本發(fā)明涉及3d打印設備領域，尤其涉及打印圓形或圓柱形物體的3d打印設備領域，具體的說，是一種適用于圓形體物體打印的筒式3d打印機。

背景技術：

3d打印技術出現(xiàn)在20世紀90年代中期，實際上是利用光固化和紙層疊等技術的最新快速成型裝置。3d打印機與普通打印機工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，打印機內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。這打印技術稱為3d立體打印技術?，F(xiàn)有的3d打印機都是由x、y、z三個軸向運動來確定物體的長、寬、高，從而構建三維模型，但對于圓盤形、圓柱體、環(huán)形、筒形等圓形體的3d打印不具優(yōu)勢。現(xiàn)有的三軸式打印機在打印圓形或圓柱體時，只能按打印位置距離零坐標的最近點開始依次打印，因此打印圓形或圓柱體時，在圓周上并不連貫，打印成品容易出現(xiàn)瑕疵。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于圓形體物體打印的筒式3d打印機，用于解決現(xiàn)有技術中圓形體打印不連貫的問題。

本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種適用于圓形體物體打印的筒式3d打印機，包括筒型外殼主體，所述筒型外殼主體包括所在平面相互平行的底板和上環(huán)，及繞所述底板邊緣均布固定的三個立柱，所述立柱上端固定在所述上環(huán)下表面；所述底板上開設有等半徑、等分的三個通孔，所述通孔內(nèi)容納有高度低于所述上環(huán)下表面的絲桿，所述絲桿由安裝在所述底板下表面的升降步進電機驅(qū)動，所述絲桿上設置有帶螺紋孔的升降滑車座，所述升降滑車座固定連接圓盤狀的打印基座邊緣；所述上環(huán)內(nèi)圈下部為齒紋圈，所述上環(huán)上對稱安裝有兩端帶有皮帶從動輪的水平滑車座，所述水平滑車座呈弧形且可沿所述上環(huán)內(nèi)圈滑動，所述水平滑車座上還一體成型有偏轉步進電機安裝板，所述偏轉步進電機安裝板上安裝有偏轉步進電機，所述偏轉步進電機的輸出軸穿過所述偏轉步進電機安裝板并設置有與所述齒紋圈嚙合的齒輪，對稱的所述水平滑車座之間固定有兩根水平的光軸，所述光軸上安裝有可滑動的噴頭安裝座，所述光軸上方設置有擠出機安裝板，所述擠出機安裝板上設置有固定連接所述水平滑車座的支撐桿，所述擠出機安裝板上安裝有滑動步進電機和擠出機，所述滑動步進電機輸出端設置有皮帶主動輪，所述皮帶主動輪和所述皮帶從動輪之間套設有皮帶，所述皮帶呈以所述皮帶主動輪和兩個所述皮帶從動輪為頂點的三角形，所述三角形的底邊固定連接所述噴頭安裝座，所述擠出機進口連接供應打印材料的裝置、出口連接有尼龍管，所述尼龍管的另一端連接設置在所述噴頭安裝座上的打印噴頭。以所述上環(huán)的圓心為中心，調(diào)整所述打印噴頭與起始半徑的夾角α、與圓心的距離l，從而確定打印位置，并層層堆疊完成打印，所述打印基座的高度可調(diào)，可以適應打印所需的高度h，打印位置的坐標為(α,l,h)。

優(yōu)選的，所述立柱的內(nèi)表面開設有條形滑槽，所述升降滑車座上還安裝有可沿所述條形滑槽滾動的滾輪。

優(yōu)選的，所述上環(huán)的內(nèi)圈還開設有環(huán)形溝槽，所述水平滑車座與所述上環(huán)內(nèi)圈的接觸部位開設有球面凹槽，所述球面凹槽內(nèi)設置有滾珠，所述滾珠卡接在所述水平滑車座和所述環(huán)形溝槽之間。

優(yōu)選的，所述打印基座上表面安裝有熱床，所述熱床與所述打印基座通過調(diào)平螺絲和調(diào)平螺母連接，所述調(diào)平螺絲上套接有支撐彈簧，所述支撐彈簧位于所述熱床和所述打印基座之間。

優(yōu)選的，所述皮帶的三角形底邊與所述噴頭安裝座為可拆卸固定連接，所述噴頭安裝座的側面固定有用于夾緊所述皮帶的皮帶固定夾。

優(yōu)選的，所述噴頭安裝座與所述光軸之間設置有直線軸承。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：

(1)本發(fā)明創(chuàng)造性地，特別將所述打印機設置為筒式，打印坐標由現(xiàn)有的(x,y,z)三軸式，更換為由角度、半徑、高度(α,l,h)確定的打印位置，打印圓形體時，以一定的極坐標方程式沿圓周連續(xù)打印，可以保證圓周方向的連貫性，圓周上相鄰點的熔融的打印材料凝固時間接近，凝固時能夠更好的結合，減少因不連貫、凝固時間相差大出現(xiàn)瑕疵的可能，解決現(xiàn)有技術中圓形體打印不連貫的問題。

(2)通過在所述立柱上設置條形滑槽，在所述升降滑車座上安裝滾輪與所述條形滑槽配合，使得所述打印基座更好地卡接在三個所述立柱之間，增強所述打印基座的升降穩(wěn)定性。

(3)通過在所述上環(huán)的內(nèi)圈開設環(huán)形溝槽，在所述水平滑車座上設置滾珠與環(huán)形溝槽配合，將所述滾珠卡接在所述水平滑車座和所述環(huán)形溝槽之間，相較于所述上環(huán)與所述水平滑車座直接滑動接觸，設置滾珠后，摩擦力大大減少，不僅減少因摩擦力過大出現(xiàn)打印機失步的可能，還減少了機器損耗。

(4)通過設置所述熱床，在打印的同時保持打印出的半成品模型的熱量，避免模型因發(fā)生翹邊或移位出現(xiàn)不合格品，并在所述打印基座和所述熱床之間設置調(diào)平所述熱床用的調(diào)平裝置，即調(diào)平螺絲、調(diào)平螺母和支撐彈簧，在打印開始前先調(diào)平所述熱床，從而保證所述熱床水平，保證打印位置的準確性，提高打印精度。

(5)由于3d打印機的皮帶是容易出現(xiàn)疲勞的部件，通過將所述皮帶與所述噴頭安裝座的連接方式設置為由皮帶固定夾夾持所述皮帶的可拆卸固定連接，便于更換所述皮帶，相較于直接固定連接的方式，減少了耗材更換、維修的成本。

(6)通過在所述噴頭安裝座與所述光軸之間設置直線軸承，減少所述噴頭安裝座與所述光軸之間的摩擦力，不僅減少因摩擦力過大出現(xiàn)打印機失步的可能，還減少了機器損耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明立體結構示意圖；

圖2為圖1垂直旋轉30°的立體結構示意圖；

圖3為圖1中上環(huán)以上部分的立體結構示意圖；

圖4為升降滑車座立體結構示意圖；

圖5為圖3中水平滑車座、偏轉步進電機部分的放大圖；

圖6為熱床與打印基座連接結構示意圖；

圖7為上環(huán)立體結構示意圖；

圖8為水平滑車座立體結構示意圖；

其中1-底板；2-立柱；3-打印基座；4-上環(huán)；5-絲桿；6-水平滑車座；7-光軸；8-擠出機安裝板；9-皮帶；11-升降步進電機；31-熱床；32-調(diào)平螺絲；33-調(diào)平螺母；34-支撐彈簧；51-升降滑車座；52-滾輪；61-偏轉步進電機；62-偏轉步進電機安裝板；71-噴頭安裝座；72-打印噴頭；73-尼龍管；81-滑動步進電機；82-擠出機；9-皮帶；91-皮帶主動輪；92-皮帶從動輪。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例：

結合附圖1所示，一種適用于圓形體物體打印的筒式3d打印機，包括筒型外殼主體，所述筒型外殼主體包括所在平面相互平行的底板1和上環(huán)4，及繞所述底板1邊緣均布固定的三個立柱2，所述立柱2上端固定在所述上環(huán)4下表面；所述底板1上開設有等半徑、等分的三個通孔，所述通孔內(nèi)容納有高度低于所述上環(huán)4下表面的絲桿5，所述絲桿5由安裝在所述底板1下表面的升降步進電機11驅(qū)動，所述絲桿5上設置有帶螺紋孔的升降滑車座51，所述升降滑車座51固定連接圓盤狀的打印基座3邊緣；所述上環(huán)4內(nèi)圈下部為齒紋圈，所述上環(huán)4上對稱安裝有兩端帶有皮帶從動輪92的水平滑車座6，所述水平滑車座6呈弧形且可沿所述上環(huán)4內(nèi)圈滑動，所述水平滑車座6上還一體成型有偏轉步進電機安裝板62，所述偏轉步進電機安裝板62上安裝有偏轉步進電機61，所述偏轉步進電機61的輸出軸穿過所述偏轉步進電機安裝板62并設置有與所述齒紋圈嚙合的齒輪，對稱的所述水平滑車座6之間固定有兩根水平的光軸7，所述光軸7上安裝有可滑動的噴頭安裝座71，所述光軸7上方設置有擠出機安裝板8，所述擠出機安裝板8上設置有固定連接所述水平滑車座6的支撐桿，所述擠出機安裝板8上安裝有滑動步進電機81和擠出機82，所述滑動步進電機81輸出端設置有皮帶主動輪91，所述皮帶主動輪91和所述皮帶從動輪92之間套設有皮帶9，所述皮帶9呈以所述皮帶主動輪91和兩個所述皮帶從動輪92為頂點的三角形，所述三角形的底邊固定連接所述噴頭安裝座71，所述擠出機82進口連接供應打印材料的裝置、出口連接有尼龍管73，所述尼龍管73的另一端連接設置在所述噴頭安裝座71上的打印噴頭72。

以下對本實施例的原理進一步闡述：

本發(fā)明由市電供電，熔融后的打印材料進入擠出機82，經(jīng)由尼龍管73進入打印噴頭72，打印材料通過所述打印噴頭72噴出，落于所述打印基座3上，凝固成型為成品。

打印位置由極坐標確定：取所述上環(huán)4的圓心o為中心，從o出發(fā)引一條射線ox，稱為極軸，再取定一個長度單位為基準線，通常規(guī)定角度取逆時針方向為正。假設有水平面上任一點p，p的水平位置就可以用線段op的長度l以及從ox到op的角度α來確定，有序數(shù)對(α，l)就稱為p點的極坐標，記為p(α，l)，l稱為p點的極徑，α稱為p點的極角。當限制l≥0，0≤α<2π時，平面上除極點ο以外，其他每一點都有唯一的一個極坐標。極點的極徑為零，極角任意。若除去上述限制，平面上每一點都有無數(shù)多組極坐標，一般地，如果(α，l)是一個點的極坐標，那么(l，α+2nπ)，(－l，α+(2n+1)π)，都可作為它的極坐標，這里n是任意整數(shù)。

本發(fā)明采用極坐標確定打印位置的優(yōu)勢還在于，平面上有些曲線，采用極坐標時，方程比較簡單。例如以原點為中心，r為半徑的圓的極坐標方程為p＝l，等速螺線的極坐標方程為p＝l*α，橢圓、雙曲線和拋物線這3種不同的圓錐曲線可以用一個統(tǒng)一的極坐標方程調(diào)整所述打印噴頭72與起始半徑的夾角α、與圓心的距離l，從而確定打印位置，并層層堆疊完成打印，所述打印基座3的高度可調(diào)，可以適應打印所需的高度h，打印位置的坐標為(α,l,h)。

通過調(diào)整所述打印噴頭72與圓心的距離l，及所述打印噴頭72和圓心的連線與設定的基準線的夾角α來實現(xiàn)預設的打印位置。通過所述滑動步進電機81驅(qū)動所述皮帶主動輪91，帶動張緊在所述皮帶主動輪91和皮帶從動輪92上的所述皮帶9，所述皮帶9驅(qū)動所述噴頭安裝座71，從而改變所述打印噴頭72與圓心的距離l；通過所述偏轉步進電機61驅(qū)動齒輪，利用齒輪與所述上環(huán)4上的齒紋嚙合，所述水平滑車座6沿所述上環(huán)4的圓周運動，從而改變所述光軸7與設定的基準線的夾角，從而改變所述打印噴頭72和圓心的連線與設定的基準線的夾角α。由于3d打印是層層堆疊式打印，打印位置主要由水平面上的坐標確定，豎向坐標不影響打印，但由于打印的精度、材料的局限性，對于所述打印噴頭72距離打印面的高度有一定要求，因此可以通過所述升降步進電機11驅(qū)動所述絲桿5，帶螺母的所述水平滑車座6沿所述絲桿5上下移動，從而帶動所述打印基座3上下移動，適應所述打印噴頭72與打印面的最佳高度。

進一步的，所述立柱2的內(nèi)表面開設有條形滑槽，所述升降滑車座51上還安裝有可沿所述條形滑槽滾動的滾輪52。通過在所述立柱2上設置條形滑槽，在所述升降滑車座51上安裝滾輪52與所述條形滑槽配合，使得所述打印基座3更好地卡接在三個所述立柱2之間，增強所述打印基座3的升降穩(wěn)定性。

進一步的，所述上環(huán)4的內(nèi)圈還開設有環(huán)形溝槽，所述水平滑車座6與所述上環(huán)4內(nèi)圈的接觸部位開設有球面凹槽，所述球面凹槽內(nèi)設置有滾珠，所述滾珠卡接在所述水平滑車座6和所述環(huán)形溝槽之間。通過在所述上環(huán)4的內(nèi)圈開設環(huán)形溝槽，在所述水平滑車座6上設置滾珠與環(huán)形溝槽配合，將所述滾珠卡接在所述水平滑車座6和所述環(huán)形溝槽之間，相較于所述上環(huán)4與所述水平滑車座6直接滑動接觸，設置滾珠后，摩擦力大大減少，不僅減少因摩擦力過大出現(xiàn)打印機失步的可能，還減少了機器損耗。

優(yōu)選的，所述打印基座3上表面安裝有熱床31，所述熱床31與所述打印基座3通過調(diào)平螺絲32和調(diào)平螺母33連接，所述調(diào)平螺絲32上套接有支撐彈簧34，所述支撐彈簧34位于所述熱床31和所述打印基座3之間。熱床的應用在3d打印機重點的應用為現(xiàn)有技術，熱床對于固定模型很重要，如果熱床溫度不夠或加熱效果不好，輕的會造成模型翹邊，重的模型很容易脫離平面造成移位或錯位，本發(fā)明中的所述熱床31為適應的圓盤式構件，通過設置所述熱床31，在打印的同時保持打印出的半成品模型的熱量，避免模型因發(fā)生翹邊或移位出現(xiàn)不合格品，并在所述打印基座3和所述熱床31之間設置調(diào)平所述熱床31用的調(diào)平裝置，即調(diào)平螺絲32、調(diào)平螺母33和支撐彈簧34，在打印開始前先調(diào)平所述熱床31，從而保證所述熱床31水平，保證打印位置的準確性，提高打印精度。

優(yōu)選的，所述皮帶9的三角形底邊與所述噴頭安裝座71為可拆卸固定連接，所述噴頭安裝座71的側面固定有用于夾緊所述皮帶9的皮帶固定夾。由于3d打印機的皮帶是容易出現(xiàn)疲勞的部件，通過將所述皮帶9與所述噴頭安裝座71的連接方式設置為由皮帶固定夾夾持所述皮帶9的可拆卸固定連接，便于更換所述皮帶9，相較于直接固定連接的方式，減少了耗材更換、維修的成本。

優(yōu)選的，所述噴頭安裝座71與所述光軸7之間設置有直線軸承。通過在所述噴頭安裝座71與所述光軸7之間設置直線軸承，減少所述噴頭安裝座71與所述光軸7之間的摩擦力，不僅減少因摩擦力過大出現(xiàn)打印機失步的可能，還減少了機器損耗。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。