一种3D打印机Z轴升降系统
作者:
申请权利人：昆明理工大学
一种3D打印机Z轴升降系统
【申请(专利)号：CN202222193494.2；申请权利人：昆明理工大学;发明设计人：袁锐波; 杨肖; 曹志鹏; 陈有锦;】
摘要：
本实用新型涉及一种3D打印机Z轴升降系统，属于3D打印领域。包括机架、升降组件、动力组件、平台组件和调节组件，机架左右两侧均安装有升降组件，升降组件底部安装在机架底部的横梁上，侧部与机架侧边的竖梁连接，平台组件与升降组件上端连接，每一侧升降组件下部均固定有大同步带轮，动力组件、调节组件固定于机架底部两根纵梁上且调节组件位于靠近升降组件的位置，调节组件包括前后位置可调节的H轮，动力组件包括可转动的小同步带轮，同步带为封闭式结构分别依次绕过小同步带轮、一侧的大同步带轮、H轮、另一侧的大同步带轮。本实用新型可有效减少双Z轴转动不同步，且调节组件可对同步带松紧进行快速调节，保证丝杆受力合理。
主权项：
1.一种3D打印机Z轴升降系统，其特征在于：包括机架（1）、升降组件、动力组件（2）、平台组件（3）、和调节组件（4），机架（1）左右两侧均安装有升降组件，升降组件底部安装在机架（1）底部的横梁（12）上，侧部与机架（1）侧边的竖梁（11）连接，平台组件（3）与升降组件上端连接，每一侧升降组件下部均固定有大同步带轮（15），动力组件（2）、调节组件（4）固定于机架（1）底部两根纵梁（13）上且调节组件（4）位于靠近升降组件的位置，调节组件（4）包括前后位置可调节的H轮（43），动力组件（2）包括可转动的小同步带轮（24），同步带（46）为封闭式结构分别依次绕过小同步带轮（24）、一侧的大同步带轮（15）、H轮（43）、另一侧的大同步带轮（15）。
要求：
1.一种3D打印机Z轴升降系统，其特征在于：包括机架（1）、升降组件、动力组件（2）、平台组件（3）、和调节组件（4），机架（1）左右两侧均安装有升降组件，升降组件底部安装在机架（1）底部的横梁（12）上，侧部与机架（1）侧边的竖梁（11）连接，平台组件（3）与升降组件上端连接，每一侧升降组件下部均固定有大同步带轮（15），动力组件（2）、调节组件（4）固定于机架（1）底部两根纵梁（13）上且调节组件（4）位于靠近升降组件的位置，调节组件（4）包括前后位置可调节的H轮（43），动力组件（2）包括可转动的小同步带轮（24），同步带（46）为封闭式结构分别依次绕过小同步带轮（24）、一侧的大同步带轮（15）、H轮（43）、另一侧的大同步带轮（15）。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印机Z轴升降系统，其特征在于：所述升降组件包括微型导轨（16）、滑块（17）、轴承支座（14）、T型丝杆（18）及丝杆螺母（19），微型导轨（16）固定在机架（1）两侧竖梁（11）上，滑块（17）滑动安装在微型导轨（16）上，机架（1）底部横梁（12）两侧分别安装有轴承支座（14），轴承支座（14）内固定有T型丝杆（18），T型丝杆（18）上安装丝杆螺母（19），T型丝杆（18）上靠近轴承支座（14）位置固定有大同步带轮（15）；
平台组件（3）包括平台（32）和安装在平台（32）两侧的两个平台固定件（31），丝杆螺母（19）固定在平台固定件（31）顶面，平台固定件（31）侧面和滑块（17）连接固定。
3.根据权利要求1或2所述的一种3D打印机Z轴升降系统，其特征在于：动力组件（2）还包括固定于机架（1）底部两根纵梁（13）中间的电机架（21），电机架（21）上固定有h轮（23）和电机（22），小同步带轮（24）固定于电机（22）的输出轴上，电机架（21）上靠近小同步带轮（24）的安装位置对称间隔设有两个h轮（23），h轮（23）与同步带（46）外侧接触。
4.根据权利要求1或2所述的一种3D打印机Z轴升降系统，其特征在于：
调节组件（4）包括调节架（41）、调节件（42）、H轮（43）、螺钉（44）、旋钮（45），调节件（42）位于调节架（41）内部空腔，调节件（42）前侧固定H轮（43），调节件（42）后侧与固定螺钉（44）的前端连接，螺钉（44）穿过调节架（41）后侧通孔与带内螺纹的旋钮（45）连接。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印机Z轴升降系统，其特征在于：所述机架（1）框架材料为2020欧标铝合金型材，型材采用角码和螺栓螺母进行连接。
6.根据权利要求2所述的一种3D打印机Z轴升降系统，其特征在于：所述微型导轨（16）型号为国标MGN12，滑块（17）型号为国标MGN12H，微型导轨（16）上的孔位和机架（1）两侧竖梁（11）铝型材进行定位和连接。
7.根据权利要求2所述的一种3D打印机Z轴升降系统，其特征在于：轴承支座（14）型号为国标KFL000，轴承支座（14）上的孔位和机架（1）底部横梁（12）铝型材进行定位和连接。
8.根据权利要求2所述的一种3D打印机Z轴升降系统，其特征在于：平台固定件（31）侧面四个通孔用作和滑块（17）定位和固定。
9.根据权利要求1所述的一种3D打印机Z轴升降系统，其特征在于：所述小同步带轮（24）、一侧的大同步带轮（15）、H轮（43）、另一侧的大同步带轮（15）位于同一水平面上。
一种3D打印机Z轴升降系统
技术领域
本实用新型涉及一种3D打印机Z轴升降系统，属于3D打印技术领域。
背景技术
对于现在的桌面级3D打印机，采用双丝杆来驱动平台的运动很广泛，双丝杆各自用电机驱动的方案在打印机使用中可能存在两丝杆转动不同步导致平台倾斜的问题。同时，3D打印机长时间工作运行，会导致同步带拉伸和变松，同步带的张紧力会产生影响，同步带运行时会抖动，严重时会跳齿，对3D打印机运行稳定性和打印精度产生影响。现有技术中，在3D打印机工作期间无法快速对同步带进行调节。
实用新型内容
为解决以上技术问题，本实用新型的目的为提供一种3D打印机双Z轴升降系统，可有效减少双Z轴转动不同步，且调节组件可对同步带松紧进行快速调节，保证丝杆受力合理，提升打印精度。
本实用新型的技术方案是：一种3D打印机Z轴升降系统，包括机架1、升降组件、动力组件2、平台组件3、和调节组件4，机架1左右两侧均安装有升降组件，升降组件底部安装在机架1底部的横梁12上，侧部与机架1侧边的竖梁11连接，平台组件3与升降组件上端连接，每一侧升降组件下部均固定有大同步带轮15，动力组件2、调节组件4固定于机架1底部两根纵梁13上且调节组件4位于靠近升降组件的位置，调节组件4包括前后位置可调节的H轮43，动力组件2包括可转动的小同步带轮24，同步带46为封闭式结构分别依次绕过小同步带轮24、一侧的大同步带轮15、H轮43、另一侧的大同步带轮15。
具体地，所述升降组件包括微型导轨16、滑块17、轴承支座14、T型丝杆18及丝杆螺母19，微型导轨16固定在机架1两侧竖梁11上，滑块17滑动安装在微型导轨16上，机架1底部横梁12两侧分别安装有轴承支座14，轴承支座14内固定有T型丝杆18，T型丝杆18上安装丝杆螺母19，T型丝杆18上靠近轴承支座14位置固定有大同步带轮15；
平台组件3包括平台32和安装在平台32两侧的两个平台固定件31，丝杆螺母19固定在平台固定件31顶面，平台固定件31侧面和滑块17连接固定。
具体地，动力组件2还包括固定于机架1底部两根纵梁13中间的电机架21，电机架21上固定有h轮23和电机22，小同步带轮24固定于电机22的输出轴上，电机架21上靠近小同步带轮24的安装位置对称间隔设有两个h轮23，h轮23与同步带46外侧接触。
具体地，调节组件4包括调节架41、调节件42、H轮43、螺钉44、旋钮45，调节件42位于调节架41内部空腔，调节件42前侧固定H轮43，调节件42后侧与固定螺钉44的前端连接，螺钉44穿过调节架41后侧通孔与带内螺纹的旋钮45连接。
优选地，所述机架1框架材料为2020欧标铝合金型材，型材采用角码和螺栓螺母进行连接。
优选地，所述微型导轨16型号为国标MGN12，滑块17型号为国标MGN12H，微型导轨16上的孔位和机架1两侧竖梁11铝型材进行定位和连接。
优选地，轴承支座型14号为国标KFL000，轴承支座14上的孔位和机架1底部横梁12铝型材进行定位和连接。
优选地，平台固定件31侧面四个通孔用作和滑块17定位和固定。
优选地，所述小同步带轮24、一侧的大同步带轮15、H轮43、另一侧的大同步带轮15位于同一水平面上。
本实用新型的有益效果是：本实用新型可有效减少双Z轴不同步使打印机平台使用过程倾斜导致打印翘边，也可通过调节组件对同步带松紧快速调节，使同步带张紧力达到较为合适的程度，防止同步带工作抖动和跳齿，让3D打印机工作稳定性和打印精度有所提高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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。
图1为本实用新型实施例中3D打印机双Z轴升降系统立体示意图；
图2为本实用新型实施例中3D打印机双Z轴升降系统的机架立体示意图；
图3为本实用新型实施例中3D打印机双Z轴升降系统侧视示意图；
图4为本实用新型实施例中3D打印机双Z轴升降系统的同步带传动部分剖面示意图；
图5 为本实用新型实施例中3D打印机双Z轴升降系统的调节组件的爆炸示意图。
附图标记：1-机架；11-竖梁；12-横梁；13-纵梁；14-轴承支座；15-大同步带轮；16-微型导轨；17-滑块；18-T型丝杆；19-丝杆螺母；2-动力组件；21-电机架；22-电机；23-h轮；24-小同步带轮；3-平台组件；31-平台固定件；32-平台；4-调节组件；41-调节架；42-调节件；43-H轮；44-螺钉；45-旋钮；46-同步带。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1：参照图1-图5，一种3D打印机Z轴升降系统，包括机架1、升降组件、动力组件2、平台组件3、和调节组件4，机架1左右两侧均安装有升降组件，升降组件底部安装在机架1底部的横梁12上，侧部与机架1侧边的竖梁11连接，平台组件3与升降组件上端连接，每一侧升降组件下部均固定有大同步带轮15，动力组件2、调节组件4固定于机架1底部两根纵梁13上且调节组件4位于靠近升降组件的位置，调节组件4包括前后位置可调节的H轮43，动力组件2包括可转动的小同步带轮24，同步带46为封闭式结构分别依次绕过小同步带轮24、一侧的大同步带轮15、H轮43、另一侧的大同步带轮15。
进一步地，所述升降组件包括微型导轨16、滑块17、轴承支座14、T型丝杆18及丝杆螺母19，微型导轨16固定在机架1两侧竖梁11上，滑块17滑动安装在微型导轨16上，机架1底部横梁12两侧分别安装有轴承支座14，轴承支座14内固定有T型丝杆18，T型丝杆18上安装丝杆螺母19，T型丝杆18上靠近轴承支座14位置固定有大同步带轮15，微型导轨16和滑块17可对平台32移动进行导向和增强移动稳定性；
平台组件3包括平台32和安装在平台32两侧的两个平台固定件31，丝杆螺母19固定在平台固定件31顶面，平台固定件31侧面和滑块17连接固定。
通过两根T型丝杆18同步转动可以让两侧丝杆螺母19同步竖直方向移动，由此带动两个平台固定件31同步移动，让平台32竖直方向上稳定移动。
进一步地，动力组件2还包括固定于机架1底部两根纵梁13中间的电机架21，电机架21上固定有h轮23和电机22，小同步带轮24固定于电机22的输出轴上，电机架21上靠近小同步带轮24的安装位置对称间隔设有两个h轮23，h轮23与同步带46外侧接触。小同步带轮24和同步带46接触，电机架21上两个h轮23可以限制同步带46空间位置，让小同步带轮24两侧同步带46之间保持平行，使同步带46和小同步带轮24的接触面积增大，从而增大同步带46和小同步带轮24接触的包角，增强传动稳定性。
进一步地，调节组件4包括调节架41、调节件42、H轮43、螺钉44、旋钮45，调节件42位于调节架41内部空腔，调节件42前侧固定H轮43，调节件42后侧与固定螺钉44的前端连接，螺钉44穿过调节架41后侧通孔与带内螺纹的旋钮45连接。旋钮45和调节架41位置固定，调节件42位置不固定，旋钮45旋转可转化为螺钉44的直线运动，进一步让调节件42在调节架41内部空腔作直线运动。调节件42的直线运动即可带动H轮43对同步带46松紧作调节。
进一步地，所述机架1框架材料为2020欧标铝合金型材，型材采用角码和螺栓螺母进行连接，结构简单，安装方便且牢固。所述微型导轨16型号为国标MGN12，滑块17型号为国标MGN12H，微型导轨16上的孔位和机架1两侧竖梁11铝型材进行定位和连接。轴承支座型14号为国标KFL000，轴承支座14上的孔位和机架1底部横梁12铝型材进行定位和连接。结构简单，安装方便且牢固。
进一步地，平台固定件31侧面四个通孔用作和滑块17定位和固定，连接牢靠。
进一步地，所述小同步带轮24、一侧的大同步带轮15、H轮43、另一侧的大同步带轮15位于同一水平面上，调节效果更好、更稳定。
本实用新型的工作原理是：动力组件2和调节组件4安装在机架两根纵梁13之间，根据同步带46长度，动力组件2和调节组件4安装位置在纵梁13方向可调节，调节到合适位置，电机架21和调节架41根据各自孔位和机架1纵梁13进行定位和固定。同步带46为封闭环，与小同步带轮24、两个h轮23、两个大同步带轮15和H轮43直接接触，且离地高度保持统一。调节组件4中，旋钮45手动转动时，因旋钮45位置固定，螺钉44会作直线运动，螺钉44和调节件42连接，故旋钮45转动时调节件42会随螺钉44直线运动，带动调节件42上的H轮43运动。同步带46安装时穿过H轮43和调节件42之间，H轮43会将同步带46向纵梁13靠近电机22方向拉紧，调节件42带动H轮43在调节架41内部空腔移动，可使同步带46松紧在一定程度调节。电机22转动带动小同步带轮24转动，小同步带轮24带动同步带46，同步带46带动两个大同步带轮15同步转动，进一步实现平台组件3平稳运动，让打印精度提高。
以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
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