本發(fā)明涉及一種3D打印機(jī)設(shè)備，具體涉及3D打印機(jī)。

背景技術(shù)：

大型機(jī)床為了實(shí)現(xiàn)懸掛的加工頭在X、Y和Z軸三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，需要X、Y和Z軸三個(gè)方向的驅(qū)動(dòng)裝置，現(xiàn)有的大型機(jī)床中主要包括兩大類結(jié)構(gòu)，第一類為動(dòng)梁式，Y軸驅(qū)動(dòng)滑軌設(shè)置在下端，龍門(mén)式框架安裝在下端的Y軸驅(qū)動(dòng)滑軌上，X和Z軸的驅(qū)動(dòng)裝置安裝在龍門(mén)式框架上，龍門(mén)式框架沿Y軸方向移動(dòng)，工作臺(tái)不動(dòng)，這種結(jié)果由于龍門(mén)框架以及X軸和Z軸等驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)體積和重量都比較大，重心偏高，而這些機(jī)構(gòu)是沿著Y軸移動(dòng)，Y軸驅(qū)動(dòng)軌道設(shè)置在靠近地面的下端，從而導(dǎo)致重心遠(yuǎn)高于驅(qū)動(dòng)平面，不適合高速運(yùn)動(dòng)。第二類動(dòng)臺(tái)式，工作臺(tái)安裝在Y軸軌道上，龍門(mén)式框架固定地橫跨在工作臺(tái)的上方，X軸和Z軸安裝在龍門(mén)式框架的橫梁上，工作臺(tái)可沿Y軸移動(dòng)，此機(jī)構(gòu)的工作臺(tái)需要移動(dòng)，而對(duì)于大型機(jī)床的工作臺(tái)而言，工作臺(tái)的體積和重量都非常大也不適合高速移動(dòng)。因此現(xiàn)有技術(shù)的大型機(jī)床的驅(qū)動(dòng)架無(wú)法滿足3D打印機(jī)的精度需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且能夠滿足高速運(yùn)動(dòng)的3D打印機(jī)。

一種實(shí)施例中提供一種3D打印機(jī)，包括驅(qū)動(dòng)架和打印頭，驅(qū)動(dòng)架包括：

立柱組件，其包括立柱和對(duì)應(yīng)安裝在立柱上的Z軸驅(qū)動(dòng)裝置；

縱梁組件，其包括縱梁和對(duì)應(yīng)安裝在縱梁上的Y軸驅(qū)動(dòng)裝置；縱梁可沿Z軸移動(dòng)地安裝在立柱上，Z軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)縱梁沿Z軸方向移動(dòng)；

以及橫梁組件，其包括橫梁和對(duì)應(yīng)安裝在橫梁上的X軸驅(qū)動(dòng)裝置，橫梁可沿Y軸移動(dòng)地安裝在縱梁上，Y軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)橫梁沿Y軸方向移動(dòng)；打印頭可沿X軸移動(dòng)地安裝在橫梁上，X軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)打印頭沿X軸方向移動(dòng)。

進(jìn)一步地，3D打印機(jī)還包括控制器，控制器分別與X軸驅(qū)動(dòng)裝置、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置和Z軸驅(qū)動(dòng)裝置電連接，控制器用于控制X軸驅(qū)動(dòng)裝置、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置和Z軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)打印頭移動(dòng)打印。

進(jìn)一步地，3D打印機(jī)還包括配重裝置，縱梁上安裝有配重裝置，配重裝置為配重液壓缸，配重液壓缸與控制器電連接，控制器控制配重液壓缸實(shí)時(shí)配重，使得縱梁始終保持水平平衡。

進(jìn)一步地，3D打印機(jī)還包括壓力傳感器，壓力傳感器安裝在縱梁兩端，用于檢測(cè)縱梁兩端的壓力信號(hào)；壓力傳感器與控制器電連接，控制器用于獲取壓力信號(hào)，并根據(jù)壓力信號(hào)控制配重裝置實(shí)時(shí)配重。

進(jìn)一步地，X軸驅(qū)動(dòng)裝置、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置和Z軸驅(qū)動(dòng)裝置均包括電機(jī)、絲桿、滾珠螺母、導(dǎo)軌和滑塊，電機(jī)與滾珠螺母連接，滾珠螺母安裝在絲桿上，滑塊安裝在導(dǎo)軌上。

進(jìn)一步地，橫梁上還設(shè)有輔助Z軸組件，打印頭通過(guò)輔助Z軸組件安裝在X軸驅(qū)動(dòng)裝置上，打印頭在橫梁還可沿Z軸移動(dòng)。

依據(jù)上述實(shí)施例的3D打印機(jī)，由于縱梁組件和橫梁組件安裝在立柱組件上，且立柱組件上設(shè)有Z軸驅(qū)動(dòng)裝置；打印頭安裝在橫梁上，打印頭的重心與橫梁組件的重心相距很近，打印頭在Z軸方向上只做短距離移動(dòng)，使得縱梁組件和橫梁組件驅(qū)動(dòng)打印頭高加速度打印時(shí)，打印頭幾乎不會(huì)振蕩，即穩(wěn)定的打印頭可實(shí)現(xiàn)高精度打印，同時(shí)立柱組件驅(qū)動(dòng)打印頭在Z軸方向運(yùn)動(dòng)，使得打印頭能夠打印很高的產(chǎn)品。

附圖說(shuō)明

圖1為一種實(shí)施例中的3D打印機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為一種實(shí)施例中的3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

在本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種3D打印機(jī)，本驅(qū)動(dòng)架的Z軸方向可穩(wěn)定緩慢移動(dòng)，在X軸和Y軸可高速穩(wěn)定移動(dòng)，能夠滿足3D打印機(jī)的需求，本驅(qū)動(dòng)架也可用于其他設(shè)備上。

如圖1所示，3D打印機(jī)主要包括立柱組件1、縱梁組件2和橫梁組件3。立柱組件1可安裝在機(jī)床底盤(pán)上，縱梁組件2安裝在立柱組件1上，橫梁組件3安裝在縱梁組件2上。立柱組件1、縱梁組件2和橫梁組件3的具體結(jié)構(gòu)和安裝關(guān)系如下:

優(yōu)選的，立柱組件1包括四個(gè)矩陣分布的立柱11和Z軸驅(qū)動(dòng)裝置12，四個(gè)立柱11豎直設(shè)置，四個(gè)立柱11下端通過(guò)底盤(pán)固定在一起，四個(gè)立柱11形成一個(gè)方形分布，每個(gè)立柱11上安裝有一個(gè)Z軸驅(qū)動(dòng)裝置12。Z軸驅(qū)動(dòng)裝置12包括電機(jī)、絲桿、導(dǎo)軌和滑塊，電機(jī)通過(guò)安裝座安裝在立柱11的上端，電機(jī)的輸出軸向下豎直設(shè)置，絲桿固定在電機(jī)輸出軸上，絲桿與立柱平行。導(dǎo)軌通過(guò)螺釘固定在立柱11上，導(dǎo)軌與絲桿平行設(shè)置?？v梁21上設(shè)有螺紋孔，縱梁21通過(guò)螺紋孔與絲桿上的傳動(dòng)螺母連接，滑塊與導(dǎo)軌滑動(dòng)連接。四個(gè)立柱11上的Z軸驅(qū)動(dòng)裝置12的滑塊同步沿Z軸方向移動(dòng)。在其他實(shí)施例中，立柱組件1可包括6個(gè)或者多個(gè)矩陣分布的立柱11提高立柱組件1的承載能力或無(wú)限制的增加行程。

縱梁組件2包括兩個(gè)平行的縱梁21和Y軸驅(qū)動(dòng)裝置22，縱梁21的兩端分別固定安裝在Z軸驅(qū)動(dòng)裝置12的滑塊上，兩個(gè)縱梁21分別安裝在四個(gè)Z軸驅(qū)動(dòng)裝置12的滑塊上，且兩個(gè)縱梁21處于水平及平行位置?？v梁21也可以與Z軸驅(qū)動(dòng)裝置12的滑塊為一體式結(jié)構(gòu)，或者縱梁21通過(guò)安裝座固定安裝在Z軸驅(qū)動(dòng)裝置12的滑塊上。Y軸驅(qū)動(dòng)裝置22包括電機(jī)、絲桿、滾珠螺母、導(dǎo)軌和滑塊，絲桿和導(dǎo)軌固定安裝在縱梁21上，滾珠螺母可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在橫梁31上，滑塊固定安裝在橫梁31上，滾珠螺母可旋轉(zhuǎn)移動(dòng)地安裝在絲桿上，滑塊可滑動(dòng)地安裝在導(dǎo)軌上，電機(jī)安裝在橫梁31上，電機(jī)與滾珠螺母連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，從而滾珠螺母帶動(dòng)橫梁31沿Y軸方向移動(dòng)。

橫梁組件3包括一個(gè)橫梁31和X軸驅(qū)動(dòng)裝置32，橫梁31的兩端分別固定安裝在Y軸驅(qū)動(dòng)裝置22的滑塊上，橫梁31與縱梁21垂直。X軸驅(qū)動(dòng)裝置32包括電機(jī)、絲桿、滾珠螺母、導(dǎo)軌和滑塊，絲桿固定安裝在橫梁31上，絲桿與橫梁31平行，電機(jī)的輸出軸上安裝有一個(gè)小同步帶輪，絲桿上對(duì)應(yīng)位置上的滾珠螺母上也固定有一個(gè)同心的大帶輪，該大帶輪可旋轉(zhuǎn)地安裝在橫梁31上，兩個(gè)帶輪通過(guò)同步皮帶連接，電機(jī)通過(guò)小帶輪驅(qū)動(dòng)大帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，大帶輪帶動(dòng)打印頭4的安裝座沿X軸方向移動(dòng)。打印頭4通過(guò)安裝座安裝在X軸驅(qū)動(dòng)裝置32的滑塊上，打印頭4的位于橫梁31的一側(cè)或者在橫梁31兩側(cè)均設(shè)有打印頭4，打印頭4的重心與橫梁31重心在Z軸方向上在同一個(gè)高度，或者具有很小的高度差。在其他實(shí)施例中，在縱梁2上安裝有多個(gè)橫梁組件3，多個(gè)橫梁組件3上裝有相應(yīng)的多個(gè)打印頭4，使得3D打印機(jī)可實(shí)現(xiàn)多個(gè)打印頭同時(shí)高效打印。

在其他實(shí)施例中，X軸驅(qū)動(dòng)裝置32、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置22和Z軸驅(qū)動(dòng)裝置12的滑塊兩端均設(shè)有限位塊，限位塊對(duì)設(shè)備其保護(hù)作用，防止在移動(dòng)過(guò)程中對(duì)兩端的固定件形成沖擊。

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，如圖2所示，本3D打印機(jī)還包括控制器5，控制器5分別與X軸驅(qū)動(dòng)裝置32、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置22和Z軸驅(qū)動(dòng)裝置12電連接，控制器5用于控制X軸驅(qū)動(dòng)裝置32、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置22和Z軸驅(qū)動(dòng)裝置12驅(qū)動(dòng)打印頭在X、Y和Z方向移動(dòng)打印。

由于Z軸方向的移動(dòng)需驅(qū)動(dòng)較大的負(fù)載，為了提高Z軸方向移動(dòng)的平穩(wěn)性，本3D打印機(jī)還包括四個(gè)配重裝置6，四個(gè)配重裝置6分別安裝在兩個(gè)縱梁21的兩端，兩個(gè)配重裝置6對(duì)一個(gè)縱梁21進(jìn)行動(dòng)態(tài)支撐力配置，使得縱梁21上橫梁組件3來(lái)回移動(dòng)的情況下，還能夠一直保持在受力平衡和位置水平狀態(tài)，保證了打印的精度。配重裝置6為配重液壓缸，配重液壓缸與控制器5電連接，控制器5根據(jù)橫梁31和打印頭4的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)位置改變的信息來(lái)控制每一個(gè)配重液壓缸對(duì)縱梁21不同部位輸出相應(yīng)的配重力進(jìn)行配重，從而保證了在任何狀態(tài)下縱梁21保持受力平衡和位置水平。

為了進(jìn)一步提高配重裝置6的自動(dòng)配置，在縱梁21兩端均設(shè)有壓力傳感器7，壓力傳感器7用于檢測(cè)縱梁21兩端的壓力并輸出相應(yīng)的壓力信號(hào)；壓力傳感器7與控制器5連接，控制器5獲取壓力信號(hào)，并根據(jù)壓力信號(hào)控制配重裝置6對(duì)縱梁21進(jìn)行配重，減少了僅僅根據(jù)橫梁31和打印頭4的位置來(lái)進(jìn)行配重的誤差，使縱梁21受力變形量更小，進(jìn)一步地保證了打印精度。

在其他實(shí)施例中，在橫梁組件3上還設(shè)有輔助Z軸組件，打印頭4通過(guò)輔助Z軸組件安裝在橫梁組件3的X軸驅(qū)動(dòng)裝置32上，使得打印頭4在橫梁31上能夠沿著Z軸方向移動(dòng)。使得打印頭4能夠在小范圍內(nèi)能夠在Z上自行運(yùn)動(dòng)打印，減少了整個(gè)縱梁21的移動(dòng)頻率，使整體的平均打印速度更高。

本實(shí)施例提供的3D打印機(jī)由于縱梁組件2和橫梁組件3安裝在具有多個(gè)立柱的立柱組件1上，且立柱組件1上設(shè)有Z軸驅(qū)動(dòng)裝置12，打印頭4安裝在橫梁31上，打印頭4的重心與橫梁組件3的重心相距很近，打印頭4在Z軸方向上只做短距離移動(dòng)，使得縱梁組件2和橫梁組件3驅(qū)動(dòng)打印頭4高加速度打印時(shí)，打印頭4幾乎不會(huì)振蕩，即穩(wěn)定的打印頭4可實(shí)現(xiàn)高精度打印，同時(shí)立柱組件1驅(qū)動(dòng)打印頭4在Z軸方向上做長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)，使得短距移動(dòng)的打印頭4能夠減少振蕩打印高精度的產(chǎn)品，同時(shí)多個(gè)立柱的Z軸長(zhǎng)距運(yùn)動(dòng)使得可打印很高的產(chǎn)品。并且由于立柱和縱梁的模塊化可以無(wú)限拼接，使得Y軸方向的行程長(zhǎng)度得以無(wú)限延長(zhǎng)。

以上應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行闡述，只是用于幫助理解本發(fā)明，并不用以限制本發(fā)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演、變形或替換。