CN110788277A - 循环式3d打印设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种循环式3D打印设备。所述的循环式3D打印设备包括:框架结构、环轨以及打印平台;所述环轨与所述打印平台均安装于所述框架结构上,且所述打印平台位于所述环轨的底部;所述环轨上等间距滑动安装有若干组打印机构,每组所述打印机构包括相互连接的打印头与铺砂器以及驱动连接所述打印头与所述铺砂器的驱动件。循环式3D打印设备打印效率较高,且能够适用于大型砂型(芯)打印任务。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域,特别是涉及一种循环式3D打印设备。
背景技术
现有技术中的3D打印设备的打印头与铺砂器在打印过程中存在等待、避让的问题,具体为打印过程发生铺砂器等待打印头或者打印头等待铺砂器的问题。打印过程为每次打印一层后等待下一层打印,整个等待过程导致打印效率较低,且受限于打印机的长度,满足不了大型砂型(芯)的打印。由此如何避免打印头与铺砂器的等待且实现多层打印,同时增大打印长度方向尺寸,从而实现在很大程度上提高整个打印效率,且能满足大型砂型(芯)的打印任务,同时可以省去大型砂芯通过组芯工艺实现,从而完成大型砂芯可实现一次打印成型,大大降低的人工成本,解决砂芯尺寸因组芯造成的精度误差,成为当前3D打印技术领域迫切需要解决的问题。
发明内容
基于此,有必要针对现有技术中的3D打印设备打印效率低,且无法满足大尺寸砂型打印的问题,提供一种打印效率较高,且能够适用于大型砂型(芯)打印任务的循环式3D打印设备。
一种循环式3D打印设备,所述的循环式3D打印设备包括:框架结构、环轨以及打印平台;所述环轨与所述打印平台均安装于所述框架结构上,且所述打印平台位于所述环轨的底部;所述环轨上等间距滑动安装有若干组打印机构,每组所述打印机构包括相互连接的打印头与铺砂器以及驱动连接所述打印头与所述铺砂器的驱动件。
在其中一个实施例中,每组所述打印机构的打印头与铺砂器分别通过调整块安装于所述环轨上。
在其中一个实施例中,各所述调整块呈阶梯状安装于所述环轨上,且相邻两个所述调整块的安装高度差为打印层厚。
在其中一个实施例中,所述环轨设置有若干轨道,每组所述打印机构对应安装于一所述轨道上。
在其中一个实施例中,所述环轨包括第一滑轨与第二滑轨,所述第一滑轨与所述第二滑轨相对间隔设置于所述框架结构的两侧,每组所述打印机构滑动设置于所述第一滑轨与所述第二滑轨之间。
在其中一个实施例中,所述的循环式3D打印设备还包括举升机构,所述举升机构与所述打印平台连接,用于举升所述打印平台沿高度方向上升或下降。
在其中一个实施例中,所述的循环式3D打印设备还包括竖直滑轨,所述竖直滑轨沿高度方向安装于所述框架结构的两端,所述环轨滑动安装于所述竖直滑轨上。
在其中一个实施例中,所述的循环式3D打印设备还包括加砂机构,所述加砂机构安装于所述框架结构的顶端。
在其中一个实施例中,所述的循环式3D打印设备还包括清扫机构,所述清扫机构靠近所述打印平台设置。
在其中一个实施例中,还包括清洗机构,所述清洗机构安装于所述框架结构的两端,用于清洗每组所述打印机构的打印头。
上述循环式3D打印设备,通过在框架结构上设置环轨,并进一步在环轨上等间距安装有若干组包括打印头与铺砂器的打印机构,并控制实现若干组包括打印头与铺砂器的打印机构沿环轨循环滑动进行打印,保证一层打印结束后紧接着进行第二层的打印,实现层与层之间无等待、无避让的循环对接打印,极大提高了打印效率,且同时由于可以进行连续性答应,因此适用于打印大型砂型(芯)产品打印。
附图说明
图1为一实施例的循环式3D打印设备立体结构示意图。
图2为图1所示的循环式3D打印设备的另一视角的结构示意图。
图3为一实施例的打印机构的部分结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反地,提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在一实施方式中,一种循环式3D打印设备,所述的循环式3D打印设备包括:框架结构、环轨以及打印平台;所述环轨与所述打印平台均安装于所述框架结构上,且所述打印平台位于所述环轨的底部;所述环轨上等间距滑动安装有若干组打印机构,每组所述打印机构包括相互连接的打印头与铺砂器以及驱动连接所述打印头与所述铺砂器的驱动件。
上述循环式3D打印设备,通过在框架结构上设置环轨,并进一步在环轨上等间距安装有若干组包括打印头与铺砂器的打印机构,并控制实现若干组包括打印头与铺砂器的打印机构沿环轨循环滑动进行打印,保证一层打印结束后紧接着进行第二层的打印,实现层与层之间无等待、无避让的循环对接打印,极大提高了打印效率,且同时由于可以进行连续性答应,因此适用于打印大型砂型(芯)产品打印。
下面结合具体实施例对所述循环式3D打印设备进行说明,以进一步理解所述循环式3D打印设备的发明构思。请参阅图1,一种循环式3D打印设备10,所述的循环式3D打印设备包括:框架结构100、环轨200以及打印平台300;所述环轨200与所述打印平台300均安装于所述框架结构100上,且所述打印平台300位于所述环轨200的底部;所述环轨200上等间距滑动安装有若干组打印机构400,每组所述打印机构400包括相互连接的打印头410与铺砂器420以及驱动连接所述打印头410与所述铺砂器420的驱动件430。
请一并参阅图1和图2,在一具体实施例中,框架结构100包括相互叠加设置的上框架110与下框架120,环轨200安装于上框架110上。其中,上框架110与下框架120包括采用安装柱制成的连接型支撑框体结构,可以是金属框架结构,也可以是其他材料制成的支撑结构。
在一具体实施例中,所述环轨200包括第一滑轨210与第二滑轨220,所述第一滑轨210与所述第二滑轨220相对间隔设置于所述框架结构100的两侧,每组所述打印机构400滑动设置于所述第一滑轨210与所述第二滑轨220之间。即,环轨200由两部分组成,其中,第一滑轨210与第二滑轨220分别安装于上框架110的相对两侧。更进一步地,为了实现每组打印机构400平稳滑动,每组打印机构400的一端连接第一滑轨210,每组打印机构400的另一端连接第二滑轨220。具体而言,每组打印机构400的打印头410与铺砂器420其一端连接第一滑轨210,另一端连接第二滑轨220。在一具体实施例中,第一滑轨210与第二滑轨220均包括安装于框架结构上的固定板、设置于固定板上的导轨以及驱动连接导轨的导轨驱动件。具体地,第一滑轨210与第二滑轨220的固定板相向设置,两个固定板上的导轨相向设置,导轨驱动件安装于固定板上,用于驱动固定板上的导轨做循环移动。这样可保证打印机构能够相对稳定平稳地地滑动安装于环轨上。
在一具体实施例中,打印平300台的周缘设置有挡板。这样打印平台300与四周设置的挡板形成箱体结构(即工作箱),从而可便于对打印砂型进行可靠承载支撑。即,打印平台300为承载板,用于承载打印砂型。这样通过打印平台300安装于下框架120上,并置于环轨200的底部,从而可便于对安装在环轨200上的若干打印头410与铺砂器420铺砂打印形成的砂型产品进行承载支撑。
在一具体实施例中,相邻两组打印机构400之间的安装间距为打印平台300的长度。即,每组打印机构400上的打印头与铺砂器完成一次铺砂打印任务则完成一层产品打印,也就是说刚好在打印平台打印一层。这样下一组打印机构400开始打印工作,则通过调整升高打印机构高度或调整降低打印平台高度,从而开始实施下一层打印工作。如此顺序执行打印任务直至完成整个产品的打印。应该理解的是,通过在环轨上等间距地设置若干组包括打印头与铺砂器的打印机构可实现持续性打印,而无需按照现有技术中铺砂与打印交替等待打印,从而可以极大地提高打印效率。
在一具体实施例中,驱动件430包括电机驱动件或电磁驱动件。即,驱动打印头410与铺砂器420进行打印与铺砂的方式可以是电机驱动式或电磁驱动式。可以理解的是,驱动件430在实现驱动打印头410与铺砂器420工作时还需配合相关机械结构件,这些机械结构件包括齿轮齿条、导轨滑块、同步带轮、滚轮导轨等形式的机械驱动结构件。
在其中一实施例中,请一并参阅图2,循环式3D打印设备的打印工作过程如下:
铺砂器A1、铺砂器A2…铺砂器An与打印头B1、打印头B2…打印头Bn沿环轨依次等间隔设置,此时位于环轨上方的铺砂器与打印头状态为完成一层打印时的结束状态,环轨下方的铺砂器与打印头位置处于第N层开始状态;具体打印运动轨迹为:A1、A2…An铺砂器与B1、B2…Bn打印头将依次沿环轨左侧的圆弧向环形轨道的上方运动(如图1箭头所示),然后继续沿着环轨右侧的圆弧依次向环形轨道的下方运动,运动到打印平台300边缘位置A1铺砂器开始铺砂,B1打印头跟随喷墨,以此类推,进行多层连续铺砂、打印,至到运动至下层环轨的左端完成第N+N层的打印。
在此过程中,当只有一个工作箱时,即打印平台长度适中适用于打印小型产品时,则在驱动件控制下,A1、A2…An铺砂器与B1、B2…Bn打印头依次接续打印完成一个工作箱上的产品打印;当有多个工作箱时,即打印平台足够长适用于打印大型产品时,则环轨下方的若干组铺砂器与打印头完成N层铺砂打印后,位于环轨上方的若干组铺砂器与打印头移动至工作箱左端开始进行第N+1次打印,从而保证多层不间断的高效循环打印。
上述循环式3D打印设备,通过在框架结构100上设置环轨200,并进一步在环轨200上等间距安装有若干组包括打印头410与铺砂器420的打印机构400,并控制实现若干组包括打印头与铺砂器的打印机构400沿环轨200循环滑动进行打印,保证一层打印结束后紧接着进行第二层的打印,实现打印平台300上的产品的层与层之间无等待、无避让的循环对接打印,极大提高了打印效率,且同时由于可以进行连续性答应,因此适用于打印大型砂型(芯)产品打印。
为了稳定安装各组打印机构于环轨上,在其中一实施例中,请一并参阅图3,每组所述打印机构400的打印头410与铺砂器420分别通过调整块500安装于所述环轨200上。其中,调整块500为连接过渡件,是连接环轨200与打印机构400机械结构件。例如,调整块500包括本体与设置于本体两端的卡爪。这样,通过将调整块500的一端卡爪将其活动挂设于环轨上,另一端的卡爪抓紧连接打印机构400,从而实现利用调整块500将打印机构400稳定地安装于环轨200上。
为了实现不调整打印平台安装高度即可进行各个打印机构打印工作的无缝衔接持续性打印,在其中一实施例中,请一并参阅图3,各所述调整块500呈阶梯状安装于所述环轨200上,且相邻两个所述调整块500的安装高度差为打印层厚。应该理解的是,通过将连接各个打印机构的调整块500设计成阶梯状排列方式,并且阶梯落差高度为每层打印层厚,这样当一组打印机构完成一层打印后,下一组打印机构由于设置位置本高出一个层厚的高度,因此直接可以进行打印,而不再通过降低打印平台的高度进行打印。由此可见,本实施例中在实现高效率打印的同时,无需改变调整打印平台的高度即可直接进行打印,从而实现无缝衔接式打印,进一步提高了打印效率。
为了进一步实现独立控制各组打印机构顺利进行打印,在其中一实施例中,所述环轨200设置有若干轨道(图例略),每组所述打印机构400对应安装于一所述轨道上。即在环轨的平面设置多条轨道,并将每一组打印机构对应沿对应的轨道进行滑动,从而可实现各个打印机构独立形成滑动控制系统,而相互之间不受影响,当有部分打印机构存在故障时不会引起其他打印机构停运或整体拆离环轨。
为了控制实现打印平台灵活升降,以便于满足每层打印完成时无需改变打印机构高度,在其中一实施例中,请一并参阅图1,循环式3D打印设备还包括举升机构600,所述举升机构600与所述打印平台300连接,用于举升所述打印平台300沿高度方向上升或下降。例如,举升机构600为丝杠结构。应该理解的是,举升机构600为托举打印平台的结构件,且具有升降功能,从而控制实现打印平台升降。由于3D砂型打印技术是层层堆叠的技术实施过程,因此每完成一层打印需要改变Z轴方向的高度,也就是说打印头铺砂器部分的高度或改变工作箱高度,从而实现层层铺设打印。
为了控制实现调整打印机构的高度,在其中一实施例中,循环式3D打印设备10还包括竖直滑轨(图例忽略),所述竖直滑轨沿高度方向安装于所述框架结构100的两端,所述环轨200滑动安装于所述竖直滑轨上。例如,竖直滑轨为齿轮齿条结构。这样通过将环轨安装在竖直滑轨上,通过控制竖直滑轨沿垂直方向移动,从而可实现带动环轨安装的打印机构上下移动,从而便于对各层打印结束后顺利进行调整打印高度。
为了保证给向打印机构及时补充所用的砂料,从而保证铺砂器的不间断铺砂,在其中一实施例中,请一并参阅图1和图2,循环式3D打印设备10还包括加砂机构700,所述加砂机构700安装于所述框架结构100的顶端。例如,加砂机构为砂斗,砂斗与各个打印机构的铺砂器连通设置。即通过预先在砂斗内存放充足的砂料,当对应铺砂器经过砂斗时,开启砂斗下阀门与铺砂器连通,从而及时对铺砂器补充砂料。
为了保证在规定层数内实现对打印头底板及喷孔的清理,在其中一实施例中,请继续参阅图1,循环式3D打印设备10还包括清扫机构800,所述清扫机构800靠近所述打印平台300设置。例如,清扫机构800为刮板。即,通过刮板将打印头底板堆积的打印污物进行刮除。在其中一实施例中,循环式3D打印设备10还包括清洗机构900,所述清洗机构900安装于所述框架结构100的两端,用于清洗每组所述打印机构的打印头。例如,清洗机构900包括负压式冲洗结构或清洗水结构。即清洗机构900可以采用负压吹扫方式或直接清洗水清洗方式对打印头进行清扫,以便于避免打印头堵塞影响正常工作。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种循环式3D打印设备,其特征在于,所述的循环式3D打印设备包括:框架结构、环轨以及打印平台;
所述环轨与所述打印平台均安装于所述框架结构上,且所述打印平台位于所述环轨的底部;
所述环轨上等间距滑动安装有若干组打印机构,每组所述打印机构包括相互连接的打印头与铺砂器以及驱动连接所述打印头与所述铺砂器的驱动件。
2.根据权利要求1所述的循环式3D打印设备,其特征在于,每组所述打印机构的打印头与铺砂器分别通过调整块安装于所述环轨上。
3.根据权利要求2所述的循环式3D打印设备,其特征在于,各所述调整块呈阶梯状安装于所述环轨上,且相邻两个所述调整块的安装高度差为打印层厚。
4.根据权利要求3所述的循环式3D打印设备,其特征在于,所述环轨设置有若干轨道,每组所述打印机构对应安装于一所述轨道上。
5.根据权利要求1所述的循环式3D打印设备,其特征在于,所述环轨包括第一滑轨与第二滑轨,所述第一滑轨与所述第二滑轨相对间隔设置于所述框架结构的两侧,每组所述打印机构滑动设置于所述第一滑轨与所述第二滑轨之间。
6.根据权利要求1所述的循环式3D打印设备,其特征在于,还包括举升机构,所述举升机构与所述打印平台连接,用于举升所述打印平台沿高度方向上升或下降。
7.根据权利要求1所述的循环式3D打印设备,其特征在于,还包括竖直滑轨,所述竖直滑轨沿高度方向安装于所述框架结构的两端,所述环轨滑动安装于所述竖直滑轨上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的循环式3D打印设备,其特征在于,还包括加砂机构,所述加砂机构安装于所述框架结构的顶端。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的循环式3D打印设备,其特征在于,还包括清扫机构,所述清扫机构靠近所述打印平台设置。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的循环式3D打印设备,其特征在于,还包括清洗机构,所述清洗机构安装于所述框架结构的两端,用于清洗每组所述打印机构的打印头。
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