用于3D打印机的水平保持装置和3D打印机的制作方法

用于3d打印机的水平保持装置和3d打印机
技术领域
1.本技术涉及3d打印设备技术领域，具体而言，涉及用于3d打印机的水平保持装置和3d打印机。


背景技术：

2.在计算机数字技术智能化的推动下，3d打印技术应用的领域越来越广，特别是fdm熔融技术，越来越受到3d打印爱好者的青睐。目前，市面上常见的3d打印机中，由于x轴多为单侧驱动，x轴的另一端则在导向结构作用下做被动跟随运动，被动端因重力和摩擦力的因素，在运动时会滞后于主动端，导致在打印过程中x轴出现倾斜的情况，进而使x轴上设置的喷头所挤出的耗材层高不均匀，影响模型的打印质量。如何保持x轴的运动水平度成为急需解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本技术提供用于3d打印机的水平保持装置和3d打印机，以解决上述技术问题。
4.本技术的实施例提供一种用于3d打印机的水平保持装置，包括机架、水平轴、第一驱动装置、导轮组件和绳线。所述机架包括第一导向轴、第二导向轴和定位杆，所述第一导向轴与所述第二导向轴沿所述第一导向轴的延伸方向平行设置，所述定位杆连接于所述第一导向轴和所述第二导向轴的同一端。所述水平轴包括相对设置的第一端和第二端，所述水平轴的第一端移动连接所述第一导向轴，所述水平轴的第二端移动连接所述第二导向轴。所述第一驱动装置设置于所述第一导向轴，用于驱动所述第一端沿第一导向轴移动，使水平轴的第一端成为主动端，第二端成为从动端。所述导轮组件包括第一导轮、第二导轮，所述第一导轮设置于所述第一导向轴远离所述定位杆的一端，所述水平轴的第一端在所述定位杆和所述第一导轮之间移动，所述第二导轮对应所述水平轴的第二端设置，且所述第二导轮设置于所述定位杆或所述第二导向轴。所述绳线的一端固定连接所述第一端，所述绳线的另一端固定连接所述第二端，且所述绳线绕设于所述第一导轮和第二导轮，所述第二导轮与所述第二端之间的绳线沿所述第二导向轴的延伸方向与所述第二导向轴平行，所述绳线牵拉所述第二端随所述第一端同步移动，从而使水平轴的两端能够在运动中一直保持水平，有效提高水平轴的运动水平度，进而提高3d打印机的打印精度。
5.在一种可能的实施方式中：所述水平轴的第一端固定连接第一安装座，所述第一安装座移动连接所述第一导向轴，所述水平轴的第二端固定连接第二安装座，所述第二安装座移动连接所述第二导向轴；所述第一安装座包括第一定位板，所述绳线的一端固定设于所述第一定位板，所述第二安装座包括第二定位板，所述绳线的另一端固定设于所述第二定位板；所述第一定位板、所述第二定位板、所述第一导轮和所述第二导轮位于所述机架的同一侧。
6.在一种可能的实施方式中：所述第一安装座还包括第一压板和第一紧固件，所述第一压板设置于所述第一定位板背离所述第一导向轴的一侧，所述第一紧固连接锁紧所述
第一压板与所述第一定位板，所述绳线的一端夹设于所述第一压板与所述第一定位板之间。
7.在一种可能的实施方式中：所述第一定位板上开设第一通孔，所述第一压板覆盖所述第一通孔，所述绳线的一端穿设于所述第一通孔并部分夹设于所述第一压板与所述第一定位板之间。
8.在一种可能的实施方式中：所述导轮组件进一步包括第三导轮，所述第三导轮与所述第二导轮间隔设置于所述定位杆，或所述第三导轮设置于所述第一导向轴，所述绳线依次绕设于所述第一导轮、所述第三导轮和所述第二导轮。
9.在一种可能的实施方式中：所述定位杆上固定设有第一隔离柱和第二隔离柱，所述第一隔离柱与所述第二隔离柱间隔设置，且分别对应所述第一导向轴和所述第二导向轴设置，所述第三导轮转动安装于所述第一隔离柱，所述第二导轮转动安装于所述第二隔离柱。
10.在一种可能的实施方式中：沿所述第一导向轴的延伸方向，所述第三导轮与所述第一端之间的距离等于所述第二导轮与所述第二端之间的距离。
11.在一种可能的实施方式中：所述第一驱动装置包括第一驱动器和丝杆，所述第一驱动器设置于所述第一导向轴远离所述定位杆的一端，所述丝杆连接所述第一驱动器，所述丝杆与所述第一导向轴平行设置；所述第一安装座还包括导向部，所述导向部与所述丝杆螺纹连接，所述第一驱动器用于驱动所述丝杆转动，带动所述第一安装座沿所述第一导向轴移动。
12.在一种可能的实施方式中：所述第一导轮包括第一连接轴和第一转动部，所述第一连接轴固定连接所述第一导向轴，所述第一转动部转动连接所述第一连接轴；所述第二导轮包括第二连接轴和第二转动部，所述第二连接轴固定连接所述定位杆，所述第二转动部转动连接所述第二连接轴；所述绳线绕设于所述第一转动部和所述第二转动部。
13.在一种可能的实施方式中：还包括第二驱动装置，设置于所述水平轴背离所述绳线的一侧，所述第二驱动装置用于驱动喷头组件沿所述水平轴移动。
14.在一种可能的实施方式中：所述第二驱动装置包括第二驱动器和传动带组件，所述第二驱动器安装于所述第一安装座，所述传动带组件的一端传动连接所述第二驱动器，另一端安装于所述第二安装座。
15.本技术的实施例还提供一种3d打印机，包括打印头和上述实施例所述的水平保持装置，所述打印头安装于所述水平保持装置的水平轴上。
16.本技术的用于3d打印机的水平保持装置和3d打印机通过绳线连接水平轴两端，并通过设置在机架上的导轮组件绷紧绳线，使得绳线端部与水平轴的一端共同运动，水平轴的另一端在绳线的牵拉作用下保持与水平轴一端的同步移动，从而使水平轴的两端在运动过程中一直保持水平，在初次装配调试好后，不会出现倾斜的情况，从而在3d打印机的打印过程中，喷头所挤出的耗材层高较为均匀，不会出现耗材在一侧未粘上热床而另一侧压紧热床的不良现象，进而提高3d打印机的模型打印精度。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地
介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
18.图1为本技术一实施例的用于3d打印机的水平保持装置的结构示意图。
19.图2为图1所示水平保持装置的分解结构示意图。
20.图3为图1所示水平保持装置的另一分解结构示意图。
21.图4为图1所示水平保持装置在另一方向的结构示意图。
22.主要元件符号说明：
23.[0024][0025]
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本技术。
具体实施方式
[0026]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0027]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设置于”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0028]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0029]
本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
[0030]
请参阅图1和图2，在一实施例中，用于3d打印机的水平保持装置100包括机架1、水平轴2、第一驱动装置5、导轮组件4和绳线3。所述机架1包括第一导向轴11、第二导向轴12和定位杆13，所述第一导向轴11与所述第二导向轴12沿所述第一导向轴11的延伸方向平行设置，所述定位杆13连接于所述第一导向轴11和所述第二导向轴12的同一端。所述水平轴2包
括相对设置的第一端21和第二端22，所述水平轴2的第一端21移动连接所述第一导向轴11，所述水平轴2的第二端22移动连接所述第二导向轴12。所述第一驱动装置5设置于所述第一导向轴11，用于驱动所述第一端21沿第一导向轴11移动，使水平轴2的第一端21成为主动端，第二端22成为从动端。所述导轮组件4包括第一导轮41、第二导轮42，所述第一导轮41设置于所述第一导向轴11远离所述定位杆13的一端，所述水平轴2的第一端21在所述定位杆13和所述第一导轮41之间移动，所述第二导轮42对应所述水平轴2的第二端22设置，且所述第二导轮42设置于所述定位杆13或所述第二导向轴12。在本技术的实施例中，第二导轮42设置于定位杆13。所述绳线3的一端固定连接所述第一端21，所述绳线3的另一端固定连接所述第二端22，且所述绳线3绕设于所述第一导轮41和第二导轮42，所述第二导轮42与所述第二端22之间的绳线沿所述第二导向轴12的延伸方向与所述第二导向轴12平行，如此，第二导轮42与第二端22之间的绳线3能够牵拉所述第二端22沿所述第二导向轴12的延伸方向随所述第一端21同步移动，从而使水平轴2的两端能够在运动中一直保持水平，进而提高3d打印机的打印精度。
[0031]
需要说明的是，在本技术的实施例中，绳线3具有高强度和低伸缩率，在牵拉过程中发生的弹性形变可以忽略不计。第一导向轴11和第二导向轴12竖直设置，平行度误差在2
°
以内均可以认为是本技术中的平行设置。
[0032]
所述导轮组件4还可以包括第三导轮43，在本技术的实施例中，所述第二导轮42和所述第三导轮43间隔设置于所述定位杆13，所述绳线3依次绕设于所述第一导轮41、第二导轮42和第三导轮43。绳线3绕设导轮组件4并连接水平轴2的两端后，沿第一导向轴11或第二导向轴12的延伸方向，水平轴2的第一端21与第二导轮42之间的距离等于第二端22与第三导轮43之间的距离，从而使绳线3牵拉水平轴2的端部时，保证水平轴2的水平度，避免出现水平轴2倾斜的问题。需要说明的是距离相等不仅仅是严格意义上的数值相等，误差在一定范围内，例如5mm误差范围内，均可以认定为是相等。可以理解，在其他实施例中，水平轴2的第一端21与第二导轮42之间的距离还可以大于或小于第二端22与第三导轮43之间的距离，保证第二导轮42与第二端22竖直对应设置，且三个导轮的位置固定即可。在其他实施例中，第三导轮43还可以设置于所述第一导向轴11，所述绳线3依次绕设于所述第一导轮41、第二导轮42和第三导轮43。
[0033]
进一步地，所述水平轴2的第一端21固定连接第一安装座14，所述第一安装座14移动连接所述第一导向轴11，所述水平轴2的第二端22固定连接第二安装座15，所述第二安装座15移动连接所述第二导向轴12。所述第一驱动装置5通过驱动第一安装座14沿第一导向轴11移动来带动水平轴2移动。具体地，第一安装座14和第二安装座15上均设有滑轮，滑轮安装于第一导向轴11和第二导向轴12的相对两侧，第一安装座14和第二安装座15通过滑轮实现与第一导向轴11和第二导向轴12的滑动连接。所述第一安装座14包括第一定位板141，所述绳线3的一端固定设于所述第一定位板141，所述第二安装座15包括第二定位板151，所述绳线3的另一端固定设于所述第二定位板151。如此，绳线3通过牵拉安装座来保证水平轴2的两端同步移动。所述第一定位板141、所述第二定位板151、所述第一导轮41和所述第二导轮42位于所述机架1的同一侧，以避免绳线3在机架1上缠绕，减少绳线3的磨损。
[0034]
请继续参阅图3，所述第一安装座14还包括第一压板142和第一紧固件143，所述第一压板142设置于所述第一定位板141背离所述第一导向轴11的一侧，所述第一紧固件连接
锁紧所述第一压板142与所述第一定位板141，所述绳线3的一端夹设于所述第一压板142与所述第一定位板141之间。所述第二安装座15还包括第二压板152和第二紧固件153，所述第二压板152设置于所述第二定位板151背离所述第二导向轴12的一侧，所述第二紧固件连接锁紧所述第二压板152与所述第二定位板151，所述绳线3的另一端绕过导轮组件4后夹设于所述第二压板152与所述第二定位板151之间。如此，当需要调整水平轴2的水平度时，松开对应的压板，调整绳线3被夹持的长度即可实现水平轴2位置的调整。
[0035]
进一步地，在本技术的其中一实施例中，所述第一定位板141上开设第一通孔145，所述第一压板142覆盖所述第一通孔145，所述绳线3的一端穿设于所述第一通孔145并部分夹设于所述第一压板142与所述第一定位板141之间。第一压板142上还开设第二通孔146，第一压板142固定在第一定位板141上时，第一通孔145与第二通孔146错开设置。在将绳线3的一端固定在第一安装座14时，先将绳线3的一端从第一定位板141朝向第一导向轴11的一侧穿过第一通孔145，接着将绳线3在第一定位板141的外侧面弯折并将绳线3的端部穿过第一压板142上的第二通孔146，最后将第一压板142锁紧在第一定位板141上，使得绳线3位于第一通孔145和第二通孔146之间的部分被夹紧在第一压板142和第一定位板141之间，实现绳线3与第一安装座14的稳定连接，减少绳线3意外脱落的问题，还可以方便后续调整绳线3的长度，便于后期维护。
[0036]
相似的，所述第二定位板151上开设第三通孔154，所述第二压板152覆盖所述第三通孔154，所述绳线3的另一端穿设于所述第三通孔154并部分夹设于所述第二压板152与所述第二定位板151之间。第二压板152上还开设第四通孔155，第二压板152固定在第二定位板151上时，第三通孔154与第四通孔155错开设置。绳线3的另一端依次绕过第一导轮41、第二导轮42、和第三导轮43后，牵拉至第二安装座15，绳线3的另一端在第二安装座15上的安装方式与前述相同，此处不再赘述。
[0037]
请再次参阅图2，在本技术的其中一实施例中，所述定位杆13上固定设有第一隔离柱71和第二隔离柱72，所述第一隔离柱71与所述第二隔离柱72间隔设置，且分别对应所述第一导向轴11和所述第二导向轴12设置，所述第二导轮42转动安装于所述第二隔离柱72，所述第三导轮43转动安装于所述第一隔离柱71。第二导轮42和第三导轮43通过隔离柱设置在定位杆13上，使得导轮的转动面与定位杆13间隔设置，有利于减少导轮转动时与定位杆13之间的摩擦、碰撞等问题。可以理解，第二导轮42和第三导轮43分别设置在第二导向轴12和第一导向轴11上时，第二隔离柱72和第一隔离柱71也对应设置在第二导向轴12和第一导向轴11上。第一导向轴11上也设有对应第一导轮41的隔离柱，以使第一导轮41的转动面与第一导向轴11间隔设置。
[0038]
进一步地，在本技术的实施例中，所述第一导轮41包括第一连接轴和第一转动部。所述第一连接轴固定连接所述第一导向轴11，所述第一转动部转动连接所述第一连接轴。所述第二导轮42包括第二连接轴和第二转动部，所述第二连接轴固定连接所述定位杆13，所述第二转动部转动连接所述第二连接轴。所述第三导轮43包括第三连接轴和第三转动部，所述第三连接轴固定连接所述定位杆13并与所述第二连接轴间隔设置，所述第三转动部转动连接所述第三连接轴。所述绳线3绕设于所述第一转动部、所述第二转动部和所述第三转动部。
[0039]
具体地，第一连接轴、第二连接轴和第三连接轴可以分别固定连接第一导向轴11
和定位杆13上的隔离柱。第一转动部、第二转动部、第三转动部的周缘还可以设置凹槽，用于收容绳线3，以避免绳线3从导轮组件4脱落。第一转动部、第二转动部、第三转动部包括但不限于轴承、u型滑轮等结构。
[0040]
进一步地，在本技术的其中一实施例中，所述第一驱动装置5包括第一驱动器51和丝杆52，所述第一驱动器51设置于所述第一导向轴11远离所述定位杆13的一端，所述丝杆52连接所述第一驱动器51，所述丝杆52与所述第一导向轴11平行设置。所述第一安装座14还包括导向部144，所述导向部144与所述丝杆52螺纹连接，所述第一驱动器51用于驱动所述丝杆52转动，带动所述第一安装座14沿所述第一导向轴11移动，进而驱动水平轴2的第一端21沿第一导向轴11移动。绳线3的一端也随水平轴2的第一端21共同移动，绳线3的总长度在运动过程中保持不变，经过第一导轮41、第二导轮42和第三导轮43绷紧与导向，且三个导轮在机架1上的位置相对固定，使得水平轴2的第二端22可以在绳线3的牵拉作用下与第一端21同步运动，从而使水平轴2的第一端21和第二端22在运动过程中一直保持水平。绳线3长度、水平轴2、机架1的位置在初始装配时调试好后，水平轴2不会由于运动同步误差导致倾斜情况。
[0041]
请参阅图4，在本技术的其中一实施例中，水平保持装置100还包括第二驱动装置6，设置于所述水平轴2背离所述绳线3的一侧，所述第二驱动装置6用于驱动喷头组件沿所述水平轴2移动。具体地，所述第二驱动装置6包括第二驱动器61和传动带组件62，所述第二驱动器61安装于所述第一安装座14，所述传动带组件62的一端传动连接所述第二驱动器61，另一端安装于所述第二安装座15。传动带组件62用于连接喷头组件，第二驱动器61驱动传动带组件62运转时，可带动喷头组件沿水平轴2移动。
[0042]
本技术的实施例还提供一种3d打印机，包括打印头和上述实施例所述的水平保持装置100，所述打印头安装于所述水平保持装置100的水平轴2上，水平轴2上的第二驱动装置6用于带动打印头沿水平轴2往复移动。
[0043]
本技术的用于3d打印机的水平保持装置100和3d打印机通过绳线3连接水平轴2两端，并通过设置在机架1上的导轮组件4绷紧绳线3，使得绳线3端部与水平轴2的主动端共同运动，水平轴2的从动端在绳线3的牵拉作用下保持与水平轴2主动端的同步移动，从而使水平轴2的两端在运动过程中一直保持水平，在初次装配调试好后，不会出现倾斜的情况，从而在3d打印机的打印过程中，喷头所挤出的耗材层高较为均匀，不会出现耗材在一侧未粘上热床而另一侧压紧热床的不良现象，进而提高3d打印机的模型打印精度。此外，本技术通过简单结构及可实现水平轴2的调平和水平度稳定保持，有效降低3d打印机的生产成本和改造成本，还便于后期维护。
[0044]
以上实施方式仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本技术技术方案的精神和范围。