CN116713487A - 一种3d金属打印机的多姿态成型平台机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D金属打印机的多姿态成型平台机构，主要用于3D金属打印装备技术领域；主要包括底座、壳体、翻转电机减速机、齿轮、回转支撑防护罩、L型支架、下平台、虎克铰、液压缸、液压推杆、球铰、动平台；本发明优点在于：通过三个运动机构的混联运动，增强了成型平台的空间灵活度，扩大了成型平台运动范围，从而较大限度实现金属打印物体的多自由度位姿调整；成型平台机构降低了控制难度，提高了运动与定位精度，从而较大限度实现金属打印物体的光滑性；通过成型平台机构的多自由度运动模拟，代替了打印喷头的运动，消除普通金属3D打印机因打印喷头和平台低自由度运动所导致的打印阶梯纹，提高金属打印物的精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D金属打印机的多姿态成型平台机构，属于3D金属打印装备技术领域。
背景技术
3D金属打印技术在国内外迅速发展，以其低成本、低能耗、成型速度快等优点广泛应用于军事、航空航天、医疗等领域，适用范围遍及军工和民用领域，但是传统3D金属打印技术因其精度低等问题，无法向着高质量高精度等方向发展；六自由度并联平台因其刚度大、承载能力强、运动精度高等优点广泛应用于运动模拟和超精密加工装备领域，但传统六自由度平台运动空间小、运动速度缓慢，难以应用在3D金属打印装备技术领域；为此需要一种运动范围广、定位精度高的3D金属打印机的多姿态成型平台机构，提高金属打印机的精度。
发明内容
本发明公开了一种3D金属打印机的多姿态成型平台机构，主要用于3D金属打印装备技术领域；一种3D金属打印机的多姿态成型平台机构：包括底座（1）、壳体（2）、竖直翻转电机减速机（3）、小齿轮A（4）、大齿轮A（5）、回转支撑防护罩A（6）、L型支架（7）、水平翻转电机减速机（8）、小齿轮B（9）、大齿轮B（10）、回转支撑防护罩B（11）、下平台（12）、立式虎克铰（13）、液压缸（14）、液压推杆（15）、球铰（16）、动平台（17）等；
本发明的优点在于：
1.通过动平台（17）的六自由度运动代替打印喷头的空间运动，解决打印喷头在工作时易出现的振动等问题，提高打印精度；同时保证成型平面时刻与打印喷头保持垂直关系，消除金属打印阶梯纹，保证金属打印物的精度和光滑性。
2. 采用竖直翻转电机减速机（3）为小齿轮A（4）和大齿轮A（5）提供控制和动力，保证动平台（17）在空间内绕水平轴线大幅度转动；采用水平翻转电机减速机（8）为小齿轮B（9）和大齿轮B（10）提供控制和动力，保证动平台（17）在空间内绕竖直轴线大幅度转动；在动平台（17）运动范围不足需要补偿时，翻转电机减速机开始运动补偿，防止冗余自由度所带来的3D金属打印机的多姿态成型平台机构失控问题；变位机构增加整体成型平台的运动范围，解决了六自由度平台运动范围小的问题。
3. 3D金属打印机的多姿态成型平台机构采用串并联混联运动，降低了控制难度，可以有效防止振动和具有良好的定位精度，保证转台稳定运行，大大提高了3D金属打印机工作的安全稳定性和承载能力，保证了金属打印物的精度和光滑性。
附图说明
下面结合附图对本机构进一步说明。
附图1: 3D金属打印机的多姿态成型平台机构剖面示意图。
附图2: 3D金属打印机的多姿态成型平台机构整体示意图。
附图标记说明：1、底座，2、壳体，3、竖直翻转电机减速机，4、小齿轮A，5、大齿轮A，6、回转支撑防护罩A，7、L型支架，8、水平翻转电机减速机，9、小齿轮B,10、大齿轮B,11、回转支撑防护罩B，12、下平台，13、虎克铰，14、液压缸，15、液压推杆，16、球铰，17、动平台。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明的保护范围不限于以下所描述。
如附图1所示, 3D金属打印机的多姿态成型平台机构中主要包括：底座（1）、壳体（2）、竖直翻转电机减速机（3）、小齿轮A（4）、大齿轮A（5）、回转支撑防护罩A（6）、L型支架（7）、水平翻转电机减速机（8）、小齿轮B（9）、大齿轮B（10）、回转支撑防护罩B（11）、下平台（12）、立式虎克铰（13）、液压缸（14）、液压推杆（15）、球铰（16）、动平台（17）等。
如附图1的变位机构主要包括底座（1）、壳体（2）、竖直翻转电机减速机（3）、小齿轮A（4）、大齿轮A（5）、回转支撑防护罩A（6）、L型支架（7）、水平翻转电机减速机（8）、小齿轮B（9）、大齿轮B（10）、回转支撑防护罩B（11）；本装置采用竖直翻转电机减速机（3）为小齿轮A（4）和大齿轮A（5）提供控制和动力，保证动平台（17）在空间内绕水平轴线大幅度转动；采用水平翻转电机减速机（8）为小齿轮B（9）和大齿轮B（10）提供控制和动力，保证动平台（17）在空间内绕竖直轴线大幅度转动；两个机构形成串联式设计，在动平台（17）运动范围不足需要补偿时，翻转电机减速机开始运动补偿，防止冗余自由度所带来的3D金属打印机的多姿态成型平台机构失控问题；变位机构增加整体成型平台的运动范围，大大提高了工作的安全稳定性和承载能力。
如附图1的六自由度并联平台主要包括下平台（12）、立式虎克铰（13）、液压缸（14）、液压推杆（15）、球铰（16）、动平台（17）；液压推杆（15）末端通过球铰（16）铰接到动平台（17），液压缸（14）缸底通过立式虎克铰（13）铰接到下平台（12），以此实现连接和传递运动；液压缸（14）通过调整液压推杆（15）长度实现动平台（17）的空间六自由度运动，代替传统3D金属打印机的打印喷头和平台的联合运动，降低控制难度。
如附图1的动平台（17）通过相对打印喷头的六自由度运动，实现在曲面分层算法的基础上，调整平台空间位姿；通过变位机构和六自由度平台串并联混联运动，可以有效防止振动和具有良好的定位能力，保证转台稳定运行，大大提高了工作的安全稳定性和承载能力，解决了六自由度平台运动范围小的问题，保证金属打印物的精度和光滑性。
本装置优点在于对铰链进行组合选取，提高整个装置的工作寿命；变位机构的翻转电机减速机在六自由度平台运动范围不足时开始运动补偿，防止冗余自由度所带来的3D金属打印机的多姿态成型平台机构失控问题，大大提高了工作的安全稳定性和承载能力；通过成型平台实现大角度、复合姿态的运动模拟，提高成型平台的稳定性和控制精度，从而解决普通3D金属打印机平台的低自由度运动导致的金属阶梯纹，提高3D金属打印机的成型精度。
Claims (3)
1.一种3D金属打印机的多姿态成型平台机构,其特征在于包括: 底座（1）、壳体（2）、竖直翻转电机减速机（3）、小齿轮A（4）、大齿轮A（5）、回转支撑防护罩A（6）、L型支架（7）、水平翻转电机减速机（8）、小齿轮B（9）、大齿轮B（10）、回转支撑防护罩B（11）、下平台（12）、立式虎克铰（13）、液压缸（14）、液压推杆（15）、球铰（16）、动平台（17）等。
2.根据权利1所述的一种3D金属打印机的多姿态成型平台机构,其特征在:所述的竖直翻转电机减速机（3）为小齿轮A（4）和大齿轮A（5）提供控制和动力，可以扩大并联六自由度的动平台（17）在空间内绕水平轴线转动范围；所述的水平翻转电机减速机（8）为小齿轮B（9）和大齿轮B（10）提供控制和动力，可以扩大并联六自由度的动平台（17）在空间内绕竖直轴线转动范围；变位机构增加整体成型平台的运动范围，解决了六自由度平台运动范围小的问题。
3.根据权利1所述的一种3D金属打印机的多姿态成型平台机构,其特征在:所述动平台（17）在空间的大范围六自由度运动代替传统打印喷头的空间三自由度运动，使成型平面时刻与打印喷头保持垂直关系，消除金属打印阶梯纹，保证金属打印物的精度和光滑性。
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