[发明专利]3D打印机数控定位系统

说明书

技术领域

本发明属3D打印机数控定位系统的一个技术领域。 

背景技术

市售的一般的热熔堆积类3D打印机,由于结构相对简单，耗材价廉等原因而发展较快。热熔堆积类3D打印机主要运用了热熔堆积等成形技术，使计算机上虚拟的三维图像变成了现实的立体模型。这一类的3D打印机主要由X轴、Y轴和Z轴，三轴数控定位系统、控制电路和喷头等组成。三轴数控定位系统根据切片软件产生的数字切片打印数据和指令，不断地改变喷咀与模型或工作台之间的水平位置和相对高度，配合喷头的动作就能实现热熔材料的堆积成形。在这个过程中，X轴和Y轴数控定位系统的运动最频繁，而且运动量也最大，同时它对打印精度的影响也最大。所以它是3D打印机中最重要的组成部份。 

然而，现有技术下的这类3D打印机的三轴数控定位系统中，使用的都是直线滑动导轨。在3D打印过程中，X轴和Y轴不断配合动作，才能形成模型中的各条曲线或直线。也就是说，3D打印过程中的各条曲线或直线的产生，都要导轨与滑台之间产生滑动磨擦才能实现。本领域的技术人员都知道，滑动导轨不但对零件的材质、加工精度和安装精度的要求非常苛刻，而且最令人头痛的是它在使用过程中会产生严重磨擦磨损，这种磨损是它的结构所造成的。由于它的磨擦行程的幅度大，而且各部件都直接暴露在空气中，使这种情况雪上加霜。在这样的工作环境下，导轨上的润滑剂极容易吸附空气中的灰尘，这样更加速了导轨的磨损。导轨的磨损影响最大的是三轴定位系统的定位和重复定位精度，它的表现为打印出来的平面表面粗糙。严重时，打印出来的模型的几何形状和尺寸也受影响。所以滑动导轨的使用，间接影响了打印精度和缩短了3D打印机的使用寿命。另一方面，在设计和制造3D打印机的过程中，滑动导轨的长度必须要大于X轴和Y轴的工作行程，这样就要求支撑导轨的支架更大更强。它必然导致使3D打印机的整机结构非常庞大。而面对庞大的结构，为保证刚度又不得不增加构件的厚度。这样就大大增整机的重量。 

发明内容

为了简化3D打印机的X轴和Y轴数控定位系统的结构、消除滑动导轨磨损对打印精度的影响，延长3D打印机的使用寿命，本发明采取了如下技术措施：在摇臂10的一端安装有工作台驱动电机11和半蜗轮2，工作台驱动电机11的转轴上安装有工作台3，工作台驱动电机11可驱动工作台3转动，摇臂10的另一端活动安装在Z轴导轨9或铰接在支架1上，支架1上安装有摇臂驱动电机12，摇臂驱动电机12的转轴上装有蜗杆13，蜗杆13与半蜗轮2齿合在一起，摇臂驱动电机12通过蜗杆13可驱动半蜗轮2、摇臂10、工作台驱动电机11和工作台3一起摆动；工作台驱动电机11和摇臂驱动电机12连接各自的电机控制器，电机控制器连接计算机，摇臂10和支架1上装有复位微动开关或复位传感器用于工作台3和摇臂10的位置检测，复位微动开关或复位传感器连接计算机。 

这样做的好处是：本发明把3D打印机工作时，运动最频繁、运动量最大的X轴和Y轴的数控定位系统，由使用滑动导轨机构来实现3D打印机的水平面的数控定位。改为通过工作台3的旋转和摇臂12的平摆机构，来实现3D打印机的水平面的数控定位。由于本发明采用了磨损小，定位精度高的转动替代导轨的直线滑动（即取消了滑动导轨机构），消除了导轨滑动磨损所带来的不良影响。同时也大大简化了结构、提高了定位精度，降低了生产成本和提高了可靠性。 

附图说明

图1是本发明结构示意图（前侧俯视面图）。 

图2是本发明结构示意图（后侧面俯视图）。 

图中：支架1、半蜗轮2、工作台3、喷头4、耗材5、喷头支架6、Z轴驱动电机7、Z轴螺杆8、Z轴导轨9、摇臂10、工作台驱动电机11、摇臂驱动电机12、蜗杆13。 

具体实施方式