技术领域

[0001] 本发明涉及一种 3D打印机设备， 具体涉及 3D打印机。

[0002]

[0003] 背景技术

[0004] 大型机床为了实现悬挂的加工头在 X、 Y和 Z轴三个方向运动， 需要 X、 Y和 Z轴 三个方向的驱动装置， 现有的大型机床中主要包括两大类结构， 第一类为动梁 式， Y轴驱动滑轨设置在下端， 龙门式框架安装在下端的 Y轴驱动滑轨上， X和 z 轴的驱动装置安装在龙门式框架上， 龙门式框架沿 Y轴方向移动， 工作台不动， 这种结果由于龙门框架以及 X轴和 z轴等驱动机构体积和重量都比较大， 重心偏 高， 而这些机构是沿着 Y轴移动， Y轴驱动轨道设置在靠近地面的下端， 从而导 致重心远高于驱动平面， 不适合高速运动。 第二类动台式， 工作台安装在 Y轴轨 道上， 龙门式框架固定地横跨在工作台的上方， X轴和 z轴安装在龙门式框架的 横梁上， 工作台可沿 Y轴移动， 此机构的工作台需要移动， 而对于大型机床的工 作台而言， 工作台的体积和重量都非常大也不适合高速移 动。 因此现有技术的 大型机床的驱动架无法满足 3D打印机的精度需求。

[0005]

[0006] 发明内容

[0007] 本申请提供一种结构稳定且能够满足高速运动 的 3D打印机。

[0008] 一种实施例中提供一种 3D打印机， 包括驱动架和打印头， 驱动架包括：

[0009] 立柱组件， 其包括立柱和对应安装在立柱上的 Z轴驱动装置；

[0010] 纵梁组件， 其包括纵梁和对应安装在纵梁上的 Y轴驱动装置； 纵梁可沿 Z轴移 动地安装在立柱上， Z轴驱动装置驱动纵梁沿 Z轴方向移动；

[0011] 以及横梁组件， 其包括横梁和对应安装在横梁上的 X轴驱动装置， 横梁可沿 Y 轴移动地安装在纵梁上， Y轴驱动装置驱动横梁沿 Y轴方向移动； 打印头可沿 X 轴移动地安装在横梁上， X轴驱动装置驱动打印头沿 X轴方向移动。 [0012] 进一步地， 3D打印机还包括控制器， 控制器分别与 X轴驱动装置、 Y轴驱动装 置和 Z轴驱动装置电连接， 控制器用于控制 X轴驱动装置、 Y轴驱动装置和 Z轴驱 动装置驱动打印头移动打印。

[0013] 进一步地， 3D打印机还包括配重装置， 纵梁上安装有配重装置， 配重装置为配 重液压缸， 配重液压缸与控制器电连接， 控制器控制配重液压缸实吋配重， 使 得纵梁始终保持水平平衡。

[0014] 进一步地， 3D打印机还包括压力传感器， 压力传感器安装在纵梁两端， 用于检 测纵梁两端的压力信号； 压力传感器与控制器电连接， 控制器用于获取压力信 号， 并根据压力信号控制配重装置实吋配重。

[0015] 进一步地， X轴驱动装置、 Y轴驱动装置和 Z轴驱动装置均包括电机、 丝杆、 滚 珠螺母、 导轨和滑块， 电机与滚珠螺母连接， 滚珠螺母安装在丝杆上， 滑块安 装在导轨上。

[0016] 进一步地， 横梁上还设有辅助 Z轴组件， 打印头通过辅助 Z轴组件安装在 X轴驱 动装置上， 打印头在横梁还可沿 z轴移动。

[0017] 依据上述实施例的 3D打印机， 由于纵梁组件和横梁组件安装在立柱组件上， 且 立柱组件上设有 Z轴驱动装置； 打印头安装在横梁上， 打印头的重心与横梁组件 的重心相距很近， 打印头在 z轴方向上只做短距离移动， 使得纵梁组件和横梁组 件驱动打印头高加速度打印吋， 打印头几乎不会振荡， 即稳定的打印头可实现 高精度打印， 同吋立柱组件驱动打印头在 z轴方向运动， 使得打印头能够打印很 高的产品。

[0018]

[0019] 附图说明

[0020] 图 1为一种实施例中的 3D打印机结构示意图；

[0021] 图 2为一种实施例中的 3D打印机的结构框图。

[0022]

[0023] 具体实施方式

[0024] 下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进 一步详细说明。

[0025] 在本发明实施例中提供了一种 3D打印机， 本驱动架的 Z轴方向可稳定缓慢移动 ， 在 X轴和 Y轴可高速稳定移动， 能够满足 3D打印机的需求， 本驱动架也可用于 其他设备上。

[0026] 如图 1所示， 3D打印机主要包括立柱组件 1、 纵梁组件 2和横梁组件 3。 立柱组件 1可安装在机床底盘上， 纵梁组件 2安装在立柱组件 1上， 横梁组件 3安装在纵梁 组件 2上。 立柱组件 1、 纵梁组件 2和横梁组件 3的具体结构和安装关系如下：

[0027] 优选的， 立柱组件 1包括四个矩阵分布的立柱 11和 Ζ轴驱动装置 12， 四个立柱 11 竖直设置， 四个立柱 11下端通过底盘固定在一起， 四个立柱 11形成一个方形分 布， 每个立柱 11上安装有一个 Ζ轴驱动装置 12。 Ζ轴驱动装置 12包括电机、 丝杆 、 导轨和滑块， 电机通过安装座安装在立柱 11的上端， 电机的输出轴向下竖直 设置， 丝杆固定在电机输出轴上， 丝杆与立柱平行。 导轨通过螺钉固定在立柱 1 1上， 导轨与丝杆平行设置。 纵梁 21上设有螺纹孔， 纵梁 21通过螺纹孔与丝杆上 的传动螺母连接， 滑块与导轨滑动连接。 四个立柱 11上的 Ζ轴驱动装置 12的滑块 同步沿 Ζ轴方向移动。 在其他实施例中， 立柱组件 1可包括 6个或者多个矩阵分布 的立柱 11提高立柱组件 1的承载能力或无限制的增加行程。

[0028] 纵梁组件 2包括两个平行的纵梁 21和 Υ轴驱动装置 22， 纵梁 21的两端分别固定安 装在 Ζ轴驱动装置 12的滑块上， 两个纵梁 21分别安装在四个 Ζ轴驱动装置 12的滑 块上， 且两个纵梁 21处于水平及平行位置。 纵梁 21也可以与 Ζ轴驱动装置 12的滑 块为一体式结构， 或者纵梁 21通过安装座固定安装在 Ζ轴驱动装置 12的滑块上。 Υ轴驱动装置 22包括电机、 丝杆、 滚珠螺母、 导轨和滑块， 丝杆和导轨固定安装 在纵梁 21上， 滚珠螺母可转动地安装在横梁 31上， 滑块固定安装在横梁 31上， 滚珠螺母可旋转移动地安装在丝杆上， 滑块可滑动地安装在导轨上， 电机安装 在横梁 31上， 电机与滚珠螺母连接， 电机驱动滚珠螺母转动， 从而滚珠螺母带 动横梁 31沿 Υ轴方向移动。

[0029] 横梁组件 3包括一个横梁 31和 X轴驱动装置 32， 横梁 31的两端分别固定安装在 Υ 轴驱动装置 22的滑块上， 横梁 31与纵梁 21垂直。 X轴驱动装置 32包括电机、 丝杆 、 滚珠螺母、 导轨和滑块， 丝杆固定安装在横梁 31上， 丝杆与横梁 31平行， 电 机的输出轴上安装有一个小同步带轮， 丝杆上对应位置上的滚珠螺母上也固定 有一个同心的大带轮， 该大带轮可旋转地安装在横梁 31上， 两个带轮通过同步 皮带连接， 电机通过小带轮驱动大带轮转动， 大带轮带动打印头 4的安装座沿 X 轴方向移动。 打印头 4通过安装座安装在 X轴驱动装置 32的滑块上， 打印头 4的位 于横梁 31的一侧或者在横梁 31两侧均设有打印头 4， 打印头 4的重心与横梁 31重 心在 Z轴方向上在同一个高度， 或者具有很小的高度差。 在其他实施例中， 在纵 梁 2上安装有多个横梁组件 3， 多个横梁组件 3上装有相应的多个打印头 4， 使得 3 D打印机可实现多个打印头同吋高效打印。

[0030] 在其他实施例中， X轴驱动装置 32、 Y轴驱动装置 22和 Z轴驱动装置 12的滑块两 端均设有限位块， 限位块对设备其保护作用， 防止在移动过程中对两端的固定 件形成冲击。

[0031] 为了实现自动化控制， 如图 2所示， 本 3D打印机还包括控制器 5， 控制器 5分别 与 X轴驱动装置 32、 Y轴驱动装置 22和 Z轴驱动装置 12电连接， 控制器 5用于控制 X轴驱动装置 32、 Y轴驱动装置 22和 Z轴驱动装置 12驱动打印头在 X、 Y和 Z方向 移动打印。

[0032] 由于 Z轴方向的移动需驱动较大的负载， 为了提高 Z轴方向移动的平稳性， 本 3 D打印机还包括四个配重装置 6， 四个配重装置 6分别安装在两个纵梁 21的两端， 两个配重装置 6对一个纵梁 21进行动态支撑力配置， 使得纵梁 21上横梁组件 3来 回移动的情况下， 还能够一直保持在受力平衡和位置水平状态， 保证了打印的 精度。 配重装置 6为配重液压缸， 配重液压缸与控制器 5电连接， 控制器 5根据横 梁 31和打印头 4的实吋运动位置改变的信息来控制每一个配� �液压缸对纵梁 21不 同部位输出相应的配重力进行配重， 从而保证了在任何状态下纵梁 21保持受力 平衡和位置水平。

[0033] 为了进一步提高配重装置 6的自动配置， 在纵梁 21两端均设有压力传感器 7， 压 力传感器 7用于检测纵梁 21两端的压力并输出相应的压力信号； 压力传感器 7与 控制器 5连接， 控制器 5获取压力信号， 并根据压力信号控制配重装置 6对纵梁 21 进行配重， 减少了仅仅根据横梁 31和打印头 4的位置来进行配重的误差， 使纵梁 21受力变形量更小， 进一步地保证了打印精度。

[0034] 在其他实施例中， 在横梁组件 3上还设有辅助 Z轴组件， 打印头 4通过辅助 Z轴组 件安装在横梁组件 3的 X轴驱动装置 32上， 使得打印头 4在横梁 31上能够沿着 Z轴 方向移动。 使得打印头 4能够在小范围内能够在 Z上自行运动打印， 减少了整个 纵梁 21的移动频率， 使整体的平均打印速度更高。

[0035] 本实施例提供的 3D打印机由于纵梁组件 2和横梁组件 3安装在具有多个立柱的立 柱组件 1上， 且立柱组件 1上设有 Z轴驱动装置 12， 打印头 4安装在横梁 31上， 打 印头 4的重心与横梁组件 3的重心相距很近， 打印头 4在 Z轴方向上只做短距离移 动， 使得纵梁组件 2和横梁组件 3驱动打印头 4高加速度打印吋， 打印头 4几乎不 会振荡， 即稳定的打印头 4可实现高精度打印， 同吋立柱组件 1驱动打印头 4在 Z 轴方向上做长距离运动， 使得短距移动的打印头 4能够减少振荡打印高精度的产 品， 同吋多个立柱的 Z轴长距运动使得可打印很高的产品。 并且由于立柱和纵梁 的模块化可以无限拼接， 使得 Y轴方向的行程长度得以无限延长。

[0036] 以上应用了具体个例对本发明进行阐述， 只是用于帮助理解本发明， 并不用以 限制本发明。 对于本发明所属技术领域的技术人员， 依据本发明的思想， 还可 以做出若干简单推演、 变形或替换。

技术问题

问题的解决方案

发明的有益效果