CN109676916A - 一种3d打印系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D打印系统及其工作方法，其中所述3D打印系统包括：工作平台、控制模块和由该控制模块控制的六轴机械臂；其中所述六轴机械臂的执行末端设有打印头；以及所述控制模块适于控制所述六轴机械臂带动打印头移动，以将3D模型打印在工作平台上；本发明的3D打印系统通过采用六轴机械臂实现3D打印的六轴联动，同时通过所述升降驱动机构和升降台实现3D打印高度的调节；通过所述旋转驱动机构实现3D打印水平位移的调节；以及通过所述摆臂驱动机构实现工作平台的来回摆动，从而实现九轴联动，九轴联动不仅使的本3D打印系统能够应对不同的打印角度，而且能够避免打印辅材的角度调整，从而大大提高3D打印质量和效率。

Description

一种3D打印系统及其工作方法

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印系统及其工作方法。

背景技术

3D打印机(3DPrinters)简称(3DP)是一位名为恩里科·迪尼(EnricoDini)的发明家设计的一种神奇的打印机，它不仅可以“打印”一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品的形状，同时在工作台上进行立体打印时，由于某些角度打印的特殊性，使得打印机的喷头需要一定的角度转动，这就需要对喷头的自由度进行提高，而在提高喷头的自由度的同时，其输料管等也同样需要进行角度变换，增加了打印难度和生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种3D打印系统及其工作方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种3D打印系统，包括：工作平台、控制模块和由该控制模块控制的六轴机械臂；其中所述六轴机械臂的执行末端设有打印头；以及所述控制模块适于控制所述六轴机械臂带动打印头移动，以将3D模型打印在工作平台上。

进一步，所述3D打印系统还包括：升降台机架和位于该升降台机架上的且由所述控制模块控制的升降驱动机构；其中所述机械臂通过一升降台位于所述升降台机架上；所述升降驱动机构适于驱动升降台上下移动，以带动所述机械臂上下移动。

进一步，所述升降台机架的两侧分别设有滑轨组件；所述升降台通过所述滑轨组件位于所述升降台机架的一侧；所述升降驱动机构包括：升降电机、丝杆和套设在该丝杆上的螺母；所述升降电机位于所述升降台机架的上方，且所述升降电机的输出与所述丝杆相连；所述螺母与所述升降台相连；以及当所述升降电机驱动所述丝杆转动时，所述螺母沿所述丝杆上下移动，从而带动所述升降台通过所述滑轨组件沿所述升降台机架上下移动。

进一步，所述升降驱动机构还包括：滑轮、钢索和重量平衡块；其中所述重量平衡块通过所述滑轨组件位于所述升降台机架的另一侧；所述钢索绕在所述滑轮上，且所述钢索的一端与所述升降台相连，其另一端与所述重量平衡块相连。

进一步，所述工作平台位于一工作台机架上，且与一旋转驱动机构相连；所述旋转驱动机构适于驱动所述工作平台旋转。

进一步，所述工作平台通过一旋转摆臂位于所述工作台机架上，且所述工作平台通过第一转轴位于所述旋转摆臂的一端；所述旋转摆臂的另一端通过第二转轴位于所述工作台机架上，且所述第二转轴与一摆臂驱动机构相连；以及所述摆臂驱动机构适于驱动所述旋转摆臂摆动，以带动所述工作平台摆动。

进一步，所述3D打印系统还包括：位于所述升降台上的送丝机构；所述送丝机构包括：储丝机和送丝管；所述送丝管的一端与所述储丝机相连，其另一端与所述打印头相连。

又一方面，本发明还提供了一种3D打印系统的工作方法，包括：工作平台、控制模块和由该控制模块控制的六轴机械臂；其中所述六轴机械臂的执行末端设有打印头；以及所述控制模块适于控制所述六轴机械臂带动打印头移动，以将3D模型打印在工作平台上。

本发明的有益效果是，本发明的3D打印系统通过采用六轴机械臂实现3D打印的六轴联动，同时通过所述升降驱动机构和升降台实现所述机械臂上下移动，实现3D打印高度的调节；通过所述旋转驱动机构驱动所述工作平台旋转，实现3D打印水平位移的调节；以及通过所述摆臂驱动机构驱动所述旋转摆臂带动所述工作平台来回摆动，从而实现3D打印的九轴联动，九轴联动不仅使的本3D打印系统能够应对不同的打印角度，而且九轴联动的实现能够避免打印辅材的角度调整，比如送丝机构等，从而大大提高3D打印质量和效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的3D打印系统的结构示意图；

图2是本发明的3D打印系统的另一角度结构示意图。

其中：

升降台机架10、升降台11、升降电机12、丝杆13、螺母14、滑轮15、钢索16、重量平衡块17、滑轨18、滑块19、工作平台20、工作台机架21、减速电机22、旋转摆臂23、减速电机24、六轴机械臂30、打印头40、储丝机50、送丝管51。

具体实施方式

现在对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例1提供了一种3D打印系统，包括：工作平台20、控制模块和由该控制模块控制的六轴机械臂30；其中所述六轴机械臂30的执行末端设有打印头40；以及所述控制模块适于控制所述六轴机械臂30带动打印头40移动，以将3D模型打印在工作平台20上。

具体的，本实施例3D打印系统中的机械臂30采用六轴机械臂，从而通过所述六轴机械臂带动打印头40移动，实现六轴3D打印。

所述3D打印系统还包括：升降台机架10和位于该升降台机架10上的且由所述控制模块控制的升降驱动机构；其中所述机械臂30通过一升降台11位于所述升降台机架10上；所述升降驱动机构适于驱动升降台11上下移动，以带动所述机械臂30上下移动。

具体的，通过所述升降驱动机构和升降台11实现所述机械臂30上下移动，在所述机械臂30上下移动的过程中，实现3D打印高度的调节。

所述升降台机架10的两侧分别设有滑轨组件；所述升降台11通过所述滑轨组件位于所述升降台机架10的一侧；所述升降驱动机构包括：升降电机12、丝杆13和套设在该丝杆上的螺母14；所述升降电机12位于所述升降台机架10的上方，且所述升降电机12的输出与所述丝杆13相连；所述螺母14与所述升降台11相连；以及当所述升降电机12驱动所述丝杆13转动时，所述螺母14沿所述丝杆13上下移动，从而带动所述升降台11通过所述滑轨组件沿所述升降台机架10上下移动。

具体的，所述滑轨组件包括滑轨18和与所述滑轨18相适配的滑块19；所述升降台11与所述滑块19相连；所述升降电机12例如但不限于采用步进减速电机；当所述升降电机12驱动所述丝杆13转动时，套设在所述丝杆13上的螺母14向上移动或向下移动，从而带动所述升降台11沿所述滑轨18向上移动或向下移动，进而带动位于所述升降台11上的机械臂30向上移动或向下移动，即实现3D打印高度的调节。

具体的，为了提高所述升降台11在上下移动过程中的稳定性，所述升降台11的上下均连接一滑块19。

所述升降驱动机构还包括：滑轮15、钢索16和重量平衡块17；其中所述重量平衡块17通过所述滑轨组件位于所述升降台机架10的另一侧；所述钢索16绕在所述滑轮15上，且所述钢索16的一端与所述升降台11相连，其另一端与所述重量平衡块17相连。

具体的，为了进一步提高所述升降台11在上下移动过程中的稳定性，以及更好地实现所述升降台11上下移动，所述升降驱动机构还包括：滑轮15、钢索16和重量平衡块17，当所述升降电机12通过所述丝杆13和螺母14带动所述升降台11向上移动时，所述重量平衡块17通过所述钢索16和滑轮15向上拉扯所述升降台11，从而辅助所述升降电机12实现所述升降台11的向上移动，分担所述升降电机12的驱动力，减轻所述丝杆13和螺母14的承受力，从而延长了所述丝杆13和螺母14的使用寿命；当所述升降电机12通过所述丝杆13和螺母14带动所述升降台11向下移动时，所述重量平衡块17通过所述钢索16和滑轮15缓冲所述升降台11向下移动速度，以提高所述升降台11在向下移动过程中的稳定性，使所述机械臂30平稳向下移动，从而确保3D打印的高度精度。

具体的，所述重量平衡块17的上下也均连接一滑块19；为了均衡在所述重量平衡块17和所述升降台11上下移动的过程中，所述钢索16的承受力，所述滑轮15可以采用多个，本实施例中，所述滑轮15采用两个，并分别位于升降电机12的两侧。

所述工作平台20位于一工作台机架21上，且与一旋转驱动机构相连；所述旋转驱动机构适于驱动所述工作平台20旋转。

具体的，通过所述旋转驱动机构适于驱动所述工作平台20旋转，实现3D打印水平位移的调节。

具体的，所述旋转驱动机构例如但不限于采用减速电机22。

所述工作平台20通过一旋转摆臂23位于所述工作台机架21上，且所述工作平台20通过第一转轴位于所述旋转摆臂23的一端；所述旋转摆臂23的另一端通过第二转轴位于所述工作台机架21上，且所述第二转轴与一摆臂驱动机构相连；以及所述摆臂驱动机构适于驱动所述旋转摆臂23摆动，以带动所述工作平台20摆动。

具体的，所述摆臂驱动机构例如但不限于采用减速电机24；通过所述摆臂驱动机构驱动所述旋转摆臂23来回摆动，实现在所述工作平台20在旋转的同时能够来回摆动。

所述3D打印系统还包括：位于所述升降台11上的送丝机构；所述送丝机构包括：储丝机50和送丝管51；所述送丝管51的一端与所述储丝机50相连，其另一端与所述打印头40相连。

具体的，所述送丝机构位于所述升降台11上，可与所述机械臂30同步上下移动。

综上所述，本实施例的3D打印系统通过采用六轴机械臂实现3D打印的六轴联动，同时通过所述升降驱动机构和升降台11实现所述机械臂30上下移动，实现3D打印高度的调节；通过所述旋转驱动机构驱动所述工作平台20旋转，实现3D打印水平位移的调节；以及通过所述摆臂驱动机构驱动所述旋转摆臂23带动所述工作平台20来回摆动，从而实现3D打印的九轴联动，九轴联动不仅使的本3D打印系统能够应对不同的打印角度，而且九轴联动的实现能够避免打印辅材的角度调整，比如送丝机构等，从而大大提高3D打印质量和效率。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种3D打印系统的工作方法，包括：工作平台、控制模块和由该控制模块控制的六轴机械臂；其中所述六轴机械臂的执行末端设有打印头；以及所述控制模块适于控制所述六轴机械臂带动打印头移动，以将3D模型打印在工作平台上。

具体的，关于3D打印系统的具体结构及实施过程参见实施例1的相关论述，此处不再赘述。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种3D打印系统，其特征在于，包括：

工作平台、控制模块和由该控制模块控制的六轴机械臂；其中

所述六轴机械臂的执行末端设有打印头；以及

所述控制模块适于控制所述六轴机械臂带动打印头移动，以将3D模型打印在工作平台上。

2.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，

所述3D打印系统还包括：升降台机架和位于该升降台机架上的且由所述控制模块控制的升降驱动机构；其中

所述机械臂通过一升降台位于所述升降台机架上；

所述升降驱动机构适于驱动升降台上下移动，以带动所述机械臂上下移动。

3.根据权利要求2所述的3D打印系统，其特征在于，

所述升降台机架的两侧分别设有滑轨组件；

所述升降台通过所述滑轨组件位于所述升降台机架的一侧；

所述升降驱动机构包括：升降电机、丝杆和套设在该丝杆上的螺母；

所述升降电机位于所述升降台机架的上方，且所述升降电机的输出与所述丝杆相连；

所述螺母与所述升降台相连；以及

当所述升降电机驱动所述丝杆转动时，所述螺母沿所述丝杆上下移动，从而带动所述升降台通过所述滑轨组件沿所述升降台机架上下移动。

4.根据权利要求3所述的3D打印系统，其特征在于，

所述升降驱动机构还包括：滑轮、钢索和重量平衡块；其中

所述重量平衡块通过所述滑轨组件位于所述升降台机架的另一侧；

所述钢索绕在所述滑轮上，且所述钢索的一端与所述升降台相连，其另一端与所述重量平衡块相连。

5.根据权利要求4所述的3D打印系统，其特征在于，

所述工作平台位于一工作台机架上，且与一旋转驱动机构相连；

所述旋转驱动机构适于驱动所述工作平台旋转。

6.根据权利要求5所述的3D打印系统，其特征在于，

所述工作平台通过一旋转摆臂位于所述工作台机架上，且所述工作平台通过第一转轴位于所述旋转摆臂的一端；

所述旋转摆臂的另一端通过第二转轴位于所述工作台机架上，且所述第二转轴与一摆臂驱动机构相连；以及

所述摆臂驱动机构适于驱动所述旋转摆臂摆动，以带动所述工作平台摆动。

7.根据权利要求6所述的3D打印系统，其特征在于，

所述3D打印系统还包括：位于所述升降台上的送丝机构；

所述送丝机构包括：储丝机和送丝管；

所述送丝管的一端与所述储丝机相连，其另一端与所述打印头相连。

8.一种3D打印系统的工作方法，其特征在于，包括：

工作平台、控制模块和由该控制模块控制的六轴机械臂；其中

所述六轴机械臂的执行末端设有打印头；以及

所述控制模块适于控制所述六轴机械臂带动打印头移动，以将3D模型打印在工作平台上。