CN108472865B - 3d物体制造机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种3D物体制造机器人，包括头部单元及头部供应单元，根据本发明的头部单元，用于吐出由可形成的塑料材料形成的物料，包括：头部管，用于导引所述物料的移动；头部加热器，包围所述头部管的一部分或者全体部分，并用于调整在所述头部管内移动中的所述物料的温度；及吐出口，设于所述管的一端，用于将所述物料向外部吐出。另外，根据本发明的头部供应单元，包括：流入口，供流入可形成的塑料材料形成的物料；流入管，用于导引通过流入口流入的所述物料；头部供应加热器，用于调整经由所述流入管内的所述物料的温度；及头部连接部，用于连接吐出所述物料的头部单元。从而，通过控制易于被固化或硬化或劣化的物料的温度，实现圆满吐出，并从多种位置和角度吐出物料，能制造更佳复杂和精致的3D物体。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制由可形成的塑料材料形成的物料的吐出的头部单元及头部供应单元，更具体地，可持续控制物料的温度的同时，还能够圆满地将物料向外部吐出的一种用于控制由可形成的塑料材料形成的物料的吐出的头部单元及头部供应单元。
背景技术
近来，为了加强强度和耐久性，利用塑料复合材料来制造内部加强材(reinforcement)的制造技术被予以利用。关于叠层加工(ad ditive manufacturing)装置及如聚合物/复合材的内部加强材等的内部骨架制造技术的研究也比较热门。
利用该技术的话，不仅能够减少轻量复合材料物体的原材料使用量，而且还能够提高机械性能，从这一点，3D打印或者3D造型备受关注。叠层加工技术不仅可应用于汽车部件领域，其应用还能够扩张到航空机、电子元件、家电产品(consumer electronics)、体育用品(sporting goods)、建筑材料等多种领域，从这一点来看，其具有非常高的潜在价值。但是，从费用方面来讲的话，为了利用有效的方式制造精致的骨骼结构，需要进行更多的研究开发。
尤其是，用于制造内部骨架的叠层加工装置需要使用细长的线材作为原材料，而构成这些原材料的物质大部分易于被固化(solidif ied)，或者易于被硬化(cured)，或者易于被劣化(degraded)，因此，当原材料经过叠层加工装置的内部并向外部吐出为止，需要一种使得其原材料避免被固化或者被硬化或者被劣化的技术。
另外，叠层加工装置为了制造多样且复杂的结构的形状，其会进行自由的轨迹运动(例如，旋转、直线或者曲线运动)，这时，因其形状特性，当通过进行广范围的关节运动的叠层加工装置的过程中，其原材料存在难以保持一定张力的问题。
当原材料的张力过于强大时，会使叠层加工装置出现故障，而当原材料的张力过于微弱时，则难以控制原材料的吐出速度和其位置。
韩国注册专利公报第10-1198621号(发明名称：汽车用塑料复合材料保险杠加强横梁)公开了插入于主体内部的嵌入式加强材。但是，其并未详细说明和公开用于制造插入有嵌入式加强材的保险杠加强横梁的制造装置和相关说明，且无法从其中找到能够克服上述所述的问题的线索。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种头部单元及头部供应单元，其目的在于，提供一种能够对由易于硬化或固化或劣化的可形成的塑料材料所形成的物料的温度进行控制，并能够从多个角度和位置吐出物料的头部单元及头部供应单元。
为了实现上述所述的目的，根据本发明的头部单元，作为用于吐出由可形成的塑料材料形成的物料，其包括：头部管，用于导引所述物料的移动；头部加热器，包围所述头部管的一部分或者全体部分，并用于调整在所述头部管内移动中的所述物料的温度；及吐出口，设于所述管的一端，用于将所述物料向外部吐出。
另外，为了实现上述目的，根据本发明的头部供应单元，包括：流入口，供流入可形成的塑料材料形成的物料；流入管，用于导引通过流入口流入的所述物料；头部供应加热器，用于调整经由所述流入管内的所述物料的温度；及头部连接部，用于连接吐出所述物料的头部单元。
根据上述所述构成的本发明的用于控制由可形成的塑料材料形成的物料的吐出的头部单元及头部供应单元，其通过控制易于被固化或硬化或劣化的物料的温度，能够实施物料的圆满吐出，并且能够从多样的位置和角度吐出物料，从而，能够制造更佳复杂和精致的3D物体。
附图说明
图1a表示根据本发明第一实施例的3D物体制造机器人100的示意图；
图1b表示根据本发明第二实施例的3D物体制造机器人100的示意图；
图2表示根据本发明3D物体机器人100的作为一个构成部分的头部单元200及头部供应单元400的示意图；
图3a表示物料在根据本发明第一实施例的3D物体制造机器人100中移动的物料移动路径；
图3b表示物料在根据本发明第二实施例的3D物体制造机器人100中移动的物料移动路径；
图4表示根据本发明的3D物体制造机器人100的作为一个构成部分的头部单元200的剖面图；
图5至图7表示借助轮组件220的头部单元200的旋转；
图8a表示根据本发明第一实施例的制造机器人100的作为一个构成部分的变压器单元300的概略图；
图8b表示根据本发明第二实施例的制造机器人100的作为一个构成部分的变压器单元300的概略图；
图9至图11表示根据本发明第一实施例的头部单元200进行旋转或者移动的图；
图12及图13表示根据本发明第二实施例的头部单元200进行旋转或者移动的图。
具体实施方式
以下，参照图示有可实施本发明的特定实施例的附图，详细说明本发明。对于附图上所图示的特定实施例进行详细说明，以使得本发明所属技术领域的普通技术人员可容易实施。除了特定实施例以外的其他实施例相互不同，但是其无需相互排斥。进而，将在后面所叙述的详细说明，应被理解为，并不是用于进行限定的意思。
关于图示于附图上的特定实施例的详细说明，与其相应的附图时相互连贯的，且附图被视为是整个发明说明的一部分。涉及到方向或者方向性的描述，仅仅是为了便于说明本发明，无论方式如何，均不具备限制本发明权利要求范围的意思。
具体而言，对于“下、上、水平、垂直、上侧、下侧、朝上、朝下、上部、下部”等的表示方位的词语，或者这些词语的衍生词(例如，“朝向水平方向、朝向下方、朝向上方”等)，均应参照所示附图的相关说明而予以理解。尤其是，该等相对词的使用仅仅是为了便于说明本发明，而并不指本发明的装置需要朝向特定方向构成或者动作。
另外，“装配、附着、连接、相接、相互连接”等的表示构成之间的相互结合关系的词语而言，在并无予以特别注释的情况下，其可以指，个别的构成要素直接或者间接地附着或连接或固定的状态，其不仅应当被理解为，可移动地附着、连接、固定的状态，而且，也应当包括不可移动的状态。
图1a及图1b表示根据本发明各个实施例的3D物体制造机器人100的示意图；图2表示根据本发明的3D物体制造机器人100的作为一个构成部分的头部单元200及头部供应单元400的示意图。首先，如图1a及图1b所示，根据本发明各个实施例的3D物体制造机器人100包括：头部单元(head unit)200、变压器单元300、头部供应单元(head supply)400及机体单元(body unit)500。
首先，机体单元500包括：旋转底座510和连接臂520。旋转底座510被配置为，围绕旋转轴501a，在水平面上进行旋转运动(F-F’)。连接臂520的一端连接于旋转底座510上，连接臂520的另一端连接于头部供应单元400上。
连接臂520与头部供应单元400，还有，连接臂520与旋转底座510可被配置为，借助枢接铰链或轴承等的围绕轴可旋转的部件予以连接，但并不限于此。
更具体地，连接臂520的一端可旋转地连接于旋转底座510上。连接臂520被配置为，围绕其与旋转底座510相互连接的部位的连接轴501b，进行旋转运动(E-E’)。
连接臂520的另一端可旋转地连接于头部供应单元400上。连接臂520由长度方向的部件形成，其用于调整头部供应单元400的对于水平面的高度。
也就是说，头部供应单元400被配置为，围绕其与连接臂520相互连接的部位的连接轴401a，进行旋转运动(D-D’)。
头部供应单元400围绕长度方向的轴进行旋转运动(C-C’)。这时，连接于头部供应单元400的变压器单元300和头部单元200也会随之进行旋转。
这时，为了实现头部供应单元400的旋转，可包括旋转部件(未图示)，该旋转部件可由公知的多种旋转装置构成。
另外，头部单元200连接于头部供应单元400。头部单元200连接于具备于头部供应单元400的头部连接部440上。头部单元200被配置为，围绕其与头部连接部440相互连接的部位的连接轴401b，进行旋转运动(B-B’)。
头部单元200的旋转运动(B-B’)如图1a所示，其借助变压器单元300的动作而被调整。即，头部单元200连接于变压器单元300，以所述连接轴401b为中心相对而设的头部单元200和变压器单元300被配置为，朝向相反方向(例如，当变压器单元300的一构成部分下降时，头部单元200上升；当变压器单元300的一构成部分上升时，头部单元200下降)进行垂直旋转运动(B-B’)。
与此不同地，头部单元200的旋转运动(B-B’)如图1b所示，可通过将头部单元200可旋转地连接于变压器单元300来实现。即，头部单元200可连接于变压器单元300的前端，且以轴为中心可进行旋转。
头部单元200被配置为，围绕其长度方向的轴201a，进行360度旋转运动(A-A’)。头部单元200借助轮组件可进行360度多路旋转(360°、720°……)。这时，为了使包括于头部单元200的导线不受头部单元200的旋转的影响，头部单元200上可设置有挡板。
如上所述，根据本发明的3D物体制造机器人100可进行多轴旋转运动。根据上述说明可进行6轴旋转运动，但是，如果包括结合有旋转底座510的可倾斜的工具台(tooltable)机器人的话，那么，还可进行8轴旋转。
即，根据本发明的3D物体制造机器人100可进行的旋转，如下：
第一轴旋转：围绕头部单元200的长度方向轴201a的旋转(A-A’)。
第二轴旋转：借助变压器单元300而被调整的头部单元200的旋转(B-B’)。
第三轴旋转：围绕头部供应单元400的长度方向轴的旋转(C-C’)。
第四轴旋转：围绕与头部供应单元400连接的连接臂520的连接轴501b而进行的头部供应单元400的旋转(D-D’)。
第五轴旋转：围绕与连接臂520连接的旋转底座510的连接轴501b而进行的连接臂520的旋转(E-E’)。
第六轴旋转：围绕垂直于水平面的旋转轴501a而进行的旋转底座510的旋转(F-F’)。
第七轴及第八轴旋转：与旋转底座510结合的可进行2轴旋转的工作台(未图示)的旋转。
通过此，能够对于用于吐出可形成的塑料材料的头部单元200的动作进行微操作，从而，能够制造更佳复杂和精致形状的3D物体。
根据本发明的包括头部单元200及头部供应单元400的3D物体制造机器人100，其丝束(tow)50的移动路径为，如图3a及3b所示，其借助连接头部单元200、变压器单元300及头部供应单元400的内部通道而形成。
根据本发明的包括头部单元200及头部供应单元400的3D物体制造机器人100，具有内嵌式结构，其内部包括连接至头部供应单元400、变压器单元300及头部单元200的丝束50的移动路径。
其中，丝束50是指，由高分子材料(polymer material)或复合材料(compositematerial)连续长丝集合而成的线条(strand)、纱束(yarn)、丝束(tow)、捆(bundle)、卷带(band)、带子(tape)等。高分子材料可以是：如PE、PP、PA、ABS、PC、PET、P EI、PEEK等的热热塑性树脂(thermoplastics)或者如环氧树脂(e poxy)、不饱和聚酯(unsaturatedpolyester)、PI、PUR等的热固性树脂(thermosetting resins)。但，高分子树脂并不限于此。另外，加强材(reinforcing fibers)可以是：GF(glass fiber)、CF(carbon fiber)、NF(natural fiber)、AF(aramid fiber)等。另外，3D物体制造机器人也可利用于纺织纱(textile yarn)或者粗纱(roving)。
另外，最终复合材材料是在所述高分子材料中混合了纤维，所述纤维可以是：玻璃纤维、碳纤、硼纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、芳纶、各种须晶，或者这些纤维的组合，但并不限于此。
开始的时候，可以将纱束、丝束、线条、卷带或者带子注入到制造装置100上。单独的纱束、丝束、线条、卷带、带子会在烤箱(o ven)(包括集流器(collector)、加热器(heater)、碾压器(c ompactor)等)中，以整体或者部分地集合而成为丝束。头部供应单元400、变压器单元300及头部单元100最终有助于丝束50的挤压(compaction)和集合。
另外，本发明中，例示了纱束、线条、丝束、卷带、带子等作为最终制造的物体的物料，但是，为了明确的说明本发明，以下说明中，将物体的物料一概记载为丝束。
继而，参照图3a及图3b，对于丝束50的移动路径进行说明。丝束50通过具备于头部供应单元400的流入管410的末端的流入口430而流入。流入口430从设于外部的丝束供应部(未图示)获得丝束。当然，根据本发明的包括头部单元200及头部供应单元400的3D物体制造机器人100内也可以包括所述丝束供应部(未图示)。
另外，流入口430可连接于设于外部的烤箱(未图示)，以获得调温后的空气。通过流入口430所供给的调温后的空气有助于，当丝束50未抵达至流入口430之前，防止丝束50被固化或硬化或劣化，并且还有助于，丝束50经由根据本发明的包括头部单元200及头部供应单元400的3D物体制造机器人100的内部时，防止丝束50被固化、硬化，或劣化。关于此还将在后面叙述。
通过了流入口430的丝束50经由头部供应单元400的流入管410进入至变压器单元300。
这时，因头部供应单元400在其流入管410的内部设有加热器420，因此，在经由长度方向的管410的过程中，丝束50以并未被固化或硬化或劣化的状态，继续移动到所述变压器单元300。
变压器单元300具有多个滑轮，所述多个滑轮用于导引丝束50的移动。经由头部供应单元400进入至变压器单元300的丝束50通过与各个滑轮接触来变更其行进方向。也就是说，丝束50的行进路径通过多个滑轮的结构或者布置而被定义。
这时，如图3a所示的根据第一实施例的3D物体制造机器人100中，用于旋转头部单元200的变压器单元300被配置为，其通过调整根据本发明的头部单元200的移动或者旋转，来使得多个滑轮(图3a图示了5个滑轮，但并不限于此)的布置发生变化。从而，随着丝束50的行进方向发生变化，丝束50的张力也会受到影响。
只是，多个滑轮当中的至少一个滑轮被设计为，能够将丝束50行进过程中发生变化的丝束50的张力保持一定的水平。具体地，所述多个滑轮当中的至少一个滑轮相当于用于保持丝束50的张力的张力保持用滑轮。除了张力保持用滑轮以外的其他滑轮被配置为，导引丝束50的行进的同时，还会参与到头部单元200的旋转。
与此不同地，如图3b所示的根据第二实施例的3D物体制造机器人100中，当用于旋转头部单元200的变压器单元300对头部单元200进行移动或旋转时，多个滑轮(图3b图示了4个滑轮，但并不限于此)的布置并不发生变化。只是，多个滑轮当中的至少一个滑轮被配置为是张力调整用滑轮，因此，能够使丝束50的张力保持移动水平。
通过变压器单元300的丝束50继续朝向头部单元200行进。变压器单元300的前端设有联轴节302，所述联轴节302与设于头部单元200的末端的联轴节252连接。这时，头部单元200的联轴节252和变压器单元300的联轴节302可直接地连接，也可借助适当的连接部件间接地连接。
进入到头部单元200的内部的丝束50，经由头部单元200的头部管212，向外部吐出。这时，作为长度方向的圆筒型部件的头部管212被头部加热器214包围。头部加热器214使得头部管212保持适当温度，以防止通过头部管212的内部的丝束50被固化或硬化或劣化。
如上所述，根据本发明的包括头部单元200的3D物体制造机器人100被配置为，具备有多个加热器，以用于防止丝束50的固化、硬化及劣化。只是，当丝束50吐出时，需要适当调整丝束50的温度。这是为了防止丝束50贴附或者固化于其吐出的基板(substrate)上，另外，调整吐出位置和吐出率时也需要此。为了丝束50的圆满吐出，头部单元200具备有温度调整强制风管(temperature regulated f orced air pipe)246，以用于调整向外部吐出的丝束50的温度。强制风管246直接或间接地将丝束50的温度调整为期望温度，通过强制风管246调整好温度的丝束50，可从头部单元200无粘连地吐出。
根据本发明的包括头部单元200的3D物体制造机器人100并不受限于借助加热器或强制风管被调整的特定温度或温度范围。
丝束50的调整温度应被理解为，能够使丝束50不发生粘连地吐出及/或可实现期望吐出率的温度或温度范围即可。
图4表示根据本发明的头部单元200的剖面图。如图4所示，头部单元200包括：包括头部管212和头部加热器214的头部机体210、轮组件220、挡板222、旋转式壳体230、气缸组件240、吐出口250及联轴节252。其中，气缸组件240包括：气缸滑轮242、气缸滑轮支架244及强制风管246。
上述构成仅为包括于本发明优选实施例的构成，只要能够保持根据本发明的头部单元200的功能，也可添加其他构成，也可省略上述构成当中的部分构成。
头部机体210可被配置为是长度方向的圆筒型管212，其导引经过变压器单元300进入到头部单元200的丝束200的移动。
头部加热器214包围头部管212的整体或者一部分，并调整头部管212的温度，进而，还调整经由头部管212的丝束50的温度。即，正在经由头部管212的丝束50，其会经由借助头部加热器214调温好的头部管212的内部，因此，其不会被固化或硬化或劣化，而能够向外部顺利地吐出。
轮组件220设于头部机体210的预定位置。优选地，如图4所示，其设于靠近头部单元200的吐出口250的相对面末端的位置。
轮组件220可使头部机体210进行多路旋转(360°、720°…)。也就是说，轮组件220由轮、法兰及垫圈等构成，并用于旋转头部机体210。
这时，设于头部单元200的内部的内部导线，有可能受头部机体210的旋转的影响。为了使其免受影响，头部单元200具备有旋转式壳体230及挡板222。
即，旋转式壳体230被配置为，其内部具备有至少一个挡板222，且将导线移位至借助所述至少一个挡板222而被隔开的空间，以在物导线影响(缠绕、断线等)的情况下，只旋转头部机体210。
借助轮组件220，头部单元200围绕长度方向的轴201a进行旋转运动(A-A’)。图5至图7表示借助轮组件220的头部单元200的旋转运动。这时，虽然图5至图7为，以对应于图1a的根据第一实施例的3D物体制造机器人100为基准，进行了图示，但是，第二实施例中也能够利用同样的方式使头部单元200进行旋转运动。从而，关于围绕头部单元200的轴201a进行旋转运动(A-A’)而言，将省略对应于第二实施例的附图及其说明。
参照图5至图7，头部单元200被配置为，在不受变压器单元300或者头部供应单元400的帮助下，头部单元200自身可进行多路旋转(360°、720°…)。当然，借助旋转式壳体230和挡板222，内部导线并不受旋转运动带来的影响。
另外，头部单元200的旋转并不伴随丝束50的旋转。即，轮组件220虽然调整头部单元200的旋转，但是，经由头部单元200的内部的丝束50却不进行旋转，并向外部吐出。
这种头部单元200的旋转，将有助于制造更佳精致的多种形状和结构的物体。
气缸组件240固定于头部机体210的一部分中。优选地，气缸组件240设于靠近吐出丝束50的吐出口250的位置。
气缸组件240通过利用内部活塞的往返运动，使气缸滑轮支架244进行直线往返运动。从而，气缸滑轮支架244沿着头部单元200的长度方向进行直线往返运动(L-L)。
另外，气缸滑轮支架244的一端上设有气缸滑轮242。气缸滑轮242具有对吐出的丝束50进行细致导引的功能。
当气缸滑轮支架244进行直线往返运动(L-L)时，设于气缸滑轮支架244的一端上的气缸滑轮242也会跟着进行直线往返运动(L’-L’)。
如果没有气缸滑轮242的话，那么，丝束50因受重力的作用，会被直接掉落或者粘连到吐出口250上，如此一来，难以将丝束50吐出至期望位置。但是，如果丝束50的最终吐出路径被气缸滑轮242所导引的话，那么，就能够细致吐出至期望位置，从而，能够利用可形成的塑料材料所形成的物料，能够制造更佳复杂的形状的3D物体。
另外，气缸组件240具备有强制风管246。如上所述，强制风管246具有能够直接或间接地下调所吐出的丝束50的温度的功能。
设于气缸组件240的强制风管246被配置为，用于调整气缸组件240的多个构成的温度，即，用于调整内部活塞(未图示)、气缸滑轮支架244及气缸滑轮242的温度。尤其是，强制风管246能够调整与其一端接触的气缸滑轮242的温度及借助气缸滑轮242而被导引的丝束50的温度。更具体地，当气缸滑轮242随着气缸组件240的内部活塞运动而前进(朝向丝束50的行进方向前进)时，经由头部单元200的管212而从吐出口250吐出来的丝束50将会与气缸滑轮242接触，并导引最终吐出方向。
这时，借助强制风管246，接触到调整好温度的气缸滑轮242上的丝束50的温度也会被调整为适合圆满吐出的温度。也就是说，丝束50从吐出口250出来时，并不会自由降落，其行进路径借助气缸滑轮242被导引，因此，能够将丝束50细致吐出至期望位置，借助强制风管246被调好温度的丝束50也不会粘连到吐出口250或者气缸滑轮242上，而能够顺利吐出。
接下来，针对用于控制头部单元200的旋转的变压器单元300进行简要说明。
图8a图示了根据本发明一实施例的用于实现头部单元200的旋转的变压器单元300的构成，变压器单元300被配置为，包括于或连接于根据本发明的头部供应单元400。如图8a所示，变压器单元300包括多个滑轮。图8a的说明当中，设想为一共包括5个滑轮，但是，与其不同的实施例中可包括更少数量的滑轮，又，其他实施例中可包括更多数量的滑轮。
第一至第五滑轮(311至315)当中的至少两个以上的滑轮是通过线缆(未图示)被连接，以使第一至第五滑轮(311至315)之间以一定间距隔开。从而，能够使形成于第一至第五滑轮(311至315)上的丝束50的移动路径保持一定长度。
也就是说，由第一至第五滑轮(311至315)来定义丝束50的移动路径，当第一至第五滑轮(311至315)之间的距离保持一定长度时，能够实现变压器单元300的结构稳定性，也会使经由变压器单元300的丝束50的整体长度也保持恒定(constant)。
本实施例中，线缆(未图示)连接于设于第二至第五滑轮(312至315)上的线缆挂钩部(未图示)上，以使各个滑轮的长度保持恒定。
另外，设于变压器单元300的第一至第六链条(未图示)的形状，根据第一至第五滑轮(311至315)的位置变化，连带着也会发生变化。
本实施例中，对于第一滑轮311的第二滑轮312的相对位置和对于第二滑轮312的第一滑轮311的相对位置是恒定的。即，第一滑轮311和第二滑轮312相互之间的配置(间隔距离和角度)不变。
另外，对于第三滑轮313的第五滑轮315的相对位置和对于第五滑轮315的第三滑轮313的相对位置是恒定的。即，第三滑轮313和第五滑轮315相互之间的配置(间隔距离和角度)不变。
这时，位于第三滑轮313和第五滑轮315之间的第四滑轮314的对于第三滑轮313及第五滑轮315的相对位置是恒定的，但是，利用张力调整用滑轮驱动第四滑轮314时，在预定范围内其位置是可变的。
从而，可以说明为，第一滑轮311及第二滑轮312是以一个单位动作的，第三滑轮至第五滑轮(313至315)也是以一个单位动作的。其中，第二滑轮312和第三滑轮313通过连接部件350连接。
当变压器单元300的一部分(包括第三至第五滑轮的区域)，以第五滑轮315为中心进行旋转时，第三及第四滑轮313、314旋转时也会保持一定间隔距离和角度。
从而，通过连接部件350，与第三滑轮313连接的第二滑轮312的位置也会发生变化。
第二滑轮312的位置变化，会使得具有一定间距和角度的第一滑轮311也连带发生位置变化。
第五滑轮315的旋转引起的第一及第二滑轮311、312的位置变化，会连带头部单元200动作。这是因为，头部单元200的联轴节252与变压器单元300的联轴节302连在一起，而变压器单元300的联轴节302则被固定于靠近第一滑轮311的位置。即，变压器单元300的联轴节302和第一滑轮311之间的距离和布置角度是恒定的。
另外，头部单元200连接于头部供应单元400的头部连接部440上，因此，以头部连接部440和头部单元200的连接轴401b为中心，头部单元200和变压器单元300的一部分(包括第一及第二滑轮的区域)会进行相对运动。
利用杠杆原理进行说明的话，头部连接部440和头部单元200的连接轴401b成为支点，变压器单元300的第一滑轮311所处的位置成为用力点，头部单元200成为阻力点。
当第一滑轮311所处的变压器单元300的区域进行上升移动(旋转)时，头部单元200进行下降移动(旋转)，而当第一滑轮311所处的变压器单元300的区域进行下降移动(旋转)时，头部单元200则上升移动(旋转)。
即，头部连接部440形成收容变压器单元300的收容空间，变压器单元300借助头部连接部440，在固定长度的范围内，对头部单元200移动或者旋转进行控制。
这时，头部连接部440的长度为恒定，且用于控制头部单元200的动作的变压器单元300位于头部连接部440的内部。因此，根据本发明的变压器单元300被配置为，其设于限定距离(头部连接部440的长度)中，以实现头部单元200的移动，从而，使得3D物体制造机器人100的构成更佳紧凑。
以下，根据本发明第二实施例，说明变压器单元300的具体构成部分。如图8b所示的变压器单元300与第一实施例同样地包括多个滑轮。第二实施例中，设想为一共包括4个滑轮，但是，与其不同的实施例中可包括更少数量的滑轮，又，其他实施例中可包括更多数量的滑轮。
第一至第四滑轮(381至384)当中的至少两个以上的滑轮的位置被固定。从而，形成于第一至第四滑轮(381至384)的丝束50的移动路径能够保持一定长度。
也就是说，由第一至第四滑轮(381至384)来定义丝束50的移动路径，当第一至第四滑轮(381至384)之间的距离保持一定长度时，能够实现变压器单元300的结构稳定性，也会使经由变压器单元300的丝束50的整体长度也保持恒定(constant)。
尤其是，与上述所述的第一实施例同样地，线缆(未图示)连接于第一至第四滑轮(381至384)的一侧面上的线缆挂钩部(未图示)，通过该线缆(未图示)能够使得各个滑轮的位置固定，且能够使得各个滑轮之间的间距或者长度保持恒定。
本实施例中，各个滑轮(381至384)的彼此相对位置(间隔距离或者相对角度)是恒定的。
其中，第一滑轮381可设于靠近头部单元200和头部供应单元400的头部连接部440相连接的连接区域。头部单元200装配于所述连接区域，且能够围绕旋转轴401b(参照图1b)进行B-B’方向的旋转。
第一至第四滑轮(381至384)当中的至少一个滑轮被配置为是具有调整张力功能的张力调整用滑轮，以用于适应性地调整经过变压器单元300的丝束50的张力。
图8b图示了具有适应性地调整丝束50张力的功能的滑轮是第三滑轮383。只是，与此不同的滑轮也同样地能够实施该功能，也可以额外地设置张力调整用滑轮。
如上所述，由设于变压器单元300的各个滑轮(381至384)来定义丝束50的移动路径。参照图3b，丝束50进入到变压器单元300，并借助第一至第四滑轮(381至384)而被引导，而行进至头部单元200。
即，丝束50接触第一至第四滑轮(381至384)的各个圆周面的一部分的同时，改变其行进方向并朝向头部单元200行进。
这时，经由第一至第四滑轮(381至384)的丝束50的张力有可能会发生变化(增加或减少)。
为了防止其发生变化，作为具有调整丝束50张力功能的张力调整用滑轮的第三滑轮383可具备有弹性部件388。第三滑轮383可借助弹性部件388，可在预定距离内进行移动。
如图8b所示，弹性部件388的一端连接于作为适应性张力调整用滑轮的第三滑轮383的中心部，而弹性部件388的另一端则固定于变压器单元300的内部。图8b中，弹性部件388的另一端虽然被固定于第四滑轮384的中心部，但是，也可固定于其他区域。
第三滑轮383被配置为，在经由变压器单元300时，为了应对丝束50的张力变化，在预定距离内一定其位置，从而能够使丝束50的张力保持一定水平。
当丝束50的移动路径通过包括作为适应性张力调整用滑轮的第三滑轮383的第一至第四滑轮(381至384)而形成时，能够应对丝束50的张力变化，来调整丝束50的张力，以使其张力保持一定水平。
本实施例中，作为适应性张力调整用滑轮的第三滑轮383的可移动其位置的手段，提及了弹性部件，但是也可以具备与其不同的手段。
另外，变压器单元300的内部构成可通过外罩(未图示)从外部被隔离及保护。
图9至图11表示根据本发明第一实施例的头部单元200的旋转或者移动。
图9表示当变压器单元300的构成处于图8a的状态时的情况。这时，头部单元200将处于与水平面大致平行的方向，即，处于头部供应单元400的长度方向的延长线上。
其中，将变压器单元300的具备第三至第五滑轮(313至315)的区域，围绕第五滑轮314朝向下方旋转的情况图示于图10，将变压器单元300的具备第三至第五滑轮(313至315)的区域，围绕第五滑轮314朝向上方旋转的情况图示于图11。如图8所示，第三至第五滑轮(313至315)包括于同一个部件中，从而，能够以一个单位进行动作。又，第一及第二滑轮(311至312)同样也包括于同一个部件中，从而，也能够以一个单位进行动作。
而且，第二滑轮312及第三滑轮313均借助连接部件350连接，因此，当第五滑轮315进行旋转时，能够连带所有滑轮移动。
图10图示了包括有第五滑轮315的变压器单元300的部分区域(包括第三至第五滑轮的区域)围绕第五滑轮314进行旋转的情况。
围绕第五滑轮315进行旋转的变压器单元300的部分区域(包括第三至第五滑轮的区域)的旋转，使得连接第三滑轮313和第二滑轮312的连接部件350上升，以移动变压器单元300的又另一区域(包括第一及第二滑轮的区域)。又另一区域(包括第一及第二滑轮的区域)上升时，会使连接于所述又另一区域的头部单元200进行移动或者旋转。具体地，以连接轴401b为基准，位于所述又另一区域的相对面的头部单元200将朝向下方。
图11图示了包括有第五滑轮315的变压器单元300的部分区域(包括第三至第五滑轮的区域)朝向图10的相反方向进行旋转的情况。
围绕第五滑轮315进行旋转的变压器单元300的部分区域(包括第三至第五滑轮的区域)的旋转，将连接第三滑轮313和第二滑轮312的连接部件350朝向下方拽拉，以移动变压器单元300的又另一区域(包括第一及第二滑轮的区域)。又另一区域(包括第一及第二滑轮的区域)下降时，会使连接于所述又另一区域的头部单元200进行移动或者旋转。具体地，以连接轴401b为基准，位于所述又另一区域的相对面的头部单元200将朝向上方。
如上所述，变压器单元300利用多个滑轮(311至315)，能够在限定空间(根据头部连接部440所限定的长度范围内)内变形其形状，以旋转头部单元200，从而能够紧凑地制造3D物体制造机器人100。
最后，参照图12及图13，对于根据本发明第二实施例的头部单元200的旋转/移动动作进行说明。
图12表示当头部单元200处于与水平面大致平行的方向，即，处于头部供应单元400的长度方向的延长线上的状态。与第一实施例不同的是，在第二实施例中，头部单元200的旋转并不对具备于变压器单元300的各个滑轮(381至384)产生影响。图13表示头部单元200朝向下方垂直旋转的情况。与图12及图13同样地，第二实施例中，头部单元200通过头部连接部440被可旋转地固定，头部单元200和变压器单元300的相互连接是为了形成丝束50的移动路径。
变压器单元300通过利用多个滑轮(381至384)，使丝束50的张力保持恒定，头部单元200通过连接于头部连接部440上，而能够易于旋转。
本说明根据包括本发明优选实施形态的特定实施例的观点上，进行了说明，本领域技术人员就上述说明的发明构成，能够预测多样的替换或变形。另外，不脱离本发明权利要求范围和技术思想的前提下，能够进行多种结构和功能上的改变。因此，本发明的思想或权利范围如本说明书所另附的权利要求范围中所记载，可被广范围地理解。
工业可利用性
本发明可多方面地适用于具备有用于控制由塑料材料形成的物料的吐出的头部单元的装置上。例如，本发明可适用于，持续控制物料温度的同时，能够将物料圆满地向外部吐出的，用于控制由可形成的塑料材料形成的物料的吐出的头部单元的装置上。
上述说明参照了本发明实施例进行了说明，但是，显而易见地，所属领域具有普通技术知识的技术人员在不脱离权利要求范围中所记载的本发明的思想及领域的范围内，可对本发明进行多种修改及变更。
Claims (12)
1.一种3D物体制造机器人，其特征在于，
包括头部单元和变压器单元；所述头部单元用于吐出由可形成的塑料材料形成的物料，
所述头部单元包括：
头部管，其用于导引所述物料的移动；
头部加热器，其包围所述头部管的一部分或者全体部分，并用于调整在所述头部管内移动中的所述物料的温度；及
吐出口，其设于所述管的一端，用于将所述物料向外部吐出；
还包括：
联轴节，其用于连接所述变压器单元，所述变压器单元用于导引所述物料的移动，以将所述物料输送至所述头部单元；
所述变压器单元具备有用于定义所述物料的移动路径的多个滑轮；所述多个滑轮通过与所述物料接触来变更所述物料的行进方向；所述多个滑轮当中的至少一个滑轮被配置为是张力调整用滑轮；
所述变压器单元被配置为：所述变压器单元对所述头部单元进行移动或旋转时，所述多个滑轮的布置并不发生变化，以使所述物料的张力保持一定水平。
2.根据权利要求1所述的3D物体制造机器人，其特征在于，
所述头部管的前端形成有：用于导引所述物料的吐出位置的气缸滑轮。
3.根据权利要求2所述的3D物体制造机器人，其特征在于，
还包括：
强制风管，其用于调整所述气缸滑轮的温度，以使所述物料圆满吐出。
4.根据权利要求2所述的3D物体制造机器人，其特征在于，
还包括：
气缸组件，其用于控制所述气缸滑轮的往返运动。
5.根据权利要求1所述的3D物体制造机器人，其特征在于，
还包括：
轮组件，其用于控制所述头部单元的多路旋转。
6.根据权利要求1所述的3D物体制造机器人，其特征在于，
还包括：
挡板及旋转式壳体，其在所述头部单元旋转时，用于固定内部导线。
7.根据权利要求1所述的3D物体制造机器人，其特征在于，
至少两个以上的所述滑轮的位置被固定。
8.一种3D物体制造机器人，其特征在于，
包括头部供应单元和变压器单元，
所述头部供应单元包括：
流入口，供流入可形成的塑料材料形成的物料；
流入管，其用于导引通过流入口流入的所述物料；
头部供应加热器，其用于调整经由所述流入管内的所述物料的温度；及
头部连接部，其用于连接吐出所述物料的头部单元；
所述流入管的一端被配置为：连接于所述变压器单元，所述变压器单元具备有用于定义所述物料的移动路径的多个滑轮；所述多个滑轮通过与所述物料接触来变更所述物料的行进方向；所述多个滑轮当中的至少一个滑轮被配置为是张力调整用滑轮；
所述变压器单元用于旋转头部单元；所述变压器单元被配置为：所述变压器单元对所述头部单元进行移动或旋转时，所述多个滑轮的布置并不发生变化，以使所述物料的张力保持一定水平。
9.根据权利要求8所述的3D物体制造机器人，其特征在于，
所述流入口被配置为：连接于用于供应预定温度空气的空气加热器连接。
10.根据权利要求8所述的3D物体制造机器人，其特征在于，
至少两个以上的所述滑轮的位置被固定。
11.根据权利要求10所述的3D物体制造机器人，其特征在于，
所述头部连接部被配置为：形成有用于设置所述变压器单元的收容空间。
12.根据权利要求11所述的3D物体制造机器人，其特征在于，
所述变压器单元被配置为：设于所述收容空间，并以所述头部连接部和所述头部单元的连接轴作为中心，移动或者旋转所述头部单元。
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