CN109049702B - 基于6-pss并联机构的3d打印系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于6‑PSS并联机构的3D打印系统,包括互相平行的顶板和底板,顶板和底板之间通过导轨连接,沿导轨内轴向设置有滚珠丝杠a,滚珠丝杠a上套接有滑块,滑块通过支链活动连接有上平台,上平台下表面固定有喷头;底板上设置有沿X轴或Y轴运动的移动平台。能增大打印机打印物体的总体尺寸,扩大打印机的应用范围,从而提高打印机的实用性以及经济性。
Description
技术领域
本发明属于打印机技术领域,涉及基于6-PSS并联机构的3D打印系统。
背景技术
目前,传统3D打印机的定位机构为XYZ串联机构,即三条直线导轨分别平行于X、Y、Z轴,打印机通过三轴导轨的直线运动控制打印喷头的位置,打印材料沿Z轴方向逐层堆叠形成空间模型,被打印件的成型范围受制于3轴导轨的长短,并且传统3D打印机的挤出送料机构大都与喷嘴集成,导致系统运动惯性大、定位精度低、定位速度慢,打印效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供基于6-PSS并联机构的3D打印系统,能提高打印效率。
P为 prismatic joint (移动副)的缩写, S 为spherical joint(球面副)的缩写。
本发明所采用的技术方案是,基于6-PSS并联机构的3D打印系统,包括互相平行的顶板和底板,顶板和底板之间通过导轨连接,沿导轨内轴向设置有滚珠丝杠a,滚珠丝杠a上套接有滑块,滑块通过支链活动连接有上平台,上平台下表面固定有喷头;
底板上设置有沿X轴或Y轴运动的移动平台。
本发明的特点还在于,
移动平台包括两个互相平行的支撑板,两个支撑板固定在底板上,两个支撑板通过滚珠丝杠b连接,两个支撑板之间还设置有移动块,滚珠丝杠b穿过移动块,且移动块不与底板接触,还包括有工作台,工作台下表面连接有两个互相平行的支板,两个支板之间通过滚珠丝杠c连接,滚珠丝杠c穿过移动块,滚珠丝杠b位于滚珠丝杠c下方,且与滚珠丝杠c垂直,移动块不与工作台接触。
导轨包括六个。
每个滑块与支链通过球面副连接。
上平台固定有分别与每个支链相对应的支柱,每个支柱通过球面副与支链连接。
六个滑块形成六边形,六个支柱形成六边形,六边形的相邻两个边长比值为3:1。
本发明的有益效果在于:
本发明的基于6-PSS并联机构的3D打印系统,移动平台带动被打印物体根据需要向X轴或Y轴运动,能增大打印机打印物体的总体尺寸,扩大打印机的应用范围,从而提高打印机的实用性以及经济性;同时,6-PSS并联机构的上平台与3D打印机的喷头结合,通过该并联机构上平台在空间中的6个自由度,可以对拥有复杂高维曲面的实体进行打印,其优点在于喷头始终与被打印物体表面保持垂直,提高被打印件的表面融合度和光洁度,特别是对于塑料材质的打印物体,其喷头与被打印表面互相保持垂直,增加了材料之间的粘黏性,提高了被打印物体的质量。但该系统与三维软件结合后,比传统三轴打印机的打印效率和精度更高。
附图说明
图1是本发明基于6-PSS并联机构的3D打印系统的结构示意图;
图2是本发明基于6-PSS并联机构的3D打印系统内移动平台的结构示意图;
图3是本发明基于6-PSS并联机构的3D打印系统另一种实施例结构示意图。
图中,1.顶板,2.底板,3.导轨,4.滚珠丝杠,5.支柱,6.球面副,7. 滑块,8. 支链,9. 上平台,10. 喷头,11. 移动平台,11-1.支撑板,11-2.移动块,11-3.滚珠丝杠b,11-4.工作台,11-5.支板,11-6.滚珠丝杠c。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明基于6-PSS并联机构的3D打印系统,如图1所示,包括互相平行的顶板1和底板2,顶板1和底板2之间通过六个导轨3连接,如图2所示,沿每个导轨3内轴向设置有滚珠丝杠a4,每个导轨2内还设置有与滚珠丝杠a4相适配的伺服电机和减速器,滚珠丝杠a4上套接有滑块7,滑块7通过支链8活动连接有上平台9,上平台9下表面固定有喷头10;
底板2上设置有沿X轴或Y轴运动的移动平台11。
如图2所示,移动平台11包括两个互相平行的支撑板11-1,两个支撑板11-1固定在底板2上,两个支撑板11-1通过滚珠丝杠b11-3连接,两个支撑板11-1之间还设置有移动块11-2,滚珠丝杠b11-3穿过移动块11-2,且移动块11-2不与底板2接触,还包括有工作台11-4,工作台11-4下表面连接有两个互相平行的支板11-5,两个支板11-5之间通过滚珠丝杠c11-6连接,滚珠丝杠c11-6穿过移动块11-2,滚珠丝杠b11-3位于滚珠丝杠c11-6下方,且与滚珠丝杠c11-6垂直,移动块11-2不与工作台11-4接触。
滑块7与支链8通过球面副6连接。
如图3所示,六个导轨3形成六边形,六边形的相邻两个边长比值为3:1。
上平台9固定有支柱5,每个支柱5通过球面副6与支链8连接。
六个支柱5形成六边形,六边形的相邻两个边长比值为3:1。六个滑块7形成的六边形大于六个支柱5形成的六边形,且六个支柱5形成的六边形位于六个滑块7形成的六边形内。
本发明的基于6-PSS并联机构的3D打印系统的工作过程如下:
工作时,打开伺服电机,伺服电机经减速器减速增距后驱动滚珠丝杠a4,使滑块7沿滚珠丝杠a4在导轨3上下运动,带动六个支链8上下独立滑移对打印实体底部基体进行逐层打印,通过支链8控制上平台9运动,从而使喷头10在不同方向对被打印物进行打印;通过六个伺服电机驱动并控制滑块7的位置和移动速度,用以改变上平台9的位姿以及整体移动速度,六根支链8和六个移动导轨副组成的6-PSS并联机构应用于3D打印机的喷嘴10定位机构,解决了普通3D打印机无法打印复杂高维曲面的问题,并保证动平台上的喷头10始终与被打印件加工处的曲面垂直;当电机经减速器减速后驱动滚珠丝杠c11-6转动,支板11-5带动工作台11-4向X轴运动,当电机经减速器减速后驱动滚珠丝杠b11-3转动时,移动块11-2沿滚珠丝杠b11-3向Y轴运动,进而通过滚珠丝杠c11-6带动工作台11-4向Y轴运动。
通过以上方式,本发明的基于6-PSS并联机构的3D打印系统,移动平台带动被打印物体根据需要向X轴或Y轴运动,能增大打印机打印物体的总体尺寸,扩大打印机的应用范围,从而提高打印机的实用性以及经济性;同时,6-PSS并联机构的上平台与3D打印机的喷头结合,通过该并联机构上平台在空间中的6个自由度,可以对拥有复杂高维曲面的实体进行打印,其优点在于喷头始终与被打印物体表面保持垂直,提高被打印件的表面融合度和光洁度,特别是对于塑料材质的打印物体,其喷头与被打印表面互相保持垂直,增加了材料之间的粘黏性,提高了被打印物体的质量。但该系统与三维软件结合后,比传统三轴打印机的打印效率和精度更高。
Claims (2)
1.基于6-PSS并联机构的3D打印系统,其特征在于,包括互相平行的顶板(1)和底板(2),所述顶板(1)和底板(2)之间通过导轨(3)连接,沿所述导轨(3)内轴向设置有滚珠丝杠a(4),所述滚珠丝杠a(4)上套接有滑块(7),所述滑块(7)通过支链(8)活动连接有上平台(9),所述上平台(9)下表面固定有喷头(10);所述导轨(3)包括六个,所述上平台(9)固定有分别与每个支链(8)相对应的支柱(5),每个所述支柱(5)通过球面副(6)与支链(8)连接,六个所述滑块(7)形成六边形,六个所述支柱(5)形成六边形,所述六边形的相邻两个边长比值为3:1;六个所述滑块(7)形成的六边形大于六个支柱(5)形成的六边形,且六个支柱(5)形成的六边形位于六个滑块(7)形成的六边形内;
所述底板(2)上设置有沿X轴或Y轴运动的移动平台(11),所述移动平台(11)包括两个互相平行的支撑板(11-1),两个所述支撑板(11-1)固定在底板(2)上,两个所述支撑板(11-1)通过滚珠丝杠b(11-3)连接,两个所述支撑板(11-1)之间还设置有移动块(11-2),所述滚珠丝杠b(11-3)穿过移动块(11-2),且所述移动块(11-2)不与底板(2)接触,还包括有工作台(11-4),所述工作台(11-4)下表面连接有两个互相平行的支板(11-5),两个所述支板(11-5)之间通过滚珠丝杠c(11-6)连接,所述滚珠丝杠c(11-6)穿过移动块(11-2),所述滚珠丝杠b(11-3)位于滚珠丝杠c(11-6)下方,且与滚珠丝杠c(11-6)垂直,所述移动块(11-2)不与工作台(11-4)接触。
2.如权利要求1所述的基于6-PSS并联机构的3D打印系统,其特征在于,每个所述滑块(7)与支链(8)通过球面副(6)连接。
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