CN108481742A - 一种多喷头凌空式三维打印机 - Google Patents

一种多喷头凌空式三维打印机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多喷头凌空式三维打印机，它包括打印机底座（1）、可更换基底组件（2）、喷头弧形运动组件（3）、喷头伸缩组件（4）、基底翻转组件（5）、基底旋转组件（6）以及组合型喷头承载组件（7）。本发明可实现多个喷头同时进行的基底凌空式三维打印，将零件分割成形状简单但体积占比大的基底部分和结构复杂但体积占比小的特征部分，将基底凌空固定，然后在基底表面采用多个喷头同时熔覆，快速打印出特征部分，工作周期短、效率高、成本低。

Description

一种多喷头凌空式三维打印机
技术领域
本发明涉及一种3D打印机，具体是一种多喷头凌空式三维打印机。
背景技术
现有的桌面级三维打印机多采用单向切片逐层打印的方式，且在打印结束后需手工将零件从基板上取下，耗时长，效率低。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种多喷头凌空式三维打印机，可将零件分割成形状简单但体积占比大的基底部分和结构复杂但体积占比小的特征部分，将基底凌空固定，然后在基底表面采用多个喷头同时熔覆，快速打印出特征部分，工作周期短、效率高、成本低。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多喷头凌空式三维打印机，可实现多个喷头同时进行的基底凌空式三维打印；其特征在于，它包括打印机底座、可更换基底组件、喷头弧形运动组件、喷头伸缩组件、基底翻转组件、基底旋转组件以及组合型喷头承载组件。
所述的打印机底座的底部安装有四个弹性地脚，以便于搬运，并在打印过程中保持机器稳定。
所述的可更换基底组件包括基底、超细纤维绳以及基底承载架；基底形状规则、简单，可以是多种尺寸多种形状（如球体、正多面体、圆柱体等），打印时根据零件的形状与尺寸特征进行选用；基底承载架为镂空的正方体；超细纤维绳一组八根，一端连接基底，另一端连接基底承载架的一角，将基底平稳固定在基底承载架的中心，为多喷头凌空式三维打印提供基础；当前零件打印完成后，将超细纤维绳从它与零件表面的接合处剪断，将零件取出，并将基底承载架取下，根据下一个零件的特点更换新的可更换基底组件。
所述的喷头伸缩组件包括喷头、喷头固定件、直线滑轨、直线滑块、喷头伸缩电机、喷头伸缩驱动件以及喷头伸缩支撑座；直线滑块和喷头伸缩电机的机体均通过螺栓固定在喷头伸缩支撑座上，喷头伸缩驱动件中部与喷头伸缩电机的输出轴一端螺纹固定，两侧与直线滑轨的一端螺纹固定，直线滑轨的另一端与喷头固定件螺纹固定，喷头通过螺纹固定在喷头固定件上；喷头伸缩电机的输出轴沿其轴线的直线运动，通过喷头伸缩驱动件带动直线滑轨相对于直线滑块运动，再通过喷头固定件带动喷头直线运动，实现喷头组件整体的自适应伸缩；再结合喷头弧形运动组件、基底翻转组件、基底旋转组件以及组合型喷头承载组件的运动，实现多喷头凌空式三维打印。
所述的组合型喷头承载组件包括喷头架弧形运动装置、喷头承载架一以及喷头承载架二；喷头架弧形运动装置由360度圆形滑轨和能在滑轨上自如运动的滑块组成；喷头架弧形运动装置的滑轨通过螺栓组固定在打印机底座上，其滑块共有两组四个，每组的两个滑块对称分布，与喷头承载架一或喷头承载架二的两端螺栓固定；喷头架弧形运动装置的滑块沿其滑轨的自如运动，通过喷头承载架一和喷头承载架二带动喷头弧形运动组件沿喷头架弧形运动装置的滑轨自如运动，进而带动喷头伸缩组件沿喷头架弧形运动装置的滑轨自如运动；再结合喷头弧形运动组件、喷头伸缩组件、基底翻转组件以及基底旋转组件的运动，实现多喷头凌空式三维打印。
所述的喷头弧形运动组件包括喷头运动限位片和喷头弧形运动装置；喷头弧形运动装置由75度弧形滑轨和能在滑轨上自如运动的滑块组成；喷头弧形运动装置的滑轨通过螺栓组固定在喷头承载架一或喷头承载架二上，喷头弧形运动装置的滑块与喷头伸缩支撑座螺栓固定；喷头运动限位片通过螺栓安装在喷头弧形运动装置滑轨的两端，用于限制喷头伸缩支撑座的运动范围；喷头弧形运动装置的滑块沿其滑轨的自如运动，通过喷头伸缩支撑座带动喷头伸缩组件沿喷头弧形运动装置的滑轨自如运动；再结合喷头伸缩组件、基底翻转组件、基底旋转组件以及组合型喷头承载组件的运动，实现多喷头凌空式三维打印。
所述的基底翻转组件包括基底翻转座、基底翻转轴承以及基底翻转电机；基底翻转轴承的内外圈分别与基底翻转座和基底承载架的一端螺栓固定，基底翻转电机的机体与基底翻转座螺栓固定，其输出轴与基底承载架键连接；两个基底翻转电机的输出轴同步运动，带动基底承载架绕基底翻转电机的轴线旋转，实现可更换基底组件的自适应翻转；再结合喷头弧形运动组件、喷头伸缩组件、基底旋转组件以及组合型喷头承载组件的运动，实现多喷头凌空式三维打印。
所述的基底旋转组件包括基底旋转轴承、基底旋转座、基底旋转减速器以及基底旋转电机；基底旋转轴承的内外圈分别与基底翻转座和基底旋转座螺栓连接，基底旋转座的另一端与打印机底座螺栓固定；基底旋转减速器经螺栓固定在基底旋转座上，其输出轴与基底翻转座键连接并经挡片和螺栓轴向定位；基底旋转电机的输出转矩，经基底旋转减速器放大之后，带动基底翻转座绕基底旋转电机的轴线相对于打印机底座旋转，从而实现可更换基底组件的自适应旋转；再结合喷头弧形运动组件、喷头伸缩组件、基底翻转组件以及组合型喷头承载组件的运动，实现多喷头凌空式三维打印。
本发明是一种多喷头凌空式三维打印机，可实现多个喷头同时进行的基底凌空式三维打印，将零件分割成形状简单但体积占比大的基底部分和结构复杂但体积占比小的特征部分，将基底凌空固定，然后在基底表面采用多个喷头同时熔覆，快速打印出特征部分，工作周期短、效率高、成本低。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种多喷头凌空式三维打印机原理示意图；
图中：1、打印机底座，2、可更换基底组件，3、喷头弧形运动组件，4、喷头伸缩组件，5、基底翻转组件，6、基底旋转组件，7、组合型喷头承载组件。
图2为本发明实施例提供的可更换基底组件原理示意图；
图中：2.1、基底，2.2、超细纤维绳，2.3、基底承载架。
图3为本发明实施例提供的喷头伸缩组件原理示意图；
图中：4.1、喷头，4.2、喷头固定件，4.3、直线滑轨，4.4、直线滑块，4.5、喷头伸缩电机，4.6、喷头伸缩驱动件，4.7、喷头伸缩支撑座。
图4为本发明实施例提供的组合型喷头承载组件原理示意图；
图中：7.1、喷头架弧形运动装置，7.2、喷头承载架一，7.3、喷头承载架二。
图5为本发明实施例提供的喷头弧形运动组件原理示意图；
图中：3.1、喷头运动限位片，3.2、喷头弧形运动装置。
图6为本发明实施例提供的基底翻转组件原理示意图；
图中：5.1、基底翻转座，5.2、基底翻转轴承，5.3、基底翻转电机。
图7为本发明实施例提供的基底旋转组件原理示意图；
图中：6.1、基底旋转轴承，6.2、基底旋转座，6.3、基底旋转减速器，6.4、基底旋转电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，是本发明实施例提供的一种多喷头凌空式三维打印机原理示意图，它包括打印机底座1、可更换基底组件2、喷头弧形运动组件3、喷头伸缩组件4、基底翻转组件5以及基底旋转组件6。该多喷头凌空式三维打印机可将零件分割成形状简单但体积占比大的基底部分和结构复杂但体积占比小的特征部分，将基底凌空固定，然后在基底表面打印出特征部分，效率高，成本低。
所述的打印机底座1的底部安装有四个弹性地脚，以便于搬运，并在打印过程中保持机器稳定。
请参阅图2，是本发明实施例提供的一种多喷头凌空式三维打印机的可更换基底组件原理示意图，它包括基底2.1、超细纤维绳2.2以及基底承载架2.3；基底2.1形状规则、简单，可以是多种尺寸多种形状（如球体、正多面体、圆柱体等），打印时根据零件的形状与尺寸特征进行选用；基底承载架2.3为镂空的正方体；超细纤维绳2.2一组八根，一端连接基底2.1，另一端连接基底承载架2.3的一角，将基底2.1平稳固定在基底承载架2.3的中心，为多喷头凌空式三维打印提供基础；当前零件打印完成后，将超细纤维绳2.2从它与零件表面的接合处剪断，将零件取出，并将基底承载架2.3取下，根据下一个零件的特点更换新的可更换基底组件2。
请参阅图3，是本发明实施例提供的一种多喷头凌空式三维打印机的喷头伸缩组件原理示意图，它包括喷头4.1、喷头固定件4.2、直线滑轨4.3、直线滑块4.4、喷头伸缩电机4.5、喷头伸缩驱动件4.6以及喷头伸缩支撑座4.7；直线滑块4.4和喷头伸缩电机4.5的机体均通过螺栓固定在喷头伸缩支撑座4.7上，喷头伸缩驱动件4.6中部与喷头伸缩电机4.5的输出轴一端螺纹固定，两侧与直线滑轨4.3的一端螺纹固定，直线滑轨4.3的另一端与喷头固定件4.2螺纹固定，喷头4.1通过螺纹固定在喷头固定件4.2上；喷头伸缩电机4.5的输出轴沿其轴线的直线运动，通过喷头伸缩驱动件4.6带动直线滑轨4.3相对于直线滑块4.4运动，再通过喷头固定件4.2带动喷头4.1直线运动，实现喷头组件整体的自适应伸缩；再结合喷头弧形运动组件3、基底翻转组件5、基底旋转组件6以及组合型喷头承载组件7的运动，实现多喷头凌空式三维打印。
请参阅图4，是本发明实施例提供的一种多喷头凌空式三维打印机的组合型喷头承载组件原理示意图，它包括喷头架弧形运动装置7.1、喷头承载架一7.2以及喷头承载架二7.3；喷头架弧形运动装置7.1由360度圆形滑轨和能在滑轨上自如运动的滑块组成；喷头架弧形运动装置7.1的滑轨通过螺栓组固定在打印机底座1上，其滑块共有两组四个，每组的两个滑块对称分布，与喷头承载架一7.2或喷头承载架二7.3的两端螺栓固定；喷头架弧形运动装置7.1的滑块沿其滑轨的自如运动，通过喷头承载架一7.2和喷头承载架二7.3带动喷头弧形运动组件3沿喷头架弧形运动装置7.1的滑轨自如运动，进而带动喷头伸缩组件4沿喷头架弧形运动装置7.1的滑轨自如运动；再结合喷头弧形运动组件3、喷头伸缩组件4、基底翻转组件5以及基底旋转组件6的运动，实现多喷头凌空式三维打印。
请参阅图5，是本发明实施例提供的一种多喷头凌空式三维打印机的喷头弧形运动组件原理示意图，它包括喷头运动限位片3.1和喷头弧形运动装置3.2；喷头弧形运动装置3.2由75度弧形滑轨和能在滑轨上自如运动的滑块组成；喷头弧形运动装置3.2的滑轨通过螺栓组固定在喷头承载架一7.2或喷头承载架二7.3上，喷头弧形运动装置3.2的滑块与喷头伸缩支撑座4.7螺栓固定；喷头运动限位片3.1通过螺栓安装在喷头弧形运动装置3.2滑轨的两端，用于限制喷头伸缩支撑座4.7的运动范围；喷头弧形运动装置3.2的滑块沿其滑轨的自如运动，通过喷头伸缩支撑座4.7带动喷头伸缩组件4沿喷头弧形运动装置3.2的滑轨自如运动；再结合喷头伸缩组件4、基底翻转组件5、基底旋转组件6以及组合型喷头承载组件7的运动，实现多喷头凌空式三维打印。
请参阅图6，是本发明实施例提供的一种多喷头凌空式三维打印机的基底翻转组件原理示意图，它包括基底翻转座5.1、基底翻转轴承5.2以及基底翻转电机5.3；基底翻转轴承5.2的内外圈分别与基底翻转座5.1和基底承载架2.3的一端螺栓固定，基底翻转电机5.3的机体与基底翻转座5.1螺栓固定，其输出轴与基底承载架2.3键连接；两个基底翻转电机5.3的输出轴同步运动，带动基底承载架2.3绕基底翻转电机5.3的轴线旋转，实现可更换基底组件2的自适应翻转；再结合喷头弧形运动组件3、喷头伸缩组件4、基底旋转组件6以及组合型喷头承载组件7的运动，实现多喷头凌空式三维打印。
请参阅图7，是本发明实施例提供的一种多喷头凌空式三维打印机的基底旋转组件原理示意图，它包括基底旋转轴承6.1、基底旋转座6.2、基底旋转减速器6.3以及基底旋转电机6.4；基底旋转轴承6.1的内外圈分别与基底翻转座5.1和基底旋转座6.2螺栓连接，基底旋转座6.2的另一端与打印机底座1螺栓固定；基底旋转减速器6.3经螺栓固定在基底旋转座6.2上，其输出轴与基底翻转座5.1键连接并经挡片和螺栓轴向定位；基底旋转电机6.4的输出转矩，经基底旋转减速器6.3放大之后，带动基底翻转座5.1绕基底旋转电机6.4的轴线相对于打印机底座1旋转，从而实现可更换基底组件2的自适应旋转；再结合喷头弧形运动组件3、喷头伸缩组件4、基底翻转组件5以及组合型喷头承载组件7的运动，实现多喷头凌空式三维打印。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种多喷头凌空式三维打印机，可实现多喷头凌空式三维打印；其特征在于，它包括打印机底座（1）、可更换基底组件（2）、喷头弧形运动组件（3）、喷头伸缩组件（4）、基底翻转组件（5）、基底旋转组件（6）以及组合型喷头承载组件（7），该多喷头凌空式三维打印机可实现多个喷头同时进行的基底凌空式三维打印，将零件分割成形状简单但体积占比大的基底部分和结构复杂但体积占比小的特征部分，将基底凌空固定，然后在基底表面采用多个喷头同时熔覆，快速打印出特征部分。
2.根据权利要求1所述的一种多喷头凌空式三维打印机，其特征在于，所述的打印机底座（1）的底部安装有四个弹性地脚。
3.根据权利要求1所述的一种多喷头凌空式三维打印机，其特征在于，所述的可更换基底组件（2）包括基底（2.1）、超细纤维绳（2.2）以及基底承载架（2.3）；基底承载架（2.3）为镂空的正方体；超细纤维绳（2.2）一组八根，一端连接基底（2.1），另一端连接基底承载架（2.3）的一角，将基底（2.1）平稳固定在基底承载架（2.3）的中心，为多喷头凌空式三维打印提供基础；当前零件打印完成后，将超细纤维绳（2.2）从它与零件表面的接合处剪断，将零件取出，并将基底承载架（2.3）取下，根据下一个零件的特点更换新的可更换基底组件（2）。
4.根据权利要求1所述的一种多喷头凌空式三维打印机，其特征在于，所述的喷头伸缩组件（4）包括喷头（4.1）、喷头固定件（4.2）、直线滑轨（4.3）、直线滑块（4.4）、喷头伸缩电机（4.5）、喷头伸缩驱动件（4.6）以及喷头伸缩支撑座（4.7）；直线滑块（4.4）和喷头伸缩电机（4.5）的机体均通过螺栓固定在喷头伸缩支撑座（4.7）上，喷头伸缩驱动件（4.6）中部与喷头伸缩电机（4.5）的输出轴一端螺纹固定，两侧与直线滑轨（4.3）的一端螺纹固定，直线滑轨（4.3）的另一端与喷头固定件（4.2）螺纹固定，喷头（4.1）通过螺纹固定在喷头固定件（4.2）上；喷头伸缩电机（4.5）的输出轴沿其轴线的直线运动，通过喷头伸缩驱动件（4.6）带动直线滑轨（4.3）相对于直线滑块（4.4）运动，再通过喷头固定件（4.2）带动喷头（4.1）直线运动，实现喷头组件整体的自适应伸缩；再结合喷头弧形运动组件（3）、基底翻转组件（5）、基底旋转组件（6）以及组合型喷头承载组件（7）的运动。
5.根据权利要求1所述的一种多喷头凌空式三维打印机，其特征在于，所述的组合型喷头承载组件（7）包括喷头架弧形运动装置（7.1）、喷头承载架一（7.2）以及喷头承载架二（7.3）；喷头架弧形运动装置（7.1）由360度圆形滑轨和能在滑轨上自如运动的滑块组成；喷头架弧形运动装置（7.1）的滑轨通过螺栓组固定在打印机底座（1）上，其滑块共有两组四个，每组的两个滑块对称分布，与喷头承载架一（7.2）或喷头承载架二（7.3）的两端螺栓固定；喷头架弧形运动装置（7.1）的滑块沿其滑轨的自如运动，通过喷头承载架一（7.2）和喷头承载架二（7.3）带动喷头弧形运动组件（3）沿喷头架弧形运动装置（7.1）的滑轨自如运动，进而带动喷头伸缩组件（4）沿喷头架弧形运动装置（7.1）的滑轨自如运动；再结合喷头弧形运动组件（3）、喷头伸缩组件（4）、基底翻转组件（5）以及基底旋转组件（6）的运动。
6.根据权利要求1所述的一种多喷头凌空式三维打印机，其特征在于，所述的喷头弧形运动组件（3）包括喷头运动限位片（3.1）和喷头弧形运动装置（3.2）；喷头弧形运动装置（3.2）由75度弧形滑轨和能在滑轨上自如运动的滑块组成；喷头弧形运动装置（3.2）的滑轨通过螺栓组固定在喷头承载架一（7.2）或喷头承载架二（7.3）上，喷头弧形运动装置（3.2）的滑块与喷头伸缩支撑座（4.7）螺栓固定；喷头运动限位片（3.1）通过螺栓安装在喷头弧形运动装置（3.2）滑轨的两端，用于限制喷头伸缩支撑座（4.7）的运动范围；喷头弧形运动装置（3.2）的滑块沿其滑轨的自如运动，通过喷头伸缩支撑座（4.7）带动喷头伸缩组件（4）沿喷头弧形运动装置（3.2）的滑轨自如运动；再结合喷头伸缩组件（4）、基底翻转组件（5）、基底旋转组件（6）以及组合型喷头承载组件（7）的运动。
7.根据权利要求1所述的一种多喷头凌空式三维打印机，其特征在于，所述的基底翻转组件（5）包括基底翻转座（5.1）、基底翻转轴承（5.2）以及基底翻转电机（5.3）；基底翻转轴承（5.2）的内外圈分别与基底翻转座（5.1）和基底承载架（2.3）的一端螺栓固定，基底翻转电机（5.3）的机体与基底翻转座（5.1）螺栓固定，其输出轴与基底承载架（2.3）键连接；两个基底翻转电机（5.3）的输出轴同步运动，带动基底承载架（2.3）绕基底翻转电机（5.3）的轴线旋转，实现可更换基底组件（2）的自适应翻转；再结合喷头弧形运动组件（3）、喷头伸缩组件（4）、基底旋转组件（6）以及组合型喷头承载组件（7）的运动。
8.根据权利要求1所述的一种多喷头凌空式三维打印机，其特征在于，所述的基底旋转组件（6）包括基底旋转轴承（6.1）、基底旋转座（6.2）、基底旋转减速器（6.3）以及基底旋转电机（6.4）；基底旋转轴承（6.1）的内外圈分别与基底翻转座（5.1）和基底旋转座（6.2）螺栓连接，基底旋转座（6.2）的另一端与打印机底座（1）螺栓固定；基底旋转减速器（6.3）经螺栓固定在基底旋转座（6.2）上，其输出轴与基底翻转座（5.1）键连接并经挡片和螺栓轴向定位；基底旋转电机（6.4）的输出转矩，经基底旋转减速器（6.3）放大之后，带动基底翻转座（5.1）绕基底旋转电机（6.4）的轴线相对于打印机底座（1）旋转，从而实现可更换基底组件（2）的自适应旋转；再结合喷头弧形运动组件（3）、喷头伸缩组件（4）、基底翻转组件（5）以及组合型喷头承载组件（7）的运动。
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