驱动组件和三维打印设备的制作方法

1.本实用新型涉及三维打印技术领域，尤其涉及一种驱动组件和三维打印设备。


背景技术：

2.3d打印设备又称三维打印设备(3dimension printer，3dp)，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过依次打印多层的粘合材料来制造三维的物体。
3.3d打印设备需要驱动打印平台或打印头运动，目前常见的驱动方式为通过电机带动丝杆转动，由丝杆的转动带动待驱动的打印平台或打印头等待驱动件运动。而若丝杆与待驱动件之间的装配存在偏差，或者丝杆本身存在一定的形变，这些会导致丝杆在驱动待驱动件移动的过程中出现卡顿甚至震动，进而导致打印模型出现缺层或多层的现象，影响到打印模型的质量。可见，现有技术中存在由于丝杆在驱动待驱动件移动的过程中出现卡顿甚至震动而影响到打印模型的质量的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种驱动组件和三维打印设备，以解决现有技术中由于丝杆在驱动待驱动件移动的过程中出现卡顿甚至震动而影响到打印模型的质量的问题。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种驱动组件，应用于三维打印设备，所述驱动组件包括驱动件、丝杆和万向连接件，其中，
6.所述万向连接件包括第一转动件和第二转动件，所述第一转动件与所述驱动件连接，所述第二转动件与所述第一转动件转动连接，且所述第二转动件可相对所述第一转动件沿第一旋转方向和第二旋转方向转动；
7.所述丝杆与所述第二转动件固定连接，且所述丝杆与待驱动件螺纹连接，所述驱动件用于驱动所述万向连接件转动，所述万向连接件的转动带动丝杆转动，以带动所述待驱动件沿所述丝杆的轴向移动，所述驱动件驱动所述万向连接件的转动方向与所述第一旋转方向和所述第二旋转方向不同。
8.第二方面，本实用新型实施例还提供了一种三维打印设备，包括待驱动件如第一方面所述的驱动组件。
9.在本实用新型实施例中，三维打印设备中的驱动件可以通过万向连接件与丝杆连接，驱动件可以带动万向连接件转动，万向连接件的转动带动丝杆转动，从而带动待驱动件沿丝杆的轴向移动，由于万向连接件包括第一转动件和第二转动件，第二转动件可相对第一转动件沿第一旋转方向和第二旋转方向转动，因此在存在丝杆变形或丝杆与待驱动件存在装配误差时，第二转动件可以适应于丝杆的位置相对第一转动件发生转动，补偿丝杆的变形或者待装配件的装配偏差，从而避免了待驱动件在沿丝杆转动时发生的卡顿或震动现象，提升了三维打印设备的打印精度。
10.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述
中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
11.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
12.图1是本实用新型实施例提供的三维打印设备的结构示意图；
13.图2是本实用新型实施例提供的万向连接件的结构示意图；
14.图3是本实用新型实施例提供的转轴组件的结构示意图；
15.图4是本实用新型实施例提供的驱动组件的部分结构示意图；
16.图5是本实用新型实施例提供的运动导向件的结构示意图；
17.图6是本实用新型实施例提供的运动导向件的爆炸图；
18.图7是本实用新型实施例提供的第一螺纹件的结构示意图；
19.图8是本实用新型实施例提供的第二螺纹件的结构示意图。
具体实施方式
20.下面将详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。不冲突的情况下，下述实施例及实施例中的特征可以相互结合。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
21.本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
23.在本发明的描述中，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，可以具体情况理解术语在本发明中的具体含义。
24.参见图1至图7，本实用新型实施例提供了一种驱动组件10，应用于三维打印设备，驱动组件10包括驱动件11、丝杆12和万向连接件13，其中，
25.万向连接件13包括第一转动件131和第二转动件132，第一转动件131与驱动件11
连接，第二转动件132与第一转动件131转动连接，且第二转动件132可相对第一转动件131沿第一旋转方向和第二旋转方向转动；
26.丝杆12与第二转动件132固定连接，且丝杆12与待驱动件11螺纹连接，驱动件11用于驱动万向连接件13转动，万向连接件13的转动带动丝杆12转动，以带动待驱动件11沿丝杆12的轴向移动，驱动件12驱动万向连接件13的转动方向与第一旋转方向和第二旋转方向不同。
27.在本实用新型实施例中，驱动组件10可以应用于三维打印设备，参照图1，图1为待驱动件11为三维打印设备的打印头时，三维打印设备的结构图。如图1所示，驱动组件10的数量可以为两个，两个驱动组件10可以相对设置，用于共同驱动打印头沿三维打印设备的高度方向移动。可以理解，本实用新型实施例中，驱动组件10的数量可以为至少一个，能驱动待驱动件11移动即可，具体可以根据实际需要进行设置。而待驱动件11，包括但不限于三维打印设备中的打印头和打印平台。
28.具体地，万向连接件13设置于驱动件11和丝杆12之间，用于调整丝杆12与驱动件11之间的相对位置。万向连接件13包括的第一转动件131与驱动件11连接，从而驱动件11运行时，第一转动件131可以随驱动件11运动，例如驱动件11为电机时，第一转动件131可以与电机的转轴固定连接，从而转轴转动带动第一转动件131转动，且一并带动第二转动件132转动。
29.可以理解的是，万向连接件13中的第二转动件132与丝杆12连接，可以随着丝杆12改变朝向角度或改变位置时，相对第一转动件131沿第一旋转方向或第二旋转方向转动，以使得第一转动件131与第二转动件132之间沿多个方向呈现预设角度范围内的夹角，由于丝杆12与第二转动件132固定连接，驱动件11与第一转动件131固定连接，因此可以通过第二转动件132和第一转动件131的相对转动，改变丝杆12与驱动件11之间的相对位置。
30.在一具体的实施例中，万向连接件13可以包括沿不同方向设置的转动轴，其中一个转动轴与第一转动件131连接，另一个转动轴与第二转动件132连接，从而第二转动件132与第一转动件131之间可以通过不同的转动轴沿不同的旋转方向旋转，使得第一转动件131与第二转动件132之间可以沿各个方向呈现预设角度范围内的角度。
31.在其他可选的实施例中，万向连接件13也可以通过球形部配合球形转动腔的结构，使得第一转动件131与第二转动件132之间可以沿多个方向呈现预设角度范围内的角度。万向连接件13的具体结构可以根据实际需要进行适应性设置。
32.第一旋转方向与第二旋转方向为不同的旋转方向，具体可以根据万向连接件13的结构确定。需要说明的是，为了避免影响第一转动件131的转动带动第二转动件132转动，第一旋转方向与第二旋转方向均与第一转动件131的受驱动件11驱动时的转动方向不同。
33.应理解，在第二转动件132相对第一转动件131转动的过程中，第二转动件132可以相对于第一转动件131呈现夹角，以在丝杆12存在弯曲或倾斜部分时，或者在存在装配偏差时，适应性地改变丝杆12的朝向角度，起到驱动待驱动件11时减少震动和卡顿的作用。
34.在本实用新型实施例中，三维打印设备中的驱动件11可以通过万向连接件13与丝杆12连接，驱动件11可以带动万向连接件13转动，万向连接件13的转动带动丝杆12转动，从而带动待驱动件11沿丝杆12的轴向移动，由于万向连接件13包括第一转动件131和第二转动件132，第二转动件132可相对第一转动件131沿第一旋转方向或第二旋转方向转动，因此
在存在丝杆12变形或丝杆12与待驱动件11存在装配误差时，第二转动件132可以适应于丝杆12的位置相对第一转动件131发生转动，补偿丝杆12的变形或者待装配件的装配偏差，从而避免了待驱动件11在沿丝杆12转动时发生的卡顿或震动现象，提升了打印模型的质量。
35.可选地，万向连接件13还包括转轴组件133，转轴组件133位于第一转动件131和第二转动件132之间；
36.其中，转轴组件133包括沿不同方向设置的第一转轴1331和第二转轴1332，第一转轴1331与第一转动件131转动连接，第二转轴1332与第二转动件132转动连接；第二转动件132可沿第一转轴1331转动，且第二转动件132可沿第二转轴1332转动。
37.在本实用新型实施例中，万向连接件13还可以包括转轴组件133，通过转轴组件133连接第一转动件131和第二转动件132。转轴组件133包括不同方向设置的第一转轴1331和第二转轴1332。可以理解的是，第一转轴1331和第二转轴1332，可以位于同一平面，例如呈“十字型”设置。当然，在一些实施例中，第一转轴1331和第二转轴1332也可以位于不同的平面，通过连接件将第一转轴1331和第二转轴1332连接。
38.参照图2，图2即为本实用新型实施例一种具体的实施方式。在图2中，第一转轴1331可以与第一转动件131通过轴孔配合的方式连接，第二转轴1332可以与第二转动件132通过轴孔配合的方式连接，从而第二转动件132可以通过第二转轴1332转动，也通过第一转轴1331转动，也即实现了第二转动件132沿第一旋转方向或第二旋转方向转动。
39.在上述情况下，第一旋转方向即可以为沿第一转轴1331的轴心线转动的方向，第二旋转方向即可以为沿第二转轴1332的轴心线转动的方向。第二转动件132可以仅沿第一转轴1331或第二转轴1332转动，也可以在沿第一转轴1331转动的过程中，沿第二转轴1332转动，或者在沿第二转轴1332转动的过程中，沿第一转轴1331转动，从而第二转动件132可以与第一转动件131之间在任意方向上呈现预设的角度。
40.应理解，第一转轴1331和第二转轴1332的朝向设置可以根据实际需要进行设置。通常而言，第一转轴1331和第二转轴1332之间的夹角越接近90
°
，则第二转动件132相对第一转动件131的转动角度范围就越大，因此，通常可以将第一转轴1331和第二转轴1332垂直设置，以提升第二转动件132的转动角度范围，从而提升减震效果。
41.进一步地，为了减少空间占用，第一转轴1331与第二转轴1332位于同一平面内，且呈交错设置。参照图3，图3即为转轴组件133的一种可能的结构示意图。在图3中，第一转轴1331与第二转轴1332呈交错设置，且位于同一平面内，大致呈“十字型”设置，可以降低万向连接件13的整体高度。同时，第一转轴1331可以与第二转轴1332垂直设置，此时第二转动件132沿第一转轴1331和沿第二转轴1332转动的转动空间最大，从而提升了第二转动件132的转动角度范围。
42.此外，待驱动件20可以包括三维打印设备的打印头或打印平台，上述驱动组件10可以驱动打印头相对打印平台移动，也可以驱动打印平台相对打印头移动。
43.其中，第一转动件131可以在相对的两侧延伸设置两连接臂，每一连接臂上设置有转动孔，第一转轴1331的第一端可以与其中一个连接臂上的转动孔配合，第一转轴1331的第二端可以与相对设置的另一个连接臂上的转动孔配合，从而实现第一转动件131与第一转轴1331的转动连接。相应地，第二转动件132与第二转轴1332也可以参照第一转动件131与第一转轴1331的连接方式进行转动连接，在此不再赘述。
44.可选地，驱动组件10还包括运动导向件14，运动导向件14套设于丝杆12，并与丝杆12螺纹连接，且运动导向件14与待驱动件11固定连接；
45.丝杆12的转动驱动运动导向件14沿丝杆12的轴向移动，以带动待驱动件11沿丝杆12的轴向移动。
46.在本实用新型实施例中，待驱动件11可以通过运动导向件14实现与丝杆12的螺纹连接。可以理解的是，运动导向件14可以具有螺孔，丝杆12穿过螺孔，并与螺孔螺纹配合，从而将丝杆12的转动转化为运动导向件14沿丝杆12轴向的位移，进而由运动导向件14带动待驱动件11沿丝杆12轴向的位移。
47.具体地，运动导向件14可以为包括安装平台和螺母，其中，安装平台与螺母固定连接，且安装平台与待驱动件11固定连接，而螺母与丝杆12螺纹连接。
48.进一步地，运动导向件14包括第一螺纹件141、第二螺纹件142和弹性件143，第一螺纹件141和第二螺纹件142卡接，丝杆12依次穿过第一螺纹件141与第二螺纹件142，且丝杆12分别与第一螺纹件141和第二螺纹件142螺纹连接；
49.弹性件143位于第一螺纹件141与第二螺纹件142之间，且弹性件143呈压缩状态设置。
50.其中，第一螺纹件141和第二螺纹件142卡接，使得第一螺纹件141与第二螺纹件142之间不发生相对转动。
51.由于丝杆12与单个螺纹件之间的螺纹配合属于间隙配合，若运动导向件14中采用单个螺纹件，则运动导向件14在沿丝杆12往复运动的过程中存在回程差，即运动导向件14在丝杆12沿第一方向转动n圈后位移的距离与丝杆12沿相反的第二方向转动n圈后位移的距离不相等，这会导致三维打印设备的打印平台或者打印头无法准确移动至预设位置，打印模型出现多层或者缺层的情况。因此，为了消除螺纹连接件的回程差，参照图5至图8，运动导向件14可以包括第一螺纹件141、第二螺纹件142和弹性件143，弹性件143可以位于第一螺纹件141与第二螺纹件142之间，且呈压缩状态设置，用于为第一螺纹件141与第二螺纹件142提供相互远离的斥力，以消除第一螺纹件141与第二螺纹件142的回程差。
52.这样，在丝杆12转动的过程中，弹性件143会给予第一螺纹件141和第二螺纹件142相互远离的斥力，从而在运动导向件14沿丝杆12轴向移动时，第一螺纹件141与丝杆12其中一圈的螺纹表面保持抵接，第二螺纹件142与丝杆12其中一圈的螺纹表面保持抵接，由于丝杆12相邻两圈螺纹间的间距相等，因此，丝杆12的转动不会导致第一螺纹件141和第二螺纹件142间的间距发生变化，从而消除了运动导向件14的回程差，减少了打印模型缺层或多层的现象，提升了打印模型的质量。
53.弹性件143可以为具有弹性系数，且可以发生弹性形变的结构，包括但不限于由弹性材料制成的弹性件143、螺旋弹簧等。参照图5，图5的实施方式中，弹性件143可以为弹簧，弹性件143套设于丝杆12，且弹性件143的一端与第一螺纹件141抵接，另一端与第二螺纹件142抵接，从而通过套设的方式实现弹性件143的设置，便于进行对弹性件143的装配。
54.当然，在一些实施例中，弹性件143可以在位于第一螺纹件141与第二螺纹件142之间的同时，弹性件143的两端分别与第一螺纹件141与第二螺纹件142通过粘接或者卡接等方式固定，从而避免弹性件143与第一螺纹件141或第二螺纹件142脱离。
55.可选地，第一螺纹件141包括n个卡柱1411，第二螺纹件142上对应开设有n个卡槽
1421；
56.卡柱1411与卡槽1421一一对应配合，以限制第一螺纹件141与第二螺纹件142间发生转动，n为正整数。
57.在本实用新型实施例中，参照图6至图8，为了避免第一螺纹件141与第二螺纹件142之间的发生相对转动而导致的回程差，第一螺纹件141与第二螺纹件142之间可以通过卡柱1411配合卡槽1421的方式进行限位，参照图6至图8，第一螺纹件141可以沿周向设置有n个凸起的卡柱1411，卡柱1411的延伸方向为第一螺纹件141的轴向，而在第二螺纹件142的周向上对应每一卡柱1411的位置，均可以开设有卡槽1421，卡槽1421的深度方向，即为第二螺纹件142的轴向。
58.可以理解的是，上述卡槽1421与卡柱1411之间一一对应配合，也即卡柱1411在容置于卡槽1421后，无法在卡槽1421内沿周向发生转动，从而第一螺纹件141在随丝杆12移动时，由于卡槽1421和卡柱1411之间的限位，第一螺纹件141与第二螺纹件142之间不发生相对转动，从而进一步消除回程差，确保了打印模型的质量。
59.上述卡槽1421和卡柱1411的数量可以根据综合加工成本和限位的稳定性进行设置，例如在图6至图8中，上述n的取值可以为3。而在其他可选的实施例中，n也可以取2、4、5等。
60.具体而言，当上述卡槽1421和卡柱1411如图6设置时，上述弹性件143可以相应套设于上述卡槽1421与上述卡柱1411的连接配合处。
61.可选地，驱动件11为步进电机，步进电机的转轴与第一转动件131固定连接。
62.在本实用新型实施例中，为了保证待驱动件20在移动过程中的精度，驱动件11可以为步进电机，由于步进电机在一个脉冲下转轴转动的角度恒定，因此可以通过脉冲控制待驱动件20的移动距离。
63.结合参照图1和图4，步进电机可以与安装座111固定连接，安装座111用于将步进电机固定在其他组件上。步进电机的转轴可以通过万向连接件13与丝杆12连接，从而在步进电机转动时，步进电机的转轴转动可以带动万向连接件13转动，进而可以带动丝杆12转动。
64.下面以一具体的实施方式为例，对本实用新型实施例的实现方式进行说明。
65.本实用新型实施例提供了一种驱动组件10，包括驱动件11、丝杆12和万向连接件13，其中，
66.万向连接件13包括第一转动件131和第二转动件132，第一转动件131与驱动件11连接，第二转动件132与第一转动件131转动连接，且第二转动件132可相对第一转动件131沿第一旋转方向和第二旋转方向转动；
67.丝杆12与第二转动件132固定连接，且丝杆12与待驱动件20螺纹连接，驱动件11用于驱动万向连接件13转动，万向连接件13的转动带动丝杆12转动，以带动待驱动件20沿丝杆12的轴向移动；
68.驱动件驱动万向连接件的转动方向与所述第一旋转方向和第二旋转方向不同。
69.其中，万向连接件13还包括转轴组件133，转轴组件133位于第一转动件131和第二转动件132之间；
70.其中，转轴组件133包括沿不同方向设置的第一转轴1331和第二转轴1332，第一转
轴1331与第一转动件131转动连接，第二转轴1332与第二转动件132转动连接；第二转动件132可沿第一转轴1331转动，且第二转动件132可沿第二转轴1332转动。
71.其中，第一转轴1331与第二转轴1332位于同一平面内，且呈交错设置。第一转轴1331与第二转轴1332相互垂直。待驱动件20包括打印头或打印平台。
72.其中，驱动组件10还包括运动导向件14，运动导向件14套设于丝杆12，并与丝杆12螺纹连接，且运动导向件14与待驱动件20固定连接；
73.丝杆12的转动驱动运动导向件14沿丝杆12的轴向移动，以带动待驱动件20沿丝杆12的轴向移动。
74.其中，运动导向件14包括第一螺纹件141、第二螺纹件142和弹性件143，丝杆12依次穿过第一螺纹件141与第二螺纹件142，且丝杆12分别与第一螺纹件141和第二螺纹件142螺纹连接；
75.弹性件143位于第一螺纹件141与第二螺纹件142之间，且弹性件143呈压缩状态设置；第一螺纹件141和第二螺纹件142卡接，使得第一螺纹件141与第二螺纹件142之间不发生相对转动。
76.其中，弹性件143为弹簧，弹性件143套设于丝杆12，且弹性件143的一端与第一螺纹件141抵接，另一端与第二螺纹件142抵接。
77.其中，第一螺纹件141包括n个卡柱1411，第二螺纹件142上对应开设有n个卡槽1421；
78.卡柱1411分别与卡槽1421一一对应配合，以限制第一螺纹件141与第二螺纹件142间发生转动，n为正整数。
79.其中，驱动件11为步进电机，步进电机的转轴与第一转动件131固定连接。
80.本实用新型实施例还提供了一种三维打印设备，包括待驱动件20和上述任一实施例所述的驱动组件10。由于本实用新型实施例提供的三维打印设备采用了实施例的全部技术方案，因此至少具有实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
81.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
82.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。