一種單塔旋轉臂3d打印機的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及3D打印機，特別涉及一種單塔旋轉臂3D打印機，在一個垂直豎立的立柱上設置一個固定打印頭的支撐臂，支撐臂通過驅動機構沿立柱上下運動，立柱或支撐臂還可以做圓周運動實現3D打印。
【背景技術】
[0002]3D打印機可以做X、Y、Z三軸運動，通過3D打印機可以實現物體的立體結構的成型，作為3D打印機的結構目前主要是框架結構或者是龍門結構，其中框架結構的3D打印機也被稱作是并聯臂結構；龍門結構的3d打印機，其打印平臺可以是固定不動的，也可以是配合打印頭進行移動的，打印平臺的大小受限制于xyz方向移動的軌道的長度。并聯臂3D打印機的打印平臺要放置在三組吊臂運行的軌道所圈定的空間內。因此，上述結構的打印機受到結構的限制其打印平臺相對固定，可擴展范圍小。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型的目的是提出一種單塔旋轉臂3D打印機技術方案，在一個垂直豎立的立柱上獨立設置一個固定打印頭的支撐臂，支撐臂通過驅動機構沿立柱上下運動，立柱或支撐臂還可以做圓周運動實現3D打印。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是:一種單塔旋轉臂3D打印機，包括帶有打印頭的打印臂，其中，所述打印機還包括一個安裝在支撐架上的立柱，一個連接件與立柱滑動連接，所述打印臂固定在連接件上，在所述立柱上設置有第一驅動裝置，所述第一驅動裝置用于帶動打印臂沿立柱上下行走；在所述連接件上設置有一個驅動電機，所述驅動電機通過打印臂帶動打印頭移動；一個第二驅動裝置帶動打印臂做垂直于立柱的旋轉。
[0005]方案進一步是:所述第一驅動裝置是皮帶傳動裝置，所述皮帶傳動裝置平行于所述立柱設置，包括沿立柱上下設置的皮帶輪，一個皮帶套在皮帶輪上；所述連接件用一個連接夾與皮帶固定連接，一個電機驅動皮帶輪轉動，皮帶帶動打印臂沿立柱上下行走。
[0006]方案進一步是:所述第一驅動裝置是螺桿傳動裝置，所述螺桿傳動裝置平行于所述立柱設置，包括平行于所述立柱設置的一個外螺紋立桿，外螺紋立桿上設置有與其嚙合的螺母，所述連接件用一個連接夾與螺母固定連接，一個電機驅動外螺紋立桿轉動，螺母帶動打印臂沿立柱上下行走。
[0007]方案進一步是:所述第一驅動裝置是齒條傳動裝置，所述齒條傳動裝置平行于所述立柱設置，包括沿立柱上下設置的齒條，一個齒輪與齒條嚙合并轉動固定在所述連接件上，一個電機驅動齒輪轉動，齒輪帶動打印臂沿立柱上下行走。
[0008]方案進一步是:所述打印臂是一個由兩組相對設置的邊桿相互鉸接形成的平行四邊形連桿，其中一組稱為第一組，另一組稱為第二組，第一組的一條邊桿連接打印頭，第一組的另一條邊桿和連接件連接為一體，并且所述第一組另一條邊桿與第二組連接的兩個鉸接軸連線與立柱呈30度至60夾角設置，在連接件上設置有一個轉軸，所述轉軸與邊桿軸向呈90度角設置，并且所述轉軸與第二組的一條邊桿在鉸接軸處固定連接，所述驅動電機驅動轉軸轉動，轉軸通過與之連接的所述第二組的一條邊桿帶動平行四邊形連桿以轉軸為中心變換形狀，進而帶動打印頭以轉軸為中心做弧線運動。
[0009]方案進一步是:所述打印頭的打印嘴軸線與所述立柱軸線平行。
[0010]方案進一步是:所述打印臂是由多組平行四邊形連桿對接組成，平行四邊形連桿的四個連接端是鉸接，四個連接端相對的兩個連接端之間設置有可伸縮聯動推桿；多組平行四邊形連桿的最內端一組連接在連接件上，最外端一組連接打印頭，所述驅動電機驅動四邊形連桿的可伸縮聯動推桿，可伸縮聯動推桿帶動平行四邊形連桿展開與收縮，進而實現打印頭相對于所述立柱的前后移動。
[0011]方案進一步是:所述打印臂是螺紋驅動伸縮桿，包括一個外螺紋螺桿，所述打印頭設置在螺桿的前端，外螺紋螺桿上設置有與其嚙合的螺母，螺母與連接件轉動配合連接，所述驅動電機驅動螺母轉動，螺母帶動螺桿前后移動，進而實現打印頭相對于所述立柱的前后移動。
[0012]方案進一步是:所述第二驅動裝置是齒輪傳動裝置，包括電機、一個主動齒輪和與之嚙合的從動齒輪，從動齒輪的齒輪軸是所述立柱的延伸軸，電機驅動主動齒輪轉動，從動齒輪帶動立柱轉動，進而實現打印臂以立柱為中心旋轉。
[0013]方案進一步是:所述第二驅動裝置是皮帶傳動裝置，包括電機、一個主動皮帶輪和從動皮帶輪，從動皮帶輪的皮帶軸是所述立柱的延伸軸，電機驅動主動皮帶輪轉動，從動皮帶輪帶動立柱轉動，進而實現打印臂以立柱為中心旋轉。
[0014]本實用新型與現有技術相比的有益效果是:
[0015]1.使3D打印機擺脫了框架和龍門式結構，從而便于擴大打印空間，通過增加單塔高度和旋轉臂長度的方式即可以方便的增大打印空間。
[0016]2.可折疊的懸臂，在機器不使用時，可以方便折疊，靠攏單塔，從而減小體積，節(jié)省空間，無論是小型的家用機還是大型的工業(yè)機，都方便運輸。
[0017]3.單塔式旋轉臂3D打印機可以在已有的物體上進行打印，由于單塔旋轉臂結構的無框架優(yōu)勢，可以使3D打印機不再局限于固定的打印平臺上完成打??；比如說在底面上放置了一個石凳，由于單塔懸臂機既方便移動，又有旋轉臂，可以將機器放置于石凳旁，通過打印頭上攜帶的自調平探針探測石凳平面，然后在石凳上面進行打印。
[0018]4.降低了制作成本。由于單塔旋轉臂設計，不再需要框架，比以往的打印機減少了3/4至2/3的結構制作費用。
[0019]下面結合附圖和實施例對本實用新型作一詳細描述。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型第一驅動裝置的第一優(yōu)選方案結構示意圖；
[0021]圖2為本實用新型第一驅動裝置的第二優(yōu)選方案結構示意圖；
[0022]圖3為本實用新型第一驅動裝置的第三優(yōu)選方案結構示意圖；
[0023]圖4為本實用新型打印臂第一優(yōu)選方案結構示意圖；
[0024]圖5為本實用新型打印臂第二優(yōu)選方案結構示意圖；
[0025]圖6為本實用新型打印臂第三優(yōu)選方案結構示意圖；
[0026]圖7為本實用新型第二驅動裝置的齒輪傳動結構示意圖；
[0027]圖8為本實用新型第二驅動裝置的皮帶傳動結構示意圖；
[0028]圖9為本實用新型幾個優(yōu)選方案組合的整體打印機結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]本實施例所展示的是一種單塔旋轉臂3D打印機，與傳統3D打印機相同，打印機帶有打印頭的供料系統，根據需要打印頭上攜帶自調平探針，本實施例打印機結構與傳統的打印機有了本質的區(qū)別，不是框架結構也不是龍門結構，如圖1所示，打印機包括帶有打印頭I的打印臂2，其中，所述打印機還包括一個安裝在支撐架3上的立柱4，所述支撐架包括一個底座301和頂板302，立柱固定在底座和頂板上，底座和頂板之間還有加強支撐架結構的輔助支撐柱303 ;立柱上設置有導軌401，一個連接件5通過導軌與立柱滑動連接，所述打印臂獨立固定在連接件上，在所述立柱上設置有第一驅動裝置6:所述第一驅動裝置用于帶動打印臂沿立柱上下行走；在所述連接件上設置有一個驅動電機7:所述驅動電機通過驅動打印臂帶動打印頭移動；一個第二驅動裝置8帶動打印臂做垂直于立柱的旋轉，本實施例是帶動打印臂以立柱為中心旋轉；所述第一驅動裝置實現打印頭的Z坐標運動，至少是由所述驅動電機和第二驅動裝置通過打印驅動程序配合控制實現打印頭的X、Y坐標運動；當然，本實施例3D打印機還包括有驅動第一驅動裝置、驅動電機、第二驅動裝置帶動打印臂做X、Y、Z三軸運動的驅動電路和與計算機連接的接口電路，這些電路都是一種已知的常規(guī)設計電路。
[0030]實施例中，作為第一驅動裝置有多種方案可以實現驅動打印臂沿立柱上下行走；本實施例選擇了三種優(yōu)選方案，其中:
[0031]第一優(yōu)選方案:如圖1所示，所述第一驅動裝置是平行于所述立柱設置的皮帶傳動裝置，包括沿立柱上下設置的皮帶輪601和602，一個皮帶603套在皮帶輪上；所述連接件用一個連接夾604與皮帶固定連接，一個電機605驅動皮帶輪轉動，皮帶帶動打印臂沿立柱上下行走。其中所述的皮帶輪601和602通過固定在立柱上的上支架8和下支架9固定在立柱上，所述的皮帶是齒形皮帶，電機是步進電機，當選擇的皮帶不是齒形皮帶方式時，其電機將是帶有光電碼盤的伺服電機。
[0032]第二優(yōu)選方案:如圖2所示，所述第一驅動裝置是平行于所述立柱設置的螺桿傳動裝置，包括平行于所述立柱設置的一個外螺紋立桿606，外螺紋立桿上設置有與其嚙合的螺母607，所述連接件用一個連接夾與螺母固定連接，一個步進電機或伺服電機605通過一套傘齒輪608驅動外螺紋立桿轉動，螺母帶動打印臂沿立柱上下行走。
[0033]第三優(yōu)選方案:如圖3所示，所述第一驅動裝置是平行于所述立柱設置的齒條傳動裝置，包括沿立柱上下設置的齒條609，一個齒輪610與齒條嚙合轉動固定在所述連接件上，一個設置在連接件上的步進電機或伺服電機605通過蝸桿驅動齒輪轉動，齒輪帶動打印臂沿立柱上下行走。
[0034]如上所述驅動電機安裝在連接件上驅動打印臂動作帶動打印頭移動。作為打印臂結構有多種方案可以實現；本實施例選擇了三種優(yōu)選方案，其中:
[0035]第一優(yōu)選方案:如圖4所示，所述打印臂是一個由兩組相對設置的邊桿相互鉸接