[实用新型]一种3D打印机Z轴控制调平结构

说明书

本实用新型涉及一种3D打印机Z轴控制调平结构，包括3D打印控制器、主体框架，主体框架上方设有XY轴伺服机构，XY轴伺服机构连有打印头，打印头下方设有打印基板，打印基板上设有热床，打印基板为n边形，主体框架内分别设有n根垂直安装的Z轴丝杆，Z轴丝杆的顶端和底端与主体框架轴承连接，其中一根Z轴丝杆底部直接连接耦合机构，其余Z轴丝杆底部通过电磁离合器连接耦合机构，主体框架底部设有连接耦合机构的Z轴伺服电机，Z轴丝杆通过螺母与螺母座的配合方式穿过打印基板各个角，XY轴伺服机构上设有伸展时顶部长于打印头的垂直触点开关。本实用新型方案简单、成本低、可同时确保高支撑刚性和高调平精度。

技术领域

本实用新型涉及3D打印机领域，尤其是一种3D打印机Z轴控制调平结构。

背景技术

区别于传统的数控车削、铣削加工机床，3D打印机基于数控增材制造技术，提供了一种无需模具的三维零件低成本快速加工手段。一方面，在熔融沉积成形(FDM)、选区激光熔融(SLM)、选取激光烧结(SLS)、立体平版印刷(SLA)等类型的3D打印机中，不同的技术手段被用于生成三维零件的断层平面，但在断面积层累加形成三维轮廓的过程中，上述类型的3D打印机均依赖于Z轴的精密定位运动。Z轴与断层平面垂直，用来控制当前所加工断层平面在三维零件切片中所处的层数和次序。

按位置区分，3D打印机的Z轴有工作台型和打印头型。工作台型是将Z轴传动机构设置于打印基板上，通过基板垂直升降控制断面的积层累加，一般用于中型、大型3D打印机；打印头型是将Z轴传动机构设置在打印头伺服机构上，通过打印头升降控制断面的积层累加，一般用于小型3D打印机。在大型3D打印机中，随着三维零件尺寸的不断增加，打印基板的面积越来越大，维持支撑刚性及与Z轴垂直度的难度越来越大，实践中一般采用多点支撑、多点同步提升机构来保证打印基板的支撑刚性，并在Z轴平台上额外设立多点手动调平机构来保证打印基板与Z轴的垂直度，该方式存在结构复杂、操作繁琐、调平精度低的局限。CN106827540A公开了一种采用3点支撑、3个Z轴电机独立控制的打印基板(热床)自动调平机构，但存在支撑刚性差、伺服系统复杂的局限。

发明内容

本实用新型要解决上述现有技术的缺点，提供一种方案简单、成本低、可同时确保高支撑刚性和高调平精度的3D打印机Z轴控制调平结构。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案：一种3D打印机Z轴控制调平结构，包括3D打印控制器、主体框架，主体框架上方设有XY轴伺服机构，XY轴伺服机构连有打印头，打印头下方设有打印基板，打印基板上设有热床，打印基板为n边形，主体框架内分别设有n根垂直安装的Z轴丝杆，Z轴丝杆的顶端和底端与主体框架轴承连接，其中一根Z轴丝杆底部直接连接耦合机构，其余Z轴丝杆底部通过电磁离合器连接耦合机构，主体框架底部设有连接耦合机构的Z轴伺服电机，Z轴丝杆通过螺母与螺母座的配合方式穿过打印基板各个角，XY轴伺服机构上设有伸展时顶部长于打印头的垂直触点开关。

XY轴伺服机构包括X轴伺服电机和Y轴伺服电机，X轴伺服电机、Y轴伺服电机分别通过X轴驱动器、Y轴驱动器与3D打印控制器连接，Z轴伺服电机通过Z轴驱动器与3D打印控制器连接，电磁离合器、打印头、垂直触点开关分别与3D打印控制器连接。

作为优选，所述耦合机构包括各根Z轴丝杆下方连接的同步带轮、与Z轴伺服电机连接的驱动轮，同步带轮和驱动轮位于同一水平高度且通过同步带连接。

作为优选，所述同步带上还设有张紧轮。