CN104859147A - 一种基于并联机构的四自由度3d打印设备 - Google Patents

一种基于并联机构的四自由度3d打印设备 Download PDF

Info

Publication number
CN104859147A
CN104859147A CN201510202599.1A CN201510202599A CN104859147A CN 104859147 A CN104859147 A CN 104859147A CN 201510202599 A CN201510202599 A CN 201510202599A CN 104859147 A CN104859147 A CN 104859147A
Authority
CN
China
Prior art keywords
freedom
degree
printing
frame
synchronous pulley
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510202599.1A
Other languages
English (en)
Inventor
宋瑞宏
柳铭
王烨
朱晓清
周振中
王仲旺
李政阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou University
Original Assignee
Changzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou University filed Critical Changzhou University
Priority to CN201510202599.1A priority Critical patent/CN104859147A/zh
Publication of CN104859147A publication Critical patent/CN104859147A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

本发明涉及一种基于并联机构的四自由度3D打印设备。本发明的特点是利用机械联动原理，主要由机体机构、驱动机构、打印机构、显示机构组成。通过计算机输入切片好的三维模型，控制机构处理接收的计算机信息，进而驱动电机带动同步带轮运动。经同步带轮带动卡于同步带一边上的滑块，滑块与平行四边形机构联动，实现动平台x、y、z三个自由度的运动。通过静平台上的一个回转工作台旋转，实现A轴自由度的旋转运动，由此实现该设备四个自由度打印实体。控制机构将打印的进程输出到显示屏上，直观地显示打印进程。

Description

一种基于并联机构的四自由度3D打印设备
技术领域
本发明涉及一种基于并联机构的四自由度3D打印设备。具体的说是一种将切片软件切片好的三维模型，经控制系统控制的挤出头运动，在物料盘上打印出三维实体的打印装置，属于3D打印领域。
背景技术
随着3D打印技术的爆炸性发展，3D打印在制造业、航天航空、军事、医药等领域被广泛应用，亟需一种运动机构灵活的3D打印装置。现有3D打印机，多利用滑块、螺杆，实现工作台的三个自由度的运动，运动不够灵活多变，打印效率低下，且由于自由度和材料的限制，打印的实体出现悬空结构容易坍塌，结构设计存在缺陷，不能满足日益增长的工业需求。
市场上较成熟的3D打印设备还只是停留3自由度打印，四轴打印将极大的扩充3D应用领域。 
发明内容
针对现有3D打印机存在的上述问题，本发明提供一种四自由度3D打印装置。具体的讲，是利用可实现三个自由度运动的并联机构控制的挤出头外加一个旋转自由度的回转工作台，实现在物料盘上进行四轴打印。
本发明提供的技术方案是：
一种四自由度3D打印装置，所述装置包括机体系统、驱动系统、打印系统、显示系统。机体系统由(1)螺丝a、(2)轴承架、(3)轴承、(4)轴、(5)物料盘、(10)支撑杆、(19)机架组成；驱动系统由控制系统、电机组成；打印系统由(6)挤出头、(7)风扇、(8)动平台、(9)关节球、(11)同步带、(12)、滑块、(13)螺丝b、(14)同步带轮a、(15)并联臂(13)楔形板、(17)同步带轮b组成；显示系统由控制系统、显示屏组成。(19)机架为等边三角形，6根(10)支撑杆安置在(19)机架的三个角上，每个角上竖直布置2根，上面通过(19)机架固定，保证结构的稳定。在(19)机架下方安置控制系统、四个驱动电机，同时在(19)机架三个角侧面布置(14)同步带轮a、(17)同步带轮b，(11)同步带穿过(14)同步带轮a、(17)同步带轮b。电机的转子与(17)同步带轮固定在一起，电机为三个同步带机构上下运动提供动力，同步带上安装有(12)滑块，且(12)滑块通过轴承与(10)支撑杆相配合，保证滑块灵活自如的在(10)支撑杆上运动。(12)滑块、(8)动平台都通过2个球铰连接在平行四边形机构上。平行四边形机构由2根(15)并联臂组成，下方通过2个关节球连接在动平台上，(9)关节球一端带有外螺纹，(8)动平台带有内螺纹，(9)关节球通过旋进(8)动平台相配合进行连接。(7)风扇通过v型楔形板连接在动平台上，保证(7)风扇保持一定角度的倾斜。(6)挤出头上端有弹簧轴承，中部为铝制的螺旋形结构，保证良好的散热。该打印装置工作时，将打印材料热熔后通过(6)挤出头挤出，同时(7)风扇转动，为(6)挤出头散热。(6)挤出头与(5)物料盘保持近距离接触，保证热熔后的打印材料能够粘连于(5)物料盘上。(2)轴承架通过(1)螺丝a固定于(19)机架上，(2)轴承架置有(3)轴承，轴与(3)轴承相配合，以保证能够(5)物料盘自由旋转。一电机转子与(2)轴相连，为(5)物料盘转动提供动力。通过计算机输入切片好的三维模型， 控制系统处理接收的计算机信息，进而驱动电机带动(17)同步带轮b运动。经(17)同步带轮b带动卡于(11)同步带一边上的(12)滑块，(12)滑块与平行四边形机构的三自由度并联机构机械联动，实现动平台x、y、z三个自由度的运动。通过机架上的可旋转的一个回转工作台，实现一个旋转自由度的运动。控制系统将打印的进程输出到显示屏上，直观地显示打印进程。
本发明的有益效果是：
本发明是提供一种四自由度3D打印装置，该装置具有以下特点：
1.本发明控制动平台的三自由度并联机构，安装、调试简单方便，且灵活地控制着挤出头的运动；
2.本发明通过同步带、同步带轮控制滑块的上下运动，运动稳定，精确度高；
3.本发明滑块通过球铰连接在平行四边形机构上，经同步带轮带动固定于同步带轮上的滑块，滑块与平行四边形的三自由度并联机构机械联动，在三个平行四边形机构的控制下，可以实现动平台x、y、z三个自由度的运动；
4.本发明通过机架上的一个回转工作台，达到一个旋转自由度的运动，实现打印的实体可旋转，在侧面自由的进行打印；
5.本发明通过控制系统将打印的进程输出到显示屏上，直观地显示打印进程。
附图说明
图1本发明的结构原理图
图2本发明的结构原理图轴测图
图中：1、螺丝a；2、轴承架；3、轴承；4、轴；5、物料盘；6、挤出头；7、风扇；8、动平台；9、关节球；10、支撑杆；11、同步带；12、滑块；13、螺丝b；14、同步带轮a；15、并联臂；16、楔形板；17、同步带轮b；18、螺丝c；19机架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
发明主要由机体系统、驱动系统、传动系统、显示系统组成。
如图1所示，(19)机架都为等边三角形，6根(10)支撑杆分别安置在(19)机架的三个角上，每个角上竖直布置2根，上面通过(19)机架上盖固定，保证结构的稳定。(5)物料盘圆心正对底盘等边三角形中心便于打印前对刀。
在(19)机架底盘下方安置控制系统、四个步进电机，两(10)支撑杆上方中通过轴连接同步带轮，同步带轮带动同步带做周期往复运动。步进电机通过连接轴带动同步带轮做旋转运动，电机为三个同步带机构上下运动提供动力，同步带上安装(12)滑块，且(12)滑块通过滚珠轴承与(10)支撑杆相配合，滑块灵活自如的在(10)支撑杆上下往复运动。(12)滑块、(8)动平台都通过2个球铰连接在平行四边形机构上。平行四边形机构由2根(15)并联臂组成，下方通过2个关节球连接在动平台上。三组平行西边形机构构成并联机构完成动平台在X轴、Y轴上的快速打印，控制滑块的三组电机同时运行完成Z轴的快速打印。
(7)风扇通过v型楔形板连接在动平台上，保证(7)风扇保持一定 角度的倾斜。(6)挤出头上端有弹簧轴承，中部为铝制的螺旋形结构，保证良好的散热。该打印装置工作时，将打印材料热熔后通过(6)挤出头挤出，同时(7)风扇转动，为(6)挤出头散热。当(6)挤出头与(5)物料盘保持近距离接触瞬间时，压力传感器工作，降低风扇速度，吐丝温度变高保证热熔后的打印材料能够粘连于(5)物料盘上，而后控制系统通过时间计算关掉压力传感器，风扇正常工作。
(2)轴承架通过(1)螺丝a固定于(19)机架上，(2)轴承架置有(3)轴承，轴与(3)轴承相配合，以保证能够(5)物料盘自由旋转。一电机转子与(2)轴相连，为(5)物料盘转动提供动力。从而实现A轴快速打印。 
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于并联机构的四自由度3D打印设备，所述装置包括机体机构、驱动机构、打印机构、显示检测系统。其特征在于：并联机构控制动平台沿x、y、z三个自由度的运动，底盘上加上一个旋转运动的回转工作台实现A轴自由运动，从而实现四个自由度打印三维实体。
2.根据权利1所述的基于并联机构的四自由度3D打印设备，其特征在于，机体机构包括：(1)螺丝a、(2)轴承架、(3)轴承、(4)轴、(5)物料盘、(10)支撑杆、(19)机架。(19)机架为等边三角形，6根(10)支撑杆安置在(19)机架的三个角上，每个角上竖直布置2根，上面通过(19)机架固定，保证结构的稳定。在(19)机架下方安置控制机构、四个驱动电机。
3.根据权利1所述的基于并联机构的四自由度3D打印设备，其特征在于，打印机构由(6)挤出头、(7)风扇、(8)动平台、(9)关节球、(11)同步带、(12)、滑块、(13)螺丝b、(14)同步带轮a、(15)并联臂(13)楔形板、(17)同步带轮b组成，在(19)机架三个角侧面布置(14)同步带轮a、(17)同步带轮b，(11)同步带穿过(14)同步带轮a、(17)同步带轮b。电机的转子与(17)同步带轮固定在一起，电机为三个同步带机构上下运动提供动力，每个角的(10)支撑杆安装有(12)滑块，且(12)滑块通过轴承与(10)支撑杆相配合，保证滑块灵活自如的在(10)支撑杆上运动。(12)滑块上有一凹凸结构，可卡住(17)同步带的一条边。(12)滑块、(8)动平台都通过2个球铰连接在平行四边形机构上。平行四边形机构由2根(15)并联臂组成，下方通过2个关节球连接在动平台上，(9)关节球一端带有外螺纹，(8)动平台带有内螺纹，(9)关节球通过旋进(8)动平台相配合进行连接。
4.根据权利1所述的基于并联机构的四自由度3D打印设备，其特征在于，挤出头出丝口带有压力传感器。(7)风扇通过v型楔形板连接在动平台上，保证(7)风扇保持一定角度的倾斜。(6)挤出头上端有弹簧轴承，中部为铝制的螺旋形结构，保证良好的散热。
5.根据权利1所述的基于并联机构的四自由度3D打印设备，其特征在于，(2)轴承架通过(1)螺丝a固定于(19)机架上，(2)轴承架置有(3)轴承，轴与(3)轴承相配合，以保证能够(5)物料盘自由旋转。一电机转子与(2)轴相连，为(5)物料盘转动提供动力。通过(19)机架上的一个回转工作台，实现A轴旋转自由度的运动实现，从而实现第四轴的自由打印。
6.根据权利1所述的基于并联机构的四自由度3D打印设备，其特征在于，显示检测系统由控制机构、显示屏、红外探测器组成，控制机构将打印的进程演示到显示屏上，直观地显示打印进程，并进行检测校队。
CN201510202599.1A 2015-04-24 2015-04-24 一种基于并联机构的四自由度3d打印设备 Pending CN104859147A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510202599.1A CN104859147A (zh) 2015-04-24 2015-04-24 一种基于并联机构的四自由度3d打印设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510202599.1A CN104859147A (zh) 2015-04-24 2015-04-24 一种基于并联机构的四自由度3d打印设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104859147A true CN104859147A (zh) 2015-08-26

Family

ID=53905520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510202599.1A Pending CN104859147A (zh) 2015-04-24 2015-04-24 一种基于并联机构的四自由度3d打印设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104859147A (zh)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105346250A (zh) * 2015-12-03 2016-02-24 嘉兴学院 采用并联机构的电流体动力学纳米流体打印方法与装置
CN105479759A (zh) * 2016-01-27 2016-04-13 徐开明 一种3d打印机
CN105499904A (zh) * 2016-01-04 2016-04-20 湘潭大学 一种基于增减材制造的零件修复装置及其使用方法
CN105500494A (zh) * 2015-11-12 2016-04-20 郑州科技学院 一种粘土3d打印机及其挤出装置
CN105599294A (zh) * 2015-12-17 2016-05-25 常州大学 一种五轴联动3d打印机机构
CN105773984A (zh) * 2016-02-24 2016-07-20 吉林大学 一种具有曲面加工特性的3d打印机
CN105818393A (zh) * 2016-05-19 2016-08-03 吉林大学 一种工作平台可倾斜3d打印机
CN106976236A (zh) * 2017-05-12 2017-07-25 上海交通大学 3t1r四自由度回转式3d打印机
TWI607885B (zh) * 2015-09-30 2017-12-11 The body of a three-dimensional printer
WO2018112770A1 (zh) * 2016-12-21 2018-06-28 北京工业大学 多轴机械系统与视觉监视相结合的3d打印方法与装置
CN108260284A (zh) * 2018-01-24 2018-07-06 广西科技大学鹿山学院 一种并联结构的pcb快速制版机
CN108284593A (zh) * 2018-03-28 2018-07-17 吉林大学 并连杆滑块式平台可动3d打印机
WO2018193215A1 (fr) * 2017-04-19 2018-10-25 Lemoine - Lmy Robot lineaire de type delta equipe de moteurs lineaires
CN109648044A (zh) * 2019-01-17 2019-04-19 贵州航天风华精密设备有限公司 一种六角形底座的树脂砂砂芯3d打印装置
CN109922941A (zh) * 2016-10-28 2019-06-21 Ntn株式会社 三维造形装置
WO2019243418A1 (de) * 2018-06-20 2019-12-26 Ponticon Gmbh VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM (EXTREMEN HOCHGESCHWINDIGKEITS-) LASERAUFTRAGSCHWEIßEN
CN112895463A (zh) * 2021-01-19 2021-06-04 浙江农林大学 竹塑复合3d打印装置
RU2771735C1 (ru) * 2018-06-20 2022-05-11 Понтикон Гмбх Устройство и способ (экстремальной высокоскоростной) лазерной наплавки

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06106628A (ja) * 1992-09-25 1994-04-19 Ricoh Co Ltd ３次元像作製システム
CN103317726A (zh) * 2013-06-19 2013-09-25 广州捷和电子科技有限公司 3d打印机的喷头传动机构及具有该机构的3d打印机
CN203485190U (zh) * 2013-09-30 2014-03-19 重庆绿色智能技术研究院 一种基于并联机构的3d打印机
CN103786342A (zh) * 2014-01-10 2014-05-14 康子纯 机体可倾斜的3d打印机
CN203901485U (zh) * 2014-06-26 2014-10-29 姚云峰 3d粘土打印机
CN104207319A (zh) * 2014-09-22 2014-12-17 辽宁惠智科技有限公司 三联臂食品3d打印快速成型设备
CN104369382A (zh) * 2014-11-21 2015-02-25 潘祥生 并联式3d打印机

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06106628A (ja) * 1992-09-25 1994-04-19 Ricoh Co Ltd ３次元像作製システム
CN103317726A (zh) * 2013-06-19 2013-09-25 广州捷和电子科技有限公司 3d打印机的喷头传动机构及具有该机构的3d打印机
CN203485190U (zh) * 2013-09-30 2014-03-19 重庆绿色智能技术研究院 一种基于并联机构的3d打印机
CN103786342A (zh) * 2014-01-10 2014-05-14 康子纯 机体可倾斜的3d打印机
CN203901485U (zh) * 2014-06-26 2014-10-29 姚云峰 3d粘土打印机
CN104207319A (zh) * 2014-09-22 2014-12-17 辽宁惠智科技有限公司 三联臂食品3d打印快速成型设备
CN104369382A (zh) * 2014-11-21 2015-02-25 潘祥生 并联式3d打印机

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
阴贺生 等: "基于并联结构的桌面3D打印机", 《机械》 *

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI607885B (zh) * 2015-09-30 2017-12-11 The body of a three-dimensional printer
CN105500494A (zh) * 2015-11-12 2016-04-20 郑州科技学院 一种粘土3d打印机及其挤出装置
CN105346250B (zh) * 2015-12-03 2017-04-05 嘉兴学院 采用并联机构的电流体动力学纳米流体打印方法与装置
CN105346250A (zh) * 2015-12-03 2016-02-24 嘉兴学院 采用并联机构的电流体动力学纳米流体打印方法与装置
CN105599294B (zh) * 2015-12-17 2018-12-04 常州大学 一种五轴联动3d打印机机构
CN105599294A (zh) * 2015-12-17 2016-05-25 常州大学 一种五轴联动3d打印机机构
CN105499904B (zh) * 2016-01-04 2017-12-08 湘潭大学 一种基于增减材制造的零件修复装置及其使用方法
CN105499904A (zh) * 2016-01-04 2016-04-20 湘潭大学 一种基于增减材制造的零件修复装置及其使用方法
CN105479759A (zh) * 2016-01-27 2016-04-13 徐开明 一种3d打印机
CN105479759B (zh) * 2016-01-27 2018-04-13 徐开明 一种3d打印机
CN105773984A (zh) * 2016-02-24 2016-07-20 吉林大学 一种具有曲面加工特性的3d打印机
CN105773984B (zh) * 2016-02-24 2018-06-19 吉林大学 一种具有曲面加工特性的3d打印机
CN105818393A (zh) * 2016-05-19 2016-08-03 吉林大学 一种工作平台可倾斜3d打印机
CN109922941A (zh) * 2016-10-28 2019-06-21 Ntn株式会社 三维造形装置
US11141915B2 (en) 2016-10-28 2021-10-12 Ntn Corporation Three-dimensional shaping device
CN109922941B (zh) * 2016-10-28 2021-10-22 Ntn株式会社 三维造形装置
WO2018112770A1 (zh) * 2016-12-21 2018-06-28 北京工业大学 多轴机械系统与视觉监视相结合的3d打印方法与装置
US11225018B2 (en) 2016-12-21 2022-01-18 Beijing University Of Technology 3D printing method and device with multi-axis mechanical system and visual surveillance
WO2018193215A1 (fr) * 2017-04-19 2018-10-25 Lemoine - Lmy Robot lineaire de type delta equipe de moteurs lineaires
FR3065386A1 (fr) * 2017-04-19 2018-10-26 Lemoine - Lmy Robot lineaire de type delta equipe de moteurs lineaires
CN106976236B (zh) * 2017-05-12 2018-12-28 上海交通大学 3t1r四自由度回转式3d打印机
CN106976236A (zh) * 2017-05-12 2017-07-25 上海交通大学 3t1r四自由度回转式3d打印机
CN108260284A (zh) * 2018-01-24 2018-07-06 广西科技大学鹿山学院 一种并联结构的pcb快速制版机
CN108284593B (zh) * 2018-03-28 2023-09-12 吉林大学 并连杆滑块式平台可动3d打印机
CN108284593A (zh) * 2018-03-28 2018-07-17 吉林大学 并连杆滑块式平台可动3d打印机
CN112351858A (zh) * 2018-06-20 2021-02-09 庞蒂康有限公司 (超高速)激光熔覆的装置和方法
WO2019243418A1 (de) * 2018-06-20 2019-12-26 Ponticon Gmbh VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM (EXTREMEN HOCHGESCHWINDIGKEITS-) LASERAUFTRAGSCHWEIßEN
RU2771735C1 (ru) * 2018-06-20 2022-05-11 Понтикон Гмбх Устройство и способ (экстремальной высокоскоростной) лазерной наплавки
CN109648044A (zh) * 2019-01-17 2019-04-19 贵州航天风华精密设备有限公司 一种六角形底座的树脂砂砂芯3d打印装置
CN109648044B (zh) * 2019-01-17 2024-02-13 贵州航天风华精密设备有限公司 一种六角形底座的树脂砂砂芯3d打印装置
CN112895463A (zh) * 2021-01-19 2021-06-04 浙江农林大学 竹塑复合3d打印装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104859147A (zh) 一种基于并联机构的四自由度3d打印设备
CN104802985B (zh) 变轴向多旋翼飞行器及其飞行姿态调整方法
CN204197292U (zh) 一种多轴飞行器
CN202640109U (zh) 多轴联动自动抛光机
CN104626591A (zh) 一种单塔旋转臂3d打印机
CN204007978U (zh) 360度转轴扭力试验机
CN105059886A (zh) 一种翻转机构
CN203256130U (zh) 多刃切割机
CN103760914A (zh) 一种三轴转台多维摇摆系统
CN209580489U (zh) 一种极坐标丝杠传动悬臂式3d打印机
CN113008504B (zh) 一种用于计算机硬件的抗摔性能检测装置
CN105364910B (zh) 一种转动副驱动的四自由度并联式分拣机器人
CN206187342U (zh) 一种新型四旋翼电机固定结构
CN207615877U (zh) 一种旋转盘笔打标机
CN206494843U (zh) 一种液晶面板的拆解治具
CN103512901A (zh) 一种采用底光源的安瓿瓶灯检机的图像同步跟随采集装置
CN105538295A (zh) 一种桌面型并联机械臂
CN204868284U (zh) 钻攻机的换刀机构
CN202896884U (zh) 双轴陀螺稳定云台
CN105751206A (zh) 基于混联的物流分拣机器人机构
CN206125101U (zh) 一种飞机移动支撑设备
CN102581866B (zh) 切书器滑槽式双向斜切装置
CN105171578A (zh) 一种钢管切割装置
CN109027772A (zh) 一种向心型动态太阳模拟器
CN106855173B (zh) 一种气浮平面运动的悬停机构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150826

RJ01 Rejection of invention patent application after publication