本實(shí)用新型屬于3D打印機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種3D打印機(jī)自適應(yīng)調(diào)平機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

熔融沉積型3D打印機(jī)以熱熔性絲狀材料為原料，在電阻絲式加熱器的作用下絲狀材料被加熱到熔融狀態(tài)，噴頭在打印平臺(tái)上方一定的高度按照打印程序設(shè)定的軌跡運(yùn)動(dòng)，使得噴嘴將熔融態(tài)的材料涂覆在打印平臺(tái)上，材料冷卻后形成打印對(duì)象的第一個(gè)二維截面輪廓，之后打印平臺(tái)按照設(shè)定值下降一個(gè)層厚，反復(fù)重復(fù)以上步驟直至整個(gè)打印對(duì)象完全成型。由于設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作、成型材料相對(duì)低廉、對(duì)使用環(huán)境要求不苛刻、總體性?xún)r(jià)比較高等特點(diǎn)，熔融沉積型3D打印機(jī)在工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車(chē)、航空航天、教育、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、土木工程和珠寶等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

熔融沉積型3D打印機(jī)的打印平臺(tái)，用于承載打印的模型?，F(xiàn)有的3D打印技術(shù)通常是以打印平臺(tái)為基準(zhǔn)零點(diǎn)，然后使噴頭相對(duì)打印平臺(tái)沿X、Y和Z軸方向做立體空間運(yùn)動(dòng)來(lái)完成立體構(gòu)型，所以打印平臺(tái)的水平度以及打印平臺(tái)與噴頭之間的距離對(duì)打印質(zhì)量有著直接的影響，顯得十分關(guān)鍵。打印機(jī)開(kāi)始工作時(shí)，首先需要對(duì)打印平臺(tái)進(jìn)行調(diào)平。大多數(shù)熔融沉積型3D打印機(jī)在打印平臺(tái)安裝座與固定底座之間安裝有調(diào)平裝置，包括調(diào)節(jié)彈簧和調(diào)節(jié)螺母。將打印機(jī)噴頭移動(dòng)到調(diào)節(jié)螺母正上方，通過(guò)觀察，手動(dòng)或者利用工具旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母，調(diào)節(jié)打印噴頭與打印平臺(tái)上各點(diǎn)的高度，完成調(diào)平工作。使用人工調(diào)節(jié)的方法去找平，需要多次調(diào)節(jié)，調(diào)平過(guò)程繁瑣，誤差較大，不能保證打印平臺(tái)上各點(diǎn)距打印噴頭的距離一致；同時(shí)，由于3D打印機(jī)的震動(dòng)或者人為因素的影響，也會(huì)造成調(diào)節(jié)螺母的松動(dòng)，進(jìn)而影響打印質(zhì)量，甚至造成產(chǎn)品報(bào)廢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種3D打印機(jī)自適應(yīng)調(diào)平機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)3D打印機(jī)工作前的自動(dòng)調(diào)平與在線打印時(shí)的自適應(yīng)調(diào)平，防止熔融材料擠出困難、噴嘴剮蹭打印平臺(tái)、打印材料與打印平臺(tái)粘接不牢、凌空吐絲等現(xiàn)象出現(xiàn)，確保3D打印質(zhì)量。

為了為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

一種3D打印機(jī)自適應(yīng)調(diào)平機(jī)構(gòu)，包括打印平臺(tái)、平臺(tái)托架，平臺(tái)托架上固定第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)、第三步進(jìn)電機(jī)、第四步進(jìn)電機(jī)，第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)、第三步進(jìn)電機(jī)、第四步進(jìn)電機(jī)分別通過(guò)第一螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)、第二螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)、第三螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)、第四螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)連接第一球鉸支座、第二球鉸支座、第三球鉸支座、第四球鉸支座，第一球鉸支座、第二球鉸支座、第三球鉸支座、第四球鉸支座連接打印平臺(tái)，打印平臺(tái)與平臺(tái)托架之間還通過(guò)MEMS陀螺儀與控制裝置相互連接，控制裝置還設(shè)有處理器模塊及電源模塊。

所述的第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)、第三步進(jìn)電機(jī)、第四步進(jìn)電機(jī)分別通過(guò)第一電源線、第二電源線、第三電源線、第四電源線連接電源模塊，通過(guò)第一控制信號(hào)線、第二控制信號(hào)線、第三控制信號(hào)線、第四控制信號(hào)線連接處理器模塊。

所述的MEMS陀螺儀安裝在打印平臺(tái)的底側(cè)，通過(guò)第五電源線和信號(hào)傳輸線連接安裝在平臺(tái)托架上控制裝置的電源模塊及處理器模塊。

進(jìn)一步，所述的第一螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)包括第一螺紋軸和第一螺紋軸套；第二螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)包括第二螺紋軸和第二螺紋軸套；第三螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)包括第三螺紋軸和第三螺紋軸套；第四螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)包括第四螺紋軸和第四螺紋軸套。

進(jìn)一步，第一步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與第一螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)的第一螺紋軸通過(guò)鍵連接，其第一螺紋軸套通過(guò)第一球鉸支座與打印平臺(tái)相連接；所述的第二步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與第二螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)的第二螺紋軸通過(guò)鍵連接在一起，其第二螺紋軸套通過(guò)第二球鉸支座與打印平臺(tái)相連接；所述的第三步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與第三螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)的第三螺紋軸通過(guò)鍵連接，其第三螺紋軸套通過(guò)第三球鉸支座與打印平臺(tái)相連接；所述的第四步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與第四螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)的第四螺紋軸通過(guò)鍵連接，其第四螺紋軸套通過(guò)第四球鉸支座與打印平臺(tái)相連接。

本實(shí)用新型的有益效果是：

本機(jī)構(gòu)可在3D打印機(jī)工作前，實(shí)現(xiàn)打印平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平，而在3D打印機(jī)開(kāi)始工作后，利用MEMS實(shí)時(shí)采集打印平臺(tái)的水平狀態(tài)信息，通過(guò)控制裝置實(shí)現(xiàn)3D打印機(jī)在線打印時(shí)的自適應(yīng)調(diào)平。該機(jī)構(gòu)可使打印平臺(tái)在工作過(guò)程中始終保持水平。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理示意圖。

其中，1為打印平臺(tái)；2為平臺(tái)托架；3為第一步進(jìn)電機(jī)；4為第二步進(jìn)電機(jī)；5為第三步進(jìn)電機(jī)；6為第四步進(jìn)電機(jī)；7為第一螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)；8為第二螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)；9為第三螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)；10為第四螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)；11為第一球鉸支座；12為第二球鉸支座；13為第三球鉸支座；14為第四球鉸支座；15為MEMS陀螺儀；16為控制裝置；17為處理器模塊；18為電源模塊；19為第一電源線；20為第二電源線；21為第三電源線；22為第四電源線；23為第一控制信號(hào)線；24為第二控制信號(hào)線；25為第三控制信號(hào)線；26為第四控制信號(hào)線；27為第五電源線；28為信號(hào)傳輸線。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步敘述。

如圖1所示，一種3D打印機(jī)自適應(yīng)調(diào)平機(jī)構(gòu)，包括打印平臺(tái)1、平臺(tái)托架2，平臺(tái)托架2上固定第一步進(jìn)電機(jī)3、第二步進(jìn)電機(jī)4、第三步進(jìn)電機(jī)5、第四步進(jìn)電機(jī)6，第一步進(jìn)電機(jī)3、第二步進(jìn)電機(jī)4、第三步進(jìn)電機(jī)5、第四步進(jìn)電機(jī)6分別通過(guò)第一螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)7、第二螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)8、第三螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)9、第四螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)10連接第一球鉸支座11、第二球鉸支座12、第三球鉸支座13、第四球鉸支座14，第一球鉸支座11、第二球鉸支座12、第三球鉸支座13、第四球鉸支座14連接打印平臺(tái)1，打印平臺(tái)1與平臺(tái)托架2之間還通過(guò)MEMS陀螺儀15與控制裝置16相互連接，控制裝置16還設(shè)有處理器模塊17及電源模塊18。

所述的第一步進(jìn)電機(jī)3、第二步進(jìn)電機(jī)4、第三步進(jìn)電機(jī)5、第四步進(jìn)電機(jī)6分別通過(guò)第一電源線19、第二電源線20、第三電源線21、第四電源線22連接電源模塊18，通過(guò)第一控制信號(hào)線23、第二控制信號(hào)線24、第三控制信號(hào)線25、第四控制信號(hào)線26連接處理器模塊17。

所述的MEMS陀螺儀15安裝在打印平臺(tái)1的底側(cè)，通過(guò)第五電源線27和信號(hào)傳輸線28連接安裝在平臺(tái)托架2上控制裝置16的電源模塊18及處理器模塊17。

進(jìn)一步，所述的第一螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)7包括第一螺紋軸和第一螺紋軸套；第二螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)8包括第二螺紋軸和第二螺紋軸套；第三螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)9包括第三螺紋軸和第三螺紋軸套；第四螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)10包括第四螺紋軸和第四螺紋軸套。

進(jìn)一步，第一步進(jìn)電機(jī)3的輸出軸與第一螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)7的第一螺紋軸通過(guò)鍵連接，其第一螺紋軸套通過(guò)第一球鉸支座與打印平臺(tái)1相連接；所述的第二步進(jìn)電機(jī)4的輸出軸與第二螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)8的第二螺紋軸通過(guò)鍵連接在一起，其第二螺紋軸套通過(guò)第二球鉸支座與打印平臺(tái)1相連接；所述的第三步進(jìn)電機(jī)5的輸出軸與第三螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)9的第三螺紋軸通過(guò)鍵連接，其第三螺紋軸套通過(guò)第三球鉸支座與打印平臺(tái)1相連接；所述的第四步進(jìn)電機(jī)6的輸出軸與第四螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)10的第四螺紋軸通過(guò)鍵連接，其第四螺紋軸套通過(guò)第四球鉸支座與打印平臺(tái)1相連接。

工作原理步驟：

1）啟動(dòng)熔融沉積型3D打印機(jī)；

2）啟動(dòng)熔融沉積型3D打印機(jī)的控制裝置；

3）控制裝置所屬的電源模塊通過(guò)第一電源線給第一步進(jìn)電機(jī)供電，通過(guò)第二電源線給第二步進(jìn)電機(jī)供電，通過(guò)第三電源線給第三步進(jìn)電機(jī)供電，通過(guò)第四電源線給第四步進(jìn)電機(jī)供電，通過(guò)第五電源線給MEMS陀螺儀供電；

4）控制裝置通過(guò)信號(hào)傳輸線啟動(dòng)MEMS陀螺儀開(kāi)始工作；

5）MEMS陀螺儀實(shí)時(shí)采集打印平臺(tái)的水平狀態(tài)信息，并通過(guò)信號(hào)傳輸線將獲取的信息傳遞給控制裝置的處理器模塊；

6）處理器模塊分析打印平臺(tái)的水平狀態(tài)信息，若判定打印平臺(tái)處于水平狀態(tài)，則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟12，若判定打印平臺(tái)尚未處于水平狀態(tài)，則順序執(zhí)行步驟7；

7）處理器模塊依據(jù)獲取的信息，結(jié)合步進(jìn)電機(jī)的脈沖細(xì)分，計(jì)算出打印平臺(tái)調(diào)平時(shí)第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)、第三步進(jìn)電機(jī)和第四步進(jìn)電機(jī)所需脈沖信號(hào)數(shù)量，并分別通過(guò)第一控制信號(hào)線、第二控制信號(hào)線、第三控制信號(hào)線和第四控制信號(hào)線傳遞給對(duì)應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)；

8）第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)、第三步進(jìn)電機(jī)和第四步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器依據(jù)各自接收的脈沖信號(hào)數(shù)量，驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的電機(jī)輸出軸旋轉(zhuǎn)一定的角度；

9）第一螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)所屬的第一螺紋軸、第二螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)所屬的第二螺紋軸、第三螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)所屬的第三螺紋軸、第四螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)所屬的第四螺紋軸，通過(guò)鍵同各自對(duì)應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)的輸出軸連接在一起，并隨輸出軸同步旋轉(zhuǎn)一定的角度；

10）第一螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)所屬的第一螺紋軸套、第二螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)所屬的第二螺紋軸套、第三螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)所屬的第三螺紋軸套、第四螺紋軸套調(diào)平機(jī)構(gòu)所屬的第四螺紋軸套，在各自對(duì)應(yīng)的螺紋軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)下，沿著軸向上升一定的高度，調(diào)整打印平臺(tái)使其處于水平狀態(tài)；

11）打印平臺(tái)調(diào)平后，開(kāi)展3D打印機(jī)的后續(xù)工作；

12）在線打印時(shí)的自適應(yīng)調(diào)平：在3D打印機(jī)工作過(guò)程中，MEMS陀螺儀連續(xù)實(shí)時(shí)采集打印平臺(tái)的水平狀態(tài)信息，并通過(guò)信號(hào)傳輸線將獲取的信息傳遞給控制裝置的處理器模塊；處理器模塊分析打印平臺(tái)的水平狀態(tài)信息，若判定打印平臺(tái)尚未處于水平狀態(tài)，則跳轉(zhuǎn)順序執(zhí)行步驟7至步驟11的內(nèi)容；

13）步驟12的工作持續(xù)進(jìn)行，直至3D打印任務(wù)完成。