[实用新型]一种横梁式极坐标3D打印机

说明书

技术领域

本实用新型涉及三维增材制造技术领域，具体的说是一种横梁式极坐标3D打印机。

背景技术

通常情况下，直角坐标3D打印机在一个平面内的运动基本都依靠x和y轴电机的转动来完成，当运动一条直线时，平面坐标能很好的满足需求，但是需要运动一条圆弧形轨迹时，直角坐标系基本都是通过差值法来完成，即将一段圆弧分成很多段直线来模拟曲线，一般通过控制电机的x与y方向来完成，这样执行圆弧段效率很低，速度很慢。但如果使用极坐标的运动机构，可以固定极径ρ，控制θ旋转角即可得到平滑的圆弧形轨迹，速度快，效率高。

目前，国内外市场研发的3D打印机，基本都是直角坐标系下三维快速成型，其原理军事根据cad模型逐层完成试题圆形的制造技术，具体来说快速原型技术是把在cad系统上建立的三维实体模型离散化，把实体模型的高度分成若干个薄层，用这些不同高度的层面信息来控制成型设备进行层面加工，将这些薄层堆积起来，便得到加工所需的三维造型。

在实际应用中，使用极坐标系，机械部件的运动量较少，相对而言运动加速度更小，速度更快。越接近构建平台的中心其部件的运动幅度越小，相应地其运动分辨率更高。

中国专利公开号为CN104441666A的专利公开了一种极坐标式3D打印机，包括底座和框架，底座上设有升降驱动机构，所述框架的顶部设有打印喷头，升降板上设有托盘，底座上设有与打印喷头机构、升降板驱动机构、托盘旋转机构连接的控制模块；该发明也是以极坐标形式进行加工，不但有利于打印普通零件，更有利于高效打印旋转体、回转类模型。但是其结构复杂，不方便组装，而且其运动是相对运动，给编制驱动程序时，不方便编程人员理解，编程量大。

中国专利公开号为CN105291439A的专利公开了一种悬挂式极坐标式3D打印机，包括底板，设置于底板上的可按照极坐标在平面内移动的工作台以及间距可调的打印头。该发明也是以极坐标形式进行加工，有利于打印回转型零件，但是其Z轴通过直线连杆来控制形成，无法保证Z轴精度，难于确定耗材走向，且其运动初始时无法校准，而且其运动亦是相对运动，编程控制难度增加。

发明内容

针对上述技术的缺陷，本实用新型提出一种横梁式极坐标3D打印机。

一种横梁式极坐标3D打印机，包括底座，所述底座的左、右两侧各固定有一根竖轴，底座的左、右两侧还各固定有一台旁侧电机，所述旁侧电机的轴分别通过联轴器安装有一根螺栓杆，所述螺栓杆分别与对应侧的竖轴平行，所述竖轴的上部与螺栓杆的上部共同安装有一根横梁，所述横梁左侧设有方形通孔，横梁中侧设有中心孔，所述方形通孔内安装有折弯件，所述折弯件上安装有一号电机，所述一号电机的轴上连接有角度主动轮。所述中心孔内安装有旋转轴，所述旋转轴的下部通过键连接的方式安装有角度从动轮，所述角度主动轮与角度从动轮之间连接有一号传动带。

所述旋转轴的下端固定有电机座，所述电机座内固定有二号电机，所述二号电机的轴上连接有位置主动轮，所述电机座左端面上安装有平行导轨，所述平行导轨上套有导轨滑块，所述平行导轨的另一端安装有末端块，所述末端块的下端面上安装有可相对于末端块转动的位置从动轮，所述位置主动轮与位置从动轮之间设有二号传动带。

所述导轨滑块中间通过螺纹连接的方式连接有连杆，所述连杆的下端连接有3D打印头，所述底座中央设有十字形对焦点。

所述竖轴、横梁都采用方形柱。所述横梁与竖轴采用方形销连接。

所述折弯件的弯折角为90°，折弯件的一端开有两个平行的U形槽。

所述电机座的下端面中间安装有一个限位开关槽。

所述角度从动轮和角度主动轮的轮径比为1：n，其中n为正整数，位置主动轮和位置从动轮的轮径比为1:1。

所述连杆为双头螺栓，连杆的中部截面呈方形，连杆中部的侧面上设有两 个肋，连杆的方形部分的宽度小于位置主动轮与位置从动轮的直径。

所述底座的左、右两侧各固定安装有一面三角形侧板，所述三角形侧板的上端分别与对应侧的竖轴和螺栓杆固定，三角形侧板具有稳定性，能有效保证竖轴与螺栓杆的稳定，从而保证三维打印精度。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用传动带带动可旋转和可摆动的机构转动，实现复杂的曲线弧的绘制，具有打印速度快，打印出曲面尺寸精度高以及表面质量好等优点，自动化程度高，能大大提高生产效率。本实用新型的编程量小，开发人员容易编辑控制程序，由于编辑的程序量较少，控制中心反应快，打印速度快。

附图说明