[发明专利]高精度3D打印机

说明书

技术领域

本发明涉及机电设备领域，特别地，是一种3D打印机。

背景技术

目前，3D打印机的发展较快，其中最常用的为热熔式3D打印机；在打印过程中，需要将打印喷头定位到模型截面的各位置点进行打印；为了实现打印喷头的定位，目前采用的结构形式是，将喷头基座设置在横向导轨上，再将横向导轨的横向导轨座设置在纵向导轨上；并配设使喷头基座沿横向导轨滑动的横向驱动机构，以及使横向导轨座沿纵向导轨滑动的纵向驱动机构，各驱动机构包括步进电机及传动皮带。由于传动皮带由橡胶构成，在使用过程中，将受到环境温度影响、力学冲击影响，以及自然老化的影响，使其张力必定难以稳定；这样，在步进电机转过预定角度时，极有可能使喷头基座的位移与预定位移出现偏差；实际上，该种偏差远远超过了打印机的标称精度（一般为0.1mm），事实上，采用目前普遍采用该种传动机构的3D打印机，由于受制于结构形式，精度很差，甚至不能可靠地进行零件制样。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高精度3D打印机，该打印机可以克服皮带传动机构的不稳定性问题，提高打印精度。

本发明实现技术目的所采用的技术方案是：该高精度3D打印机包括框架，所述框架上水平假设有两条相互平行的纵向导轨；所述纵向导轨上设有可沿纵向导轨滑动的横向导轨座；所述导轨座上固定有两条平行的横向导轨，所述横向导轨正交并横跨于两条所述纵向导轨之间；所述横向导轨上设有可沿横向导轨移动的喷头基座；所述打印机还包括有使喷头基座沿横向导轨滑动的横向驱动机构，以及使横向导轨座沿纵向导轨滑动的纵向驱动机构，所述横向、纵向驱动机构包括步进电机及传动皮带；其中一条横向导轨的表面由电阻材料构成，所述喷头基座下方具有与横向导轨表面相接触的横向滑动触头，所述横向滑动触头串接一个欧姆表后再分接至所述横向导轨的两端，使该欧姆表测量出所述横向导轨上，处于所述横向滑动触头两侧的两个分段的并联电阻；所述欧姆表电气连接至运算器，所述运算器耦合至步进电机控制器；同理，其中一条纵向导轨的表面由电阻材料构成，所述横向导轨座下方具有与纵向导轨表面相接触的纵向滑动触头，所述纵向滑动触头串接一个欧姆表后再分接至所述纵向导轨的两端，使该欧姆表测量出所述纵向导轨上，处于所述纵向滑动触头两侧的两个分段的并联电阻；所述欧姆表电气连接至所述运算器，所述运算器耦合至所述步进电机控制器；所述运算器根据打印指令预定的位置点，计算所述横向滑动触头、纵向滑动触头应处的位置点，并通过各所述欧姆表返回的阻值，计算所述横向滑动触头、纵向滑动触头实际所处的位置点；由所述步进电机控制器驱动各步进电机，使所述横向滑动触头、纵向滑动触头应处的位置点与实际所述的位置点一致。

作为优选，所述运算器在计算所述横向滑动触头、纵向滑动触头实际所处的位置点时，还参考各所述步进电机的当前转角，由各步进电机的当前转角，计算出一个粗略位置点，并由各所述欧姆表返回的阻值，计算出4个备选位置点；然后将所述粗略位置点与该4个备选位置点相比较，选出一个与粗略位置点最接近的备选位置点，作为所述横向滑动触头、纵向滑动触头实际所处的位置点。

作为优选，所述横向驱动机构的步进电机固定在所述横向导轨座上；所述纵向驱动机构的步进电机固定在所述框架上。

作为优选，所述电阻材料为氧化铟锡，其表面覆盖一层保护膜。

作为优选，所述横向导轨、纵向导轨的电阻材料表面铺设一层金属保护层，且所述金属保护层具有如下特点，其表面被切割成沿轴向等距分布的环形金属线，各金属线的线宽小于0.1mm，且相邻金属线之间的间距小于金属线的线宽；相邻金属线之间的间隔由绝缘质填充；且各金属线与所述电阻材料电性接触；按此方案，所述横向滑动触头、纵向滑动触头与各所述金属线相接触，从而间接电性连接至电阻材料，可以避免滑动触头直接在电阻材料上滑动，防止电阻材料被快速磨损。

本发明的有益效果在于：该高精度3D打印机在工作时，仍然采用步进电机与传动皮带构成的驱动机构，可以充分保障驱动速度与动力；在此基础上，根据各导轨上两个分段的并联电阻的变化，判断出喷头基座实际所处的位置，即可避免由于传动皮带的形变而造成的误差，使该打印机可以显著提高打印精度。

附图说明

图1是本高精度3D打印机的俯视示意图。

图2是本高精度3D打印机中，横向导轨处的电气结构示意图。

图3是图2的等效电路图。