CN117021576B

CN117021576B - 五轴一体3d打印装置

Info

Publication number: CN117021576B
Application number: CN202311089222.0A
Authority: CN
Inventors: 张一骏
Original assignee: Weihai Yunyi Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Weihai Yunyi Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2023-08-28
Filing date: 2023-08-28
Publication date: 2024-01-30
Anticipated expiration: 2043-08-28
Also published as: CN117021576A

Abstract

本发明涉及3D打印技术领域，公开了五轴一体3D打印装置。通过定位板与固定板从滑槽内移动，随着定位板与打印体相抵后，固定板继续在滑槽内移动，受到滑槽的形状限制，固定板移动至滑槽内最后位置时，固定板受到滑槽的抵动而进行转动，从而使得固定板与定位板形成夹持结构，而后固定板沿着滑槽收回，从而使得定位板与固定板对打印体进行固定，并将打印体从打印台上取下，确保完成的打印体在拆卸时不受损坏，提高打印装置的打印质量。

Description

五轴一体3D打印装置

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体为五轴一体3D打印装置。

背景技术

3D打印机是一位名为恩里科·迪尼的发明家设计的一种神奇的打印机，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。但是3D打印出来的是物体的模型，不能打印出物体的功能。

现有的3d打印机中，如中国专利申请CN107263867A中，通过将3D打印与五轴机床融为一体，且体积小，便于搬运，用于教学中的演示设备，不仅能增加学生学习的积极性，也有利于学生更直观地观察设备的运行情况，便于理解工作原理，增加实践能力，本一体装置高精度打印和雕刻，加工质量好、使用简便；并通过设置可套设下料管的防护支撑管，防止下料管工作时受力扯断，同时防止下料管受力弯曲变形，阻断下料，保证打印的正常进行，确保高精度打印。

但其中还存在如下问题：五轴3d打印时，受到打印体不规则形状的影响，打印装置的打印基准平台存在倾斜的情况，而打印基准平台倾斜则在拆卸打印体时较为不便，拆卸时易对打印体造成损坏。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了五轴一体3D打印装置，具备确保完成的打印体在拆卸时不受损坏，提高打印装置的打印质量等优点，解决了五轴3d打印时，受到打印体不规则形状的影响，打印装置的打印基准平台存在倾斜的情况，而打印基准平台倾斜则在拆卸打印体时较为不便，拆卸时易对打印体造成损坏的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：五轴一体3D打印装置，包括机体、设置在所述机体上的打印机构、设置在所述机体上的辅助机构，所述打印机构包括打印台、喷头，所述机体上活动设置有打印台，所述机体上活动设置有所述喷头，所述喷头位于所述打印台上方；

所述辅助机构包括定位板、固定板、滑槽，所述机体上活动设置有所述定位板，所述定位板上活动设置有所述固定板，所述打印台上开设有所述滑槽；

在打印完成后，所述定位板运动至与所述打印台同一水平面内，以将所述固定板与所述滑槽相邻，使所述定位板与所述固定板顺着所述滑槽内移动至打印体正下方，并经过所述定位板与所述固定板将打印体夹持固定以从所述打印台上移走。

优选地，所述打印机构还包括架体，所述架体固定安装在所述机体上，所述架体为中空三棱柱体结构，所述架体的侧面均为开放端，所述架体内底端固定安装有多个支撑台，所述支撑台呈圆形均匀分布，所述支撑台上均转动配合有转臂，所述转臂均朝向圆形分布的所述支撑台的圆心处转动，所述架体上固定安装有多个第一伺服电机，所述第一伺服电机均与所述转臂动力连接。

优选地，所述转臂顶端均转动配合有支撑臂，所述支撑臂顶端均转动配合有辅助臂，所述支撑臂的长度大于所述辅助臂的长度，所述辅助臂顶端固定安装有所述打印台，所述打印台的圆心位于所述支撑台的圆形分布的圆心正上方。

优选地，所述架体内顶端固定安装有多个滚珠螺杆，所述滚珠螺杆均位于所述打印台的四周，所述架体内顶端固定安装有多个第二伺服电机，所述第二伺服电机均与所述滚珠螺杆相邻，所述第二伺服电机的轴上与所述滚珠螺杆的顶端均张紧有齿带。

优选地，所述滚珠螺杆上均滑动配合有滑帽，所述滑帽均与所述滚珠螺杆的滚珠螺帽固定连接，所述滑帽上均转动配合有连接臂，所述连接臂的顶端与所述滑帽连接，所述连接臂的底端均朝向所述支撑台的圆形分布的圆心所处的垂直线处，所述连接臂的底端均与所述喷头转动连接。

优选地，所述架体顶端固定安装有原料桶，所述原料桶贯穿所述架体的壁面，所述架体内顶端固定安装有泵机，所述泵机的进端与所述原料桶的底端相通，所述泵机与所述喷头之间设置有软管，所述软管的顶端与所述泵机的出端相连，所述软管的底端与所述喷头相连。

优选地，所述辅助机构还包括滑轨架，所述架体内底端固定安装有多个所述滑轨架，所述滑轨架均与所述支撑台相邻，所述滑轨架上均滑动配合有电控滑件，所述电控滑件贯穿所述滑轨架的壁面，所述电控滑件的外部顶端上均固定安装有电控伸缩杆，所述电控伸缩杆的伸杆位于上方，所述电控伸缩杆的伸杆上均转动配合有下件台，所述下件台与所述架体的侧面一一相对。

优选地，所述下件台上均开设有导轨槽，所述下件台的导轨槽均朝向所述打印台，所述下件台的导轨槽内均滑动配合有所述定位板，所述下件台的底端均固定安装有液压杆，所述液压杆的伸杆均与所述定位板固定连接，所述定位板的一端均滑动配合有液压伸缩板，所述液压伸缩板均与所述打印台相邻，所述液压伸缩板均贯穿至所述定位板的内部，所述液压伸缩板上均转动配合有所述固定板，所述固定板均位于所述定位板外部。

优选地，所述固定板的侧面均固定安装有定位件，所述液压伸缩板的一端上均固定安装有限位件，所述定位件随所述固定板转动时，所述定位件经过所述限位件的位置，所述打印台上开设有多个所述滑槽，所述滑槽均与所述定位板相对，所述滑槽为“J”型结构，所述滑槽的一平端为开放端与所述下件台的导轨槽相对，所述滑槽的另一弧端用于控制所述固定板的转动。

与现有技术相比，本发明提供了五轴一体3D打印装置，具备以下有益效果：

1、该五轴一体3D打印装置，通过定位板与固定板从滑槽内移动，随着定位板与打印体相抵后，固定板继续在滑槽内移动，受到滑槽的形状限制，固定板移动至滑槽内最后位置时，固定板受到滑槽的抵动而进行转动，从而使得固定板与定位板形成夹持结构，而后固定板沿着滑槽收回，从而使得定位板与固定板对打印体进行固定，并将打印体从打印台上取下，确保完成的打印体在拆卸时不受损坏，提高打印装置的打印质量。

2、该五轴一体3D打印装置，通过限位件设置为弹性件，如使用橡胶板等小型变量材质的物体，使定位件受到液压动力时，可以改变限位件的形状从而穿过限位件，而受自然重力、人手动力等因素时，定位件无法穿过限位件，从而固定板无法产生转动，确保固定板可以对打印体进行稳定夹持固定，提高装置的稳定性。

3、该五轴一体3D打印装置，通过下件台的导轨槽内部上方固定安装有阻隔件，在固定板复位时，固定板与阻隔件相抵从而使固定板复位转动，有效提高打印装置的运行效率，确保打印装置运行的稳定性。

附图说明

图1为本发明打印装置整体结构示意图；

图2为本发明打印机构结构示意图；

图3为本发明支撑臂处结构分布示意图；

图4为本发明连接臂处结构分布示意图；

图5为本发明第二伺服电机处结构分布示意图；

图6为本发明辅助机构结构示意图；

图7为本发明电控滑件处结构分布示意图；

图8为本发明定位件处结构分布示意图。

图中：1、机体；2、打印机构；21、架体；22、支撑台；23、转臂；24、第一伺服电机；25、支撑臂；26、辅助臂；27、打印台；28、滚珠螺杆；29、第二伺服电机；210、齿带；211、滑帽；212、连接臂；213、喷头；214、原料桶；215、泵机；216、软管；3、辅助机构；31、滑轨架；32、电控滑件；33、电控伸缩杆；34、下件台；35、定位板；36、液压杆；37、液压伸缩板；38、固定板；39、定位件；310、限位件；311、滑槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了五轴一体3D打印装置。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-8所示，五轴一体3D打印装置，包括机体1、设置在机体1上的打印机构2、设置在机体1上的辅助机构3，打印机构2包括打印台27、喷头213，机体1上活动设置有打印台27，机体1上活动设置有喷头213，喷头213位于打印台27上方；

辅助机构3包括定位板35、固定板38、滑槽311，机体1上活动设置有定位板35，定位板35上活动设置有固定板38，打印台27上开设有滑槽311；

在打印完成后，定位板35运动至与打印台27同一水平面内，以将固定板38与滑槽311相邻，使定位板35与固定板38顺着滑槽311内移动至打印体正下方，并经过定位板35与固定板38将打印体夹持固定以从打印台27上移走。

使用本发明时：

先利用喷头213喷出材料到打印台27上，以在打印台27上进行3D打印处理，待打印完成后，受到打印体不规则形状的影响，打印台27可能存在倾斜设置的情况，此时，启动辅助机构3，将定位板35与固定板38偏转至与打印台27位于同一平面内，同时定位板35与固定板38位于打印台27的下方，而后辅助机构3驱动定位板35与固定板38移动至滑槽311内，随着定位板35与打印体相抵后，定位板35停止移动，并将固定板38继续在滑槽311内移动，受到滑槽311的形状限制，固定板38移动至滑槽311内最后位置时，固定板38受到滑槽311的抵动而进行转动，从而使得固定板38与定位板35形成夹持结构，而后固定板38沿着滑槽311收回，从而使得定位板35与固定板38对打印体进行固定，并将打印体从打印台27上取下；

通过定位板35与固定板38从滑槽311内移动，随着定位板35与打印体相抵后，固定板38继续在滑槽311内移动，受到滑槽311的形状限制，固定板38移动至滑槽311内最后位置时，固定板38受到滑槽311的抵动而进行转动，从而使得固定板38与定位板35形成夹持结构，而后固定板38沿着滑槽311收回，从而使得定位板35与固定板38对打印体进行固定，并将打印体从打印台27上取下，确保完成的打印体在拆卸时不受损坏，提高打印装置的打印质量。

进一步的，打印机构2还包括架体21，架体21固定安装在机体1上，架体21为中空三棱柱体结构，架体21的侧面均为开放端，架体21内底端固定安装有多个支撑台22，支撑台22呈圆形均匀分布，支撑台22上均转动配合有转臂23，转臂23均朝向圆形分布的支撑台22的圆心处转动，架体21上固定安装有多个第一伺服电机24，第一伺服电机24均与转臂23动力连接。

进一步的，转臂23顶端均转动配合有支撑臂25，支撑臂25顶端均转动配合有辅助臂26，支撑臂25的长度大于辅助臂26的长度，辅助臂26顶端固定安装有打印台27，打印台27的圆心位于支撑台22的圆形分布的圆心正上方。

其中，在进行打印时，启动第一伺服电机24，第一伺服电机24带动支撑台22上的转臂23转动，转臂23带动支撑臂25移动，支撑臂25带动辅助臂26移动，辅助臂26带动打印台27移动，并经过多方向对打印台27的驱动，从而使打印台27可以改变顶面所处的位置与角度。

进一步的，架体21内顶端固定安装有多个滚珠螺杆28，滚珠螺杆28均位于打印台27的四周，架体21内顶端固定安装有多个第二伺服电机29，第二伺服电机29均与滚珠螺杆28相邻，第二伺服电机29的轴上与滚珠螺杆28的顶端均张紧有齿带210。

进一步的，滚珠螺杆28上均滑动配合有滑帽211，滑帽211均与滚珠螺杆28的滚珠螺帽固定连接，滑帽211上均转动配合有连接臂212，连接臂212的顶端与滑帽211连接，连接臂212的底端均朝向支撑台22的圆形分布的圆心所处的垂直线处，连接臂212的底端均与喷头213转动连接。

其中，启动第二伺服电机29，第二伺服电机29带动齿带210转动，齿带210带动滚珠螺杆28转动，使滚珠螺杆28驱动滚珠螺帽移动，从而使滚珠螺帽进行移动，滚珠螺帽带动滑帽211移动，滑帽211带动连接臂212移动，连接臂212带动喷头213移动，并经过多方位对喷头213的驱动，从而使喷头可以改变喷头213所处的位置与角度。

进一步的，架体21顶端固定安装有原料桶214，原料桶214贯穿架体21的壁面，架体21内顶端固定安装有泵机215，泵机215的进端与原料桶214的底端相通，泵机215与喷头213之间设置有软管216，软管216的顶端与泵机215的出端相连，软管216的底端与喷头213相连。

其中，启动泵机215，泵机215抽动原料桶214内的原料进入软管216内，原料经过软管216将原料送入喷头213上，使得喷头213进行打印处理。

进一步的，辅助机构3还包括滑轨架31，架体21内底端固定安装有多个滑轨架31，滑轨架31均与支撑台22相邻，滑轨架31上均滑动配合有电控滑件32，电控滑件32贯穿滑轨架31的壁面，电控滑件32的外部顶端上均固定安装有电控伸缩杆33，电控伸缩杆33的伸杆位于上方，电控伸缩杆33的伸杆上均转动配合有下件台34，下件台34与架体21的侧面一一相对。

进一步的，下件台34上均开设有导轨槽，下件台34的导轨槽均朝向打印台27，下件台34的导轨槽内均滑动配合有定位板35，下件台34的底端均固定安装有液压杆36，液压杆36的伸杆均与定位板35固定连接，定位板35的一端均滑动配合有液压伸缩板37，液压伸缩板37均与打印台27相邻，液压伸缩板37均贯穿至定位板35的内部，液压伸缩板37上均转动配合有固定板38，固定板38均位于定位板35外部。

进一步的，固定板38的侧面均固定安装有定位件39，液压伸缩板37的一端上均固定安装有限位件310，定位件39随固定板38转动时，定位件39经过限位件310的位置，打印台27上开设有多个滑槽311，滑槽311均与定位板35相对，滑槽311为“J”型结构，滑槽311的一平端为开放端与下件台34的导轨槽相对，滑槽311的另一弧端用于控制固定板38的转动。

其中，限位件310 为弹性件，如使用橡胶板等小型变量材质的物体，使定位件39受到液压动力时，可以改变限位件310的形状从而穿过限位件310，而受自然重力、人手动力等因素时，定位件39无法穿过限位件310，从而固定板38无法产生转动，确保固定板38可以对打印体进行稳定夹持固定，提高装置的稳定性。

进一步，下件台34的导轨槽内部上方固定安装有阻隔件，在固定板38复位时，固定板38与阻隔件相抵从而使固定板38复位转动，有效提高打印装置的运行效率，确保打印装置运行的稳定性。

其中，在打印完成后，先利用电控滑件32控制下件台34的所处高度，再经过电控伸缩杆33的两侧高度差调节，并调整下件台34的角度，以使下件台34的导轨槽与滑槽311相邻，启动液压杆36，液压杆36带动定位件35在下件台34的导轨槽中移动，使定位件35移动进滑槽311内，定位件35带动液压伸缩板37移动，液压伸缩板37带动固定板38移动，随着定位件35与打印体相抵后，定位件35停止移动，启动液压伸缩板37伸出，液压伸缩板37带动固定板38继续在滑槽311内移动，从而使固定板38在移动至滑槽311的最后部分时，固定板38受到滑槽311的形状影响从而进行转动，固定板38带动定位件39转动，定位件39抵动限位件310，使限位件310产生形变从而使定位件39穿过限位件310，从而固定板38完成转动，而后，液压伸缩板37带动固定板38收回移动，使固定板38与定位板35对打印体夹持固定，并带动打印体移动至下件台34上，使得打印体完整离开打印装置的中心内部，更便于工作人员将打印体分离下来。

工作原理：

在进行打印时，启动第一伺服电机24，第一伺服电机24带动支撑台22上的转臂23转动，转臂23带动支撑臂25移动，支撑臂25带动辅助臂26移动，辅助臂26带动打印台27移动，并经过多方向对打印台27的驱动，从而使打印台27可以改变顶面所处的位置与角度，启动第二伺服电机29，第二伺服电机29带动齿带210转动，齿带210带动滚珠螺杆28转动，使滚珠螺杆28驱动滚珠螺帽移动，从而使滚珠螺帽进行移动，滚珠螺帽带动滑帽211移动，滑帽211带动连接臂212移动，连接臂212带动喷头213移动，并经过多方位对喷头213的驱动，从而使喷头可以改变喷头213所处的位置与角度，启动泵机215，泵机215抽动原料桶214内的原料进入软管216内，原料经过软管216将原料送入喷头213上，使得喷头213进行打印处理；

在打印完成后，先利用电控滑件32控制下件台34的所处高度，再进过电控伸缩杆33的两侧高度差调节，并调整下件台34的角度，以使下件台34的导轨槽与滑槽311相邻，启动液压杆36，液压杆36带动定位件35在下件台34的导轨槽中移动，使定位件35移动进滑槽311内，定位件35带动液压伸缩板37移动，液压伸缩板37带动固定板38移动，随着定位件35与打印体相抵后，定位件35停止移动，启动液压伸缩板37伸出，液压伸缩板37带动固定板38继续在滑槽311内移动，从而使固定板38在移动至滑槽311的最后部分时，固定板38受到滑槽311的形状影响从而进行转动，固定板38带动定位件39转动，定位件39抵动限位件310，使限位件310产生形变从而使定位件39穿过限位件310，从而固定板38完成转动，而后，液压伸缩板37带动固定板38收回移动，使固定板38与定位板35对打印体夹持固定，并带动打印体移动至下件台34上，使得打印体完整离开打印装置的中心内部，更便于工作人员将打印体分离下来。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.五轴一体3D打印装置，包括机体（1）、设置在所述机体（1）上的打印机构（2）、设置在所述机体（1）上的辅助机构（3），其特征在于：

所述打印机构（2）包括打印台（27）、喷头（213），所述机体（1）上活动设置有打印台（27），所述机体（1）上活动设置有喷头（213），所述喷头（213）位于所述打印台（27）上方；

所述打印机构（2）还包括架体（21），所述架体（21）固定安装在所述机体（1）上，所述架体（21）为中空三棱柱体结构，所述架体（21）的侧面均为开放端，所述架体（21）内底端固定安装有多个支撑台（22），所述支撑台（22）呈圆形均匀分布，所述支撑台（22）上均转动配合有转臂（23），所述转臂（23）均朝向圆形分布的所述支撑台（22）的圆心处转动，所述架体（21）上固定安装有多个第一伺服电机（24），所述第一伺服电机（24）均与所述转臂（23）动力连接；

所述辅助机构（3）包括定位板（35）、固定板（38）、滑槽（311），所述机体（1）上活动设置有所述定位板（35），所述定位板（35）上活动设置有所述固定板（38），所述打印台（27）上开设有所述滑槽（311）；

在打印完成后，所述定位板（35）运动至与所述打印台（27）同一水平面内，以将所述固定板（38）与所述滑槽（311）相邻，使所述定位板（35）与所述固定板（38）顺着所述滑槽（311）内移动至打印体正下方，并经过所述定位板（35）与所述固定板（38）将打印体夹持固定以从所述打印台（27）上移走；

所述辅助机构（3）还包括滑轨架（31），所述架体（21）内底端固定安装有多个所述滑轨架（31），所述滑轨架（31）均与所述支撑台（22）相邻，所述滑轨架（31）上均滑动配合有电控滑件（32），所述电控滑件（32）贯穿所述滑轨架（31）的壁面，所述电控滑件（32）的外部顶端上均固定安装有电控伸缩杆（33），所述电控伸缩杆（33）的伸杆位于上方，所述电控伸缩杆（33）的伸杆上均转动配合有下件台（34），所述下件台（34）与所述架体（21）的侧面一一相对；

所述下件台（34）上均开设有导轨槽，所述下件台（34）的导轨槽均朝向所述打印台（27），所述下件台（34）的导轨槽内均滑动配合有所述定位板（35），所述下件台（34）的底端均固定安装有液压杆（36），所述液压杆（36）的伸杆均与所述定位板（35）固定连接，所述定位板（35）的一端均滑动配合有液压伸缩板（37），所述液压伸缩板（37）均与所述打印台（27）相邻，所述液压伸缩板（37）均贯穿至所述定位板（35）的内部，所述液压伸缩板（37）上均转动配合有所述固定板（38），所述固定板（38）均位于所述定位板（35）外部；

所述固定板（38）的侧面均固定安装有定位件（39），所述液压伸缩板（37）的一端上均固定安装有限位件（310），所述定位件（39）随所述固定板（38）转动时，所述定位件（39）经过所述限位件（310）的位置，所述打印台（27）上开设有多个所述滑槽（311），所述滑槽（311）均与所述定位板（35）相对，所述滑槽（311）为“J”型结构，所述滑槽（311）的一平端为开放端与所述下件台（34）的导轨槽相对，所述滑槽（311）的另一弧端用于控制所述固定板（38）的转动。

2.根据权利要求1所述的五轴一体3D打印装置，其特征在于：

所述转臂（23）顶端均转动配合有支撑臂（25），所述支撑臂（25）顶端均转动配合有辅助臂（26），所述支撑臂（25）的长度大于所述辅助臂（26）的长度，所述辅助臂（26）顶端固定安装有所述打印台（27），所述打印台（27）的圆心位于所述支撑台（22）的圆形分布的圆心正上方。

3.根据权利要求2所述的五轴一体3D打印装置，其特征在于：

所述架体（21）内顶端固定安装有多个滚珠螺杆（28），所述滚珠螺杆（28）均位于所述打印台（27）的四周，所述架体（21）内顶端固定安装有多个第二伺服电机（29），所述第二伺服电机（29）均与所述滚珠螺杆（28）相邻，所述第二伺服电机（29）的轴上与所述滚珠螺杆（28）的顶端均张紧有齿带（210）。

4.根据权利要求3所述的五轴一体3D打印装置，其特征在于：

所述滚珠螺杆（28）上均滑动配合有滑帽（211），所述滑帽（211）均与所述滚珠螺杆（28）的滚珠螺帽固定连接，所述滑帽（211）上均转动配合有连接臂（212），所述连接臂（212）的顶端与所述滑帽（211）连接，所述连接臂（212）的底端均朝向所述支撑台（22）的圆形分布的圆心所处的垂直线处，所述连接臂（212）的底端均与所述喷头（213）转动连接。

5.根据权利要求4所述的五轴一体3D打印装置，其特征在于：

所述架体（21）顶端固定安装有原料桶（214），所述原料桶（214）贯穿所述架体（21）的壁面，所述架体（21）内顶端固定安装有泵机（215），所述泵机（215）的进端与所述原料桶（214）的底端相通，所述泵机（215）与所述喷头（213）之间设置有软管（216），所述软管（216）的顶端与所述泵机（215）的出端相连，所述软管（216）的底端与所述喷头（213）相连。