3d打印機用滾珠絲桿式串行結構快速成型結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種3D打印機用滾珠絲桿式串行結構快速成型結構，在3D打印機中Z軸絲桿采用滾珠絲桿。本發(fā)明能減小打印頭在微進時的誤差，盡可能的消除回程誤差，同時增加了整體結構的穩(wěn)固性。
【專利說明】3D打印機用滾珠絲桿式串行結構快速成型結構
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印機打印頭傳動結構領域，具體為一種3D打印機用滾珠絲桿式串行結構快速成型結構。
【背景技術】
[0002]3D打印機是一種新型的快速成型機早已有之但最近才逐步進入消費級市場。人們在計算機上設計的零件可以不經(jīng)過開模鑄造，不經(jīng)過銑床切削，就能迅速的“制造”出來。
[0003]消費級3D打印機限制于成本考慮，在打印精度以及打印速度上做了很大妥協(xié)。
[0004]打印精度主要由兩方面決定，打印頭定位精度(步進)精度和打印頭擠出精度。
[0005]打印頭步進精度，因為是一套三軸可移動機械結構，相比于打印機頭所占權重更大。
[0006]每個物體都有長寬高(XYZ)，所以打印頭要在XYZ軸上移動才能打印出物體。3D打印機在運作過程中是逐層打印的，在打印頭精度(層厚3D打印機每打印一層的厚度)確定的前提下，Z軸的步進精度就顯得至關重要。
[0007]實際上，打印頭在每個軸上都是一步一步移動的，稱為步進，是由步進電機通過傳動系統(tǒng)傳送過來的。在消費級3D打印機中，傳動系統(tǒng)一般選擇傳送帶，鏈條，好一些的方案則使用絲桿。
[0008]而定位誤差大部分出在這傳動系統(tǒng)上。當打印頭由起點開始移動，當微進(步進電機單步步進)時，由于皮帶的彈性或者絲桿的扭矩，會產(chǎn)生誤差。在移動過程中，這些誤差會逐漸積累起來。并且檔打印頭移動方向變化時，又會有回程誤差產(chǎn)生。打印的物件越大，也即行程越大，精度損失越大。
[0009]為了減少誤差，普通3D打印機會使用絲桿加滑桿再加消回差螺母的形式減少微進誤差。并且會輔以限位開關做校準。消回差螺母可以在一定程度上消除回程誤差。然而增加消回差螺母后不可避免的增加的阻尼，同時消回差螺母內(nèi)部含有彈簧組件，使用前需要調(diào)整，長時間使用后也要調(diào)整。較大的阻尼會使在微進時發(fā)生爬行現(xiàn)象(類似一個人推一個很重的箱子，當箱子開始運動時會一頓一頓的，而后才會較為順滑的移動)。消回差螺母也只是一種輔助措施，不能根本上解決普通絲桿的精度問題。
[0010]目前消費級3D打印機普遍使用木板和PVC板材拼接制作，限于材料成本和固定方式。使得在總體物理結構上不夠穩(wěn)固。而在打印過程中，打印頭的來回移動，打印頭的散熱風扇，送料機的運作，都帶來了震動。不夠穩(wěn)固的結構會在綜合程度上影響打印精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種3D打印機用滾珠絲桿式串行結構快速成型結構，以解決現(xiàn)有技術存在的問題。
[0012]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為:
3D打印機用滾珠絲桿式串行結構快速成型結構，其特征在于:在3D打印機中Z軸絲杠采用滾珠絲桿。
[0013]所述的一種3D打印機用滾珠絲桿式串行結構快速成型結構，其特征在于:包括有X軸安裝臺、Y軸安裝臺、Z軸安裝臺，X軸安裝臺上設置有X軸光桿、X軸步進電機，X軸光桿上滑動安裝有3D打印頭，且X軸步進電機驅(qū)動3D打印頭在X軸光桿上滑動，Y軸安裝臺上設置有Y軸光桿、Y軸步進電機，X軸安裝臺滑動安裝在Y軸光桿上，且Y軸步進電機驅(qū)動X軸安裝臺在Y軸光桿上滑動，Z軸安裝臺上設置有Z軸光桿、Z軸滾珠絲桿、Z軸步進電機，Y軸安裝臺滑動安裝在Z軸光桿、Z軸滾珠絲桿上并與Z軸滾珠絲桿螺紋配合，Z軸步進電機與Z軸滾珠絲桿傳動連接。
[0014]本發(fā)明能減小打印頭在微進時的誤差，盡可能的消除回程誤差，同時增加了整體結構的穩(wěn)固性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示。3D打印機用滾珠絲桿式串行結構快速成型結構，在3D打印機中Z軸絲杠采用滾珠絲桿。包括有X軸安裝臺、Y軸安裝臺、Z軸安裝臺，X軸安裝臺上設置有X軸光桿1、X軸步進電機2，X軸光桿I上滑動安裝有3D打印頭3，且X軸步進電機2驅(qū)動3D打印頭3在X軸光桿I上滑動，Y軸安裝臺上設置有Y軸光桿4、Y軸步進電機5，X軸安裝臺滑動安裝在Y軸光桿4上，且Y軸步進電機5驅(qū)動X軸安裝臺在Y軸光桿4上滑動，Z軸安裝臺上設置有Z軸光桿6、Z軸滾珠絲桿7、Z軸步進電機8，Y軸安裝臺滑動安裝在Z軸光桿6、Z軸滾珠絲桿7上并與Z軸滾珠絲桿7螺紋配合，Z軸步進電機8與Z軸滾珠絲桿7傳動連接。
[0017]本發(fā)明在傳送系統(tǒng)中使用了先進的滾珠絲桿。滾珠絲桿并非是一種嶄新的技術，滾珠絲桿是工業(yè)級零件。相較于普通的滑動絲桿，滾珠絲桿在絲杠軸與絲杠螺母之間加入了很多滾珠，這些滾珠在絲桿軸與螺母之間滾動。所以在傳動效率上有很大優(yōu)勢。換言之啟動力矩極小，只有普通絲桿的三分之一。當步進電機微進時更為順滑。同時也是以為內(nèi)這個原因可以實現(xiàn)打印頭的高速運動，提高打印速度。
[0018]選用滾珠絲桿還有一個好處，增加整體穩(wěn)固性。因為滾珠絲桿的工作原理，滾珠絲桿的生產(chǎn)規(guī)格很高，間接上保證了其質(zhì)量。滾珠的斥力又可以使絲桿的剛性增強。正因得益于此，輔以較高強度的PVC材料，在裝配時可以增加緊鎖強度，從而增進總體機械強度(穩(wěn)固性)，最終反映在打印精度上。
[0019]在使用時，軟件控制三軸上的步進電機，實現(xiàn)空間定位。再控制打印頭擠出定量的樹脂等材料，即可完成最小單位的打印。
[0020]然后無數(shù)個最小單位拼接成一個平面層，在完成一層后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)而打印下一層。這樣子逐層疊加到一起就制作出了一個立體的物體了。在我們的機型中各個打印層是按照Z軸排列的。打印過程中，打印頭換層時，Z軸移動的精確程度很大程度上決定了打印物體的精細程度。而Z軸選用高規(guī)格，工業(yè)級的滾珠絲桿可以有效的減少誤差。
[0021]無論是打印頭在XY平面內(nèi)移動，又或者是在Z軸上運動。因為力與反作用力的原因，無可避免的帶來了震動。此時選用高強度的滾珠絲桿，本身可以作為結構件使用。如果僅僅是框架結構，在緊鎖固定時會產(chǎn)生形變，空腔結構也易產(chǎn)生共振，影響精度。而高剛性的滾珠絲桿可以作為骨架，就像人體骨骼一般。輔助以超厚PVC外殼，最終組合出一個高機械強度的結構，可以有效的減少震動帶來的誤差。
[0022]同時也因為滾珠絲桿的傳送效率是普通絲桿的三倍，接近于傳送帶90%的效率。在同等扭力的步進電機驅(qū)動下，移動速度可以更高，因此帶來了高速特性。
【權利要求】
1.3D打印機用滾珠絲桿式串行結構快速成型結構，其特征在于:在3D打印機中Z軸絲桿采用滾珠絲桿。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種3D打印機用滾珠絲桿式串行結構快速成型結構，其特征在于:包括有X軸安裝臺、Y軸安裝臺、Z軸安裝臺，X軸安裝臺上設置有X軸光桿、X軸步進電機，X軸光桿上滑動安裝有3D打印頭，且X軸步進電機驅(qū)動3D打印頭在X軸光桿上滑動，Y軸安裝臺上設置有Y軸光桿、Y軸步進電機，X軸安裝臺滑動安裝在Y軸光桿上，且Y軸步進電機驅(qū)動X軸安裝臺在Y軸光桿上滑動，Z軸安裝臺上設置有Z軸光桿、Z軸滾珠絲桿、Z軸步進電機，Y軸安裝臺滑動安裝在Z軸光桿、Z軸滾珠絲桿上并與Z軸滾珠絲桿螺紋配合，Z軸步進電機與Z軸滾珠絲桿傳動連接。
【文檔編號】B29C67/00GK103465473SQ201310352560
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月14日 優(yōu)先權日:2013年8月14日
【發(fā)明者】周健華, 吉建華, 董子俠, 李普, 王倩茹 申請人:安徽狀元郎電子科技有限公司