本發(fā)明涉及打印領域，特別是涉及一種可提高打印物體體積的同心旋轉式高速激光3D打印機。

背景技術：

現(xiàn)在市面上的3D打印機，其驅動激光頭的結構主要是通過X軸和Y軸方向的動作，使激光在一個平面內任意移動，通過對打印材料的逐層堆積實現(xiàn)3D打印物體的。這種驅動方式使得打印物體的時間較長，同時在超過一定范圍后，打印精度會明顯下降，因此，在打印物體的體積方面受到限制。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要提供一種可提高打印物體速度和打印物體體積的同心旋轉式高速3D打印機。

本發(fā)明的一個實施方式提供一種同心旋轉式高速激光3D打印機，包括打印架以及安裝在打印架上的：

旋轉部，包括旋轉圈，和驅動所述旋轉圈水平轉動的旋轉驅動裝置；在所述旋轉圈的內部固定有穿過圓心的連接桿；

激光部，包括發(fā)射激光的激光頭，和反射激光的反射鏡片組，以及輸出激光的輸出鏡片；所述激光頭和所述反射鏡片組安裝在所述旋轉部上；

傳動機構，安裝在所述連接桿上，包括安裝所述輸出鏡片的移動座，和驅動所述移動座在所述連接桿上移動的傳動機構；

供粉裝置，用于盛裝打印原料，設置在所述旋轉部的下方，包括料盒和供粉裝置。

在本發(fā)明的一個實施方式中，所述旋轉圈為空心的外齒輪。

在本發(fā)明的一個實施方式中，所述旋轉驅動裝置包括齒輪電機和驅動齒輪，所述驅動齒輪與所述旋轉圈嚙合，所述齒輪電機通過驅動軸與所述驅動齒輪連接。

在本發(fā)明的一個實施方式中，在所述旋轉圈的圓心上方設置有與所述連接桿軸連接的激光頭固定座，所述激光頭固定座為空心結構且與所述打印架固定，所述激光頭固定在所述激光頭固定座內且激光發(fā)射方向垂直向下。

在本發(fā)明的一個實施方式中，所述傳動機構包括位于所述連接桿的下方且與所述連接桿平行的傳動絲桿，和驅動所述傳動絲桿轉動的絲桿電機，所述移動座通過螺紋與所述傳動絲桿，且所述移動座在所述傳動絲桿上的移動距離至少大于所述旋轉圈的內圓半徑。

在本發(fā)明的一個實施方式中，所述絲桿電機安裝在所述連接桿上，其通過安裝在輸出軸上的錐面齒輪與所述傳動絲桿端頭固定的錐面齒輪連接。

在本發(fā)明的一個實施方式中，在所述傳動絲桿的一側設置有輔助件，所述輔助件與所述傳動絲桿平行且與所述移動座滑動連接，用于控制所述移動座在移動時的穩(wěn)定。

在本發(fā)明的一個實施方式中，所述輔助件為C形導軌，所述移動座上設置有與所述C形導軌卡合的C形槽。

在本發(fā)明的一個實施方式中，所述反射鏡片組包括三塊反射鏡片，第一反射鏡片安裝在所述連接桿處，以將所述激光頭的激光反射至所述旋轉圈的內壁外，第二反射鏡片安裝在所述旋轉圈的內壁處，以接收第一反射鏡片反射的激光并向下方垂直反射，第三反射鏡片安裝在第二反射鏡片的下方，以將接收的激光反射至所述移動座上的所述輸出鏡片處。

在本發(fā)明的一個實施方式中，在所述反射鏡片組的反射通道外設置有保護管。

本發(fā)明的輸出鏡片再次反射的激光可以在料盒內的打印材料上形成線形凝結，而旋轉圈同時在旋轉驅動裝置的驅動下轉動，旋轉圈的轉動帶動傳動裝置同時轉動，使輸出鏡片的線形打印變成圍繞旋轉圈圓心的圓面打印，因此，通過同時控制旋轉圈和傳動機構的動作，可以在旋轉過程中實現(xiàn)物體的層片打印。本發(fā)明能夠解決打印的尺寸、速度和精度與打印成本之間的矛盾，提高當前3D打印機的打印精度，并有效提高可打印物體的體積。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個實施例的同心旋轉式高速激光3D打印機結構示意圖；

圖2是本發(fā)明一個實施例的旋轉部和傳動機構結構示意圖。

具體實施方式

如圖1、2所示，本發(fā)明一個實施例的同心旋轉式高速激光3D打印機100，一般性地包括打印架50以及安裝在打印架50上的旋轉部10、激光部20、傳動機構30和供粉裝置40。

該旋轉部10包括空心的旋轉圈11，和驅動該旋轉圈11水平轉動的旋轉驅動裝置13，在旋轉圈11的內部固定有穿過圓心的連接桿12，連接桿12與旋轉圈11的內圈直徑長度相同。

該激光部20包括發(fā)射激光的激光頭22，和將激光頭22發(fā)射的激光反射至指定位置的反射鏡片組23，以及接收反射鏡片組23反射的激光并輸出至打印材料上形成物體的輸出鏡片24。該激光頭22和反射鏡片組23分別安裝在旋轉部10上。

該傳動機構30安裝在連接桿12上，包括安裝輸出鏡片的移動座32，和驅動移動座32在連接桿12上移動的傳動機構。移動座32的作用是為了安裝輸出鏡片24同時帶動輸出鏡片24移動。

該供粉裝置40用于盛裝打印原料，設置在旋轉部10的下方，包括提供待打印物體場所的料盒41和向料盒41內提供打印材料的供粉裝置42。

本實施方式的旋轉部10安裝在打印架50的上部，而供粉裝置40安裝在旋轉部10的下方。在工作時傳動機構30控制移動座32沿連接桿12方向來回運動，反射鏡片組23將激光頭22發(fā)射的激光反射至移動座32上的輸出鏡片24，隨著移動座32的運動，輸出鏡片24可以將激光反射至料盒41內的打印材料上形成線形凝結，而旋轉圈11同時在旋轉驅動裝置13的驅動下轉動，旋轉圈11的轉動帶動傳動機構30同時轉動，使輸出鏡片24的線形打印變成圍繞旋轉圈11圓心的圓面打印，因此，通過同時控制旋轉圈11和傳動機構30的動作，可以在旋轉過程中實現(xiàn)物體的層片打印。每打印完一層，供粉裝置40在層片的上方再鋪設一層打印材料，重復上述過程，直至將物體由底部逐漸向上方打印完成整個物體。本實施方式中，物體的大小與旋轉圈11的直徑對應，因此，可以通過采用不同直徑的旋轉圈，實現(xiàn)打印不同體積物體的目的。

在本實施方式中，該旋轉圈11可以在同心軸上設置傳動齒輪進行驅動，也可以通過設置在圓心軸上的驅動電機驅動。此外旋轉圈11也可以直接采用齒輪圈，齒輪圈可以是內齒也可以是外齒，或同時設置內外齒，而旋轉驅動裝置13可以直接通過齒輪或通過齒輪組來驅動旋轉圈11轉動。傳動機構30可以是能夠驅動移動座32沿連接桿12移動的任意裝置，如卷揚繩拉動，軌道驅動、齒條驅動等。反射鏡片組23的目的是將激光頭發(fā)射的激光在無阻擋的情況下，變成垂直向下的激光，因此，其數量或安裝位置可以根據具體結構進行調整。整個3D打印機100的工作過程由控制系統(tǒng)進行控制。

在本發(fā)明的一個實施方式中，該旋轉圈11可以采用齒輪圈，且為外齒圈，而旋轉驅動裝置13可以包括齒輪電機131和驅動齒輪132，該驅動齒輪132安裝在齒輪圈的外表面處且與齒輪圈的齒嚙合，而齒輪電機131可以通過驅動軸與驅動齒輪132直接連接，也可以通過齒輪組來驅動。齒輪電機131的轉動受控制系統(tǒng)的控制。

在本發(fā)明的一個實施方式中，可以在旋轉圈11的圓心上方設置與連接桿12軸連接的激光頭固定座21，該激光頭固定座21可以為空心結構，而激光頭22固定在激光頭固定座21內且激光發(fā)射方向垂直向下。激光頭固定座21與打印架50固定，而且旋轉圈11在轉動時，激光頭固定座21保持不動，而反射鏡片組23隨旋轉圈11的轉動而轉動，內部激光頭22發(fā)射的激光通過反射鏡片組23反射至移動座32的輸出鏡片24，由輸出鏡片24再將激光無阻擋的反射至料盒41內。

在本發(fā)明的一個實施方式中，公開一種具體的傳動機構30，該傳動機構30可以包括位于連接桿12的下方且與連接桿12平行的傳動絲桿31，和驅動傳動絲桿31轉動的絲桿電機33，而移動座32通過螺紋與傳動絲桿31連接。在工作時，絲桿電機33驅動傳動絲桿31轉動，而傳動絲桿31的轉動則通過螺紋驅動移動座32來回移動，進而使輸出鏡片24上的激光實現(xiàn)線形打印。在本實施方式中，為保證圓心處的物體能夠被打印，該移動座32在傳動絲桿31上的移動距離至少要大于旋轉圈11的內圓半徑。此外傳動絲桿31可以位于連接桿12的一側，但至少要保證移動座32上的輸出鏡片24位于旋轉圈11的直徑線上。絲桿電機33可以安裝在連接桿12上，其通過輸出軸與傳動絲桿31連接。

進一步地，在本發(fā)明的另一個實施方式中，為避免移動座32移動時出現(xiàn)偏移，可以在傳動絲桿31的一側設置輔助件34，該輔助件34與傳動絲桿31平行且與移動座32滑動連接。在工作時，移動座32在傳動絲桿31的帶動下移動時，輔助件34可以對移動座32進行限位，以保持移動座32在移動時的穩(wěn)定性。具體的輔助件34可以是一個對移動座32形成夾持關系的夾持軌道，或是滑動桿，或是滑槽等，只要不影響移動座32移動，且同時保持移動座32行進穩(wěn)定的結構都可以。

在本發(fā)明的一個實施方式中，該輔助件34可以為截面是C形的C形導軌，同時在移動座32上設置與C形導軌截面形狀相同的C形槽321。安裝時，移動座32可以由C形導軌的一端利用C形槽321卡入C形導軌上。

在本發(fā)明的一個實施方式中，該反射鏡片組24可以包括三塊反射鏡片，第一反射鏡片231安裝在連接桿12處，以將激光頭22的激光反射至旋轉圈11的內壁處，第二反射鏡片232安裝在旋轉圈11的內壁處，以接收第一反射鏡片231反射的激光并向下方垂直反射，第三反射鏡片233安裝在第二反射鏡片232的下方，以將接收的激光反射至移動座32上的輸出鏡片24處。各反射鏡片通過固定座安裝，在安裝時，第二反射鏡片232與第三反射鏡片233的安裝位置需要越過連接桿12和傳動絲桿31，且保證傳遞激光的通暢。本實施方式中的各反射鏡片之間都是直角反射。

在本發(fā)明的一個實施方式中，安裝在連接桿12上的絲桿電機331可以通過安裝在輸出軸上的錐面齒輪331，與傳動絲桿31端頭固定的錐面齒輪311連接。該結構可以減少占用空間。

在本發(fā)明的另一個實施方式中，為避免外部環(huán)境影響激光，可以在反射鏡片組23的反射通道外設置保護管25。保護管25將由激光頭22發(fā)出的激光直至輸出鏡片24處的激光傳輸通道完全包覆在內，以防止外部灰塵進入。這里雖然限定的是保護管25，但在其它的實施方式中，也可以直接用一個盒子將整個激光頭22、反射鏡片組23和輸出鏡片24容納在內。

至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據本發(fā)明公開的內容直接確定或推導出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。