CN109822896B - 一种3d打印机器人的打印喷头及3d打印机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种3D打印机器人的打印喷头，包括物料喷嘴、第一成型侧板、第二成型侧板和成型顶板，所述物料喷嘴和所述成型顶板固定连接在第一成型侧板和第二成型侧板的上端，所述物料喷嘴位于所述成型顶板的前侧；所述成型顶板、第一成型侧板和第二成型侧板围成一个倒凵字形的成型空腔。物料喷嘴输出3D打印所需的物料，随着3D打印机器人的前进，打印喷头也随之前进。物料经过凵字形的成型空腔进行塑形，第一成型侧板和第二成型侧板对成型体的侧壁进行抹平，成型顶板对成型体的顶部进行修整。本发明通过设置与物料喷嘴固定连接的第一成型侧板、第二成型侧板和成型顶板，对打印出的成型体进行修整，整体结构紧凑，无需额外设置修整结构。

Description

一种3D打印机器人的打印喷头及3D打印机器人

技术领域

本发明涉及3D打印领域，具体涉及的是一种3D打印机器人的打印喷头及3D打印机器人。

背景技术

三维打印(3D printing)，即快速成形技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。现有的3D打印机器人如中国专利CN106564189公开的一种扩展式机器人，其通过3D打印机器人行走在打印好的成型体上实现逐层打印。现有的打印喷头无法对成型体进行修整，需要设置第一固料板、第二固料板和第一刮板等修整辅助结构实现对打印成型体的修整，由于各部件为分体设置，整体结构不够紧凑、装配复杂。

有鉴于此，本申请人针对现有技术中的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种3D打印机器人的打印喷头及3D打印机器人，其能够对打印的成型体进行修整，具有结构整体性佳的特点。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种3D打印机器人的打印喷头，其中，包括物料喷嘴、第一成型侧板、第二成型侧板和成型顶板，所述物料喷嘴和所述成型顶板固定连接在第一成型侧板和第二成型侧板的上端，所述物料喷嘴位于所述成型顶板的前侧；所述成型顶板、第一成型侧板和第二成型侧板围成一个倒凵字形的成型空腔。

进一步，第一成型侧板和第二成型侧板平行设置。

进一步，第一成型侧板和第二成型侧板的前侧均形成有向外倾斜的第一聚拢板和第二聚拢板。

进一步，所述物料喷头的前侧形成有第一过渡导向段。

进一步，所述物料喷嘴与所述成型顶板之间形成有第二过渡导向段。

进一步，所述第一成型侧板和第二成型侧板上均形成有用于挤出多余物料的排料口。

进一步，所述排料口包括设置在所述第一成型侧板和第二成型侧板上的横向排料通道，还包括形成在第一成型侧板和第二成型侧板外侧壁上的排料块，所述排料块上内形成有底部开口的纵向排料通道，所述纵向排料通道和所述横向排料通道相连通。

进一步，所述横向排料通道的截面形状为三角形。

一种3D打印机器人，包括机壳、行走机构、导向机构和输送机构，还包括有打印喷头。

采用上述结构后，本发明涉及的一种3D打印机器人的打印喷头，物料喷嘴输出3D打印所需的物料，随着3D打印机器人的前进，所述打印喷头也随之前进。物料经过凵字形的成型空腔进行塑形，所述第一成型侧板和第二成型侧板对成型体的侧壁进行抹平，所述成型顶板对成型体的顶部进行修整。与现有技术相比，本发明通过设置与所述物料喷嘴固定连接的第一成型侧板、第二成型侧板和成型顶板，对打印出的成型体进行修整，整体结构紧凑，无需额外设置修整结构。

附图说明

图1为本发明涉及一种3D打印机器人的打印喷头的整体结构示意图。

图2至图4为去掉机壳时的打印喷头的工作状态图。

图5为3D打印机器人的工作状态图。

图6为本发明涉及一种3D打印机器人的打印喷头的局部剖面示意图。

图7为行走机构的结构示意图。

图8为3D打印机器人的内部结构示意图。

图9为设置在打印喷嘴顶部的第一喷头的结构示意图。

图10为与所述输送机构相连接的第三喷头和设置在所述打印喷嘴顶部的加热器/冷却器的示意图。

图11为设置在所述打印喷嘴顶部的加热器/冷却器的示意图。

图12为设置在所述打印喷嘴侧部的加热器/冷却器的示意图。

图13为设置在打印喷嘴顶部的第一喷头的另一视角的结构示意图。

图14为设置在成型装置顶部的第二喷头和与所述输送机构相连接的第三喷头的结构示意图。

图中：第一成型侧板1；第一聚拢板11；第二成型侧板2；第二聚拢板21；物料喷嘴3；第一过渡导向段31；第二过渡导向段32；成型顶板4；成型空腔5；排料口6；横向排料通道61；排料块62；纵向排料通道63；第一导向机构71；第二导向机构72；第一驱动器711；第二驱动器721；行走机构8；传动装置81；履带支架82；行走履带83；驱动轮84；转向提升装置85；驱动主机86；催化剂输送主机91；催化剂输送管92；第一喷头93；第二喷头94；第三喷头95；加热器/冷却器96；电瓶97；导线98；成型体100；机壳200；3D打印机器人300；输送机构400。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。以3D打印机器人的前进方向即所述打印喷头的前进方向为前侧方向。

如图1至图14所示，其为本发明涉及的一种3D打印机器人的打印喷头，包括物料喷嘴3、第一成型侧板1、第二成型侧板2和成型顶板4。

所述物料喷嘴3和所述成型顶板4固定连接在第一成型侧板1和第二成型侧板2的上端，所述物料喷嘴3位于所述成型顶板4的前侧；所述成型顶板4、第一成型侧板1和第二成型侧板2围成一个倒凵字形的成型空腔5。

这样，物料喷嘴3输出3D打印所需的物料，随着3D打印机器人300的前进，所述打印喷头也随之前进。物料经过凵字形的成型空腔5进行塑形，所述第一成型侧板1和第二成型侧板2对成型体100的侧壁进行抹平，所述成型顶板4对成型体100的顶部进行修整。与现有技术相比，本发明通过设置与所述物料喷嘴3固定连接的第一成型侧板1、第二成型侧板2和成型顶板4，对打印出的成型体100进行修整，整体结构紧凑，无需额外设置修整结构。

优选地，所述第一成型侧板1和第二成型侧板2之间的距离由前至后逐渐变小。

优选地，第一成型侧板1和第二成型侧板2平行设置。

由于3D打印的物料具有一定的流动性，为了使得成型体100上的物料得到有效利用。优选地，第一成型侧板1和第二成型侧板2的前侧均形成有向外倾斜的第一聚拢板11和第二聚拢板21。这样，随着所述打印喷头的前进，成型体100上的物料能够在所述能够聚拢至成型空腔5内。

物料喷嘴3自上而下地输出3D打印的物料，为了3D打印的物料能够在打印喷头前进时顺利的输送至成型体100上，优选地，所述物料喷头3的前侧形成有第一过渡导向段31。这样，经过所述第一过渡导向段31的导向作用，3D打印的物料从自上而下转变为向打印喷头前进方向的反方向倾斜，能够顺利的输送至在成型体100上。

为了避免所述物料喷嘴3与所述成型顶板4之间的夹角影响3D打印的物料输送至成型体100上，优选地，所述物料喷嘴3与所述成型顶板4之间形成有第二过渡导向段32。所述第二过渡导向段32与所述第一过渡导向段31配合，将3D打印的物料从自上而下转变为向打印喷头前进方向的反方向倾斜，打印过程更加顺畅。

优选地，所述第一成型侧板1和第二成型侧板2上均形成有用于挤出多余物料的排料口6。由于所述物料喷嘴3出料量与3D打印机器人300的行走速度不一定完全一致，为了保证打印效果，需要稍微加大物料的出料量，多余的物料通过第一成型侧板1和第二成型侧板2上的排料口6排出。

优选地，所述排料口6包括设置在所述第一成型侧板1和第二成型侧板2上的横向排料通道61；所述排料口6还包括形成在第一成型侧板1和第二成型侧板2外侧壁上的排料块62，所述排料块62上内形成有底部开口的纵向排料通道63，所述纵向排料通道63和所述横向排料通道61相连通。这样，多余的物料需要挤压才会通过所述横向排料通道61，所形成的成型体100更加紧密，保证固化后的使用强度。多余的物料通过纵向排料通道63的底部开口排向地面。更进一步的，所述横向排料通道61的截面形状为三角形。所述横向排料通道61位于前进方向的边竖直设置，余下两条边的夹角为钝角。这样多余的物料将会进入至横向排料通道61中，随着打印喷头的前进，成型体100的表面将在形成钝角的边的修整。

一种3D打印机器人300，包括机壳200、两个前后设置在3D打印机器人300的机壳200上的行走机构、导向机构和输送机构400，还包括有打印喷头。所述输送机构400用于将打印物料输送至打印喷头中。

优选地，所述导向机构包括固定设置在3D打印机器人300两侧的第一导向机构71和第二导向机构72，第一导向机构71和第二导向机构72设置在打印好的成型体100的两侧并与成型体100相贴合。

通过第一导向机构71和第二导向机构72的夹持作用，3D打印机器人300能够稳定的行走在成型体100上。所述3D打印机器人300向前行走打印时，所述第一导向机构71和第二导向机构72能够对刚打印出的成型体100进行抹平，保证成型体100侧壁的平整度。使用时，所述第一导向机构71和第二导向机构72卡在成型体100两侧，即可实现成型体100的打印，与现有技术相比，3D打印机器人300运行更加平稳安全，避免了从高处掉落的危险，使得打印过程更加安全。

使用时，所述第一导向机构71和第二导向机构72卡在成型体100两侧，即可实现成型体100的打印，与现有技术相比，3D打印机器人300运行更加平稳安全，避免了从高处掉落的危险，使得打印过程更加安全。

为了进一步增加3D打印机器人300的稳定性，避免所述第一导向机构71和第二导向机构72仅贴合在刚打印完成的并不十分牢靠的成型体100上，优选地，所述第一导向机构71和第二导向机构72贴合至少两层成型体100。这样，所述第一导向机构71和第二导向机构72至少会贴合一层3D打印机器人300上一周期打印的成型体100，由于上一周期打印的成型体100固化时间长，具有更佳地稳定性，所述第一导向机构71和第二导向机构72能够更加牢靠的贴合。更进一步的，所述第一导向机构71和第二导向机构72贴合两层成型体100。

优选地，所述第一导向机构71和第二导向机构72为圆柱导辊。通过设置圆柱导辊，能够在3D打印机器人300沿着曲线路径运行时，能够自由顺畅的转向。更进一步的，所述导向装置还包括用于驱动第一导向机构71和第二导向机构72转动的驱动组件，所述驱动组件固定设置在3D打印机器人300的机壳200上。随着3D打印机器人300的前进，所述第一导向机构71和第二导向机构72在所述驱动组件的驱动下进行转动。通过第一导向机构71和第二导向机72主动的转动，抹平刚打印完成的成型体100，进一步保证成型效果。

优选地，所述驱动组件包括第一驱动器711和第二驱动器721，所述第一驱动器711和第二驱动器721设置在3D打印机器人300的机壳200上并分别驱动第一导向机构71和第二导向机构72转动。通过在第一导向机构71和第二导向机构72上分别设置第一驱动器711和第二驱动器721，大大简化了驱动组件的结构。使得3D打印机器人300的整体更加紧凑。

所述行走机构8包括驱动主机86、传动装置81、履带支架82、行走履带83；所述履带支架82上设置有用于驱动所述行走履带83的驱动轮84；驱动主机86固定连接在3D打印机器人300的机壳200上，所述履带支架82和所述行走履带83设置在所述驱动主机86下方，所述传动装置81分别与驱动主机86和所述驱动轮84相连接。

如图7所示，所述行走机构8还包括用于升降和转动所述履带支架82的转向提升装置85，所述转向提升装置85设置在所述驱动主机86上，所述转向提升装置85的自由端与所述履带支架82固定连接。通过设置履带式的行走装置，相比于轮式的行走装置，具有运动精准、不易打滑的特点。所述行走机构8的所述行走履带83行走在打印好的成型体100上，所述驱动主机86驱动所述转向提升装置85的升降和转向。当需要按照曲线路径进行打印时，所述转向提升装置85将会驱动所述履带支架82旋转指定角度，两个行走机构8共同前进实现转向。进行3D打印时，前侧的行走机构8行走在之前一圈打印出的成型体100上，后侧的行走机构8行走在刚打印出的成型体100上，两者存在一层的高度差。当一层打印快结束需要换层时，前侧的行走机构8在所述转向提升装置85的提升下，提升一层的高度，以实现打印成型体100层与层之间的过渡，过渡结束后恢复到后侧的行走机构8比前侧的行走机构8高一层成型体100高度的状态。

如图8至图14所示，优选地，所述物料喷嘴3上还设置有用于加速物料固化的固化装置。

这样，通过设置在所述出料机构上的固化装置，加快了物料的固化速度，使得行走在成型体上的3D打印机器人300能够顺利行走，保证了成型体的形状不被3D打印机器人300破坏。

优选地，所述固化装置包括设置在3D打印机器人300上的催化剂输送主机91，所述催化剂输送主机91上连接有催化剂输送管92，所述催化剂输送管92的自由端连接有催化剂喷头。所述催化剂储存在所述催化主机内；催化剂通过所述催化剂输送管92输送至所述催化剂喷头，所述催化机喷头再将催化剂输送至物料中。

优选地，所述催化剂喷头包括设置在所述物料喷嘴3顶部的第一喷头93。所述输送机构400连接在所述物料喷嘴3的侧部，催化剂从所述物料喷嘴3的顶部进入至物料中。

优选地，所述催化剂喷头包括设置在所述成型顶板4顶部的第二喷头94。这样，催化剂在成型过程中加入，一边成型一边催化固化。适合固化速度非常快的催化剂，避免物料固化在物料喷嘴3中。

有些催化剂加入至物料中后，需要一段时间才能发挥固化作用，为了保证催化效果，，其催化速度比较慢，优选地，所述催化剂喷头包括与所述输送机构400相连接的第三喷头95。这样，加入催化剂后的物料还需要输送一段时间才能到达物料喷嘴3，此时催化剂起到固化作用。

所述第一喷头93、第二喷头94和第三喷头95可分别连接催化剂输送管92，以传输不同的催化剂，多种催化剂共同使用，以达到最佳的固化效果。

作为本发明的第二种实施例：所述固化装置包括设置在所述物料喷嘴3上的加热器/冷却器96。有些物料需要进行加热或者冷却加快固化，通过设置在所述物料喷嘴3上的加热器/冷却器96，能够在打印出料时对物料进行加速固化，保证3D打印机器人300的正常行走和避免成型体被3D打印机器人300破坏。

优选地，所述3D打印机器人300上设置有电瓶97，所述加热器/冷却器96通过导线98与所述电瓶97电连接。所述电瓶97为所述加热器/冷却器96提供能量。更进一步的，加热器为加热板；冷却器为半导体制冷片。

优选地，所述加热器/冷却器96设置在所述物料喷嘴3的顶部。所述输送机构400连接在所述物料喷嘴3的侧部，设置在物料喷嘴3的顶部的加热器/冷却器96对物料进行加热/降温。

优选地，所述加热器/冷却器96设置在所述物料喷嘴3的侧部。当所述输送机构400连接在所述物料喷嘴3的侧部时，所述加热器/冷却器96设置在不具有输送机构400的物料喷嘴3的侧面；当所述输送机构400设置在所述物料喷嘴3的顶部时，所述加热器/冷却器96设置在物料喷嘴3的侧面的任意一面。

优选地，所述加热器/冷却器96设置在所述成型顶板4顶部。对成型过程中的物料进行固化。

催化剂喷头与所述加热器/冷却器96可根据催化剂的性质在避免干涉的情况下共同设置，即设置催化剂喷头时又设置加热器/冷却器96，使得物料具有更佳的使用效果。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (7)

1.一种3D打印机器人的打印喷头，其特征在于，包括物料喷嘴、第一成型侧板、第二成型侧板和成型顶板，所述物料喷嘴和所述成型顶板固定连接在第一成型侧板和第二成型侧板的上端，所述物料喷嘴位于所述成型顶板的前侧；所述成型顶板、第一成型侧板和第二成型侧板围成一个倒凵字形的成型空腔；

所述第一成型侧板和第二成型侧板上均形成有用于挤出多余物料的排料口；所述排料口包括设置在所述第一成型侧板和第二成型侧板上的横向排料通道，还包括形成在第一成型侧板和第二成型侧板外侧壁上的排料块，所述排料块上内形成有底部开口的纵向排料通道，所述纵向排料通道和所述横向排料通道相连通。

2.如权利要求1所述的一种3D打印机器人的打印喷头，其特征在于，第一成型侧板和第二成型侧板平行设置。

3.如权利要求1所述的一种3D打印机器人的打印喷头，其特征在于，第一成型侧板和第二成型侧板的前侧均形成有向外倾斜的第一聚拢板和第二聚拢板。

4.如权利要求1所述的一种3D打印机器人的打印喷头，其特征在于，所述物料喷嘴 的前侧形成有第一过渡导向段。

5.如权利要求1所述的一种3D打印机器人的打印喷头，其特征在于，所述物料喷嘴与所述成型顶板之间形成有第二过渡导向段。

6.如权利要求1所述的一种3D打印机器人的打印喷头，其特征在于，所述横向排料通道的截面形状为三角形。

7.一种3D打印机器人，包括机壳、行走机构、导向机构和输送机构，其特征在于，还包括有权利要求1-6任一项所述的打印喷头。

Images