[发明专利]一种基于柱坐标的3D打印机

说明书

本发明涉及3D打印机领域，具体涉及一种基于柱坐标的智能3D打印机。本发明的目的是提供一种基于柱坐标，对于打印圆形轮廓具有很好的精度；可在打印后自动通孔，保证了下次打印的稳定性；通孔效率高，通过路径规划可以在较短时间内完成作业；自动化程度高，能有效降低人工劳动强度；能够在通孔过程中降低对于底板的损坏；结构紧凑、便于携带、工作效率高，且制造成本低的基于柱坐标的3D打印机。一种基于柱坐标的智能3D打印机包括基座部分、升降平移机构、打印头和底板检测与清扫装置。本发明使用伺服电机控制打印喷头和通头部分的移动，精度高、运动稳定。各移动部件之间互不干涉、协同执行、工作稳定。

技术领域

本发明涉及3D打印机领域，具体涉及一种基于柱坐标的智能3D打印机。

背景技术

3D打印机是一种基于增材制造技术的机器，根据预设的数学模型，可以将塑料、粉末状金属等粘合材料在短时间内层层粘合起来形成三维的物体。3D打印技术的推广使用带来了制造业的革命性变化，无需考虑模具和机械加工工艺问题，能够在短时间内实现多种复杂形状的设计。目前的3D打印机工作过程大多基于X、Y、Z直角坐标系，在伺服电机的驱动下实现打印喷头在三个垂直方向上的空间位移。但是在打印一些圆形和类圆形曲线时，需要把半径、角度等参数逆解为直角坐标值。受计算精度和机械机构影响，圆形和类圆形工件的打印效果与理想情况存在一定的误差。针对这种情形，基于柱坐标的3D打印机可以较好地解决圆形和类圆形曲线的规划问题。此外，一些3D打印机是以孔孔板(一般指工业上小孔比较密集的多孔板)作为底板，底板上密布着小孔。打印时，粘结材料被高温加热至融化，与底板接触后冷却沉积，以堆叠薄层的形式构建立体形状。在这个过程中，半固态的粘结材料会有部分渗入底板上的孔洞中，填满空隙，形成柱形残留物，以“打桩”的形式固定整个上部的立体构件。在打印一些几何尺寸比较大的物件时，由于各部位的冷却速度不同，物件可能会产生形变，这些柱形残留物的存在很好地保证了物件外形的稳定性和准确性。但在打印完成取出物件后，这些断裂的柱形残留物会继续残留在底板上的孔洞内，影响后续打印工作的进行。孔孔板上的圆孔分布密度极大，以常用的一种孔孔板为例，孔孔板的尺寸为276×226mm，密布有14516个圆孔，每个圆孔直径仅有1.0mm左右。传统的人工通孔方式费时费力，效率很低。目前尚未存在适用于连续作业的高精度通孔机械，研发此类设备很有现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于柱坐标，对于打印圆形轮廓具有很好的精度；可在打印后自动通孔，保证了下次打印的稳定性；通孔效率高，通过路径规划可以在较短时间内完成作业；自动化程度高，能有效降低人工劳动强度；能够在通孔过程中降低对于底板的损坏；结构紧凑、便于携带、工作效率高，且制造成本低的基于柱坐标的3D打印机。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于柱坐标的3D打印机，其包括基座部分、升降平移机构、打印头15和底板检测与清扫装置；

基座部分包括底座1、顶盖3、外壳8以及旋转门27；其中，底座1和顶盖3之间布置有外壳8和可开合的旋转门27；

升降平移机构包括导轨2、z向电机10、丝杠11、皮带12、第一滑块32、第二滑块33、平移杆34、从动杆13和径向电机14；其中，

在外壳8和旋转门27内部，丝杠11和从动杆13竖直地设置在底座1和顶盖3之间；丝杠11的外侧设有导轨2；丝杠11上设有能够沿导轨2进行竖直方向运动的第一滑块32，从动杆13上设有能够沿从动杆13进行竖直方向运动的第二滑块33；第一滑块32和第二滑块33之间设有平移杆34；第一滑块32的上表面设有从动皮带轮，第二滑块33的上表面设有主动皮带轮，皮带12套设于从动皮带轮和主动皮带轮之间；z向电机10固定在底座1上，z向电机10的动力输出轴与丝杠11的底部固接；第二滑块33上固接有径向电机14，径向电机14的动力输出轴与驱动皮带12的主动皮带轮连接；