六角框架快速增材大型3D打印机.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911267301.X (22)申请日 2019.12.11 (71)申请人 合肥一物科技有限公司 地址 230088 安徽省合肥市高新区天智路 19号北楼1066室 (72)发明人 赵子晗 (74)专利代理机构 合肥东邦滋原专利代理事务 所(普通合伙) 34155 代理人 王芸 (51)Int.Cl. B29C 64/20(2017.01) B22F 3/115(2006.01) B33Y 30/00(2015.01) (54)发明名称 一种六角框架快速增材大型3D打印机。

2、 (57)摘要 本发明公开了一种六角框架快速增材大型 3D打印机， 包括框架、 打印机构、 驱动机构以及安 装在框架下侧的支撑台， 框架包括六边形的上支 撑架、 六边形的下支撑架和连接在上支撑架和下 支撑架之间的三根以上互相平行的连接杆， 其中 三根连接杆投影点三等分圆周， 该三根连接杆相 对的一侧均设置有导轨， 导轨上设置有可调节同 步带卡座， 打印机构包括打印平台、 加热喷头、 送 线器以及臂杆， 臂杆的一端与可调节同步带卡座 之间通过鱼眼轴承连接， 另一端与打印平台之间 也通过鱼眼轴承连接。 具有六角框架， 相对三角 洲3D打印机可在同样的占地面积和空间高度下 打印更大更多的产品， 通过。

3、特殊的鱼眼轴承连接 方式可以使鱼眼轴承带动的打印平台移动范围 增加， 而且安装方便， 可快速打印。 权利要求书2页 说明书5页 附图5页 CN 110884122 A 2020.03.17 CN 110884122 A 1.一种六角框架快速增材大型3D打印机， 包括框架、 打印机构、 驱动机构以及安装在框 架下侧的支撑台(3)， 其特征在于： 所述框架包括六边形的上支撑架(21)、 六边形的下支撑 架(20)和连接在上支撑架(21)和下支撑架(20)之间的三根以上互相平行的连接杆(2)， 其 中三根连接杆(2)投影点三等分圆周， 该三根连接杆(2)相对的一侧均设置有导轨(8)， 所述 导轨(8。

4、)上设置有可调节同步带卡座(9)， 所述打印机构包括打印平台(14)、 加热喷头(13)、 送线器(12)以及臂杆(11)， 所述臂杆(11)的一端与可调节同步带卡座(9)之间通过鱼眼轴 承(10)连接， 另一端与打印平台(14)之间也通过鱼眼轴承(10)连接。 2.按照权利要求1所述的一种六角框架快速增材大型3D打印机， 其特征在于： 所述连接 杆(2)设置有五根且每根所述连接杆(2)的两端分别连接在上支撑架(21)和下支撑架(20) 相对的角上。 3.按照权利要求1所述的一种六角框架快速增材大型3D打印机， 其特征在于： 所述鱼眼 轴承(10)通过连接凸起(22)与可调节同步带卡座(9)和。

5、打印平台(14)连接， 所述连接凸起 (22)为锥型， 所述连接凸起(22)靠近鱼眼轴承(10)的一端直径小于所述连接凸起(22)远离 鱼眼轴承(10)一端的直径。 4.按照权利要求3所述的一种六角框架快速增材大型3D打印机， 其特征在于： 所述臂杆 (11)为六根， 且每两根作为一组连接在所述可调节同步带卡座(9)和所述打印平台(14)之 间。 5.按照权利要求1所述的一种六角框架快速增材大型3D打印机， 其特征在于： 所述下支 撑架(20)包括六根下支撑杆(201)， 所述上支撑架(21)包括六根上支撑杆， 所述上支撑杆之 间、 下支撑杆(201)之间， 连接杆(2)与上支撑架(21)之间。

6、以及连接杆(2)与下支撑架(20)之 间均通过角件(1)连接。 6.按照权利要求5所述的一种六角框架快速增材大型3D打印机， 其特征在于： 设置导轨 (8)的所述连接杆(2)下端连接的角件(1)上均设置有电机安装槽(18)。 7.按照权利要求1所述的一种六角框架快速增材大型3D打印机， 其特征在于： 所述可调 节同步带卡座包括压紧机构、 通过槽以及端部抵在同步带表面的紧定螺栓。 8.按照权利要求7所述的一种六角框架快速增材大型3D打印机， 其特征在于： 所述压紧 机构包括楔形块和齿条， 所述同步带端部卡在齿条中间， 所述楔形块压紧齿条侧面， 所述同 步带从通过槽中间穿过， 所述通过槽上开设有安。

7、装紧定螺栓的螺纹孔。 9.按照权利要求5所述的一种六角框架快速增材大型3D打印机， 其特征在于： 所述下支 撑杆(201)中部位置均设置有可调节玻璃卡件(3)， 所述支撑台(5)固定在可调节玻璃卡件 (3)之间， 所述可调节玻璃卡件(3)包括侧耳(23)和腰型槽(26)， 所述侧耳(23)上开设有安 装调节螺栓的圆孔(24)， 所述腰型槽(26)中间有紧固螺钉穿过。 10.按照权利要求1所述的一种六角框架快速增材大型3D打印机， 其特征在于： 所述下 支撑架(20)内侧设置有三角加强架， 所述三角加强架包括三根相邻两根之间成120 排布的 固定杆(19)， 其中一根所述固定杆(19)的一端与另。

8、外两根所述固定杆(19)的一端通过中心 三角连接件(17)固定连接， 三根所述固定杆(19)的另一端分别与对应的下支撑杆(201)的 中间位置连接。 11.按照权利要求1所述的一种六角框架快速增材大型3D打印机， 其特征在于： 所述框 架靠近上支撑架(21)的位置设置有加强结构， 所述加强结构包括通过角件(1)设置在上支 权利要求书 1/2 页 2 CN 110884122 A 2 撑架(21)未安装固定杆(2)的一角且向下延伸的第一加强杆(4)及连接在第一加强杆(4)和 与其相邻的两个连接杆(2)之间的第二加强杆(6)， 所述第二加强杆(6)的一端通过角件(1) 连接在第一加强杆(4)的下端。

9、， 另一端通过角件(1)与连接杆(2)连接， 所述第二加强杆(6) 与其上方所对应的上支撑杆平行。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110884122 A 3 一种六角框架快速增材大型3D打印机 技术领域 0001 本发明属于3D打印技术领域， 具体地说， 本发明涉及一种六角框架快速增材大型 3D打印机。 背景技术 0002 3D打印(3DP)即快速成型技术的一种， 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。 0003 3D打印可以简单地理解为 “多层的二维打印” ， 3D打印机一般使用特制的材料， 基 于笛卡尔机械坐标系， 按。

10、照三维图纸， 将其一层层喷涂或者熔结到三维空间中， 从而制作出 传统制造工艺难以制作的高复杂度产品。 0004 目前， 申请号为CN201710429605.6的专利， 公开了 “一种三臂并联式3D打印机” ， 该 技术方案包括框架， 框架的三根侧棱上安装有滑轨， 滑轨上设置有滑块， 滑轨的下方安装有 三台步进电机， 滑块与滑轨之间通过同步带连接， 三棱柱中部设置有喷头支架， 喷头支架通 过连接杆连接滑块， 喷头支架下部设置有喷头， 该技术方案中3D打印机框架是开放的， 解决 了维护不方便以及安装不方便的缺点。 0005 但是上述技术方案具有如下缺点： 0006 采用三臂并联结构的3D打印机，。

11、 俗称 “三角洲” 。 三角洲型的3D打印机， 在三棱柱外 观下有一个类似三角爪型的挤出装置， 表面上看是以球坐标系为基础， 实际上其数学原理 还是笛卡尔坐标系， 只是通过三角函数将XY坐标映射到三条垂直的轴上去。 通过将挤出装 置并联在三根竖立的轴上， 控制三根轴上并联装置的高度， 从而调整悬在半空中的挤出装 置的空间位置， 打印出物体。 同样的调整挤出装置的重量可以很好的提高挤出头的灵活度， 进而提高打印速度和打印精度。 但是因为要容纳三角爪的长度， 打印机Z轴方向的体积也较 大。 通常为了打印高度为20CM的物体， 打印机整体高度要达到40-50CM。 0007 基于此， 我们设计了一种。

12、六角框架快速增材大型3D打印机。 发明内容 0008 本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题， 本发明提供了一种六角框架快速增 材大型3D打印机， 其目的是解决依托三角结构打印时Z向范围小， 打印所需空间占比小， 打 印结构相对不稳定的问题。 0009 为了实现上述目的， 本发明采取的技术方案为： 0010 一种六角框架快速增材大型3D打印机， 包括框架、 打印机构、 驱动机构以及安装在 框架下侧的支撑台， 所述框架包括六边形的上支撑架、 六边形的下支撑架和连接在上支撑 架和下支撑架之间的三根以上互相平行的连接杆， 其中三根连接杆投影点三等分圆周， 该 三根连接杆相对的一侧均设置有导轨， 所述。

13、导轨上设置有可调节同步带卡座， 所述打印机 构包括打印平台、 加热喷头、 送线器以及臂杆， 所述臂杆的一端与可调节同步带卡座之间通 过鱼眼轴承连接， 另一端与打印平台之间也通过鱼眼轴承连接。 说明书 1/5 页 4 CN 110884122 A 4 0011 所述连接杆设置有五根且每根所述连接杆的两端分别连接在上支撑架和下支撑 架相对的角上。 0012 所述鱼眼轴承通过连接凸起与可调节同步带卡座和打印平台连接， 所述连接凸起 为锥型， 所述连接凸起靠近鱼眼轴承的一端直径小于所述连接凸起远离鱼眼轴承一端的直 径。 0013 所述臂杆为六根， 且每两根作为一组连接在所述可调节同步带卡座和所述打印平。

14、 台之间。 0014 所述下支撑架包括六根下支撑杆， 所述上支撑架包括六根上支撑杆， 所述上支撑 杆之间、 下支撑杆之间， 连接杆与上支撑架之间以及连接杆与下支撑架之间均通过角件连 接。 0015 设置导轨的所述连接杆下端连接的角件上均设置有电机安装槽。 0016 所述可调节同步带卡座包括压紧机构、 通过槽以及端部抵在同步带表面的紧定螺 栓。 0017 所述压紧机构包括楔形块和齿条， 所述同步带端部卡在齿条中间， 所述楔形块压 紧齿条侧面， 所述同步带从通过槽中间穿过， 所述通过槽上开设有安装紧定螺栓的螺纹孔。 0018 所述下支撑杆中部位置均设置有可调节玻璃卡件， 所述支撑台固定在可调节玻璃。

15、 卡件之间， 所述可调节玻璃卡件包括侧耳和腰型槽， 所述侧耳上开设有安装调节螺栓的圆 孔， 所述腰型槽中间有紧固螺钉穿过。 0019 所述下支撑架内侧设置有三角加强架， 所述三角加强架包括三根相邻两根之间成 120 排布的固定杆， 其中一根所述固定杆的一端与另外两根所述固定杆的一端通过中心三 角连接件固定连接， 三根所述固定杆的另一端分别与对应的下支撑杆的中间位置连接。 0020 所述框架靠近上支撑架的位置设置有加强结构， 所述加强结构包括通过角件设置 在上支撑架未安装固定杆的一角且向下延伸的第一加强杆及连接在第一加强杆和与其相 邻的两个连接杆之间的第二加强杆， 所述第二加强杆的一端通过角件连。

16、接在第一加强杆的 下端， 另一端通过角件与连接杆连接， 所述第二加强杆与其上方所对应的上支撑杆平行。 0021 一种六角框架快速增材大型3D打印机， 其有益效果在于： 相比现有三角洲3D打印 机， 拥有全新的六角框架， 相对三角洲3D打印机可在同样的占地面积和空间高度下打印更 大更多的产品， 通过特殊的鱼眼轴承连接方式可以使鱼眼轴承带动的打印平台移动范围增 加， 具有工业级的打印精度， 建材级的打印范围， 高速的打印速度。 参数化设计的每个连接 件在多功能的同时可省去大量安装时间， 减少安装误差， 更加稳固， 耐用。 附图说明 0022 本说明书包括如下附图， 各幅附图所表达的内容为： 002。

17、3 图1为一种六角框架快速增材大型3D打印机整体结构示意图； 0024 图2为一种六角框架快速增材大型3D打印机下支撑架俯视图； 0025 图3为臂杆下端与鱼眼轴承连接示意图； 0026 图4为臂杆上端与鱼眼轴承连接示意图； 0027 图5为连接凸起与鱼眼轴承连接示意图； 0028 图6为可调节玻璃卡件结构示意图. 说明书 2/5 页 5 CN 110884122 A 5 0029 图7为可调节同步带卡座结构示意图； 0030 图8为可调节同步带卡座内部结构示意图。 0031 图中标号为： 0032 1、 角件； 2、 连接杆； 3、 可调节玻璃卡件； 4、 第一加强杆； 5、 支撑台； 6、。

18、 第二加强杆； 7、 束线器； 8、 导轨； 9、 可调节同步带卡座； 10、 鱼眼轴承； 11、 臂杆； 12、 送线器； 13、 加热喷头； 14、 打印平台、 15、 显示屏； 16、 加强筋； 17、 中心三角连接件； 18、 电机安装槽； 19、 固定杆； 0033 20、 下支撑架； 201、 下支撑杆； 0034 21、 上支撑架； 22、 连接凸起； 23、 侧耳； 24、 圆孔； 25、 凹槽； 26、 腰形槽； 27、 通过槽； 28、 紧定螺栓； 29、 楔形块； 30、 齿条。 具体实施方式 0035 下面对照附图， 通过对实施例的描述， 对本发明的具体实施方式作进一步。

19、详细的 说明， 以方便相关人员更好的理解该技术方案。 0036 如图1所示， 一种六角框架快速增材大型3D打印机， 包括框架、 打印机构、 驱动机构 以及安装在框架下侧的支撑台5， 框架包括六边形的上支撑架21、 六边形的下支撑架20和连 接在上支撑架21和下支撑架20之间的三根以上互相平行的连接杆2， 其中三根连接杆2投影 点三等分圆周， 该三根连接杆2相对的一侧均设置有导轨8， 导轨8上设置有可调节同步带卡 座9， 打印机构包括打印平台14、 加热喷头13、 送线器12以及臂杆11， 臂杆11的一端与可调节 同步带卡座9之间通过鱼眼轴承10连接， 另一端与打印平台14之间也通过鱼眼轴承10。

20、连接。 0037 整体来看框架是开放型的， 这样便于拆装和维修内部结构， 支撑台5是圆形的， 在 设置时， 支撑台5与下支撑架20内切， 为了增大支撑台5的面积， 将下支撑架20设计成六边 形， 为了保证框架整体结构的稳定性和协调性， 上支撑架21也设计成六边形， 在上支撑架21 和下支撑架20之间安装连接杆2， 使上支撑架21和下支撑20架连接成一个整体， 为了保证结 构的稳定性， 连接杆2设置三根以上， 而且有其中三根连接杆2投影点三等分圆周， 这三根连 接杆2相对的一侧都设置导轨8， 导轨8是驱动机构的一部分， 驱动机构包括步进电机、 同步 轮、 同步带、 安装滑块的导轨8以及可调节同步。

21、带卡座9， 同步带带动滑块的移动， 可调节同 步带卡座9安装在滑块上， 同步轮安装在角件上， 驱动机构通过臂杆11带动打印平台14的移 动， 打印平台14是打印机构的一部分， 打印机构还包括加热喷头13、 送线器12以及臂杆11， 臂杆11的两端分别通过鱼眼轴承10连接在可调节同步带卡座9和打印平台14上， 鱼眼轴承 10的活动范围更广， 与六角框架的配合， 更大程度上扩大了打印机构的活动范围， 所以相对 三角洲3D打印机可在同样的占地面积和空间高度下打印更大的产品。 0038 在六角框架结构和鱼眼轴承活动范围极限化的共同作用下， 本发明在框架不超过 1.5m的水平范围时可以打印直径1m的产品。

22、， 高度3m的情况下能打印1.6m高的产品， 最大打 印高度可达2.05m， 因此相较于目前市面上的3D打印机， 本发明具有更高的空间打印比。 0039 如图1所示， 连接杆2设置有五根且每根连接杆2的两端分别连接在上支撑架21和 下支撑架20相对的角上。 0040 为了更大的提高框架的结构稳定性， 连接杆2的两端分别固定在上支撑架21和下 支撑架20相对的角上， 连接杆2一共设置五根， 因此有一个角未设置连接杆2， 前面我们说到 为了便于维修与拆装， 特意将框架设计成开放式的， 但是在打印过程中我们发现这样具有 说明书 3/5 页 6 CN 110884122 A 6 一定的安全隐患， 而且。

23、外部灰尘容易对打印过程和打印质量产生影响， 因此我们在框架上 安装玻璃， 玻璃具有透明性， 能够随时观察打印过程以及发现故障部分， 及时进行维修， 在 未安装连接杆2的一角安装玻璃门， 玻璃门具有更大的宽度， 方便维修以及取件， 而且在玻 璃门的前侧还可以设置显示屏15， 以便于工作人员随时监控打印过程。 0041 如图3-5所示， 鱼眼轴承10通过连接凸起22与可调节同步带卡座9和打印平台14连 接， 连接凸起22为锥型， 连接凸起22靠近鱼眼轴承10的一端直径小于所述连接凸起22远离 鱼眼轴承10一端的直径， 臂杆11为六根， 且每两根作为一组连接在可调节同步带卡座9和打 印平台14之间。。

24、 0042 一个可调节同步带卡座9上连接两根臂杆11， 鱼眼轴承10通过连接凸起22安装在 可调节同步带卡座9和打印平台14上， 为了最大化鱼眼轴承10的活动角度， 连接凸起22设计 成锥型， 而且靠近鱼眼轴承10的一端直径小于远离鱼眼轴承10一端的直径， 这样既能保证 结构的强度， 又能减少连接凸起22对鱼眼轴承的干涉。 0043 如图1所示， 下支撑架20包括六根下支撑杆201， 上支撑架21包括六根上支撑杆， 上 支撑杆之间、 下支撑杆201之间， 连接杆2与上支撑架21之间以及连接杆2与下支撑架20之间 均通过角件1连接， 设置导轨8的连接杆2下端连接的角件1上均设置有电机安装槽18。。

25、 0044 框架由各种长度的杆构成， 杆之间通过角件1连接， 角件1上留有安装槽， 便于杆的 安装， 角件1上还开设有螺纹孔， 用来进一步固定杆， 方便框架的安装， 而且安装精度更高， 在安装时不需要专门测量， 节省了大量的时间， 在设置导轨8的连接杆2下端固定的角件1上 还开设有电机安装槽18， 方便步进电机的安装。 0045 如图1、 图7以及图8所示， 可调节同步带卡座包括压紧机构、 通过槽以及端部抵在 同步带表面的紧定螺栓， 压紧机构包括楔形块和齿条， 同步带端部卡在齿条中间， 楔形块压 紧齿条侧面， 同步带从通过槽中间穿过， 通过槽上开设有安装紧定螺栓的螺纹孔。 0046 在导轨的上。

26、方设置有同步轮， 同步带的一端连接步进电机， 另一端连接可调节同 步带卡座， 中间连接在同步轮上， 在连接可调节同步带卡座一端， 同步带夹在齿条中间， 进 行一次固定， 然后上方楔形块压紧齿条侧面， 进行二次固定， 此时同步带固定完成， 同步带 从通过槽中间导出， 通过槽上开设螺纹孔， 紧定螺栓从螺纹孔中间穿过， 紧定螺栓的端部抵 住同步带的一侧， 同步带的另一侧与通过槽的侧壁之间有一定的距离， 同步带是橡胶材质 的， 具有一定的弹性， 而且长时间使用后， 同步带就会变得松弛， 会影响打印的精度， 当同步 带松弛时， 旋转紧定螺栓， 使同步带绷紧， 可以有效的保证打印精度， 这种结构的设置使产。

27、 品尺寸更加精确， 特别是在打印大型产品时， 依旧能够保证和打印小型产品一样的精度。 0047 如图1和图6所示， 下支撑杆201中部位置上均设置有可调节玻璃卡件3， 支撑台5固 定在可调节玻璃卡件3之间， 可调节玻璃卡件3包括侧耳23和腰型槽26， 侧耳23上开设有安 装调节螺栓的圆孔24， 腰型槽26中间有紧固螺钉穿过。 0048 六根下支撑杆201中部都设置一个可调节玻璃卡件3， 可调节玻璃卡件3上开设有 凹槽25， 支撑台5的边缘卡在凹槽25中间， 在进行调平时， 调节侧耳23的高度， 并通过螺母固 定， 腰形槽26呈上下方向布置， 一端固定在下支撑杆201上的紧固螺钉从腰形槽26中间。

28、穿过 且可以在腰形槽26内上下滑动， 通过螺母再次固定， 调平完成。 0049 如图2所示， 下支撑架20内侧设置有三角加强架， 三角加强架包括三根相邻两根之 间成120 排布的固定杆19， 其中一根固定杆19的一端与另外两根固定杆19的一端通过中心 说明书 4/5 页 7 CN 110884122 A 7 三角连接件17固定连接， 三根固定杆19的另一端分别与对应的下支撑杆201的中间位置连 接。 0050 下支撑架20是整个3D打印机的支撑部件， 因此需要更高的强度， 在下支撑架20中 间设置人字形的三角加强架， 三角加强架的三根固定杆19之间成120 角排布， 三根固定杆 19的外侧一端。

29、与相对应的下支撑杆201中部连接， 内侧通过中心三角连接件17固定， 这样的 结构既能保证强度， 有能简化简化结构的复杂程度。 0051 如图1所示， 框架靠近上支撑架21的位置设置有加强结构， 加强结构包括通过角件 1设置在上支撑架21未安装固定杆2的一角且向下延伸的第一加强杆4及连接在第一加强杆 4和与其相邻的两个连接杆2之间的第二加强杆6， 第二加强杆6的一端通过角件1连接在第 一加强杆4的下端， 另一端通过角件1与连接杆2连接， 第二加强杆6与其上方所对应的上支 撑杆平行。 0052 前述可知， 框架有一角没有安装连接杆2， 这会在一定程度上影响结构的稳定性， 为了保证结构的稳定性， 。

30、我们在没有安装连接杆2的一侧设置加强结构， 加强结构位于靠近 上支撑架21的一侧， 为安装玻璃门提供了足够的空间， 加强结构包括第一加强杆4和第二加 强杆6， 第一加强杆4由上支撑架21的一角往下延伸一定长度， 且与其他连接杆2平行， 第二 加强杆6设置两根， 第二加强杆6一端与第一加强杆4下端连接， 另一端和与第一加强杆4相 邻的连接杆2连接， 两根第二加强杆6分别与其上方的上支撑杆平行， 第一加强杆4与上支撑 杆、 第一加强杆4与第二加强杆6、 第二加强杆6与连接杆2之间均通过角件1连接。 0053 上支撑架21中间还可以设置加强筋16， 以进一步提高框架强度， 在加强筋16上可 以设置束。

31、线器7， 将所有的线路卡在束线器7内部。 0054 上面结合附图对本发明进行了示例性描述， 显然本发明具体实现并不受上述方式 的限制， 只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进， 或未经改进将 本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的， 均在本发明的保护范围之内。 说明书 5/5 页 8 CN 110884122 A 8 图1 说明书附图 1/5 页 9 CN 110884122 A 9 图2 图3 说明书附图 2/5 页 10 CN 110884122 A 10 图4 说明书附图 3/5 页 11 CN 110884122 A 11 图5 图6 说明书附图 4/5 页 12 CN 110884122 A 12 图7 图8 说明书附图 5/5 页 13 CN 110884122 A 13 。