应用于多功能3D打印机中的运动机构的制作方法

应用于多功能3d打印机中的运动机构
技术领域
1.本实用新型涉及快速成型技术领域，具体涉及应用于多功能3d打印机中的运动机构。


背景技术：

2.3d打印技术自从诞生以来已有近30多年的历史，至今相关技术已取得飞速发展。然而其仍然存在许多缺点，如：
3.1、由于3d打印技术门槛较高，致使产品始终不能走进千家万户，也不能在市场大量普及，最终导致单台设备成本居高不下；
4.2、市面上的3d打印设备功能较为单一，缺少竞争力；于是为满足需求只能采用多款设备，因此提高了设备的制造成本。
5.3、在3d打印技术中，现在主流的选择性区域光固化技术(简称lcd)、熔融沉积快速成型技术(简称fdm)以及在3d打印技术之外的激光雕刻技术始终未能很好的融合在一个设备上，主要原因是会导致设备体积过大、运动机构过于复杂、各模块工作时会相互影响等诸多难以解决的问题。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在上述问题，本技术提供了应用于多功能3d打印机中的运动机构，其结构更加牢固、稳定，充分利用现有的空间，使设备体积尽可能减小。
7.为实现上述目的，本技术的技术方案为：应用于多功能3d打印机中的运动机构，包括x轴机构、y轴机构和z轴机构，所述x轴机构两端与y轴机构滑动连接，所述y轴机构两端之间设有z轴机构，在所述x轴机构上滑动连接有u型架，该u型架上面安装有fdm模块，侧面固定有激光雕刻模块，在所述x轴机构下方设有fdm打印平台，该fdm打印平台固定于移动横梁上，所述移动横梁底部连接有lcd打印平台，该lcd打印平台下方设有lcd模块，移动横梁两侧与z轴机构滑动连接。
8.进一步的，所述x轴机构包括对称设置的滑块a和滑块b，在所述滑块b上安装有x轴步进电机，该x轴步进电机的输出轴上设有齿轮x，所述齿轮x通过x轴同步带与定滑轮x相连，所述定滑轮x安装在滑块a上，在滑块a与滑块b之间对称设有x轴直线光轴，该x轴直线光轴上滑动连接有u型架，所述u型架与x轴同步带顶部一侧固定连接。
9.进一步的，所述y轴机构包括对称设置在x轴机构前后两侧的y轴同步带，该y轴同步带一端套接在定滑轮y上，另一端套接在齿轮y上，所述齿轮y安装于传动轴上，在传动轴上还设有定齿轮，该定齿轮通过同步带与y轴步进电机输出轴上的齿轮相连。
10.进一步的，所述z轴机构包括对称设置在x轴机构左右两侧的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠底部通过联轴器与z轴步进电机连接，滚珠丝杠还通过丝杠螺母与z轴托板滑动连接，所述z轴托板之间连接有移动横梁。
11.进一步的，所述滑块a的侧壁上固定有安装板，该安装板上对称设有立板，所述立
板端部之间设有固定轴，该固定轴上套接有定滑轮x。
12.更进一步的，所述y轴皮带底部一侧分别与对应的滑块a、滑块b固定连接。
13.更进一步的，在所述滚珠丝杠两侧设有z轴直线光轴，该z轴直线光轴与z轴托板滑动连接。
14.更进一步的，所述y轴机构固定于设备壳体顶部的金属板上，z轴机构固定于铝型材框架上，所述设备壳体与金属板固定在铝型材框架外壁，所述设备壳体一侧设有开合门。
15.作为更进一步的，所述传动轴两端下方设有y轴直线光轴，滑块a与滑块b在对应的y轴直线光轴上滑动。
16.本实用新型由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本技术将选择性区域光固化技术(lcd模块)与熔融沉积快速成型技术(fdm模块)以及激光雕刻技术(激光雕刻模块)三种相结合。在保证不影响各个部分工作的前提下，使总体结构更加牢固、稳定，从而获得高精度的产品；充分利用现有的空间，使总体体积尽可能减小，并获得适量大的打印空间(若打印产品过大只会成指数增加打印的时间，反而不利于设备寿命以及产品质量，因此打印空间适量就好)，以减少设备的材料成本。
17.fdm模块与激光雕刻模块共用x轴机构与y轴机构，fdm模块与lcd模块共用z轴机构。其不仅实现了多种功能的结合，而且减少了不必要的结构与材料，节省了空间。
附图说明
18.图1为应用于多功能3d打印机中的运动机构内部示意图；
19.图2为应用于多功能3d打印机中的运动机构外观图；
20.图中序号说明：1-z轴步进电机，2-联轴器，3-滚珠丝杠，4-x轴步进电机，5-fdm打印平台，6-z轴直线光轴，7-y轴步进电机，8-y轴直线光轴，9-轴承，10-定齿轮，11-y轴同步带，12-传动轴，13-固定件，14-u型架，15-fdm模块，16-x轴同步带，17-滑块a，18-x轴直线光轴，19-激光雕刻模块，20-z轴托板，21-移动横梁，22-滑块b，23-lcd打印平台，24-lcd模块，25-设备壳体，26-金属板，27-连接角件，28-铝型材框架。
具体实施方式
21.本实用新型的实施例是在以本实用新型技术方案为前提下进行实施的，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。
22.实施例1
23.如图1-2所示，应用于多功能3d打印机中的运动机构，包括位于设备壳体内的x轴机构、y轴机构和z轴机构；在所述x轴机构上滑动连接有u型架，该u型架上面安装有fdm模块，侧面固定有激光雕刻模块，在所述x轴机构下方设有fdm打印平台，该fdm打印平台固定于移动横梁上，所述移动横梁底部连接有lcd打印平台，该lcd打印平台下方设有lcd模块，移动横梁两侧与z轴机构滑动连接。
24.所述x轴机构包括对称设置的滑块a和滑块b，在所述滑块b上安装有x轴步进电机，该x轴步进电机的输出轴上设有齿轮x，所述齿轮x通过x轴同步带与定滑轮x相连，所述定滑轮x安装在滑块a上，在滑块a与滑块b之间对称设有x轴直线光轴，该x轴直线光轴上滑动连接有u型架，所述u型架与x轴同步带顶部一侧固定连接。优选的，所述滑块a的侧壁上固定有
安装板，该安装板上对称设有立板，所述立板端部之间设有固定轴，该固定轴上套接有定滑轮x。
25.所述y轴机构包括对称设置在x轴机构前后两侧的y轴同步带，所述y轴同步带底部一侧分别与对应的滑块a、滑块b固定连接；y轴同步带一端套接在定滑轮y上，另一端套接在齿轮y上，所述齿轮y安装于传动轴上，所述定滑轮y固定于设备壳体顶部的金属板上；在传动轴上还设有定齿轮，该定齿轮通过同步带与y轴步进电机输出轴上的齿轮相连，传动轴两端通过轴承与金属板连接，所述金属板位于铝型材框架外壁，所述传动轴位于y轴直线光轴上方，所述y轴直线光轴、y轴步进电机固定于金属板上。
26.所述z轴机构包括对称设置在x轴机构左右两侧的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠底部通过联轴器与z轴步进电机连接，该z轴步进电机固定在设备壳体内部金属板上，滚珠丝杠还通过丝杠螺母与z轴托板滑动连接，所述z轴托板之间连接有移动横梁。
27.在所述滚珠丝杠两侧设有z轴直线光轴，该z轴直线光轴与z轴托板滑动连接，所述z轴直线光轴通过固定件紧固在铝型材框架上。
28.fdm模块工作时：滑块b上的x轴步进电机通过齿轮x带动x轴同步带，由于x轴同步带顶部一侧与u型架固定，从而使u型架带动fdm模块在x轴直线光轴上滑动；y轴步进电机通过齿轮-同步带-定齿轮的传动带动两端有轴承的传动轴转动，传动轴再通过齿轮y-y轴同步带带动滑块a与滑块b，在两个y轴直线光轴上同步运动；由z轴步进电机通过联轴器-滚珠丝杠来控制fdm打印平台的升降，也就是沿着z轴运动，竖着的四根z轴直线光轴可以使打印平台运动更加平稳、结构更稳定；fdm模块中的42步进电机及与其相关零件装配组成的组件(又称“挤出机”)用于给物料的挤出提供动力。
29.激光雕刻模块工作时：由于激光雕刻模块与fdm模块均固定在u型架上，其x、y轴的运动皆与fdm模块工作时相同，故不做重复描述；在工作前，根据需要调节fdm打印平台的高度来控制放置在平台上的物体与激光雕刻模块(激光头)的距离，此时的z轴运动仍与fdm模块工作时相同，不做重复描述，但在工作时fdm打印平台固定不动。
30.lcd模块工作时，位于lcd模块的光敏树脂槽的槽底是一块大小合适的lcd液晶屏，原理是利用液晶屏lcd成像原理，在计算机及显示屏电路的驱动下，由计算机程序提供图像信号，在液晶屏幕上出现选择性的透明区域，使lcd模块内部的光源发出紫外光透过透明区域，照射树脂槽内的光敏树脂耗材，使其曝光固化，直接解决面的问题(也可以理解成起到x、y轴的共同作用)；每一层固化结束，lcd打印平台将固化的部分提起，让树脂液体补充回流，lcd打印平台再次下降，使模型下的液体树脂薄层再次被紫外线曝光，直至模型打印完毕，这期间lcd打印平台的升降依然由z轴步进电机通过联轴器来控制滚珠丝杠，使其沿着z轴运动。
31.设备壳体上的铝型材以及连接角件为主要框架，成本低廉且结构稳定；采用铝型材和金属板是为了便于固定轴承和y轴、z轴直线光轴，在满足这一要求的前提下，也可以采用其他材料；设备壳体的侧壁及顶部为深色塑料板，是为了在lcd模块工作时给光敏树脂耗材营造一个无光的工作环境，以免外界光线的影响使其意外固化。图2中顶面有一层深色塑料盖板，为使外部与工作部的结合更清晰，此盖板被隐藏；图2左侧空间用于放置相关的导线和控制面板等等；右侧设置开合门，用于取出产品、添加耗材以及日常维护等。
32.本技术中lcd模块、fdm模块以及激光雕刻模块均为成熟的现有技术，因此对其工
作原理不做过多介绍。其fdm模块与激光雕刻模块充分结合，并采用makerbot结构(又称xyz型)来控制其移动轨迹；在fdm模块工作时，打印平台由上往下运动，在lcd模块工作时，打印平台由下往上运动，因此恰好能使fdm模块与lcd模块共用一个z轴，且单独工作互不影响；激光雕刻模块在工作时不需要z轴，故也不会对其他模块有影响。从而实现三种功能的结合，也相应的节省了空间。
33.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
34.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。