[发明专利]一种基于圆柱坐标系的3D打印机

说明书

本发明公开了一种基于圆柱坐标系的3D打印机，包括环形模块，喷头模块，升降模块，主体框架和打印机外罩；所述环形模块通过直线轴承与所述主体框架的支撑柱滑动配合，所述环形模块通过升降提架与所述升降模块固连，所述升降模块通过固定在顶盖上的升降驱动电机与主体框架固连；在圆柱坐标系下，所述喷头模块需要进行周向旋转运动、径向直线运动和轴向升降运动，其中周向旋转运动由所述环形模块的旋转驱动滑块驱动完成，径向直线运动由所述环形模块的径向主动模块和径向从动模块配合驱动完成，轴向升降运动由所述升降模块驱动完成。本发明3D打印机具有结构紧凑，设计合理的特点，体积小、打印范围相对较大，稳定性和打印精度较高。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种基于圆柱坐标系的3D打印机。

背景技术

3D打印技术近些年来的新兴技术，目前主要应用于工业设计领域，一般由计算机辅助设计软件建立模型，再通过增材打印技术呈现模型，能够实现传统机械加工工艺无法成形的形状加工。

当前3D打印机主要是基于笛卡尔坐标系的XYZ三方向运动的臂式打印机和并联臂结构打印机，这样的机构需要三套驱动及滑动装置，所占体积较大，打印范围相对较小，且在往复打印的过程中会产生较大的附加动载荷导致零件疲劳破坏、机构整体稳定性下降，进而影响打印精度。

发明内容

本发明目的在于提供一种机构更加紧凑、运动方式更加稳定的基于圆柱坐标系的3D打印机。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述打印机包括环形模块、喷头模块、升降模块、主体框架和外罩；所述主体框架由顶盖、支撑柱、挡套、底座组成；支撑柱与顶盖的柱帽过盈配合、支撑柱与底座的柱孔过盈配合；挡套穿入支撑柱并与其过渡配合，挡套与底座上表面接触，挡套的存在可以防止当传动绳意外断裂后支撑旋转驱动滑块，进而支撑整个环形模块，防止了喷头模块与底座发生碰撞；所述环形模块通过升降提架与升降模块固连；环形模块通过直线轴承与主体框架的支撑柱滑动配合；喷头模块通过喷头吊卡滑杆与环形模块的径向传动同步带固连；升降模块下端通过升降提架与环形平台框架固连，升降模块上端通过升降驱动电机与主体框架的顶盖固连。

进一步的，所述环形模块包括旋转驱动滑块和环形平台；旋转驱动滑块与环形平台通过环形同步带与旋转驱动轮啮合连接，通过这种啮合配合，旋转驱动滑块对环形平台进行周向定位并对其进行旋转驱动，以这样的方式进行驱动可以在一定程度上减少惯性载荷，提高打印机往复打印的稳定性和打印精度；环形平台外沿上端面与旋转驱动滑块接触配合，通过这种接触配合，环形平台对旋转驱动滑块提供向上的支持力，将打印机的旋转驱动和径向直线驱动集成到一个环形模块上可以使得打印机结构更加紧凑，相对打印范围更大。

进一步的，所述旋转驱动滑块包括滑块架、直线轴承、旋转驱动轮和旋转驱动电机；直线轴承与滑块架两侧的轴承孔过盈配合，直线轴承与主体框架的支撑柱滑动配合，可以使整个环形模块在升降时有较小的阻力，提高运动效率与升降位置精度。

进一步的，所述滑块架左右两端设有轴承孔与直线轴承配合，顶端的孔用于穿过旋转驱动电机的电机轴，上端有圆弧缺口防止干涉环形平台做旋转运动，下端没有相应的缺口对环形平台进行支撑。

进一步的，所述环形平台包括环形平台框架、环形同步带、径向从动模块和径向主动模块；环形同步带贴紧、固连在环形平台框架外侧；径向从动模块和径向主动模块分别固定在环形平台框架，径向从动模块与径向主动模块通过与同一根同步带啮合而连接成一个整体。

进一步的，所述环形平台框架主体为一个环形金属框并在直径位置设有横梁，环形金属框外表面均布螺纹孔用于与环形同步带连接，横梁一侧有一个开口槽为径向滑槽，径向滑槽长度超过环形平台框架半径长度，在径向滑槽另一侧留有电机架，在电机架上固定径向驱动电机。