统，涉及3D打印领域。该打印装置包括基座、打印平台、立柱、移动横梁、移动部以及打印喷嘴。打印平台和立柱均设置于基座上，移动横梁设置于立柱上，形成简支梁结构。打印喷嘴与移动部连接，且移动部设置于移动横梁上靠近打印平台的一侧。打印平台绕自身轴线的转动、打印喷嘴沿打印平台的径向移动以及移动横梁相对立柱的竖直运动协同实现了极坐标模式下的3D打印功能。该打印装置颠覆传统采用正交坐标系模式的3D打印，尤其在打印旋转件上精度更高，效率更快。其打印部件结构具有可重构性，打印尺寸范围调节灵活。整体上结构组成简单，更具柔性，在打印区域形成开放式结构，方便被打印物取放。

A 3D Printing Device and System Based on Polar Coordinate System

【技术实现步骤摘要】
一种基于极坐标系下的3D打印装置及系统
本技术涉及3D打印领域，具体而言，涉及一种基于极坐标系下的3D打印装置及系统。
技术介绍
目前，3D打印机的工作结构大多采用空间正交型的机构，即其传统3D打印系统是基于笛卡尔坐标系来建立运动模式的，基于这种坐标系所设计的3D打印系统结构外形通常为立方体，占据的空间位置较大。另外，当下出现的基于极坐标系下的3D打印系统，其机械结构相对复杂，对打印区域的空间形成了一定的阻隔，不方便打印后进行被打印物的取放。因此，设计一种3D打印系统，使其结构简单且可重构，不仅能简单地实现极坐标模式的3D打印，而且其简支梁式的开放结构特点使得取放打印物体异常方便，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的包括提供一种基于极坐标系下的3D打印装置，其结构组成简单，在打印区域形成开放式的结构，方便被打印物的取放。本技术的目的还包括提供一种基于极坐标系下的3D打印系统，其通过对打印装置不同打印运动的控制高效实现3D打印。本技术提供的第一种技术方案：一种基于极坐标系下的3D打印装置，包括基座、打印组件以及打印喷嘴；所述打印组件包括打印平台、立柱、移动横梁以及移动部；所述打印平台和所述立柱均设置于所述基座上，所述移动横梁设置于所述立柱上，形成简支梁结构。所述移动横梁能相对所述立柱在所述立柱的轴线方向上运动；所述移动部设置于所述移动横梁上靠近所述打印平台的一侧；所述打印喷嘴设置于所述移动部上，且所述打印喷嘴在所述移动部的带动下，能相对所述移动横梁在所述移动横梁的轴线方向上运动；所述打印平台绕自身轴线的转动、所述打印喷嘴在所述移动部的带动下沿所述打印平台的径向移动以及所述移动横梁相对所述立柱的直线运动协同实现所述打印喷嘴在极坐标模式下的3D打印，所述基于极坐标系下的3D打印装置结构组成简单，在打印区域形成开放式的结构，方便被打印物的取放。进一步地，所述立柱包括第一立柱、第二立柱；所述第一立柱和所述第二立柱相对的设置于所述基座上；所述移动横梁的一端与所述第一立柱连接，所述移动横梁的另一端与所述第二立柱连接。进一步地，所述第一立柱和所述第二立柱上均开设有滑槽；所述移动横梁靠近所述第一立柱的一端设置有滑轨，所述移动横梁与所述第二立柱的连接处设置有滑轨；所述滑轨与所述滑槽配合，实现所述移动横梁沿所述第一立柱和所述第二立柱运动。进一步地，所述移动部包括相互连接的滚珠丝杆和螺母；所述滚珠丝杆设置于所述移动横梁上，所述螺母与所述打印喷嘴连接，所述螺母能带动所述打印喷嘴在所述滚珠丝杆上沿所述移动横梁的轴线方向运动。进一步地，所述移动横梁靠近所述基座的一侧相对的设置有第一限位板和第二限位板；所述滚珠丝杆设置于所述第一限位板和所述第二限位板之间。进一步地，所述打印平台为圆盘；所述立柱和所述打印平台均可拆卸地设置于所述基座上；所述移动横梁可拆卸地设置于所述立柱上。进一步地，还包括尺寸不同的多个打印组件；每个所述打印组件用于在进行不同尺寸范围的3D打印时，选择性地安装于所述基座上进行打印工作，使所述基于极坐标下的3D打印结构具有可重构性，满足被打印物不同打印尺寸的需要。本技术提供的第二种技术方案：一种基于极坐标系下的3D打印系统，包括驱动装置以及第一种技术方案中所述的基于极坐标下的3D打印装置；所述驱动装置包括第一驱动装置、第二驱动装置以及第三驱动装置；所述第一驱动装置与所述打印平台连接，用于驱动所述打印平台转动；所述第二驱动装置与所述移动横梁连接，用于驱动所述移动横梁相对所述立柱运动；所述第三驱动装置与所述移动部连接，用于驱动所述移动部相对所述移动横梁运动。进一步地，所述第一驱动装置为伺服电机；所述伺服电机设置于所述基座上，且位于远离所述打印平台的一侧，所述伺服电机与所述打印平台连接。进一步地，还包括控制器；所述控制器分别与所述第一驱动装置、所述第二驱动装置以及所述第三驱动装置连接；所述控制器控制所述第一驱动装置、所述第二驱动装置以及所述第三驱动装置的动作，实现所述第一驱动装置、所述第二驱动装置以及所述第三驱动装置的协同运动，所述控制器通过对打印装置不同打印运动的控制高效实现3D打印。相比现有的3D打印装置及系统，本技术提供的一种基于极坐标系下的3D打印装置及系统的有益效果是：基于极坐标系下的3D打印装置采用立柱、移动横梁、移动部以及打印平台等简单的部件实现了极坐标模式的3D打印功能，并且形成开放式的3D打印空间，方便作业人员打印时进行被打印物的取放，部件组成少，也减低了设计、制造装置的成本。基于极坐标系下的3D打印系统中不同驱动器控制不同的打印动作能，并且相互独立驱动的动作协同进行，实现对被打印物的精确打印，高效快速。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本技术实施例提供的基于极坐标系下的3D打印装置的结构示意图；图2为图1中I的局部放大图；图3为本技术实施例提供的基于极坐标系下的3D打印装置的移动部、打印喷嘴与移动横梁连接的结构示意图；图4为本技术实施例提供的基于极坐标系下的3D打印系统的打印动作控制系统框图。图标：100-基于极坐标系下的3D打印装置；01-基座；02-打印平台；03-立柱；31-第一立柱；32-第二立柱；33-滑槽；04-移动横梁；41-横梁本体；42-第一限位板；43-第二限位板；44-滑轨；05-移动部；51-滚珠丝杆；52-螺母；06-打印喷嘴；07-驱动装置；71-第一驱动装置；72-第二驱动装置；73-第三驱动装置；08-控制器。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于极坐标系下的3D打印装置，其特征在于，包括基座、打印组件以及打印喷嘴；所述打印组件包括打印平台、立柱、移动横梁以及移动部；所述打印平台和所述立柱均设置于所述基座上，所述移动横梁设置于所述立柱上，形成简支梁结构；所述移动横梁能相对所述立柱在所述立柱的轴线方向上运动；所述移动部设置于所述移动横梁上靠近所述打印平台的一侧；所述打印喷嘴设置于所述移动部上，且所述打印喷嘴在所述移动部的带动下，能相对所述移动横梁在所述移动横梁的轴线方向上运动；所述打印平台绕自身轴线的转动、所述打印喷嘴在所述移动部的带动下沿所述打印平台的径向移动以及所述移动横梁相对所述立柱的直线运动协同实现所述打印喷嘴在极坐标模式下的3D打印。

【技术特征摘要】
1.一种基于极坐标系下的3D打印装置，其特征在于，包括基座、打印组件以及打印喷嘴；所述打印组件包括打印平台、立柱、移动横梁以及移动部；所述打印平台和所述立柱均设置于所述基座上，所述移动横梁设置于所述立柱上，形成简支梁结构；所述移动横梁能相对所述立柱在所述立柱的轴线方向上运动；所述移动部设置于所述移动横梁上靠近所述打印平台的一侧；所述打印喷嘴设置于所述移动部上，且所述打印喷嘴在所述移动部的带动下，能相对所述移动横梁在所述移动横梁的轴线方向上运动；所述打印平台绕自身轴线的转动、所述打印喷嘴在所述移动部的带动下沿所述打印平台的径向移动以及所述移动横梁相对所述立柱的直线运动协同实现所述打印喷嘴在极坐标模式下的3D打印。2.如权利要求1所述的基于极坐标系下的3D打印装置，其特征在于，所述立柱包括第一立柱、第二立柱；所述第一立柱和所述第二立柱相对的设置于所述基座上；所述移动横梁的一端与所述第一立柱连接，所述移动横梁的另一端与所述第二立柱连接。3.如权利要求2所述的基于极坐标系下的3D打印装置，其特征在于，所述第一立柱和所述第二立柱上均开设有滑槽；所述移动横梁靠近所述第一立柱的一端设置有滑轨，所述移动横梁与所述第二立柱的连接处设置有滑轨；所述滑轨与所述滑槽配合，实现所述移动横梁沿所述第一立柱和所述第二立柱运动。4.如权利要求1所述的基于极坐标系下的3D打印装置，其特征在于，所述移动部包括相互连接的滚珠丝杆和螺母；所述滚珠丝杆设置于所述移动横梁上，所述螺母与所述打印喷嘴连接，所述螺母能带动所述打印喷嘴在所述滚珠丝杆上沿所述移动横梁的轴线方向运动。5.如权利要求4所述的基于极坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庚祥，韦凯鹤，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61