[发明专利]基于条形基材的外表3D打印机

说明书

技术领域

本发明涉及一种3D打印机，尤其涉及一种可在条形基材的外表进行三维空间打印的3D打印机。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，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，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用，比如髋关节或牙齿，或一些机械零部件，已经有使用这种技术打印而成的零部件。“三维打印”意味着这项技术的普及。三维打印通常是采用数字技术材料打印机来实现。这种打印机的产量以及销量在二十一世纪以来就已经得到了极大的增长，其价格也正逐年下降，应用越来越广泛。

目前，常规的3D打印机只能在铸模托盘上按设定好的模型参数进行增材打印，对在线生产的条形基材，如管材或型材作为基材，在些基础上进行增材打印却比较困难。由于铸模托盘上只需要逐层堆叠打印即可，而对具有立体空间，需要要多面打印的条形基材却不能胜任，如修补条形基材中的缺口等情况。

发明内容

本发明针对现有3D打印机存在的上述缺陷，而提供一种可对各种形状的条形基材进行自动对中、增材打印的3D打印机。

为实现上述目的，本发明采取的方案是：一种基于条形基材的外表3D打印机，包括基座、打印组件、打印机头和空心旋转轴；打印组件设于打印机头上，打印机头可随空心旋转轴旋转地设于空心旋转轴端部，空心旋转轴设于基座上，空心旋转轴轴向设有供条形基材穿过的空心结构；其特征是：所述基座设有驱动空心旋转轴转动的打印旋转机构；打印机头上设有调整打印组件和条形基材之间垂直距离的打印进给机构；打印进给机构上设有调整与条形基材打印点保持垂直的打印角度调整机构。通过打印机头旋转、打印组件的打印进给，及打印组件的打印角度旋转调整的三轴联动可实现圆形条形基材、方形条形基材、矩形条形基材或异形条形基材进行表面增材打印，如打印环圈。

作为上述技术方案的进一步说明，前述打印旋转机构包括支持空心旋转轴作旋转运动的轴承、带动空心旋转轴转动的直齿锥齿轮圈、作为打印旋转机构动力源的旋转步进电机、将旋转步进电机的动力传递给直齿锥齿轮圈的主动直齿锥齿轮；直齿锥齿轮圈设于空心旋转轴外周并与空心旋转轴固定为一体，主动直齿锥齿轮设于旋转步进电机输出轴端并与直齿锥齿轮圈啮合，旋转步进电机设置于基座外侧。打印旋转机构由旋转步进电机驱动，通过直齿锥齿轮传动到空心旋转轴带动整个打印机头旋转。

作为上述技术方案的进一步说明，前述打印进给机构包括机头固定旋转板、丝杆滑块组件、进给步进电机和同步轮同步带组件；机头固定旋转板垂直于固定在空心旋转轴端部，进给步进电机和同步轮同步带组件设置于机头固定旋转板上部，进给步进电机与同步轮同步带组件中的主动同步轮连接，主动同步轮连接通过同步带与同步轮同步带组件中的从动同步轮连接，从动同步轮与丝杆滑块组件中的丝杆连接，丝杆设置于从动同步轮下方并垂直于空心旋转轴的轴心设置；前述打印角度调整机构设置于丝杆滑块组件中的滑块上。打印进给机构由步进电机驱动，打印组件通过同步轮皮带传递到丝杆滑块组件转换为进给直线运动。

作为上述技术方案的进一步说明，前述打印角度调整机构包括角度调整步进电机和减速齿轮组；角度调整步进电机和减速齿轮组设置于丝杆滑块组件中的滑块上；减速齿轮组包括一大一小不同直径的齿轮，直径较小的齿轮为主动齿轮，直径较大的齿轮为从动齿轮；打印组件设在从动齿轮外侧。打印角度调整机构由步进电机驱动，通过齿轮传动来带动打印组件的打印角度旋转。

作为上述技术方案的进一步说明，前述打印组件包括打印枪和保护打印枪喷头的弹簧补偿机构；枪头弹簧补偿机构和打印枪平行设置，它包括套有压缩弹簧的伸缩杆，伸缩杆端部设有测距激光头，打印枪设于伸缩杆的自由伸缩的杆身上。测距激光头起到保护打印枪的枪头的作用。

作为上述技术方案的改进，前述3D打印机还包括机头保护机构；机头保护机构包括设置于基座上部的保护安装座，保护安装座内设有竖直设置的丝杆螺母组件，丝杆螺母组件的丝杆下端设有与前述直齿锥齿轮圈啮合的从动直齿锥齿轮；保护安装座在丝杆螺母组件的丝杆侧方上中下位置分别设有接近开关，接近开关通过检测螺母位置来确定机头的位置。通过拉近开关检测丝杆的位置，可确定机头所处的位置，从而方便将机头位置复位，同时也防止其偏离初始位置。