CN106466919B - 三维快速打印成型设备及其工作方法 - Google Patents

三维快速打印成型设备及其工作方法 Download PDF

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    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
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Abstract

本发明公开了一种三维快速打印成型设备及其工作方法，属于打印技术领域。在机架（1）底部的环形凹槽（1‑4）内安装托盘（7）以及底部驱动机构（3）；机架的内腔体（1‑3）内安装有可随托盘（7）一起绕机架轴线旋转的内部传动机构（4）；该机构由若干弧形传动齿条，以及安装于弧形传动齿条上的加工机构（5）组成；加工机构（5）由运动模块（5‑1）、储料模块（5‑2）和喷嘴（5‑3）组成，其中在运动模块（5‑1）的驱动下，所述加工机构（5）可沿弧形传动齿条（4‑1）运动。本发明采用多组加工机构并联的方式实现三维模型的快速打印成型，工作效率更高。

Description

三维快速打印成型设备及其工作方法
技术领域
本发明涉及打印技术，尤其涉及一种三维快速打印成型设备工作机构及其工作方法。
背景技术
三维快速打印成型设备也称为3D打印机，是一种利用增材制造原理的快速成型技术设备，往往以三维数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式构造实体零件。具有更广泛的加工适应能力，并且能够在不增加物料成本的前提下有效降低复杂形状构件的加工制造成本。
3D打印机工作原理与传统打印设备基本相同，由控制组件、机械组件、打印头、成型材料和介质等组成。现有多数3D打印机采用并联机构，传动结构设计复杂，机构控制困难，设备加工精度较低。同时，现有设备多数只有单个喷嘴，加工效率较低。
发明内容
本发明针对现有3D打印设备存在的上述不足，提出了一种可实现三维模型的快速打印成型，工作效率更高三维快速打印成型设备及其工作方法。
一种三维快速打印成型设备，其特征在于：包括机架，机架由多根沿机架轴线辐射分布的支撑骨架组成，所有支撑骨架中间所围成的腔体即为机架的内腔体;上述机架的底部设置有环形凹槽,环形凹槽内安装托盘以及底部驱动机构, 底部驱动机构包括用于驱动托盘绕机架轴线旋转的第一驱动单元;上述机架的内腔体内安装有内部传动机构，内部传动机构底部与上述托盘相连，可随托盘一起绕机架轴线旋转；内部传动机构由弧形传动齿条，以及安装于弧形传动齿条上的加工机构组成；上述加工机构由运动模块、储料模块和喷嘴组成，其中运动模块由与所述弧形传动齿条的外齿啮合的小齿轮及其驱动器组成，在运动模块的驱动下，所述加工机构可沿弧形传动齿条运动；该设备还包括载物加工平台，它由丝杠结构，以及固定于丝杠结构上部的载物托盘组成，丝杠结构穿过托盘上的通孔;上述底部驱动机构包括用于驱动丝杠结构绕轴线旋转并上下移动的第二驱动单元。
所述的三维快速打印成型设备的工作方法，其特征在于包括以下过程：底部驱动机构的第一驱动单元可驱动托盘绕机架轴线转动，托盘带动内部传动机构整体绕机架轴线转动；在运动模块的驱动下，加工机构沿内部传动机构的环形轮廓运动；底部驱动机构的第二驱动单元驱动载物托盘绕轴线转动同时上下运动。
所述的快速打印成型设备,机构整体工作空间更大，结构简单更加紧凑,多个加工机构可同时运行互不影响，且加工机构，内部传动机构及载物加工平台在控制系统控制下，通过调整相互之间的相对位置，实现复杂零件的打印成型。
所述的三维快速打印成型设备，其特征在于：上述支撑骨架所围成的内腔体为球形结构；上述内部传动机构的外部包络面也呈球形机构。采用球坐标系控制定位，定位精度更高,负载能力更强，尤其适合复杂曲面零件的加工成型；
所述的三维快速打印成型设备工作机构，其特征在于：所述内部传动机构底部与上述托盘相连是通过两者之间设置的凹槽及凸台结构实现的。
所述的三维快速打印成型设备，其特征在于：上述喷嘴为伸缩式喷嘴，通过导管与加工机构的储物模块连通。
所述的三维快速打印成型设备，其特征在于：该设备包括设置于机架上的取物窗口，取物窗口为球面薄壳透明结构。
附图说明
图1为三维快速打印成型设备整体结构示意图；
图2为三维快速打印成型设备机架结构示意图；
图3为三维快速打印成型设备内部传动机构结构示意图；
图4为三维快速打印成型设备喷嘴结构示意图；
图中标号名称：1—机架，1-1—支撑骨架，1-2—滑槽，1-3—内腔体，1-4—环形凹槽，2—取物窗口， 3—底部驱动机构， 4—内部传动机构，4-1—弧形传动齿条， 5—加工机构，5-1—运动模块，5-2—储料模块，5-3—喷嘴， 5-4—小齿轮及其驱动器，6—载物加工平台，6-1—丝杠结构，6-2—载物托盘，7—托盘。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实现方式做详细说明。
一种三维快速打印成型设备包括机架1，机架1由多根沿机架轴线辐射分布的支撑骨架1-1组成，所有支撑骨架1-1中间所围成的腔体即为机架的内腔体1-3;机架1的底部设置有环形凹槽1-4,环形凹槽1-4内安装托盘7以及底部驱动机构3, 底部驱动机构3包括用于驱动托盘7绕机架轴线旋转的第一驱动单元。机架1的内腔体1-3内安装有内部传动机构4，内部传动机构4底部与上述托盘7相连，可随托盘7一起绕机架轴线旋转；内部传动机构4由弧形传动齿条4-1，以及安装于弧形传动齿条4-1上的加工机构5组成。
加工机构5由运动模块5-1、储料模块5-2和喷嘴5-3组成，其中运动模块5-1由与所述弧形传动齿条4-1的外齿啮合的小齿轮及其驱动器5-4组成，在运动模块5-4的驱动下，所述加工机构5可沿弧形传动齿条4-1运动；
该设备还包括载物加工平台6，它由丝杠结构6-1，以及固定于丝杠结构上部的载物托盘6-2组成，丝杠结构6-1穿过托盘7上的通孔;上述底部驱动机构3包括用于驱动丝杠结构6-1绕轴线旋转并上下移动的第二驱动单元。所述内部传动机构4底部与上述托盘7相连是通过两者之间设置的凹槽及凸台结构实现的。
喷嘴5-3为伸缩式喷嘴，通过导管与储料模块5-2连通。
该设备包括设置于机架1上的取物窗口2，取物窗口2为球面薄壳透明结构，取物窗口2可在机架1的滑槽1-2内滑动。底部驱动机构3的第一驱动单元可驱动托盘7绕机架轴线转动，托盘7带动内部传动机构4整体绕机架轴线转动；
在运动模块5-1的驱动下，加工机构5沿内部传动机构4的环形轮廓运动；底部驱动机构3的第二驱动单元驱动载物托盘6-2绕轴线转动同时上下运动。
多个加工机构5可同时运行互不影响，且加工机构5，内部传动机构4及载物加工平台6在控制系统控制下，通过调整相互之间的相对位置，实现复杂零件的打印成型。

Claims (5)

1.一种三维快速打印成型设备，其特征在于：
包括机架（1），机架（1）由多根沿机架轴线辐射分布的支撑骨架（1-1）组成，所有支撑骨架（1-1）中间所围成的腔体即为机架的内腔体（1-3）;
上述机架（1）的底部设置有环形凹槽（1-4）,环形凹槽（1-4）内安装托盘（7）以及底部驱动机构（3）, 底部驱动机构（3）包括用于驱动托盘(7)绕机架轴线旋转的第一驱动单元;
上述机架（1）的内腔体（1-3）内安装有内部传动机构（4），内部传动机构（4）底部与上述托盘（7）相连，可随托盘（7）一起绕机架轴线旋转；内部传动机构（4）由弧形传动齿条（4-1），以及安装于弧形传动齿条（4-1）上的加工机构（5）组成；
上述加工机构（5）由运动模块（5-1）、储料模块（5-2）和喷嘴（5-3）组成；其中运动模块（5-1）由与所述弧形传动齿条（4-1）的外齿啮合的小齿轮及其驱动器（5-4）组成，在运动模块（5-4）的驱动下，所述加工机构（5）可沿弧形传动齿条（4-1）运动；
该设备还包括载物加工平台（6），它由丝杠结构（6-1），以及固定于丝杠结构上部的载物托盘（6-2）组成，丝杠结构（6-1）穿过托盘（7）上的通孔;上述底部驱动机构（3）包括用于驱动丝杠结构（6-1）绕轴线旋转并上下移动的第二驱动单元;
上述支撑骨架（1-1）所围成的内腔体（1-3）为球形结构；
上述内部传动机构（4）的外部包络面也呈球形机构。
2.根据权利要求1所述的三维快速打印成型设备工作机构，其特征在于：
所述内部传动机构（4）底部与上述托盘（7）相连是通过两者之间设置的凹槽及凸台结构实现的。
3.根据权利要求1所述的三维快速打印成型设备，其特征在于：
上述喷嘴（5-3）为伸缩式喷嘴，通过导管与储料模块（5-2）连通。
4.根据权利要求1所述的三维快速打印成型设备，其特征在于：
该设备包括设置于机架（1）上的取物窗口（2），取物窗口（2）为球面薄壳透明结构，取物窗口（2）可在机架（1）的滑槽（1-2）内滑动。
5.根据权利要求1所述的三维快速打印成型设备的工作方法，其特征在于包括以下过程：
底部驱动机构（3）的第一驱动单元可驱动托盘（7）绕机架轴线转动，托盘（7）带动内部传动机构（4）整体绕机架轴线转动；
在运动模块（5-1）的驱动下，加工机构（5）沿内部传动机构（4）的环形轮廓运动；
底部驱动机构（3）的第二驱动单元驱动载物托盘（6-2）绕轴线转动同时上下运动。
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