技术领域
[0001] 本
发明涉及基于熔融堆积快速成型工艺的
3D打印机。
背景技术
[0002] 3D打印机即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为
基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。运用三维打印机打印模型，无需传统的切削加工机床和工模具，在计算机的控制下根据
工件的三维模型可直接成形三维实体。
[0003] 喷头是3D 打印机中用于输出耗材的部件，在打印过程中要求喷头能够在空间内任意移动以应对不同的外部轮廓面的工件。现有的3D 打印机的喷头传动机构大多是运用了传统的三轴联动机床的传动机构，即分别沿X、Y、Z 三个方向的轴，每一个轴向上均设置有一个驱动单元，打印时随三个轴向上的传动机构在随意移动。这种三轴联动的传动机构结构较为复杂，占用的空间较大，并且在打印过程中，由于在不同
位置之间移动时，需要三个驱动单元依序的带动喷头移动，因此打印的效率较低。
[0004]
申请号为201310246765.9的
专利申请，提供了一种“三个以上且分布于平台周缘的传动组件，每一个传动组件均包括沿高度方向延伸的导向杆、滑动的安装在导向杆上的滑动座、用于带动滑动座沿着导向杆上下活动的驱动
电机、以及
连杆，连杆的两端分别以万向铰接的方式连接安装座和滑动座”的传动方式，其缺点在于：其采用的滑动座采用传统的皮带传动的方式，不能保证精确的
传动比，而3D打印对
精度要求严格；另外，导向杆采用滑动方式引导滑动座，导向杆和滑动座间的
摩擦力较大，容易发生相对的无效运动，导致滑动座
定位精度较差；最后，由于在3D打印中挤出头位置需要始终保持
水平，上述的3D打印机一旦任意一个导向轨传动发生偏差，若不及时校正都会导致工件制作产生
变形，严重影响工件的
质量。此外，在所述的3D打印机
工作空间是开放的，而工作环境的洁净程度以及
温度都是影响工作成型的重要因素；送料机构位于侧面，采用“送料机构包括
支撑座组件、
枢接在支撑座组件上且表面带有齿纹的送料轮、枢接在支撑座组件上且位于送料轮上方的压料轮、以及用于带动送料轮转动的步进电机，送料轮的
转轴与压料轮的转轴互相平行，线性打印耗材由送料轮和压料轮之间的间隙穿过后进入到喷头中”的结构，送料阻力大，送料精度差，导致打印精度下降。
发明内容
[0005] 针对上述3D打印机存在的
缺陷，本发明提出一种改进后的3D打印机。
[0006] 本发明的3D打印机，其特征在于包括传动机构、
工作台、送料机构，隔离装置；
[0007] 传动机构由以下装置组成：
[0008] 底座为中空平台，底座上表面设置加热组件I；传动组件包括线性滑轨、滑
块、连杆以及
驱动电机，至少三根垂直分布的线性滑轨固定于底座边缘，各个线性滑轨与滑块间
接触处设置有
钢珠；滑块与位于底座内的驱动电机以线传动方式联接，滑块固定于线上；所述的驱动电机转轴上设有主动轮，线性滑轨顶端枢接从动轮，主动轮、从动轮上设有
螺纹，线反复绕于其上，从动轮、主动轮及滑块通过闭合的线与电机运动同步；连杆两端分别以万向铰接的方式连接滑块和工作台；线性滑轨顶部固定有顶盖；
[0009] 工作台由以下装置组成：
[0010] 工作台为供连杆连接的平台，工作台中央设置液冷组件，液冷组件的出水管和进水管与顶盖上方的水
泵通过水管连接；液冷组件下方设置加热组件ＩＩ；液冷组件与加热组件上设置至少一个安装挤出头的通孔，挤出头安装于通孔内；在工作台下方中央安装自动找平装置；
[0011] 线盘与送料机构固定于顶盖上方；
[0012] 底座和顶盖外环绕有隔离装置，具体为有机玻璃板或
铝板，隔离装置内设置温控
开关和循环热
风组件，温控开关与循环热风组件连接用于控制3D打印机内的温度。
[0013] 所述的连杆两端为
磁性铁球，在滑块、工作台与连杆连接处设置弧形凹槽，弧形凹槽由磁性材料制备。
[0014] 所述的自动找平装置采用红外感应器或微动开关，自动找平装置用于探测挤出头和底座的距离，以校准打印高度。
[0015] 所述的送料机构为圆筒状，送料机构末端设置步进电机，步进电机的转轴沿送料机构轴向设置，转轴为螺杆；送料机构上部为半圆柱体的压紧装置，压紧装置上下贯穿有通孔，压紧装置底部设有的凹槽，凹槽沿轴向设置，凹槽邻接螺杆；压紧装置一侧通过
铰链与送料机构下部转动连接，压紧装置另一侧设凸起，通过送料机构下部的压杆配合用于固定；压紧装置上的通孔和凹槽供塑料丝料穿过，并从送料机构伸出。
[0016] 所述的挤出头为四个，液冷组件为围绕于挤出头的中空盒体，液冷组件上预留挤出头安装孔为A、B、C、D孔；液冷组件上方设置出液口与进液口，进液口同时通向A、B、C、D孔；并在通路上设置与通路平行的隔断；出液口与A、B孔连通。
[0017] 所述的自动找平装置采用红外感应器或微动开关，自动找平装置用于探测挤出头和底座的距离，以校准打印高度。
[0018] 所述的循环热风组件安装于线形滑
轨底端，具体为加热片温感与风扇的组合。
[0019] 本发明的3D打印机，有以下有益效果：
[0020] 其传动机构借由钢珠在滑块与线性滑轨之间作无限滚动循环，负载平台能沿着滑轨轻易地以高精度作线性运动。与传统的滑动导引相较，滚动导引的
摩擦系数可降低至原来的1/50，由于起动的
摩擦力大大减少，相对的较少无效运动发生，故能轻易达到μm级进给及定位。该3D打印机传动机构，采用独特的主动轮和从动轮及线传动配合，增大了摩擦系数，解决了皮带传动中存在的带轮打滑问题，传递运动准确可靠。
[0021] 隔离装置及循环热风组件让打印材料有一个适合的工作环境使其打印效果达到最佳，保证打印空间内的恒温状态。
[0022] 连杆采用两端为圆形铁球，在滑块与工作台与连杆连接处设置弧形凹槽，传动过程中使工作台运动
角度更大，运动更精准。
[0023] 送料机构选择安装于上盖上，位于工作台的垂直上方，使进料更顺畅；采用送料方向与电机运动方向一致的技术方案，利用螺杆运动带动塑料丝料推进，送料量更精确易控。
[0024] 液冷组件的设计目的在于塑料丝料在进入加热组件II前保持低温和硬度，打印效果更精确；现有的设计有风冷和加入
套管的冷却方案，效果都无法保证塑料丝料在加热前保持低温。
附图说明
[0025] 图1为本发明的结构示意图。
[0026] 图2为本发明内部结构示意图。
[0027] 图3为本发明的俯视图。
[0028] 图4为本发明的连杆连接关系示意图。
[0029] 图5为本发明工作台的结构示意图。
[0030] 图6为为本发明的送料机构的结构示意图。
[0031] 图7为本发明的送料机构下部的结构示意图。
[0032] 图8为液冷组件的结构示意图。
[0033] 其中，底座1，加热组件I2，线性滑轨3，滑块4，连杆5，驱动电机6，顶盖7，工作台8，液冷组件9，水泵10，加热组件II11，挤出头12,自动找平装置13,线盘14,送料机构15,隔离装置16，进液口9-1，出液口9-2，步进电机15-1，螺杆15-2；压紧装置15-3，铰链15-4，压杆15-5，凸起15-6。
具体实施方式
[0034]
实施例1：本发明的3D打印机，其特征在于包括传动机构、工作台8、送料机构15，隔离装置16；
[0035] 传动机构由以下装置组成：
[0036] 底座1为中空平台，底座1上表面设置加热组件I2；传动组件包括线性滑轨3、滑块4、连杆5以及驱动电机6，至少三根垂直分布的线性滑轨3固定于底座1边缘，各个线性滑轨3与滑块4间接触处设置有钢珠；滑块4与位于底座1内的驱动电机6以线传动方式联接，滑块4固定于线上；所述的驱动电机6转轴上设有主动轮，线性滑轨3顶端枢接从动轮，主动轮、从动轮上设有螺纹，线反复绕于其上，从动轮、主动轮及滑块4通过闭合的线与电机运动同步；连杆5两端分别以万向铰接的方式连接滑块4和工作台8；线性滑轨3顶部固定有顶盖7；
[0037] 工作台8由以下装置组成：
[0038] 工作台8为供连杆5连接的平台，工作台8中央设置液冷组件9，液冷组件9的出水管和进水管与顶盖7上方的水泵10通过水管连接；液冷组件9下方设置加热组件II11；液冷组件9与加热组件上设置至少一个安装挤出头12的通孔，挤出头12安装于通孔内；在工作台8下方中央安装自动找平装置13；
[0039] 线盘14与送料机构15固定于顶盖7上方；
[0040] 底座1和顶盖7外环绕有隔离装置16，具体为有机玻璃板或铝板，隔离装置16内设置温控开关和循环热风组件，温控开关与循环热风组件连接用于控制3D打印机内的温度。
[0041] 所述的连杆5两端为磁性铁球，在滑块4、工作台8与连杆5连接处设置弧形凹槽，弧形凹槽由磁性材料制备。
[0042] 所述的自动找平装置13采用红外感应器或微动开关，自动找平装置13用于探测挤出头12和底座1的距离，以校准打印高度。
[0043] 所述的送料机构15为圆筒状，送料机构15末端设置步进电机15-1，步进电机15-1的转轴沿送料机构15轴向设置，转轴为螺杆15-2；送料机构15上部为半圆柱体的压紧装置15-3，压紧装置15-3上下贯穿有通孔，压紧装置15-3底部设有的凹槽，凹槽沿轴向设置，凹槽邻接螺杆15-2；压紧装置15-3一侧通过铰链15-4与送料机构15下部转动连接，压紧装置15-3另一侧设凸起15-6，通过送料机构15下部的压杆15-5配合用于固定；压紧装置15-3上的通孔和凹槽供塑料丝料穿过，并从送料机构15伸出。
[0044] 所述的挤出头12为四个，液冷组件9为围绕于挤出头12的中空盒体，液冷组件9上预留挤出头12安装孔为A、B、C、D孔；液冷组件9上方设置出液口9-2与进液口9-1，进液口9-1同时通向A、B、C、D孔；并在通路上设置与通路平行的隔断；出液口9-2与A、B孔连通。
[0045] 所述的循环热风组件安装于线形滑轨顶端，具体为加热片与风扇的组合。
