轴向驱动型3D打印机成型部件结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种轴向驱动型3D打印机成型部件结构。其包括缸筒、底盘、缸体端盖、电磁铁机构和Z轴驱动机构；缸体端盖连接于缸筒下端；缸体端盖上预留有容Z轴驱动机构穿过的空间；Z轴驱动机构与缸体端盖保持相对静止，并从缸体端盖预留的空间延伸进缸筒内部；电磁铁机构连接于Z轴驱动机构延伸进缸筒内的端部；底盘设置于电磁铁机构远离Z轴驱动机构的表面，底盘与缸筒的尺寸相匹配；电磁铁机构通过通电和断电来实现对底盘的吸附和释放。本设计采用电磁铁吸附的方式安装固定底盘，取放便捷，Z轴驱动机构采用螺母转动、丝杠轴平移的方式，可提高装置紧凑性，降低摩擦讯号，提高控制精度。

【技术实现步骤摘要】
轴向驱动型3D打印机成型部件结构
本技术涉及一种3D打印机结构组件，尤其是一种从轴向直接进行驱动的3D打印机成型缸体组件部分结构。
技术介绍
3D打印装置对于结构类产品的制作而言，具有成型快速、制作精度高、原材料成本较低等特点。其运用粉末状原材料，通过逐层打印的方式来实现对产品的制造。根据材料的种类及其使用，现已被研发并使用的有熔融沉积造型术、激光立体印刷术和选择型激光烧结术等细分类型的3D打印装置。其中，采用选择型激光烧结术来实现的3D打印装置较为常见。常见的类型包括采用SLS选择性激光烧结术和采用SLM选择性激光熔化术的3D打印装置，两种类型均属于使用激光作为能量介质的3D打印技术。两种类型中，相较于SLS选择性激光烧结术而言，SLM在增材制造的过程中用激光使粉体完全熔化，不需要黏结剂，成型的精度和力学性能都比SLS要好，因此，较SLS选择性激光烧结术而言，在某些领域的应用前景要好，例如在医疗、汽车、航天等领域都有极大应用前景。以牙科领域为例，现阶段主要的SLM型3D打印机激光频率主要在200w到500w之间，根据工作时实际激光光斑能量和对应粉层的熔融温度，粉末的工艺层厚多在0.02mm到0.05mm之间。对于SLM型3D打印机而言，其通常包括供料装置、成型装置、铺粉装置、激光装置和粉料回收装置。其中，成型装置的缸体内，由于是作为产品的成型区域，需要在打印过程中为产品提供支撑面，同时，打印完成的产品还需要转移，现有方案的底盘通常通过螺栓等来进行安装固定，在安装和取出时均不方便，现有的直接通过手或工具转移产品的方案容易损伤到刚打印完成的产品。同时，由于受每次安装的力度影响，会对底盘造成一定的损伤，手动安装也可能会使底盘表面出现倾斜。此外，由于打印过程中需要供料和逐层成型，相应缸体内的底盘需要使用到驱动装置来驱动。常见的驱动装置结构采用丝杠传动方式，通常的，采用丝杠转动，传动丝杠螺母平移，再配合导轨和滑块，实现竖轴上对底盘的驱动。例如CN110722790A所公开的一种3D增材运动系统及其方法中所采用的驱动结构。该种类型的驱动结构的丝杠轴的位置是固定的，即在设计和安装时，需要为丝杠轴及其相连的设备预留较大的安装空间，使得装置整体结构松散，空间利用率不高。同时，该种传动方式只能通过与丝杠轴并排的侧边（而不能直接从轴向）对底盘进行传动，因此，要求丝杠轴贯穿底盘的整个活动空间，底盘与丝杠轴并排设置，并还需配置相匹配的滑块和导轨来实现传动和方向的固定，结构复杂，摩擦损耗大。此外，丝杠轴转动进行传动的精度不高，对铺粉层厚有极大影响，难以满足高精度打印的要求。
技术实现思路
本技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种轴向驱动型3D打印机成型部件结构，以便携地安装和取出成型缸体内作为支撑的底盘。本技术采用的技术方案如下：一种轴向驱动型3D打印机成型部件结构，包括缸筒、底盘、缸体端盖、电磁铁机构和Z轴驱动机构;缸体端盖连接于缸筒下端；缸体端盖上预留有容Z轴驱动机构穿过的空间；Z轴驱动机构与缸体端盖保持相对静止，并从缸体端盖预留的空间延伸进缸筒内部；电磁铁机构连接于Z轴驱动机构延伸进缸筒内的端部；底盘设置于电磁铁机构远离Z轴驱动机构的表面，底盘与缸筒的尺寸相匹配；电磁铁机构通过通电和断电来实现对底盘的吸附和释放。采用电磁铁机构对底盘进行吸附和释放，使得底盘的安装和取出相当边便捷，底盘具备整个工作平面。安装过程无需与底盘接触，每一次的安装均不会损坏到底盘表面，也不会存在因手动安装过程施加的压力不同而使底盘出现倾斜的状况。此外，采用Z轴驱动机构对底盘进行轴向驱动，将其直接安装于底盘底部，驱动机构和底盘公用一部分空间，无需为驱动机构预留完整的安装区域，提高了装置器件的紧凑性，提高了空间利用率。进一步的，所述底盘底部设有凹槽，该凹槽内嵌有相匹配的、可被磁铁吸附的吸附件。由于材料的要求，使得在某些情况下，底盘不能具备被磁铁吸附的特性。采用上述结构即可解决该问题。进一步的，所述缸体端盖顶面设置有防撞机构。由于是进行轴向直接驱动，电磁铁机构与Z轴驱动机构在同一轴上，因此，在电磁铁机构活动到行程边缘时，可能会撞击到缸体端盖顶部，设置防撞机构可以避免或减轻撞击对两者的损伤，同时也对撞击起到缓冲作用。进一步的，所述Z轴驱动机构包括侧板、底板、止推球轴承固定座、直线轴承固定座、光杆、丝杠轴、丝杠螺母、光杆底部固定板、Z轴伺服电机、电机安装座、第一同步机构、第二同步机构和同步机构连接件；其中：底板固定于侧板的一端，侧板的另一端安装到缸体端盖上远离底盘一侧；Z轴伺服电机通过电机安装座与侧板保持相对静止关系，第二同步机构安装于Z轴伺服电机轴端；丝杠轴垂直贯穿底板和缸体端盖；在底板与缸体端盖之间，围绕丝杠轴均匀设置有至少一个直线轴承固定座，各直线轴承固定座均平行于丝杠轴；至少一直线轴承固定座内部设有双衬型直线轴承，至少一双衬型直线轴承内贯穿设置光杆；底板上开有供光杆、丝杠轴通过的过孔；光杆、丝杠轴顶部均连接于电磁铁结构底端，光杆、丝杠轴底部均与光杆底部固定板连接；丝杠螺母设置于丝杠轴上，丝杠螺母与同步机构连接件固定相连，同步机构连接件上安装有止推球轴承，止推球轴承固定于止推球轴承固定座上，在止推球轴承固定座上设置有轴承挡盘，轴承挡盘与止推球轴承相邻设置，用于限制止推球轴承相对于止推球轴承固定座的运动；第一同步机构设置于同步机构连接件上，与Z轴伺服电机轴侧对应设置的第二同步机构保持同步传动关系。Z轴伺服电机驱动第二同步机构活动，进而带动第一同步机构转动，第一同步机构带动同步机构连接件转动，进而带动丝杠螺母转动，由此驱动丝杠轴平移，从而驱动电磁铁机构（及底盘）沿轴向做往复运动。该Z轴驱动结构通过螺母转动、丝杠轴平移的方式，实现了从轴向直接驱动的效果，丝杠轴不必贯穿整个底盘的活动空间，具有移动性，从而可以在其活动空间进行器件集成安装，提高装置的紧凑性。此外，该结构也无需安装导轨和滑块，采用直线轴承导向的方式，可以大幅降低摩擦损耗，同时提高控制精度（直线轴承便于精确控制）。进一步的，所述第一同步机构和第二同步机构分别由至少两个同步带轮构成。当然，也可采用同等厚度的一个带轮。该设计可以满足较大负载的需求。进一步的，所述电机安装座包括Z轴电机安装座横板和Z轴电机安装座竖板；Z轴电机安装座横板与所述Z轴电机安装座竖板垂直相连；所述Z轴电机安装座竖板垂直安装在缸体端盖上或底板上；所述Z轴伺服电机安装于所述Z轴电机安装座横板上。进一步的，所述Z轴电机安装座横板远离Z轴电机安装座竖板一端，设置有至少一杆状支座，该杆状支座连接到缸体端盖或底板上。该设计可以进一步提高Z轴伺服电机运行时的稳定性。进一步的，丝杠轴的两端分别设置有第一轴承支座、第一轴衬、第二轴承支座和第二轴衬；第一轴衬设置于第一轴承支座的内圈，第一轴衬内圈连接丝杠轴的一端；第二轴衬设置于第二轴承支座的内圈，第二轴衬内圈连接丝杠轴的另一端；第一轴承支座安装于光杆底部固定板中心，第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轴向驱动型3D打印机成型部件结构，其特征在于，包括缸筒（101）、底盘（1030）、缸体端盖（103）、电磁铁机构和Z轴驱动机构;缸体端盖（103）连接于缸筒（101）下端；缸体端盖（103）上预留有容Z轴驱动机构穿过的空间；Z轴驱动机构与缸体端盖（103）保持相对静止，并从缸体端盖（103）预留的空间延伸进缸筒（101）内部；电磁铁机构连接于Z轴驱动机构延伸进缸筒（101）内的端部；底盘（1030）设置于电磁铁机构远离Z轴驱动机构的表面，底盘（1030）与缸筒（101）的尺寸相匹配；电磁铁机构通过通电和断电来实现对底盘（1030）的吸附和释放。/n

【技术特征摘要】
1.一种轴向驱动型3D打印机成型部件结构，其特征在于，包括缸筒（101）、底盘（1030）、缸体端盖（103）、电磁铁机构和Z轴驱动机构;缸体端盖（103）连接于缸筒（101）下端；缸体端盖（103）上预留有容Z轴驱动机构穿过的空间；Z轴驱动机构与缸体端盖（103）保持相对静止，并从缸体端盖（103）预留的空间延伸进缸筒（101）内部；电磁铁机构连接于Z轴驱动机构延伸进缸筒（101）内的端部；底盘（1030）设置于电磁铁机构远离Z轴驱动机构的表面，底盘（1030）与缸筒（101）的尺寸相匹配；电磁铁机构通过通电和断电来实现对底盘（1030）的吸附和释放。


2.如权利要求1所述的轴向驱动型3D打印机成型部件结构，其特征在于，所述底盘（1030）底部设有凹槽（1031），该凹槽（1031）内嵌有相匹配的、可被磁铁吸附的吸附件。


3.如权利要求1或2所述的轴向驱动型3D打印机成型部件结构，其特征在于，所述缸体端盖（103）顶面设置有防撞机构。


4.如权利要求1所述的轴向驱动型3D打印机成型部件结构，其特征在于，所述Z轴驱动机构包括侧板（104）、底板（107）、止推球轴承固定座（105）、直线轴承固定座（106）、光杆（108）、丝杠轴（1012）、丝杠螺母（1014）、光杆底部固定板（109）、Z1伺服电机（1013）、电机安装座、第一同步机构、第二同步机构和同步机构连接件（1015）；其中：
底板（107）固定于侧板（104）的一端，侧板（104）的另一端安装到缸体端盖（103）上远离底盘（1030）一侧；Z1伺服电机（1013）通过电机安装座与侧板（104）保持相对静止关系，第二同步机构安装于Z1伺服电机（1013）轴端；丝杠轴（1012）垂直贯穿底板（107）和缸体端盖（103）；在底板（107）与缸体端盖（103）之间，围绕丝杠轴（1012）均匀设置有至少一个直线轴承固定座（106），各直线轴承固定座（106）均平行于丝杠轴（1012）；至少一直线轴承固定座（106）内部设有双衬型直线轴承，至少一双衬型直线轴承内贯穿设置光杆（108）；底板（107）上开有供光杆（108）、丝杠轴（1012）通过的过孔；光杆（108）、丝杠轴（1012）顶部均连接于电磁铁结构底端，光杆（108）、丝杠轴（1012）底部均与光杆底部固定板（109）连接；丝杠螺母（1014）设置于丝杠轴（1012）上，丝杠螺母（1014）与同步机构连接件（1015）固定相连，同步机构连接件（1015）上安装有止推球轴承（1039），止推球轴承（1039）固定于止推球轴承固定座（105）上，在止推球轴承固定座（105）上设置有轴承挡盘（1040），轴承挡盘（1040）与止推球轴承（1039）相邻设置，用于限制止推球轴承（1039）相对于止推球轴承固定座（105）的运动；第一同步机构设置于同步机构连接件（1015）上...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍兰田，杨加兴，
申请(专利权)人：四川天府珞埔三维科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51