CN104874795A

CN104874795A - 多喷头机构

Info

Publication number: CN104874795A
Application number: CN201510306805.3A
Authority: CN
Inventors: 荆红; 颜永年
Original assignee: KUNSHAN YONGNIAN ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Yongnian Laser Forming Tech Co ltd
Priority date: 2015-06-08
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2035-06-08
Also published as: CN104874795B

Abstract

本发明公开了一种多喷头机构，包括安装于3D打印设备上的喷头基础、驱动机构和控制系统，喷头基础上安装有至少两个轴线相交的喷头，驱动机构能够驱动喷头基础运动使其中一个喷头轴线处于铅垂状态，控制系统控制驱动机构动作，本发明的多喷头机构没有复杂的多喷头切换机构，可靠性高、重量轻，响应速度快；该多喷头机构是基于并联机构的，不需要额外的位置补偿等复杂的算法；该多喷头机构也具有并联机构的优点，无累积误差，定位精度高；结构紧凑，刚度高，承载能力大；成形空间大等。

Description

多喷头机构

技术领域

本发明涉及一种快速成型装备，特别涉及一种多喷头机构。

背景技术

在3D打印熔融沉积成形(FDM，Fused DepositionManufacturing)和激光熔覆沉积(LCD，Laser CladdingDeposition)工艺中，往往需要采用多喷头机构实现不同颜色和不同材质的熔融沉积成形，目前多喷头机构的喷头切换机构结构复杂，制造成本高，在喷头切换过程中容易出现误差，可靠性差，且由于其结构复杂，其响应速度慢，整体结构占用空间大，承载能力差，容易损坏，成型精度低。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种多喷头机构，该多喷头机构可靠性高、重量轻，响应速度快，成型精度高，占用空间小，承载能力强。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多喷头机构，包括安装于3D打印设备上的喷头基础、驱动机构和控制系统，喷头基础上安装有至少两个轴线相交的喷头，驱动机构能够驱动喷头基础运动使其中一个喷头轴线处于铅垂状态，控制系统控制驱动机构动作。

作为发明的进一步改进，所述喷头基础上安装有三个轴线互相相交的喷头。

作为发明的进一步改进，所述驱动机构包括第一、二、三驱动装置和第一、二、三工作杆，所述第一、二、三工作杆一端分别与喷头基础上三个不同位置相连，第一、二、三工作杆另一端分别与3D打印设备机身上三个不同的部位相连，且第一、二、三工作杆延伸方向始终相互交叉，第一、二、三驱动装置分别能够驱动第一、二、三连杆两连接端之间的长度改变。

作为发明的进一步改进，所述第一、二、三工作杆另一端分别与3D打印设备机身通过万向铰连接，第一、二、三驱动装置分别驱动三个万向铰运动。

作为发明的进一步改进，所述第一、二、三工作杆一端分别与喷头基础上三个不同位置枢接，第一、二、三工作杆另一端分别与3D打印设备机身螺接，第一、二、三驱动装置分别驱动第一、二、三工作杆旋转。

作为发明的进一步改进，所述第一、二、三工作杆另一端分别与3D打印设备机身滑动连接，第一、二、三驱动装置分别驱动第一、二、三工作杆沿其长度方向滑动。

作为发明的进一步改进，所述第一、二、三工作杆另一端与3D打印设备机身铰接，第一、二、三工作杆的长度能够自由伸缩，第一、二、三驱动装置分别驱动第一、二、三工作杆长度伸缩。

作为发明的进一步改进，所述喷头包括熔融沉积制造工艺(即FDM,Fused Deposition Manufacturing)的喷头和激光熔覆沉积工艺(即LCD,Laser Cladding Deposition也就是LENS,Laser Engineered Net Shaping)的喷头。

作为发明的进一步改进，所述喷头基础为球形结构和多面体结构中的一种。

本发明的有益技术效果是：本发明的多喷头机构没有复杂的多喷头切换机构，可靠性高、重量轻，响应速度快；该多喷头机构是基于并联机构的，不需要额外的位置补偿等复杂的算法；该多喷头机构也具有并联机构的优点，无累积误差，定位精度高；结构紧凑，刚度高，承载能力大；成形空间大等。

附图说明

图1为本发明结构原理立体图；

图2为本发明第一种状态示意图；

图3为本发明第二种状态示意图；

图4为本发明第三种状态示意图。

具体实施方式

实施例：一种多喷头机构，包括安装于3D打印设备上的喷头基础4、驱动机构和控制系统，喷头基础4上安装有至少两个轴线相交的喷头，驱动机构能够驱动喷头基础4运动使其中一个喷头轴线处于铅垂状态，控制系统控制驱动机构动作，在喷头基础4上安装多个喷头，通过驱动机构驱动喷头基础4运动，使使得喷头基础4上只有一个喷头处于铅垂状态，只有处于铅垂状态的喷头方可进行成形扫描，以达到成形的最高精度，而其它不处于铅垂状态的喷头则停止扫描。这样，任何一个喷头都可进行成形扫描，但每次只有一个喷头处于工作状态，因此各个喷头可为不同颜色或不同材料的喷头，它们可以互相切换并在每一姿态下完成成形扫描，这就是多喷头机构，其没有复杂的多喷头切换机构，可靠性高、重量轻，响应速度快，扫描精度高。

所述喷头基础4上安装有三个轴线互相相交的喷头，通过三个喷头，可实现三种不同颜色或三种不同材料的3D成型，当然也可以是两个喷头或者四个、五个以及更多个喷头。

所述驱动机构包括第一、二、三驱动装置和第一、二、三工作杆1、2、3，所述第一、二、三工作杆1、2、3一端分别与喷头基础4上三个不同位置相连，第一、二、三工作杆1、2、3另一端分别与3D打印设备机身6上三个不同的部位相连，且第一、二、三工作杆1、2、3延伸方向始终相互交叉，第一、二、三驱动装置分别能够驱动第一、二、三连杆两连接端之间的长度改变，工作杆两端分别与3D打印设备机身6和喷头基础4相连，其功能为根据控制系统(计算机)指令改变第一、二、三工作杆1、2、3两连接端之间的长度L1、L2、L3，当L1、L2、L3长度改变时，其倾角也随之改变。在成形空间K中，任意一点的坐标X，Y，Z均可转换成唯一一组L1、L2、L3。反之，任意一组L1、L2、L3均对应了成形空间中的某一点的坐标X，Y，Z。上述分析说明并联机构可作为熔融沉积制造工艺和激光熔覆沉积工艺的空间扫描系统。

本发明在上述机构和软件基础上，提出另外一种重要的功能。第一、二、三工作杆1、2、3下端均与喷头基础4相连，通过改变L1、L2和L3也可以方便地改变喷头基础4的姿态，使得喷头基础4上只有第一个喷头5处于铅垂状态(图2)或只有第二个喷头8处于铅垂状态(图3)或只有第三个喷头9处于铅垂状态。只有处于铅垂状态的喷头方可进行成形扫描，以达到成形的最高精度，而其它两个不处于垂直状态的喷头则停止扫描。这样，图2、图3和图4表示的任何一种情况均可进行成形扫描，但每种情况下只有一个喷头处于工作状态。因此第一、二、三个喷头可为三种不同颜色或三种不同材料的喷头，它们可以互相切换并在每一姿态下完成成形扫描，这就是多喷头机构，此外还可以通过旋转驱动带动喷头基础4发生旋转，使其中一个喷头处于铅垂状态，如电机驱动喷头基础4绕水平轴旋转，喷头沿喷头基础4径向延伸分布于喷头基础4外周上。

所述第一、二、三工作杆1、2、3另一端分别与3D打印设备机身6通过万向铰7连接，第一、二、三驱动装置分别驱动三个万向铰7运动，通过控制万向铰7即可方便实现第一、二、三工作杆1、2、3长度发生变化，进而带动喷头基础4运动来改变其倾斜角度，实现喷头基础4上不同喷头处于工作状态，该结构简单，不需要额外的位置补偿等复杂的算法，响应速度快。

所述第一、二、三工作杆1、2、3一端分别与喷头基础4上三个不同位置枢接，第一、二、三工作杆1、2、3另一端分别与3D打印设备机身6螺接，第一、二、三驱动装置分别驱动第一、二、三工作杆1、2、3旋转。

所述第一、二、三工作杆1、2、3另一端分别与3D打印设备机身6滑动连接，第一、二、三驱动装置分别驱动第一、二、三工作杆1、2、3沿其长度方向滑动。

所述第一、二、三工作杆1、2、3另一端与3D打印设备机身6铰接，第一、二、三工作杆1、2、3的长度能够自由伸缩，第一、二、三驱动装置分别驱动第一、二、三工作杆1、2、3长度伸缩。

所述喷头包括熔融沉积制造工艺(即FDM，FusedDeposition Manufacturing)的喷头和激光熔覆沉积工艺(即LCD，Laser Cladding Deposition也就是LENS，LaserEngineered Net Shaping)的喷头。

所述喷头基础4为球形结构和多面体结构中的一种。

Claims

1.一种多喷头机构，其特征在于：包括安装于3D打印设备上的喷头基础(4)、驱动机构和控制系统，喷头基础上安装有至少两个轴线相交的喷头，驱动机构能够驱动喷头基础运动使其中一个喷头轴线处于铅垂状态，控制系统控制驱动机构动作。

2.如权利要求1所述的多喷头机构，其特征是：所述喷头基础上安装有三个轴线互相相交的喷头。

3.如权利要求1或2所述的多喷头机构，其特征是：所述驱动机构包括第一、二、三驱动装置和第一、二、三工作杆(1、2、3)，所述第一、二、三工作杆一端分别与喷头基础上三个不同位置相连，第一、二、三工作杆另一端分别与3D打印设备机身(6)上三个不同的部位相连，且第一、二、三工作杆延伸方向始终相互交叉，第一、二、三驱动装置分别能够驱动第一、二、三连杆两连接端之间的长度改变。

4.如权利要求3所述的多喷头机构，其特征是：所述第一、二、三工作杆另一端分别与3D打印设备机身通过万向铰(7)连接，第一、二、三驱动装置分别驱动三个万向铰运动。

5.如权利要求3所述的多喷头机构，其特征是：所述第一、二、三工作杆一端分别与喷头基础上三个不同位置枢接，第一、二、三工作杆另一端分别与3D打印设备机身螺接，第一、二、三驱动装置分别驱动第一、二、三工作杆旋转。

6.如权利要求4所述的多喷头机构，其特征是：所述第一、二、三工作杆另一端分别与3D打印设备机身滑动连接，第一、二、三驱动装置分别驱动第一、二、三工作杆沿其长度方向滑动。

7.如权利要求4所述的多喷头机构，其特征是：所述第一、二、三工作杆另一端与3D打印设备机身铰接，第一、二、三工作杆的长度能够自由伸缩，第一、二、三驱动装置分别驱动第一、二、三工作杆长度伸缩。

8.如权利要求1所述的多喷头机构，其特征是：喷头包括执行熔融沉积制造工艺的喷头和执行激光熔覆沉积工艺的喷头。

9.如权利要求1所述的多喷头机构，其特征是：所述喷头基础为球形结构和多面体结构中的一种。