一种3D打印机自动定位装置的制作方法

一种3d打印机自动定位装置
技术领域
1.本实用新型涉及3d打印技术领域，尤其涉及一种3d打印机自动定位装置。


背景技术：

2.3d打印技术，即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3d打印的基本原理为“逐层打印、层层叠加”，首先由三维软件生成三维模型，然后由上位机切片软件对三维模型进行切片并规划路径，并生成g
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code文件，将文件导入给下位机控制器，由控制器控制3d打印机逐层打印，再现三维实体模型。
3.如专利公告号为cn207028196u的中国专利，提出了一种3d打印装置及3d打印设备。该3d打印装置包括打印头、打印台、x轴滚珠传动组件、y轴滚珠传动组件及z轴滚珠传动组件；y轴滚珠传动组件用于使打印头在y轴方向上移动；x轴滚珠传动组件用于使打印头在x轴方向上移动；z轴滚珠传动组件用于使打印台在z轴方向上移动。通过x轴滚珠传动组件和y轴滚珠传动组件分别使打印头在x方向和y方向移动，能够稳定地控制打印头在水平方向上的移动距离，通过z轴滚珠传动组件使打印台在z轴方向移动，从而能够稳定地控制打印层高。
4.在打印过程中，理想状态下的打印层结构如图7所示，其中：l1、l2为相邻两根纤维的间距，d为纤维直径，θ为相邻两层纤维支架间的交错角度，在理想状态下的打印层中，相邻两根纤维的间距等于预设的目标间距，相邻两层纤维支架的角度等于预设的目标交错角度。3d打印机打印头与打印玻片的准确定位是打印准备阶段重要的一环，由于打印头及打印玻片种类繁多，因堵塞、损坏或添加材料等原因需要频繁拆装更换打印头和玻片，使得每次更换后，打印头与打印玻片的相对位置难以准确定位。目前打印头与打印玻片的定位以人工定位为主，但人工定位的准确性差，导致不能很好地控制打印过程中相邻两根纤维达到预设的目标间距、以及相邻两层纤维支架达到预设的交错角度，从而影响打印质量。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种3d打印机自动定位装置，可以实现打印针头的自动定位，提高定位精度，保证打印质量。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
7.一种3d打印机自动定位装置，包括z轴导轨和设于所述z轴导轨下方的打印基座，所述z轴导轨上升降设置有挤料器，所述挤料器的底部设有打印针头，所述z轴导轨上还设有用于驱动挤料器上下移动的驱动组件，所述驱动组件控制连接有3d打印机控制器，以控制驱动组件的启停；所述打印基座的上端面嵌设有打印平台，所述打印平台的上端面为定位界面，所述打印平台和打印针头均接通外部电源，所述打印针头的底部套设有导电体，所述导电体通过定位信号导线连接3d打印机控制器，以传输打印针头到达定位界面的信号。
8.进一步设置为：所述挤料器包括支撑底座，所述支撑底座的上下两端分别固设有
顶板和底板，所述顶板和底板之间设有挤料筒，所述打印针头贯穿设置于底板上。
9.进一步设置为：所述导电体包括一体连接的固定板、连接壳体和定位环，所述固定板固定连接于底板的下端面且所述固定板上开设有供打印针头通过的开口，所述连接壳体呈圆锥状且其两端分别连接固定板和定位环，所述定位环套设于打印针头的周侧。
10.进一步设置为：所述顶板和底板上均开设有供定位信号导线通过的定位孔。
11.进一步设置为：所述驱动组件包括电机和与之传动连接的丝杠，所述支撑底座固设有和所述丝杠滑动连接的导向环，所述z轴导轨上设有两个和丝杠转动连接的轴承座，所述z轴导轨开设有滑槽，所述支撑底座和所述滑槽滑动连接。
12.进一步设置为：所述挤料筒的周侧套设有保温外壳，所述保温外壳朝向挤料筒的一侧设有温度传感器，以实时监测打印材料的温度。
13.进一步设置为：所述保温外壳上螺纹连接有紧固螺栓，从而将温度传感器抵紧于挤料筒的筒壁。
14.进一步设置为：所述打印平台的中心处固设有定位平台，所述定位平台采用可导电的柔性金属材料制成，此时，所述定位平台的上端面为定位界面。
15.进一步设置为：所述打印基座的一侧设有定位信号插座，以电性接通所述3d打印机控制器。
16.进一步设置为：所述支撑底座、顶板、底板和保温外壳均采用耐高温材料制成。
17.综上所述，本实用新型的有益技术效果为：
18.(1)3d打印机控制器控制驱动组件驱动打印针头向下移动，直至打印针头和定位界面接触，打印针头、打印平台形成导电回路，导电接通信号通过定位信号导线回传到3d打印机控制器，3d打印机控制器确认到达打印平台之后，控制驱动组件停止，同时记录此时打印针头的位置，并将此位置作为3d打印机在竖直方向的位置零点。接着控制驱动组件驱动打印针头上移到达设置好的目标位置，相比于现有技术，提高了定位精度，保证打印质量，同时可以避免人工调整打印针头而发生的烫伤事件。
19.(2)通过设置导电体代替了常用的位置传感器，简化了3d打印机的结构，提高了定位过程的可靠性，并且可以降低成本，通过导电回路的通断，即可实现准确定位。
20.(3)通过设置定位孔，可以避免在打印过程中定位信号导线松弛而影响打印针头的正常工作，同时也提高了美观性。
21.(4)3d打印机控制器记录了3d打印机在竖直方向的位置零点，为打印过程提供了参考。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为实施例1的整体结构示意图；
24.图2为实施例1拆下保温外壳后的主视图；
25.图3为打印针头、导电体和底板的结构及其连接关系图；
26.图4为实施例1的后视图，主要用于展示驱动组件的结构；
27.图5为实施例2的整体结构示意图；
28.图6为本实用新型中3d打印机控制器的控制流程图；
29.图7为理想状态下的打印层结构单元模型。
30.附图标记：
31.1、z轴导轨
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2、打印基座
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3、挤料器
32.301、支撑底座
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302、顶板
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303、底板
33.304、挤料筒
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305、定位孔
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306、保温外壳
34.4、打印针头
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5、驱动组件
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501、电机
35.502、丝杠
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503、导向环
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504、轴承座
36.6、打印平台
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7、导电体
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701、固定板
37.702、连接壳体
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703、定位环
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704、开口
38.8、定位信号导线
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9、定位信号插座
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10、滑槽
39.11、紧固螺栓
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12、定位平台
具体实施方式
40.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
41.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
43.实施例1
44.参照图1和图2，为本实用新型公开的一种3d打印机自动定位装置，包括z轴导轨1和设于z轴导轨1下方的打印基座2，z轴导轨1上滑动设置有挤料器3，挤料器3的底部设有打印针头4，z轴导轨1上还设有用于驱动挤料器3上下移动的驱动组件5，驱动组件5控制连接有3d打印机控制器，3d打印机控制器可以控制驱动组件5的启停。打印基座2的上端面嵌设有打印平台6，打印平台6的上端面为定位界面，打印平台6和打印针头4均连通外部电源，打印针头4的底部套设有导电体7，导电体7通过定位信号导线8连接3d打印机控制器。打印基座2的一侧设有定位信号插座9，从而电性接通打印平台6和3d打印机控制器。
45.当需要更换打印头或者打印玻片时，3d打印机控制器控制驱动组件5启动，驱动组
件5驱动挤料器3带着打印针头4向下移动，直至打印针头4和定位界面接触，打印针头4、打印平台6形成导电回路，导电接通信号通过定位信号导线8回传到3d打印机控制器，3d打印机控制器确认到达打印平台6之后，控制驱动组件5停止，同时记录此时打印针头4的位置，并将此位置作为3d打印机在竖直方向的位置零点。接着控制驱动组件5驱动挤料器3向上移动，带着打印针头4到达设置好的目标位置，从而提高定位精度，保证打印质量。
46.挤料器3包括支撑底座301，支撑底座301的上下两端分别固设有顶板302和底板303，顶板302和底板303之间设有挤料筒304，打印针头4贯穿设置于底板303上且其出料端朝向定位界面。顶板302和底板303上均开设有供定位信号导线8通过的定位孔305，以防在打印过程中定位信号导线8松弛而影响打印针头4的正常工作，同时也提高了美观性。
47.参照图3，导电体7包括一体连接的固定板701、连接壳体702和定位环703，固定板701固定连接于底板303的下端面且固定板701上开设有供打印针头4通过的开口704，连接壳体702呈圆锥状且其两端分别连接固定板701和定位环703，定位环703套设于打印针头4的周侧，从而起到了定位导向作用。定位导线的一端与导电体7电性连接，另一端和3d打印机控制器电性连接，从而实现了打印针头4与打印平台6的电路导通。
48.参照图4，驱动组件5包括固设于z轴导轨1的电机501，电机501的输出端传动连接有丝杠502，支撑底座301背向挤料筒304的一侧固设有和丝杠502滑动连接的导向环503，z轴导轨1于其长度方向的两端分别设有和丝杠502转动连接的轴承座504，z轴导轨1沿竖直方向开设有滑槽10，支撑底座301和滑槽10滑动连接。电机501驱动丝杠502转动，通过丝杠502和导向环503的传动作用，带动挤料器3沿着滑槽10上下移动，从而实现了打印针头4的升降。
49.参照图1，挤料筒304的周侧套设有保温外壳306，保温外壳306位于顶板302和底板303之间且与支撑底座301固定连接，保温外壳306朝向挤料筒304的一侧设有温度传感器(图中未示出，但本领域技术人员可以知晓)，以实时监测挤料筒304内打印材料的温度。
50.保温外壳306上螺纹连接有紧固螺栓11，紧固螺栓11将温度传感器紧紧抵接于挤料筒304的筒壁，从而保证了温度传感器和高温筒的贴合程度，提高打印材料的实时监控精度，同时通过拆卸紧固螺栓11可以将温度传感器换下，便于检修。
51.支撑底座301、顶板302、底板303和保温外壳306均采用耐高温材料制成，以提高打印材料的保温效果。
52.实施例2
53.参照图5，本实施例与实施例1的不同之处为：打印平台6的中心处嵌设有定位平台12，定位平台12采用可导电的柔性金属材料制成，此时，定位平台12的上端面为定位界面，通过定位信号插座9电性接通打印平台6和3d打印机控制器。柔性金属材料可以减小打印针头4向下运动的冲击力，起到缓冲作用，提高使用寿命，并且定位界面和打印平台6采用可拆卸连接的方式，便于更换。
54.参照图6，为3d打印机控制器的控制流程，本实用新型的工作原理为：首先输入目标位置，3d打印机控制器控制驱动组件5带动打印针头4沿着z轴导轨1向下运动；当打印针头4接到达定位界面时，3d打印机控制器控制驱动组件5停止运动，同时记录打印针头4的位置，并将此位置作为3d打印机在竖直方向的位置零点；最后，3d打印机控制器控制驱动组件5带动打印针头4沿着z轴导轨1向下上运动，直至打印平台6移动至设定好的目标位置。
55.本实用新型的有益效果为：
56.相比于现有技术，本实用新型可以实现打印针头4的自动定位，提高了定位精度，保证打印质量，同时可以避免人工调整打印针头4而发生的烫伤事件。通过设置导电体7代替了常用的位置传感器，简化了3d打印机的结构，提高了定位过程的可靠性，并且可以降低成本，通过导电回路的通断，即可实现准确定位。
57.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。