CN106671244A - 一种基于Delta结构的陶瓷3D打印机 - Google Patents

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丁承君
吴畏
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Hebei University of Technology
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Taihua Hongye (tianjin) Robot Technology Research Institute Co Ltd
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    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B28B13/0215—Feeding the moulding material in measured quantities from a container or silo
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • 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

本发明公开了一种基于Delta结构的陶瓷3D打印机，包括静平台和动平台以及三条沿周向均布的连杆支链，连杆支链设有一根主动臂和与其铰接的两根从动臂，主动臂设有驱动电机，主动臂驱动电机的输出端通过两级减速带传动机构和主动臂的输入端连接，两根从动臂的末端通过铰链Ⅱ与动平台连接；在动平台上固定有陶瓷打印喷头，陶瓷打印喷头包括垂直固接在动平台中央的料筒，在料筒内装配有螺杆，在料筒的侧壁上设有进料口，在料筒的下端固接有喷嘴；螺杆的上端通过万向节Ⅱ与伸缩连杆的下端连接，伸缩连杆的上端通过万向节Ⅰ与连杆驱动电机连接，连杆驱动电机固接在静平台。本发明结构简单、操作方便、工作效率高、重量轻。

Description

一种基于Delta结构的陶瓷3D打印机
技术领域
本发明涉及一种3D打印机，特别是涉及一种基于Delta结构的陶瓷3D打印机。
背景技术
3D打印技术是制造领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。运用该技术进行生产的主要流程是：应用计算机软件设计出立体的加工样式，然后通过特定的成型设备(俗称“3D打印机”)，用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出产品。3D打印技术是：“增材制造”的主要实现形式。“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造。传统数控制造一般是在原材料基础上，使用切割、磨削、腐蚀和熔融等办法，去除多余材料，得到零部件，再以拼接、焊接等方法组合成最终产品。而“增材制造”与之不同，无需原胚和模具，就能直接根据计算机图形数据，通过增加材料的方法生成任何形状的物体，简化产品的制造程序，缩短产品的研制周期，提高效率并降低成本。
陶瓷材料因具有优良高温性能、高强度、高硬度、低密度和好的化学稳定性，使其在航天航空、汽车和生物等行业得到广泛应用。而陶瓷难以成型的特点又限制了它的使用，尤其是复杂陶瓷制件的成型均借助于复杂模具来实现。复杂模具需要较高的加工成本和较长的开发周期，而且，模具加工完毕后，就无法对其进行修改，这种状况越来越不适应产品的改进和更新换代。采用快速成型技术制备陶瓷制件可以克服上述缺点。快速成型也叫自由实体造型，是20世纪60年代中期兴起的高新技术。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构简单、操作方便、工作效率高、整机轻量化的基于Delta结构的陶瓷3D打印机。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基于Delta结构的陶瓷3D打印机，包括静平台和动平台以及三条并联在所述静平台和所述动平台之间的结构相同的连杆支链，三条所述连杆支链沿周向均匀布置，每条所述连杆支链设有一根主动臂和与其通过铰链Ⅰ连接的两根从动臂，所述主动臂设有驱动电机，主动臂驱动电机的输出端通过两级减速带传动机构和所述主动臂的输入端连接，所述主动臂驱动电机和所述两级减速带传动机构固接在所述静平台上，两根所述从动臂的末端通过铰链Ⅱ与所述动平台连接；在所述动平台上固定有陶瓷打印喷头，所述陶瓷打印喷头包括垂直固接在所述动平台中央的料筒，在所述料筒内装配有螺杆，在所述料筒的侧壁上设有进料口，在所述料筒的下端固接有喷嘴；所述螺杆的上端通过万向节Ⅱ与伸缩连杆的下端连接，所述伸缩连杆的上端通过万向节Ⅰ与连杆驱动电机连接，所述连杆驱动电机固接在所述静平台上。
所述喷嘴通过连接件与所述料筒的下端固接，在所述连接件内设有漏斗型内腔。
所述伸缩连杆设有与所述万向节Ⅰ连接的外套杆和与所述万向节Ⅱ连接的内插杆，所述内插杆滑动连接在所述外套杆内，在所述内插杆的上端部设有与其垂直的限位滑钉，在所述外套杆的侧壁上设有沿轴向延伸的内插杆限位滑槽，所述限位滑钉设置在所述内插杆限位滑槽内。
本发明具有的优点和积极效果是：
一)主动臂驱动电机与主动臂的连接采用两级带传动，很大程度上避免了现有Delta结构主动臂运动过程中产生的较大震动载荷对末端执行部件精度的影响。
二)陶瓷打印喷头采用螺杆输送浆料，解决了现有柱塞式陶瓷打印机不能持续供料的难题，实现了整机持续供料和连续打印。
三)将连杆驱动电机安装在静平台上，避免了传统陶瓷打印机将挤出装置的电机安装在动平台上的问题，有效提高了末端执行部件的精度。
四)伸缩连杆采用万向节连接，增加了末端执行器工作的灵活性和范围。
附图说明
图1为本发明的等轴测图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明的陶瓷打印喷头爆炸图；
图4为料筒等轴测图；
图5为螺杆等轴侧图；
图6为本发明的伸缩连杆及其连接结构等轴测图。
图中：1、静平台，2、动平台，3、主动臂驱动电机，4、两级减速带传动机构，5、主动臂，6、从动臂，7、铰链Ⅰ，8、铰链Ⅱ，9、螺杆，10、料筒，11、连接件，12、喷嘴，13、进料口，14、万向节Ⅱ，15、内插杆，16、限位滑钉，17、外套杆，18、万向节Ⅰ，19、连杆驱动电机。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图6，一种基于Delta结构的陶瓷3D打印机，包括静平台1和动平台2以及三条并联在所述静平台1和所述动平台2之间的结构相同的连杆支链，三条所述连杆支链沿周向均匀布置，每条所述连杆支链设有一根主动臂5和与其通过铰链Ⅰ7连接的两根从动臂6，所述主动臂5设有驱动电机，主动臂驱动电机3的输出端通过两级减速带传动机构4和所述主动臂5的输入端连接，所述主动臂驱动电机3和所述两级减速带传动机构4固接在所述静平台1上，两根所述从动臂6的末端通过铰链Ⅱ8与所述动平台1连接。
在所述动平台2上固定有陶瓷打印喷头，所述陶瓷打印喷头包括垂直固接在所述动平台2中央的料筒10，在所述料筒10内装配有螺杆9，在所述料筒10的侧壁上设有进料口13，进料口13与外部料缸接通，采用气压将浆料压入料筒10，在所述料筒10的下端固接有喷嘴12。
所述螺杆9的上端通过万向节Ⅱ14与伸缩连杆的下端连接，所述伸缩连杆的上端通过万向节Ⅰ18与连杆驱动电机19连接，所述连杆驱动电机19固接在所述静平台2上。
在本实施例中，所述喷嘴12通过连接件11与所述料筒10的下端固接，在所述连接件11内设有漏斗型内腔，以便于更顺畅地挤出浆料，避免挤出时在喷嘴处产生速度和应力方向的突变。
所述伸缩连杆设有与所述万向节Ⅰ18连接的外套杆17和与所述万向节Ⅱ14连接的内插杆15，所述内插杆15滑动连接在所述外套杆17内，在所述内插杆15的上端部设有与其垂直的限位滑钉16，在所述外套杆17的侧壁上设有沿轴向延伸的内插杆限位滑槽，所述限位滑钉16设置在所述内插杆限位滑槽内。
本发明的工作原理：
主动臂驱动电机3通过电机带轮依靠一级皮带带动一级减速带轮转动，一级减速带轮带动二级减速带轮转动，二级减速带轮通过二级皮带驱动主动臂5摆动，主动臂5通过铰链Ⅰ7带动两条材料为碳纤维管的从动臂6运动，从动臂6通过铰链Ⅱ8带动动平台2，通过三条连杆支链的共同作用，实现动平台2的三个自由度的运动。
连杆驱动电机19通过联轴器和伸缩连杆将扭矩传递给螺杆9，螺杆9旋转将料筒10内的浆料挤出。
在三个连杆支链带动动平台2运动时，伸缩连杆跟随改变长度以适应动平台2的运动，并且通过限位滑钉16限制其极限位置。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于Delta结构的陶瓷3D打印机，其特征在于，包括静平台和动平台以及三条并联在所述静平台和所述动平台之间的结构相同的连杆支链，三条所述连杆支链沿周向均匀布置，每条所述连杆支链设有一根主动臂和与其通过铰链Ⅰ连接的两根从动臂，所述主动臂设有驱动电机，主动臂驱动电机的输出端通过两级减速带传动机构和所述主动臂的输入端连接，所述主动臂驱动电机和所述两级减速带传动机构固接在所述静平台上，两根所述从动臂的末端通过铰链Ⅱ与所述动平台连接；
在所述动平台上固定有陶瓷打印喷头，所述陶瓷打印喷头包括垂直固接在所述动平台中央的料筒，在所述料筒内装配有螺杆，在所述料筒的侧壁上设有进料口，在所述料筒的下端固接有喷嘴；
所述螺杆的上端通过万向节Ⅱ与伸缩连杆的下端连接，所述伸缩连杆的上端通过万向节Ⅰ与连杆驱动电机连接，所述连杆驱动电机固接在所述静平台上。
2.根据权利要求1所述的基于Delta结构的陶瓷3D打印机，其特征在于，所述喷嘴通过连接件与所述料筒的下端固接，在所述连接件内设有漏斗型内腔。
3.根据权利要求1所述的基于Delta结构的陶瓷3D打印机，其特征在于，所述伸缩连杆设有与所述万向节Ⅰ连接的外套杆和与所述万向节Ⅱ连接的内插杆，所述内插杆滑动连接在所述外套杆内，在所述内插杆的上端部设有与其垂直的限位滑钉，在所述外套杆的侧壁上设有沿轴向延伸的内插杆限位滑槽，所述限位滑钉设置在所述内插杆限位滑槽内。
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