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

基于6-PSS并联机构的3D打印系统
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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