一种具有z向模块化延展结构的fdm型3d打印系统
阅读说明：本技术 一种具有z向模块化延展结构的fdm型3d打印系统 (FDM type 3D printing system with Z is to modularization extension structure ) 是由 张毅 王永杰 王小博 吴聪 毋源 郑泽华 于 2020-10-30 设计创作，主要内容包括：一种具有Z向模块化延展结构的FDM型3D打印系统,包括基座,在基座上端面的中间位置连接有打印平台,在基座上端面的左右两侧各连接有两个三级Z向位移装置,两个三级Z向位移装置上连接有两个二级Z向位移装置,两个二级Z向位移装置上连接有一个一级Z向位移装置,左右两侧的两个一级Z向位移装置之间连接有XY向位移装置,XY向位移装置上连接有喷头,喷头下方的打印平台上放置有打印件；在基座上端面的前侧连接有控制装置,在基座的后侧连接有给喷头送料的送料装置；本发明采用模块化方法设计多级的Z向位移装置,能够有效地增大FDM型3D打印机的工作行程,提升其打印能力,同时减小了设备所占用的空间,并降低了生产成本。(An FDM type 3D printing system with a Z-direction modular extension structure comprises a base, wherein a printing platform is connected to the middle position of the upper end face of the base, the left side and the right side of the upper end face of the base are respectively connected with two three-level Z-direction displacement devices, the two three-level Z-direction displacement devices are connected with two second-level Z-direction displacement devices, the two second-level Z-direction displacement devices are connected with one first-level Z-direction displacement device, an XY-direction displacement device is connected between the two first-level Z-direction displacement devices on the left side and the right side, a spray head is connected to the XY-direction displacement device, and a printing piece is; the front side of the upper end surface of the base is connected with a control device, and the rear side of the base is connected with a feeding device for feeding the spray head; the invention designs the multi-stage Z-direction displacement device by adopting a modularization method, can effectively increase the working stroke of the FDM type 3D printer, improves the printing capability of the FDM type 3D printer, simultaneously reduces the space occupied by equipment and reduces the production cost.)
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种具有Z向模块化延展结构的FDM型3D打印系统。
背景技术
FDM型3D打印机以ABS、PLA或尼龙等为材料，利用位移装置控制喷头沿着规划路径移动，在打印平台上通过喷嘴将熔融态的材料逐层堆叠成形来构造实体模型。由于受到位移装置结构的影响，现有的大多数FDM型3D打印机制作的实体模型在外形尺寸上均有一定的限制。为了提升打印能力，FDM型3D打印机不得不在设计上增大位移装置的工作行程，扩大了设备所占用的空间；而对于3D打印机的使用者，则必须添置满足实体模型打印尺寸要求的大型3D打印机，增加了生产成本。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有Z向模块化延展结构的FDM型3D打印系统，采用模块化方法设计多级的Z向位移装置，能够有效地增大FDM型3D打印机的工作行程，提升其打印能力，同时减小了设备所占用的空间，并降低了生产成本。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种具有Z向模块化延展结构的FDM型3D打印系统，包括基座01，在基座01上端面的中间位置连接有打印平台02，在基座01上端面的左右两侧各连接有两个三级Z向位移装置08，两个三级Z向位移装置08上连接有两个二级Z向位移装置07，两个二级Z向位移装置07上连接有一个一级Z向位移装置06，左右两侧的两个一级Z向位移装置06之间连接有XY向位移装置03，XY向位移装置03上连接有喷头04，喷头04下方的打印平台02上放置有打印件10；在基座01上端面的前侧连接有控制装置09，在基座01的后侧连接有给喷头04送料的送料装置05。
所述的XY向位移装置03包括基板0301，在基板0301的左上角连接第一支座0302，在基板0301的右上角连接有第二支座0306，第一支座0302、第二支座0306支撑有回转轴0305，回转轴0305的左端安装有第一同步带轮0303，回转轴0305的右端安装有第二同步带轮0307，回转轴0305的左端端头和第四步进电机0304输出轴连接；
在基板0301的左下角连接有第三支座0312，第三支座0312连接有第三同步带轮0313，第一同步带轮0303和第三同步带轮0313上连接有第一同步带0308；第一支座0302和第三支座0312连接有第一导柱0310，第一导柱0310上的第一滑块0316和第一同步带0308连接；
在基板0301的右下角连接有第四支座0314，第四支座0314上连接有第四同步带轮0315，第二同步带轮0307和第四同步带轮0315上连接有第二同步带0309；第二支座0306和第四支座0314连接有第二导柱0311，第二导柱0311上的第二滑块0317和第二同步带0309连接；
第一滑块0316和第二滑块0317之间连接有直线电机0318，直线电机0318的动子座上连接有喷头04。
所述的送料装置05包括支架0501，支架0501连接在基座01的侧面，在支架0501上连接有料盘0502，在料盘0502上缠绕有料丝0504，料丝0504另一端穿过套杆0503与喷头04连接，套杆0503连接在基板0301上。
所述的一级Z向位移装置06包括第一架体0601，第一架体0601顶部安装有第一步进电机0602，第一步进电机0602的主轴穿过第一架体0601与第一丝杆0603连接，第一丝杆0603安装在第一架体0601内，第一架体0601内安装有2个第一光轴0604，第一丝杆0603和2个第一光轴0604上连接有第一升降板0605，第一升降板0605的下表面连接有第一位移传感器0606，第一架体0601下端的两侧连接有第二升降板0607；
所述的二级Z向位移装置07包括第二架体0701，第二架体0701顶部安装有第二步进电机0702，第二步进电机0702的主轴穿过第二架体0701与第二丝杆0703连接，第二丝杆0703安装在第二架体0701内，第二架体0701内安装有2个第二光轴0704，第二丝杆0703、2个第二光轴0704和第二升降板0607连接，第二升降板0607的下表面连接有第二位移传感器0705，2个第二架体0701下端的外侧连接有第三升降板0706；
所述的三级Z向位移装置08包括第三架体0801，第三架体0801底部通过垫板0806连接在基座01上，第三架体0801顶部连接有第三步进电机0802，第三步进电机0802的主轴穿过第三架体0801与第三丝杆0803连接，第三丝杆0803安装在第三架体0801上，第三架体0801上安装有2个第三光轴0804，第三丝杆0803、2个第三光轴0804和第三升降板0706连接，第三升降板0706的下表面连接有第三位移传感器0805。
所述的控制装置09分别与第四步进电机0304、直线电机0318、喷头04、第一步进电机0602、第一位移传感器0606、第二步进电机0702、第二位移传感器0705、第三步进电机0802和第三位移传感器0805电连接。
本发明的有益效果是：
本发明采用模块化设计FDM型3D打印机的Z向位移装置，利用一级Z向位移装置、二级Z向位移装置和三级Z向位移装置来实现XY向位移装置的Z向位移。在3D打印机未开始工作时，第一升降板、第二升降板和第三升降板分别位于第一架体、第二架体和第三架体的底端，有效地减小了3D打印机所占用的空间。在3D打印机开始工作时，第一升降板、第二升降板和第三升降板在控制装置的作用下，沿着Z向依次升高，带动XY向位移装置实现Z向位移。本发明可根据打印机的Z向设计打印参数，或者打印件的Z向打印尺寸，灵活地增加或者减少Z向位移装置的级数，实现Z向模块化延展功能，有效地提高了3D打印机的适用性，并降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为XY向位移装置的结构示意图。
图3为送料装置的结构示意图。
图4为一级Z向位移装置、二级Z向位移装置和三级Z向位移装置的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种具有Z向模块化延展结构的FDM型3D打印系统，包括基座01，在基座01上端面的中间位置连接有打印平台02，在基座01上端面的左右两侧各连接有两个三级Z向位移装置08，两个三级Z向位移装置08上连接有两个二级Z向位移装置07，两个二级Z向位移装置07上连接有一个一级Z向位移装置06，左右两侧的两个一级Z向位移装置06之间连接有XY向位移装置03，XY向位移装置03上连接有喷头04，喷头04下方的打印平台02上放置有打印件10；在基座01上端面的前侧连接有控制装置09，在基座01的后侧连接有给喷头04送料的送料装置05。
如图2所示，所述的XY向位移装置03包括基板0301，在基板0301的左上角连接第一支座0302，在基板0301的右上角连接有第二支座0306，第一支座0302、第二支座0306支撑有回转轴0305，回转轴0305的左端安装有第一同步带轮0303，回转轴0305的右端安装有第二同步带轮0307，回转轴0305的左端端头和第四步进电机0304输出轴连接；
在基板0301的左下角连接有第三支座0312，第三支座0312连接有第三同步带轮0313，第一同步带轮0303和第三同步带轮0313上连接有第一同步带0308；第一支座0302和第三支座0312连接有第一导柱0310，第一导柱0310上的第一滑块0316和第一同步带0308连接；
在基板0301的右下角连接有第四支座0314，第四支座0314上连接有第四同步带轮0315，第二同步带轮0307和第四同步带轮0315上连接有第二同步带0309；第二支座0306和第四支座0314连接有第二导柱0311，第二导柱0311上的第二滑块0317和第二同步带0309连接；
第一滑块0316和第二滑块0317之间连接有直线电机0318，直线电机0318的动子座上连接有喷头04。
如图3所示，所述的送料装置05包括支架0501，支架0501连接在基座01的侧面，在支架0501上连接有料盘0502，在料盘0502上缠绕有料丝0504，料丝0504另一端穿过套杆0503与喷头04连接，套杆0503连接在基板0301上。
如图4所示，所述的一级Z向位移装置06包括第一架体0601，第一架体0601顶部安装有第一步进电机0602，第一步进电机0602的主轴穿过第一架体0601与第一丝杆0603连接，第一丝杆0603安装在第一架体0601内，第一架体0601内安装有2个第一光轴0604，第一丝杆0603和2个第一光轴0604上连接有第一升降板0605，第一升降板0605的下表面连接有第一位移传感器0606，第一架体0601下端的两侧连接有第二升降板0607；
所述的二级Z向位移装置07包括第二架体0701，第二架体0701顶部安装有第二步进电机0702，第二步进电机0702的主轴穿过第二架体0701与第二丝杆0703连接，第二丝杆0703安装在第二架体0701内，第二架体0701内安装有2个第二光轴0704，第二丝杆0703、2个第二光轴0704和第二升降板0607连接，第二升降板0607的下表面连接有第二位移传感器0705，2个第二架体0701下端的外侧连接有第三升降板0706；
所述的三级Z向位移装置08包括第三架体0801，第三架体0801底部通过垫板0806连接在基座01上，第三架体0801顶部连接有第三步进电机0802，第三步进电机0802的主轴穿过第三架体0801与第三丝杆0803连接，第三丝杆0803安装在第三架体0801上，第三架体0801上安装有2个第三光轴0804，第三丝杆0803、2个第三光轴0804和第三升降板0706连接，第三升降板0706的下表面连接有第三位移传感器0805。
所述的控制装置09分别与第四步进电机0304、直线电机0318、喷头04、第一步进电机0602、第一位移传感器0606、第二步进电机0702、第二位移传感器0705、第三步进电机0802和第三位移传感器0805电连接。
本发明的工作原理为：在控制装置09上分别设定一级Z向位移装置06的一级Z向工作行程、二级Z向位移装置07的二级Z向工作行程和三级Z向位移装置08的三级Z向工作行程，则3D打印机在Z向的打印范围为一级Z向工作行程、二级Z向工作行程和三级Z向工作行程之和；在制作打印件10的过程中，第一位移传感器0606、第二位移传感器0705和第三位移传感器0805用于检测一级Z向位移装置06、二级Z向位移装置07和三级Z向位移装置08的Z向位移；利用控制装置09启动第一步进电机0602，驱动第一丝杆0603旋转，带动第一升降板0605沿着Z向升降，实现XY向位移装置03的Z向位移；当第一位移传感器0606探测到第一升降板0605的Z向位移达到一级Z向工作行程时，则触发控制装置09启动第二步进电机0702，驱动第二丝杆0703旋转，带动第二升降板0607沿着Z向升降，继续实现XY向位移装置03的Z向位移；当第二位移传感器0705探测到第二升降板0607的Z向位移达到二级Z向工作行程时，则触发控制装置09启动第三步进电机0802，驱动第三丝杆0803旋转，带动第三升降板0706沿着Z向升降，继续实现XY向位移装置03的Z向位移；当第一位移传感器0606探测到XY向位移装置03的Z向位移达到打印件10在Z向的尺寸高度时，触发控制装置09停止第一步进电机0602的工作；当第二位移传感器0705探测到XY向位移装置03的Z向位移达到打印件10在Z向的尺寸高度时，触发控制装置09停止第二步进电机0702的工作；当第三位移传感器0805探测到XY向位移装置03的Z向位移达到打印件10在Z向的尺寸高度时，触发控制装置09停止第三步进电机0802的工作；利用步进电机0304驱动第一同步带0308和第二同步带0309，带动直线电机0318在第一导柱0310和第二导柱0311上滑动，以实现连接在直线电机0318上的喷头04在X方向的位移；直线电机0318驱动直线电机组件动子座移动，带动连接在动子座上的喷头04实现在X方向的位移。
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