[发明专利]旋转式3D打印机

说明书

技术领域

 本发明属于熔融堆积快速成型设备技术领域，具体涉及一种旋转式3D打印机。

背景技术

由于3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸方面的前沿技术知识，使大规格的个性化生产成为可能并且引领着全球制造业经济的重大变革，因而广泛受到人们的关注。3D打印机是3D打印的核心设备，其是以数字模型文件为基础运用耗材（耗材如：粉末状金属材料、塑料、陶瓷、砂之类的可粘合材料）通过逐层打印的方式构建物体，即在计算机的控制下根据工件的三维模型直接成形三维实体，无需传统的加工机床之类的装备及其工装模具、工装夹具等。

打印喷头是3D打印机中用于输出耗材的部件，其与打印平台之间的关系需满足X、Y和Z三个方向的自由度的运动要求。公知的3D打印机大都使用旋转步进电机加上同步带使打印喷头实现X、Y和Z三个方向的运动，这种结构形式的3D打印机存在以下欠缺：其一、零部件数目多，结构复杂，空间利用率低；其二、控制精度相对较低并且打印速度慢，影响构建物体的效率。

在公开的中国专利文献中可见诸关于3D打印机的技术信息，如发明专利申请公布号CN103317726A推荐有“3D打印机的喷头传动机构及具有该机构的3D打印机”，该专利申请方案的喷头传动机构由电机、传动轮和传动带（同步带）构成，具体可参见该专利申请的说明书第0025至0029段。又如授权公告号CN203485190U提供有“一种基于并联机构的3D打印机”，该专利方案由于采用了伺服电机（说明书第0016段），因而不仅体积大，而且对打印喷头的空间位置控制的可靠性低。进而如发明专利申请公布号CN103862679A介绍有“3D打印机”，该专利申请在其说明书第0004段中对前述CN103317726A作了评价，并且其提供的技术方案（说明书第0006至0012段）克服了CN103317726A的弊端，但是由于该专利申请方案使用了步进电机驱使打印喷头动作，因而对打印喷头的控制精度以及驱使打印喷头运动的速度均难以达到业界期望的效果。

鉴于上述已有技术存在的不足，本申请人作了有益的设计，并且形成了下面将要介绍的技术方案。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于显著提高打印速度而藉以满足工业化批量生产要求、有利于显著减少零部件的数目而藉以使结构趋于紧凑并且提高空间利用率、有益于保障打印精度而藉以满足对精密部件的打印要求、有便于变传统的笛卡儿坐标运动平台模式为极坐标运动模式而藉以满足对空间打印的严苛要求的旋转式3D打印机。

本发明的任务是这样来完成的，一种旋转式3D打印机，包括一底座，在该底座上并且位于底座朝向上的一侧设置有一用于承载打印物的载物台；一打印头平台驱动机构，该打印头平台驱动机构设置在所述的底座上；一打印头，该打印头在对应于所述载物台的上方的位置设置在打印头平台驱动机构上，特征在于：所述的打印头平台驱动机构包括直线电机座、直线电机、旋转电机座、旋转电机、旋转臂和打印头平台水平移动电机，直线电机座以纵向状态固定在所述底座上，直线电机设置在直线电机座朝向旋转臂的一侧，旋转电机座固定在直线电机上，旋转电机固定在旋转电机座上，并且该旋转电机的旋转电机轴与旋转臂朝向直线电机的一端固定连接，而旋转臂的另一端以水平悬臂状态对应于所述载物台的上方，打印头平台水平移动电机设置在旋转臂朝向载物台的一侧，所述的打印头通过打印头平台固定在打印头平台水平移动电机上。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的直线电机包括一组直线电机定子、直线电机动子和一对直线电机导轨，一组直线电机定子沿着所述直线电机座的高度方向自上而下间隔固定于直线电机座朝向所述旋转臂的一侧，直线电机动子在与所述的一组直线电机定子相配合的状态下与一对直线电机导轨滑动配合，而一对直线电机导轨彼此纵向并行并且在分别对应于一组直线电机定子的两侧的位置与所述直线电机座固定，所述的旋转电机座与直线电机动子朝向所述旋转臂的一侧固定。

在本发明的另一个具体的实施例中，在所述的直线电机动子上并且在对应于所述的一对直线电机导轨的位置固定有直线电机动子滑块，该直线电机动子滑块与一对直线电机导轨滑动配合。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述的一组直线电机定子为磁铁。