阅读说明：本技术 立板型水槽浮动丝杆支撑电动转换雕刻/3d打印机 (Vertical plate type water tank floating screw rod supporting electric conversion engraving/3D printer ) 是由 张家宁 陆蓉 张弛 于 2021-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于钣金工艺中的折弯技术和注塑/3D打印工艺实现的立板型水槽浮动丝杆支撑电动转换雕刻3D打印机。根据本发明的雕刻/3D打印,包括：立板、底座、上盖体,用于3D打印雕刻的连接,形成框架体；浮动水槽组,由Z轴丝杆提供支撑和驱动,用于放置工作平台和收集冷却液；上盖体中的行走组,用于雕刻/3D打印集成件对加工位置的移动；以及雕刻/3D打印集装置,与行走工作组相连接,用于主轴电机和/或3D打印头和/或激光头的连接,形成加必备的工条件。根据本发明的印雕刻/3D打印机,是基于钣金工艺中的折弯技术和注塑/3D打印工艺形成,使加工成本大为下降,为推广提供了必要的条件。(The invention discloses a vertical plate type water tank floating screw rod supporting electric conversion carving 3D printer based on a bending technology and an injection molding/3D printing technology in a sheet metal process. engraving/3D printing according to the invention comprises: the vertical plate, the base and the upper cover body are used for connecting 3D printing and carving to form a frame body; the floating water tank group is supported and driven by a Z-axis screw rod and is used for placing a working platform and collecting cooling liquid; the traveling group in the upper cover body is used for moving the processing position of the engraving/3D printing integrated piece; and the engraving/3D printing set device is connected with the walking working group and is used for connecting the spindle motor and/or the 3D printing head and/or the laser head to form necessary working conditions. The printing and engraving/3D printer is formed based on a bending technology and an injection molding/3D printing technology in a sheet metal process, so that the processing cost is greatly reduced, and necessary conditions are provided for popularization.)

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分尽量按比例绘制例如以T型槽口工作台宽度方向尺寸为基准的按比例绘制。此外，在图中可能未显示出某些公知的部分。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

行走组定义：X轴行走组移动，表示为X轴方向横向（左右）移动；Y轴行走组移动，表示为Y轴方向纵向（前后）移动；Z轴行走组移动，表示为Z轴方向竖直（上下）移动。

图1为根据本发明实施例的雕刻/3D打印整装外形特征示意图；如图1所示，

它包括：立板1（内含立板11、立板窗口盖板12）、底座2、浮动水槽组3（内含浮动水槽基座31、水槽基座注塑/3D打印包裹32、T型槽口工作平台33、3D打印电热玻璃平台34、软硬水管等）、雕刻/3D打印集成装置4、上盖体5（内含X、Y行走组）、装饰件6（内含塑料顶盖61、转轴前开门62等）。

立板1作为框架支撑基础，放置在雕刻/3D打印机纵向两侧；其中，两侧面上有切割窗口包括窗口封盖，便于工件安装，以形成雕刻/3D打印机框架体的结构支撑。底座2放置在立板内侧的底部，上盖体5和装饰件6（塑料顶盖61），放置在立板内侧的上部；立板、底座和上盖相连接，用于形成稳固雕刻/3D打印机框架体。可选地，底座和上盖体的形状例如为正方形、矩形等。

浮动水槽组3、浮动在底座的上方和上盖体下方的框架体内，用于形成冷却液的水循环和放置T型槽口工作上的工件放置；在平台上方有3D打印时的玻璃电热工作台的嵌入，用于3D打印。可选地，浮动水槽组的形状与底座、上盖体、装饰件（塑料顶盖）的形状大致相同。

在框架体四角或两立板纵向两侧，有Z轴行走组9（图中未显示，见图11），通过底座固定Z轴步进电机和Z轴联轴节连接的Z轴丝杆，由Z轴轴端轴承座与上盖连接，形成动态支撑和支撑，用于支撑和支撑浮动水槽组在框架体内的上下移动；在上盖体内包裹有Y轴行走组8（图中未显示，见图11）和X轴行走组7（图中未显示，见图11），用于连接雕刻/3D打印集成整装4，实现雕刻/或3D打印等功能。

在立板前段与上盖体的连接处，有内缩空间，用于插入装饰件6（塑料顶盖），起到很好的装饰（立板上方有暴露的端面）作用；同时在前部延长板左下侧设置有转轴插口孔，用于前开门的转动；同样在前段底座也有内缩空间，用于前开门的放置；并设置有转轴插口，便于转轴插销插入，完成前开门工作。可选的，前开门可以（如图显示）铁件例如不锈钢薄板折边处理得到，也可用PVC等制作。

图2为根据本发明实施例的雕刻/3D打印的框架体构件示意图；如图2所示，它包括：立板11、立板窗口盖板12、底座2、浮动水槽基座31、上盖体5、塑料顶盖61（图中未显示）。

立板11是用厚板材例如2mm镀锌板折弯而成，放置在纵向两侧，有足够的强度，用于结构支撑；在两立板纵向前后向内两次折弯，形成“C”状柱体状，整板结构，用于结构的强度提升以及Z轴行走组的包裹；在内立面下部有内缩例如5mm的下部切口，用于底座2横向延伸板嵌入；所留的连接缝，可焊接处理，以保证结构强度；在内立面上部有对应上盖插入的内缩切口（依图，在纵向迎面有内缩距离应大于底端内缩距离，便于安装的Y轴支撑光轴固定螺丝能藏在立板柱体内）内，用于上盖体的嵌入。详见图3。

底座2是用壁厚例如2mm镀锌板，放置在立板下部；该件以上表面为基准，纵向前后向下向内两次折弯形成有强度的“C”状反扣状柱体；在前后端底部面上有板的延伸，用于嵌入立板底端两侧；在底面上有孔，用于Z轴步进电机安装；与立板内部用焊接方式，完成稳固的框架基础（详见图4）；反扣状底座下方可设计成容纳开关电源、控制电路、支撑电路、水循环系统、定制变频系统等，组成一线（USB支撑信号和电源输入组合）空间；在底座中心有孔，用于浮动水槽组上的链接软管通过。详见图4。

上盖5是用厚板材例如大于2mm镀锌板纵向两侧向下向内两次折弯而成，因折弯的因素，有足够的强度，搭在立板上部的切口断面上，形成结构支撑；在下表面上有向下锥形沉孔，用于Z轴行走组上部的垫块/Z轴滚珠丝杆轴承座进行无突出连接（缩小Y轴滑块在行走时的空间），以形成稳固的内部Z轴行走组的组成的四边形结构稳定性包括连接形成稳固的框架体内部支撑。纵向后部有不影响雕刻/3D打印集成装置在3D打印操作时的最大移动的端面切除，利于行走距离最大化；在纵向前后面上有纵轴/Y轴光轴固定孔，用于纵轴/Y轴光轴支撑的固定，以形成Y轴行走组的支撑；在纵向后部有钻孔（图中未显示），用于步进电机凸缘嵌入；有Y轴步进电机的固定孔（图中未显示），用于形成Y轴行走组的形成连接。可选的，在前后端立板与上盖之间的间隙，可以用垫付方式，在螺丝锁紧时，得以解决。详见图5。

浮动水槽基座31是用厚板材例如2mm镀锌板折弯而成，放置在立柱、底座和上盖形成框架体内，切割料向上向外两次折弯形成有强度的状柱体，纵向两侧有延伸到近立板内表面；上部有纵向切口，用于嵌入时移动时，有活动间隙；并在前后有孔，用于Z轴滚珠丝杆螺母安装和固定，以实现上下移动。

由图可见，所属构件是用板材经切割包括激光切割料，折弯而成（不包括塑料顶盖）；显示出工艺简单、可靠、用料少、成本低等特点。

图3为根据本发明实施例的雕刻/3D打印的立板结构示意图；如图3所示，板材前后向内两次折弯成“C”状，纵向两侧对称布置。纵向前端（近视觉点）和后端（远视觉点）下部有小切口E11，用于底座下表面延伸板的插入；上部有向下的内边切除A11，用于上盖体的嵌入。在后端面上，有用于Y轴步进电机嵌入切口C11和用于纵轴/Y轴光轴工艺孔B11，便于Y轴行走组的安装和固定；在侧面上布置有固定侧挡板连接孔D11，对应的在侧挡板12上有安装孔A12，用于侧挡板的固定。

图4为根据本发明实施例的雕刻/3D打印的底座结构示意图；如图4所示，形似“十”状激光切割板料，纵向前后向下向内两次折弯形成倒“C”型；在下表面两侧有板的延伸和向上的锥形沉孔A2，用于四只Z轴步进电机的下部无凸起的固定；在上表面中心处有孔B2，用于浮动水槽上的链接的软管引出，以形成水的循环；在前部有钻孔C2，用于门销的插入，与装饰盖板上的插销孔配合，以完成前开门的工作；在反扣状底座下方可设计成容纳开关电源、控制电路、支撑电路、水循环系统、定制变频系统等，组成一线（USB支撑信号和电源输入组合）空间。可选的，在横向两侧可以折弯处理，以提高结构强度。

图5为根据本发明实施例的雕刻/3D打印的上盖结构示意图；如图5所示，显示处于纵向前后反置状；该件是用激光切割镀锌板材，由折弯技术完成；如以上表面为基准，纵向两侧上下向内折弯，形成 “C”状，放置在立板的内侧上部。在纵向前部（近视觉端）有平面切口，用于雕刻/3D打印集成装置，在3D打印时的雕刻/3D打印集成装置的横置时的无障碍转换；在切口上部有向内的折弯，用以提高结构强度；在前部两侧悬臂上有步进电机凸缘嵌入和安装孔A5，用于Y轴步进电机的稳固安装和固定；在步进电机安装孔的上部，有固定纵轴/Y轴光轴固定通孔B5，用于纵轴/Y轴光轴的固定，以形成Y轴行走组的支撑；在两次折弯的平面上，Z轴丝杆轴承座固定螺孔C5，用于丝杆轴端的轴承座的固定，以形成Z轴丝杆的径向压缩，保证形成直立丝杆的支撑和支撑-即对浮动水槽的总处于Z轴方向的实时上下浮动。该件加工便捷，较多接缝，利于焊接处理，以保证结构强度。可选的，纵向两侧可以向下折弯，以提高结构强度；特别是对前段两侧的悬臂结构加强有利。

图6为根据本发明实施例的雕刻/3D打印的水槽组装备示意图；如图6所示，

它包括：水槽基座31、注塑/3D打印基座包裹32（包括有工作台网格垫付，以形成可水流动蓄水池）、T型槽口工作平台33、3D打印玻璃电热平台34，放置在立柱内侧以及底座上方和上盖下方；用于在体内的上下移动。

水槽基座31，是用板材镀锌板制作；该件向上向内折弯形成有强度的基础件，搭在四周在Z轴滚珠丝杆螺母上；在四角上下有Z轴滚珠丝杆过孔以及在四角有Z轴丝杆螺母固定孔，用于安装 ，以形成水槽组在Z轴上的上下移动。在中部有焊装的短硬管，用于连接软管，形成冷冻液的水循环系统。详见图7。

基座包裹32作为装饰和T型槽口工作台垫付件，是用注塑/或3D打印制作；从上部涂胶插入，用于水槽基座断面封堵和防锈以及装饰；在中部有网格条状，用于垫付T型槽口工作台33；在下部有形成水流动的蓄水池，是形成冷却液水循环系统必备条件。

在3D打印时，3D打印玻璃电热平台34垫付在基座包裹内部和T型槽口工作台上方，以完成3D打印操作。

图7为根据本发明实施例的雕刻/3D打印的浮动水槽基座结构示意图；如图7所示，该件31是用激光切割镀锌板材，向上向外折弯，形成有容积的吊耳状，作为浮动水槽组的基础件/或承压件，放置和浮动在框架体内。纵向前后吊耳延伸较短，纵向左右延伸较多；在较多的延伸面上有固定丝杆立轴/Z轴带法兰的丝杆螺母的钻铣孔A31，用于丝杆螺母的安装和固定，以形成水槽组的上下浮动和支撑；有纵向槽口C31，用于在浮动时，行走在立板“C”结构的内部立面内；在底面纵向有下水硬管B31，用于冷冻液的引出，以便形成水循环。

图8为根据本发明实施例的雕刻/3D打印Y轴滑台装备示意图；如图8所示，它包括：X轴步进电机71、Y轴滚珠丝杆螺母84、Y轴直线轴承86、Y轴滑台87。

在Y轴滑台，是有注塑/或3D打印制作，在纵向上中部插入涂胶固定X轴步进电机（也可纵向螺丝压紧固定），用于X轴行走组的建立；两侧有孔，用于从背面大孔螺丝旋入固定X轴光轴，形成X轴支撑。在Y轴滑台纵向下部嵌入有法兰型Y轴滚珠丝杆螺母和嵌入有Y轴直线轴承，用于形成纵向立柱/Y轴光轴的支撑和Y轴丝杆的支撑，以建立Y轴行走组的行走。可选的，用丝杆螺母和直线轴承柱状型，涂胶插入在有止退作用的大小孔设置的孔内；位置居中，对工作时的负荷分配更有利（图显示的是贴边放置）。

由图可见，Y轴滑台用注塑/3D打印一次成型，在强度有保障情况下，满足了安装便利和工艺简化目的。

图9为根据本发明实施例的雕刻/3D打印X轴滑台装备示意图；如图9所示，它包括：X轴丝杆螺母74、X轴直线轴承76、X轴滑台77，放置在上盖体内侧，用于在体内的横向移动。

X轴滑台，是用注塑/3D打印制作；X轴滑台中部有X轴滚珠丝杆螺母插入，较大的嵌入距离有利于X轴联轴节深入，以扩大行程。两侧有直线轴承插入，在两侧的直线轴承有突出状，用于两侧X轴外延夹板41（见图7）的定位；在两侧4个通心孔，用螺丝夹装外延夹板，形成固定。

由图可见，X轴滑台用注塑/3D打印一次成型，在强度有保障情况下，满足了安装便利和工艺简化。

图10为根据本发明实施例的雕刻/3D打印X轴外延夹板结构示意图；如图10所示，夹板夹持在X轴滑台两侧，用于连接雕刻/3D打印集成整装，实现电动转换，以完成雕刻和3D打印等操作。夹板是由厚板材例如4mm镀锌板加工；在夹板面上有孔钻铣孔A41，用于连接雕刻/3D打印转换的旋转中心；有通孔B41、用于横轴/X轴光轴通过；并在孔A41内侧有铣E41处理，用于X轴直线轴承封面和固定；有4个通孔C41，用于夹持有钻孔夹板；有通孔D41，用于X轴滚珠丝杆通过；在外延夹板的前段有以A41为轴心的开齿，用于雕刻/3D打印集成整装的电动转换。

图11为根据本发明实施例的雕刻/3D打印行走机构装备示意图；如图11所示，行走组所连接的雕刻装置，用于对加工件的位置移动以及形成必备的加工条件。Z轴行走组包括：Z轴步进电机91、Z轴丝杆联轴节92、Z轴滚珠丝杆93、Z轴法兰滚珠丝杆螺母94、Z轴丝杆轴承座98、Z轴丝杆支撑轴承99，放置在四周，下部由底座固定Z轴步进电机，上部由上盖固定Z轴丝杆轴承座，形成动态链接。由Z轴步进电机提供旋转动力，通过联轴节传递给Z轴滚珠丝杆；而Z轴法兰滚珠丝杆螺母94固定在浮动水槽基座上，由于径向约束，就转换成浮动水槽的延Z轴方向的上下移动。

在Y轴行走组包括有：Y轴步进电机81、Y轴联轴节82、Y轴滚珠丝杆83、Y轴滚珠丝杆螺母84、Y轴支撑光轴85、Y轴直线轴承86、Y轴滑台87。由Y轴步进电机提供旋转动力，传递到Y轴联轴节上，再传递给Y轴滚珠丝杆上；而Y轴滚珠丝杆螺母固定在Y滑台上，由于径向约束，就转换成Y滑台延Y轴方向移动；再有，如果Y轴支撑是由纵轴/Y轴光轴（前后固定在上盖体上）承担，当固定于Y轴滑台的直线轴承承担了连接滑台的上的雕刻装置的负荷，就形成了Y轴行走组移动功能-即Y轴行走组（包括雕刻/3D打印集成装置）的纵向移动。

在X轴行走组包括有：X轴步进电机71、X轴联轴节72、X轴滚珠丝杆73、X轴滚珠丝杆螺母74（图中未显示）、X轴支撑光轴75、X轴直线轴承76（图中未显示）、X轴滑块77。由X轴步进电机提供旋转动力，传递到X轴联轴节上，再传递给X轴滚珠丝杆，而X轴滚珠丝杆螺母固定在X轴滑台上，由于径向约束，就转换成X轴滑台延X轴方向移动；再有，如果X轴支撑是由横轴/X轴光轴承担，当固定于X轴滑台上的直线轴承承担了连接滑台上的雕刻/3D打印集成装置的负荷，就形成了X轴行走组移动-即雕刻/3D打印集成装置横向移动。

进一步，Z轴行走组承载了整个浮动水槽的移动，Y行走组承载了X轴行走组的移动，这种复合运动造就了雕刻/3D打印集成/激光雕刻的运作。

图12为根据本发明实施例的雕刻/3D打印集成座结构示意图；如图12所示，集成座是用来完成主轴步进电机、步进电机、3D打印头的放置和固定；放置在X轴外延夹板外侧，是由厚板材例如4mm镀锌板经切割、折弯、钻铣、焊接等工艺完成，结构强度有保证。如果以下平面为基本面，激光切割料两侧向上折弯，形成U状，下平面上有主轴步进电机轴的通过孔和主轴步进电机固定孔，用于主轴步进电机固定；在两侧有连接雕刻/3D打印转换的旋转中心孔A42。前端两侧向内折弯，形成平面，缝隙焊接处理，以提高结构强度；在面上有3D打印头固定孔B42和电加热管和温度传感器线路通过孔C42，用于线路连接。在U型体的后侧下方向内折弯，形成封闭腔，以焊接处理，以提高结构强度；在中部位置向内折弯D42，形成有凸缘的结构，用于步进电机嵌入时有靠背支撑，涂胶固定，以防止步进电机的轴向窜动；在凸缘两侧有钻孔E42，用于步进电机的径向锁定。所有的缝隙，可焊接处理，以提高结构强度。

图13为根据本发明实施例的雕刻/3D打印集成转换器传动机构示意图；如图13所示，假设X轴滑台77固定，双输出轴步进电机43通过径向固定插入轴44固定在雕刻/3D打印集成座上形成径向压缩；同时，打印集成座凸缘涂胶粘接步进电机侧面上，形成防轴向压缩，以防步进电机轴向窜动；如果步进电机转动，步进电机两轴头上的小齿轮45以轴线y转动，因与集成座上的大齿轮是啮合关系，会造成小齿轮转动时，带的步进电机延轴线x转动，并形成集成座转动-即所连接在基座上的步进电机、3D打印机构、水管等的转动。

图14为根据本发明实施例的雕刻/3D打印集成转换器装备示意图；如图14所示，它包括：X轴外延夹板41、雕刻/3D打印集成座42、步进电机43、径向固定插入轴44、3D打印头46、散热风机47、X轴滚珠丝杆螺母74、X轴滑台77。图示为3D打印状态，如果转换到雕刻状态，步进电机顺时针转动，带的集成座包括连接其上的工作部件，旋转到垂直位置；集成座后端与X轴滑台包括X轴外延夹板后端接触形成支撑。

综上所述，一种立板型水槽浮动丝杆支撑电动转换雕刻/3D打印机的设计，是建立在用料少简单、技术要求低、加工简单易行、机构设置可靠等特点，对家用桌面工作系统的设置带来的大的帮助。关键是简单的工作系统，便于雕刻和3D打印等随意切换，可以实现中小学生上手快，产生学习兴趣；同时，结构简单，主件容易获得，也为个人DAY制作提供了条件。

应当说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例尽可能按实例详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。