CN115700179B - 脉冲式3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及脉冲式3D打印机，包括基座、脉冲式供料系统、供料运动系统、工件运动系统、扫描系统和控制系统；供料运动系统用于实现脉冲式供料系统在三维空间中的三轴运动；脉冲式供料系统安装在供料运动系统上；扫描系统用于将运动轨迹信息传输至控制系统中；脉冲式供料系统包括供料基座块、挤出装置和分断装置，挤出装置和分断装置均安装在供料基座块上，供料基座块固装在供料运动系统上，挤出装置具有挤出出料通道和挤出出料口，分断装置沿挤出装置内穿入，分断装置周期性封住挤出出料口，这样在打印时，由于分断装置周期性的封住挤出出料口，在打印时挤出料会形成粗细间隔的状态，这样在打印工件时就将使工件产生极强的透气性。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及脉冲式3D打印机。
背景技术
3D打印是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”，它通过增加材料的生成任何形状的物体，可以有效地缩短产品研发周期、提高产品质量并减少生产成本。
现有技术在打印工件时往往挤出的是直径恒定的条状物料，这样使得工件难以形成良好的透气性，国外有见脉冲式打印机的报道，但实现脉冲的机构尺寸大，比较复杂，集成度较低，尚不能适应五轴打印机的需求。
发明内容
为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明提供脉冲式3D打印机，降低打印出的工件重量，使工件产生极强的透气性。
本发明采用的技术解决方案是：
脉冲式3D打印机，包括基座、脉冲式供料系统、供料运动系统、工件运动系统、扫描系统和控制系统；
所述供料运动系统安装在基座上，并用于实现所述脉冲式供料系统在三维空间中的三轴运动；
所述脉冲式供料系统安装在供料运动系统上；
所述扫描系统安装在基座上且扫描系统用于扫描拍摄耗材的运动轨迹，并将所述运动轨迹信息传输至所述控制系统中；
所述控制系统分别与脉冲式供料系统、供料运动系统、工件运动系统和扫描系统电性连接；
所述工件运动系统安装在基座上且工件运动系统具有转动轴线相互垂直的第一旋转轴和第二旋转轴；
所述脉冲式供料系统包括供料基座块、挤出装置和分断装置，所述挤出装置和分断装置均安装在供料基座块上，所述供料基座块固装在供料运动系统上，所述挤出装置具有挤出出料通道和挤出出料口，所述分断装置沿挤出装置内穿入，所述分断装置周期性封住挤出出料口。
优选的，所述基材驱动单元包括摆臂、第一基材电机、第二基材电机和转盘；所述摆臂的两端分别可转动的安装在基座上，所述第一基材电机固定安装于所述摆臂上，所述转盘安装在第一基材电机输出端，所述第二基材电机与所述摆臂的一端连接并驱动所述摆臂转动。
优选的，所述第一基材电机和第二基材电机为谐波减速机。
优选的，所述供料运动系统包括第一伺服模组、第二伺服模组和第三伺服模组；所述第一伺服模组设置于所述基座上；所述第二伺服模组与所述第一伺服模组滑动连接，所述第一伺服模组的驱动方向与所述第二伺服模组的驱动方向在垂直，所述第二伺服模组的滑台与所述第三伺服模组滑动连接，所述第三伺服模组的驱动方向同时垂直于所述第一伺服模组的驱动方向和所述第二伺服模组驱动的驱动方向；所述脉冲式供料系统固装在第三伺服模组上。
优选的，所述扫描系统包括摄像头、调节支架；所述调节支架固定安装于所述基座上，所述摄像头与所述调节支架的一端的固定连接，所述调节支架可调节所述摄像头与所述基座之间的距离。
优选的，所述挤出装置包括进料模块、挤出电机和挤出螺杆，所述进料模块具有连通料仓的进料通道，所述挤出电机安装在供料基座块上并与挤出螺杆传动连接，所述挤出螺杆的螺纹段伸入进料通道，所述进料通道和挤出出料通道连通，所述挤出螺杆与挤出出料通道适配，所述挤出螺杆为中空杆，所述分断装置穿过挤出螺杆而伸向挤出出料口。
优选的，所述分断装置包括音圈电机和分断杆，所述音圈电机安装在供料基座块上，所述分断杆穿入挤出装置内，所述分断杆周期性封住挤出出料口。
优选的，所述挤出装置外还套设有若干加热圈。
优选的，所述挤出出料口直径为0.2毫米至0.4毫米。
本发明的有益效果是：
供料运动系统安装在基座上，并用于实现脉冲式供料系统在三维空间中的三轴运动，脉冲式供料系统安装在供料运动系统上；
扫描系统安装在基座上且扫描系统用于扫描拍摄耗材的运动轨迹，并将运动轨迹信息传输至控制系统中，扫描系统扫描耗材的轨迹进而将信号传输至控制系统；
控制系统分别与脉冲式供料系统、供料运动系统、工件运动系统和扫描系统电性连接，扫描系统将扫描到的耗材轨迹信息传输至控制系统，控制系统控制供料运动系统和工件运动系统动作进而实现打印；
工件运动系统安装在基座上且工件运动系统具有转动轴线相互垂直的第一旋转轴和第二旋转轴，工件运动系统和供料运动系统使得脉冲式供料系统可以从任意位置以任意方向接近工件；
脉冲式供料系统包括供料基座块、挤出装置和分断装置，挤出装置和分断装置均安装在供料基座块上，供料基座块固装在供料运动系统上，挤出装置具有挤出出料通道和挤出出料口，分断装置沿挤出装置内穿入，分断装置周期性封住挤出出料口，这样在打印时，由于分断装置周期性的封住挤出出料口，在打印时挤出料会形成粗细间隔的状态，这样在打印工件时就将使工件产生极强的透气性，降低打印出的工件重量。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为脉冲式供料系统结构示意图。
图3为脉冲式供料系统剖视示意图。
图4为图3中A处放大示意图。
图5为耗材轮廓示意图。
附图标记说明：
1、基座；
2、脉冲式供料系统；21、供料基座块；22、挤出装置；23、分断装置；221、挤出出料通道；222、挤出出料口；223、进料模块；224、挤出电机；225、挤出螺杆；231、音圈电机；232、分断杆；24、加热圈；
3、供料运动系统；31、第一伺服模组；32、第二伺服模组；33、第三伺服模组；
4、工件运动系统；41、第一基材电机；42、第二基材电机；43、摆臂；44、转盘；
5、扫描系统；51、摄像头；52、调节支架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1-5所示，本实施例提供脉冲式3D打印机，包括基座1、脉冲式供料系统2、供料运动系统3、工件运动系统4、扫描系统5和控制系统；
供料运动系统3安装在基座1上，并用于实现脉冲式供料系统2在三维空间中的三轴运动，脉冲式供料系统2安装在供料运动系统3上；
扫描系统5安装在基座1上且扫描系统5用于扫描拍摄耗材的运动轨迹，并将运动轨迹信息传输至控制系统中；
控制系统分别与脉冲式供料系统2、供料运动系统3、工件运动系统4和扫描系统5电性连接，扫描系统5将扫描到的耗材轨迹信息传输至控制系统，控制系统控制供料运动系统3和工件运动系统4动作进而实现打印；
工件运动系统4安装在基座1上且工件运动系统4具有转动轴线相互垂直的第一旋转轴和第二旋转轴，工件运动系统4和供料运动系统3使得脉冲式供料系统2可以从任意位置以任意方向接近工件；
脉冲式供料系统2包括供料基座块21、挤出装置22和分断装置23，挤出装置22和分断装置23均安装在供料基座块21上，供料基座块21固装在供料运动系统3上，挤出装置22具有挤出出料通道221和挤出出料口222，分断装置23沿挤出装置22内穿入，分断装置23周期性封住挤出出料口222，这样在打印时，由于分断装置23周期性的封住挤出出料口222，在打印时挤出料会形成粗细间隔的状态，这样在打印工件时就将使工件产生极强的透气性。
基材驱动单元包括摆臂43、第一基材电机41、第二基材电机42和转盘44；摆臂43的两端分别可转动的安装在基座1上，第一基材电机41固定安装于摆臂43上，转盘44安装在第一基材电机41输出端，第二基材电机42与摆臂43的一端连接并驱动摆臂43转动，第一基材电机41构成第一旋转轴，第二基材电机42构成第二旋转轴，第一基材电机41和第二基材电机42为谐波减速机，第一基材电机41和第二基材电机42使得脉冲式供料系统2能以任何角度接近工件。
供料运动系统3包括第一伺服模组31、第二伺服模组32和第三伺服模组33；第一伺服模组31设置于基座1上；第二伺服模组32与第一伺服模组31滑动连接，第一伺服模组31的驱动方向与第二伺服模组32的驱动方向在垂直，第二伺服模组32的滑台与第三伺服模组33滑动连接，第三伺服模组33的驱动方向同时垂直于第一伺服模组31的驱动方向和第二伺服模组32驱动的驱动方向；脉冲式供料系统2固装在第三伺服模组33上，第一伺服模组31、第二伺服模组32和第三伺服模组33使得脉冲式供料系统2接近工件的任意位置。
扫描系统5包括摄像头51、调节支架52；调节支架52固定安装于基座1上，摄像头51与调节支架52的一端的固定连接，调节支架52可调节摄像头51与基座1之间的距离，扫描相机为CCD相机，CCD相机在打印过程中监控工件缺陷为现有技术，他能够监控打印出来的轨迹。
挤出装置22包括进料模块223、挤出电机224和挤出螺杆225，进料模块223具有连通料仓的进料通道，挤出电机224安装在供料基座块21上并与挤出螺杆225传动连接，挤出螺杆225的螺纹段伸入进料通道，进料通道和挤出出料通道221连通，挤出螺杆225与挤出出料通道221适配，挤出螺杆225将耗材从挤出出料通道221挤出，挤出螺杆225为中空杆，挤出电机224为中空电机，便于挤出螺杆225穿过，分断装置23穿过挤出螺杆225而伸向挤出出料口222，具体的说，供料基座块21安装在第三伺服模组33上，而由于供料基座块21可以跟随第三伺服模组33运动，安装在供料基座块21上的挤出电机224、挤出螺杆225和分断装置23可以跟随供料基座块21的运动而一起运动，使得分断装置23分断挤出的耗材时可以获得更高的自由度，以适应五轴打印机的工作。
分断装置23包括音圈电机231和分断杆232，音圈电机231安装在供料基座块21上，分断杆232穿入挤出装置22内，分断杆232周期性封住挤出出料口222，这样就可以在挤出时，把耗材的挤出形状变成间断的球状（如示意图所示），由于耗材的挤形成了间断的球状，各层耗材层叠之后便形成密集的透气孔，使得出来的打印工件具有极好的透气性，挤出出料口222直径为0.2毫米、0.3毫米或0.4毫米，挤出装置22外还套设有若干加热圈24。
更加值得注意的是，本发明相对于现有技术的创造性在于挤出装置22和分断装置23集成到了第三伺服模组33上，这样区别于现有技术中挤出装置22和分断装置23只能固定设置的弊端，将挤出装置22和分断装置23集成到第三伺服模组33上，适应了五轴打印机的高自由度，能够灵活打印复杂工件，而现有技术的挤出装置22和分断装置23设计笨重，无法安装到供料运动系统3，本设计成功解决的五轴打印机进行脉冲打印时脉冲式供料系统2的小型化问题，在打印鞋材，面料等高透气工件上具有巨大应用前景。
以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.脉冲式3D打印机，其特征在于，包括基座、脉冲式供料系统、供料运动系统、工件运动系统、扫描系统和控制系统；
所述供料运动系统安装在基座上，并用于实现所述脉冲式供料系统在三维空间中的三轴运动；
所述脉冲式供料系统安装在供料运动系统上；
所述扫描系统安装在基座上且扫描系统用于扫描拍摄耗材的运动轨迹，并将所述运动轨迹信息传输至所述控制系统中；
所述控制系统分别与脉冲式供料系统、供料运动系统、工件运动系统和扫描系统电性连接；
所述工件运动系统安装在基座上且工件运动系统具有转动轴线相互垂直的第一旋转轴和第二旋转轴；
所述脉冲式供料系统包括供料基座块、挤出装置和分断装置，所述挤出装置和分断装置均安装在供料基座块上，所述供料基座块固装在供料运动系统上，所述挤出装置具有挤出出料通道和挤出出料口，所述分断装置沿挤出装置内穿入，所述分断装置周期性封住挤出出料口，所述挤出装置包括进料模块、挤出电机和挤出螺杆，所述进料模块具有连通料仓的进料通道，所述挤出电机安装在供料基座块上并与挤出螺杆传动连接，所述挤出螺杆的螺纹段伸入进料通道，所述进料通道和挤出出料通道连通，所述挤出螺杆与挤出出料通道适配，所述挤出螺杆为中空杆，所述分断装置穿过挤出螺杆而伸向挤出出料口，所述分断装置包括音圈电机和分断杆，所述音圈电机安装在供料基座块上，所述分断杆穿入挤出装置内，所述分断杆周期性封住挤出出料口。
2.根据权利要求1所述的脉冲式3D打印机，其特征在于，基材驱动单元包括摆臂、第一基材电机、第二基材电机和转盘；所述摆臂的两端分别可转动的安装在基座上，所述第一基材电机固定安装于所述摆臂上，所述转盘安装在第一基材电机输出端，所述第二基材电机与所述摆臂的一端连接并驱动所述摆臂转动。
3.根据权利要求2所述的脉冲式3D打印机，其特征在于，所述第一基材电机和第二基材电机为谐波减速机。
4.根据权利要求1所述的脉冲式3D打印机，其特征在于，所述供料运动系统包括第一伺服模组、第二伺服模组和第三伺服模组；所述第一伺服模组设置于所述基座上；所述第二伺服模组与所述第一伺服模组滑动连接，所述第一伺服模组的驱动方向与所述第二伺服模组的驱动方向在垂直，所述第二伺服模组的滑台与所述第三伺服模组滑动连接，所述第三伺服模组的驱动方向同时垂直于所述第一伺服模组的驱动方向和所述第二伺服模组驱动的驱动方向；所述脉冲式供料系统固装在第三伺服模组上。
5.根据权利要求1所述的脉冲式3D打印机，其特征在于，所述扫描系统包括摄像头、调节支架；所述调节支架固定安装于所述基座上，所述摄像头与所述调节支架的一端的固定连接，所述调节支架可调节所述摄像头与所述基座之间的距离。
6.根据权利要求1所述的脉冲式3D打印机，其特征在于，所述挤出装置外还套设有若干加热圈。
7.根据权利要求1所述的脉冲式3D打印机，其特征在于，所述挤出出料口直径为0.2毫米至0.4毫米。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |