CN206201478U - 一种用于在曲面表面进行图形打印的五轴联动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及三维打印技术领域，更具体而言，涉及一种用于在曲面表面进行图形打印的五轴联动装置；该装置是一种可以在曲面的表面上直接打印图形的三维打印装置，主要包括控制喷墨位置的五轴联动模块、用于喷墨的喷墨打印模块和激光固化模块，利用五轴联动机构运动移动被打印曲面，使喷头方向始终垂直与打印面，在曲面表面按需求喷射表面墨水，同时用激光固化表面墨水，最后形成所需图形；本实用新型有效解决了无法直接在曲面表面进行微滴喷射打印和打印时表面墨水固化慢等问题，有效提高了打印效率，提升了所打印物品的品质。
Description
技术领域
本实用新型涉及三维打印技术领域，更具体而言，涉及一种用于在曲面表面进行图形打印的五轴联动装置。
背景技术
三维打印技术是快速成型技术的一种，它是一种以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。该技术在珠宝、汽车、航空航天、教育、牙科和医疗产业等领域都有较为广泛的应用。市面上的产品大多是三轴的，是基于平面上的累积打印，五轴联动在3D打印中应用很少，五轴联动打印技术是一种基于立体空间上可以直接在曲面上打印图形的技术，目前研究很少，处于空白阶段。因此，有必要对其进行改进。
实用新型内容
为了克服现有技术中所存在的不足，提供一种用于在曲面表面进行图形打印的五轴联动装置，该装置是一种可以在曲面的表面上直接打印图形的三维打印装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：
一种用于在曲面表面进行图形打印的五轴联动装置，包括工作台、设置在工作台上控制喷墨位置的五轴联动模块、设置在五轴联动模块上并与其滑动联接的用于喷墨的喷墨打印模块和设置在工作台上用于固话被打印面上墨水的激光固化模块，所述五轴联动模块包括控制喷墨打印模块喷墨位置的三轴组和控制打印平台移动的两轴组，所述三轴组包括设置在工作台上可沿Y轴方向运动的Y轴组、设置在Y轴组上可沿X轴方向运动的X轴组和固定在X轴组上的Z轴组，所述两轴组包括设置在工作台上可沿X轴作±90度旋转的A轴组和设置在A轴组上可沿Z轴360度旋转的C轴组。
所述喷墨打印模块包括设置在Z轴组上可沿Z轴方向运动的负压调节装置、与负压调节装置联接并固定在其下端的储液罐和与储液罐联接并固定在其下端的喷头。
所述激光固化模块包括固定在工作台上的半导体泵浦激光器和用于将半导体泵浦激光器射出的光线进行反射传输射向打印平台的光纤。
所述Y轴组包括Y轴伺服电机、Y轴弹性联轴器、Y轴滚珠丝杆、Y轴直线导轨、Y轴滑块和Y轴移动平台，所述Y轴滚珠丝杆与Y轴直线导轨沿Y轴平行安装在工作台上，所述Y轴移动平台设于Y轴滚珠丝杆与Y轴滑块上，所述Y轴滑块设于Y轴直线导轨上，所述Y轴滚珠丝杆一端通过Y轴弹性联轴器与Y轴伺服电机联接，所述Y轴伺服电机固定在工作台上。
所述X轴组包括X轴伺服电机、X轴弹性联轴器、X轴滚珠丝杆、X轴直线导轨、X轴滑块和X轴移动平台，所述X轴滚珠丝杆与X轴直线导轨沿X轴平行安装在Y轴组的内侧，所述X轴移动平台设于X轴滚珠丝杆与X轴滑块上，所述X轴滑块设于X轴直线导轨上，所述X轴滚珠丝杆一端通过X轴弹性联轴器与X轴伺服电机联接，所述X轴伺服电机固定在Y轴组上。
所述Z轴组包括Z轴伺服电机、Z轴弹性联轴器、Z轴滚珠丝杆、Z轴直线导轨、Z轴滑块和Z轴移动平台，所述Z轴移动平台固定在X轴组的X轴移动平台上，所述Z轴滚珠丝杆与Z轴直线导轨沿Z轴平行安装在Z轴移动平台上，所述Z轴滑块设于Z轴直线导轨上，所述Z轴滚珠丝杆一端与负压调节装置联接，另一端通过Z轴弹性联轴器与Z轴伺服电机联接，所述Z轴伺服电机固定在Z轴移动平台上。
所述A轴组包括A轴伺服电机、A轴蜗轮蜗杆减速机和A轴摇篮，所述A轴伺服电机固定在工作台一侧，通过A轴蜗轮蜗杆减速机与A轴摇篮联接。
所述A轴摇篮采用龙门式结构。
所述C轴组包括C轴伺服电机、C轴蜗轮蜗杆减速机和工作平台，所述C轴伺服电机固定在A轴摇篮的底部，通过C轴蜗轮蜗杆减速机与工作平台联接，所述工作平台位于A轴摇篮的上部。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：
1、运用五轴联动机构，使待打印曲面的法线方向平行于打印喷头方向，避免了打印时表面墨水在曲面上流动，提高了打印质量。
2、由于激光束与打印喷头聚焦于被打印面的打印点上，可以在打印的同时，很快的使表面墨水中的溶剂蒸发掉，有效的避免了打印时表面墨水在曲面上流动，有效提高了打印效率，提升了所打印物品的品质。
3、采用X轴组、Y轴组、Z轴组来调整打印喷头的喷墨位置，采用C轴组和A轴组来调整打印平台的位置，使待打印曲面的法线方向始终平行于打印喷头方向，实现在非展开曲面进行自由的微滴喷射打印，使用更加方便。
综上所述，本实用新型有效解决了无法直接在曲面表面进行微滴喷射打印和打印时表面墨水固化慢等问题，有效提高了打印效率，提升了所打印物品的品质。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1为Y轴组、1.1为 Y轴伺服电机、1.2为Y轴弹性联轴器、1.4为Y轴直线导轨、1.5为Y轴滑块、1.6为Y轴移动平台、2为X轴组、2.1为X轴伺服电机、2.2为X轴弹性联轴器、2.3为X轴滚珠丝杆、2.4为X轴直线导轨、2.5为X轴滑块、2.6为X轴移动平台、3为Z轴组、3.1为Z轴伺服电机、3.2为Z轴弹性联轴器、3.3为Z轴滚珠丝杆、3.4为Z轴直线导轨、3.5为Z轴滑块、3.6为Z轴移动平台、4为A轴组、4.1为A轴伺服电机、4.2为A轴蜗轮蜗杆减速机、4.3为A轴摇篮、5为C轴组、5.1为C轴伺服电机、5.2为C轴蜗轮蜗杆减速机、5.3为工作平台、6为喷头、7为负压调节装置、8为储液罐、9为光纤。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提供一种用于在曲面表面进行图形打印的五轴联动装置，主要包括控制喷墨位置的五轴联动模块、用于喷墨的喷墨打印模块和激光固化模块，其工作原理是利用五轴联动机构运动移动被打印曲面，使喷头方向始终垂直与打印面，在曲面表面按需求喷射表面墨水，同时用激光固化表面墨水，最后形成所需图形。
下面通过附图结合上述工作原理来对本实用新型作进一步的描述。
如图1所示，五轴联动模块包括X、Y、Z方向用于控制喷墨打印模块喷墨位置的三轴组：X轴组2、Y轴组1、Z轴组3，和控制打印平台移动的两轴组：A轴组4和C轴组5；所述X轴组2、Y轴组1、Z轴组3设于工作台的上部空间且相互连接，所述C轴组5和A轴组4由下而上依次设于工作台上。喷墨打印模块包括喷头6、负压调节装置7和储液罐8，所述负压调节装置7设于Z轴组3上，所述储液罐8位于负压调节装置7下端，与打印喷头6相连。激光固化模块包括半导体泵浦激光器和光纤9；所述半导体泵浦激光器设于工作台一侧，所述光纤9用于将由半导体泵浦激光器射出的光线进行反射传输射向打印平台，并与打印喷头6聚焦于被打印面的打印点上。
在上述实施例中，Y轴组1包括Y轴伺服电机1.1、Y轴弹性联轴器1.2、Y轴滚珠丝杆、Y轴直线导轨1.4、Y轴滑块1.5和Y轴移动平台1.6，所述Y轴滚珠丝杆与Y轴直线导轨1.4沿Y轴平行安装在工作台上，所述Y轴移动平台1.6设于Y轴滚珠丝杆与Y轴滑块1.5上，所述Y轴滑块1.5设于Y轴直线导轨1.4上，所述Y轴滚珠丝杆一端设有Y轴伺服电机1.1，通过Y轴弹性联轴器1.2连接，Y轴伺服电机1.1带动Y轴滚珠丝杆旋转，Y轴滚珠丝杆带动Y轴滑块1.5和Y轴移动平台1.6沿Y轴直线导轨1.4做直线运动，Y轴弹性联轴器1.2用于减小设备振动，提高位移精度。
X轴组2和Z轴组3与上述的Y轴组1在结构和组成上基本一致，分别沿X轴和Z轴方向平行设置，X轴组2安装在Y轴移动平台1.6上，Z轴组3安装在X轴移动平台2.6上。
A轴组4包括A轴伺服电机4.1、A轴蜗轮蜗杆减速机4.2和A轴摇篮4.3，所述A轴伺服电机4.1固定在工作台一侧，通过A轴蜗轮蜗杆减速机4.2与A轴摇篮4.3连接，带动A轴摇篮4.3绕X轴方向摆动，所述A轴摇篮4.3优选龙门式结构，所述A轴蜗轮蜗杆减速机4.2用于自锁，并增大扭矩，保证A轴摆动精度，A轴在-90°到90°范围内摆动。C轴组5包括C轴伺服电机5.1、C轴蜗轮蜗杆减速机5.2和工作平台5.3，所述C伺服电机5.1固定在A轴摇篮4.3下方，通过C轴蜗轮蜗杆减速机5.2与工作平台5.3连接，带动工作平台5.3绕Z轴方向360°转动。
在打印过程中，将被打印的曲面固定于工作平台5.3上，根据分析曲面表面模型确定的打印位置和五轴联动机构的运行轨迹数据控制五轴联动机构工作，五轴联动模块的X轴组2、Y轴组1和Z轴组3相互移动控制喷头的移动位置，且保证喷头位移始终朝下，A轴组4和C轴组5联动控制移动平台的转动位置，保证被打印曲面的打印点法线方向与打印喷头6打印方向重合，并使打印喷头6在曲面上进行微滴打印工作，由于五轴联动机构一直让打印喷头6的打印方向与被打印面的法线重合，所以此时打印出来的表面墨水暂时不会流动；同时由于激光束与打印喷头6聚焦于被打印面的打印点上，可以在打印的同时，很快的使打印墨水中的溶剂蒸发掉，并在曲面上形成所需打印图形，由于激光的物理特点，在蒸发掉表面墨水中溶剂同时，也不会因为高温烧毁基材。
上面仅对本实用新型的较佳实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于在曲面表面进行图形打印的五轴联动装置，其特征在于：包括工作台、设置在工作台上控制喷墨位置的五轴联动模块、设置在五轴联动模块上并与其滑动联接的用于喷墨的喷墨打印模块和设置在工作台上用于固话被打印面上墨水的激光固化模块，所述五轴联动模块包括控制喷墨打印模块喷墨位置的三轴组和控制打印平台移动的两轴组，所述三轴组包括设置在工作台上可沿Y轴方向运动的Y轴组（1）、设置在Y轴组（1）上可沿X轴方向运动的X轴组（2）和固定在X轴组（2）上的Z轴组（3），所述两轴组包括设置在工作台上可沿X轴作±90度旋转的A轴组（4）和设置在A轴组（4）上可沿Z轴360度旋转的C轴组（5）。
2.根据权利要求1所述的一种用于在曲面表面进行图形打印的五轴联动装置，其特征在于：所述喷墨打印模块包括设置在Z轴组（3）上可沿Z轴方向运动的负压调节装置（7）、与负压调节装置（7）联接并固定在其下端的储液罐（8）和与储液罐（8）联接并固定在其下端的喷头（6）。
3.根据权利要求1所述的一种用于在曲面表面进行图形打印的五轴联动装置，其特征在于：所述激光固化模块包括固定在工作台上的半导体泵浦激光器和用于将半导体泵浦激光器射出的光线进行反射传输射向打印平台的光纤（9）。
4.根据权利要求1所述的一种用于在曲面表面进行图形打印的五轴联动装置，其特征在于：所述Y轴组（1）包括Y轴伺服电机（1.1）、Y轴弹性联轴器（1.2）、Y轴滚珠丝杆、Y轴直线导轨（1.4）、Y轴滑块（1.5）和Y轴移动平台（1.6），所述Y轴滚珠丝杆与Y轴直线导轨（1.4）沿Y轴平行安装在工作台上，所述Y轴移动平台（1.6）设于Y轴滚珠丝杆与Y轴滑块（1.5）上，所述Y轴滑块（1.5）设于Y轴直线导轨（1.4）上，所述Y轴滚珠丝杆一端通过Y轴弹性联轴器（1.2）与Y轴伺服电机（1.1）联接，所述Y轴伺服电机（1.1）固定在工作台上。
5.根据权利要求1所述的一种用于在曲面表面进行图形打印的五轴联动装置，其特征在于：所述X轴组（2）包括X轴伺服电机（2.1）、X轴弹性联轴器（2.2）、X轴滚珠丝杆（2.3）、X轴直线导轨（2.4）、X轴滑块（2.5）和X轴移动平台（2.6），所述X轴滚珠丝杆（2.3）与X轴直线导轨（2.4）沿X轴平行安装在Y轴组（1）的内侧，所述X轴移动平台（2.6）设于X轴滚珠丝杆（2.3）与X轴滑块（2.5）上，所述X轴滑块（2.5）设于X轴直线导轨（2.4）上，所述X轴滚珠丝杆（2.3）一端通过X轴弹性联轴器（2.2）与X轴伺服电机（2.1）联接，所述X轴伺服电机（2.1）固定在Y轴组（1）上。
6.根据权利要求2所述的一种用于在曲面表面进行图形打印的五轴联动装置，其特征在于：所述Z轴组（3）包括Z轴伺服电机（3.1）、Z轴弹性联轴器（3.2）、Z轴滚珠丝杆（3.3）、Z轴直线导轨（3.4）、Z轴滑块（3.5）和Z轴移动平台（3.6），所述Z轴移动平台（3.6）固定在X轴组（2）的X轴移动平台（2.6）上，所述Z轴滚珠丝杆（3.3）与Z轴直线导轨（3.4）沿Z轴平行安装在Z轴移动平台（3.6）上，所述Z轴滑块（3.5）设于Z轴直线导轨（3.4）上，所述Z轴滚珠丝杆（3.3）一端与负压调节装置（7）联接，另一端通过Z轴弹性联轴器（3.2）与Z轴伺服电机（3.1）联接，所述Z轴伺服电机（3.1）固定在Z轴移动平台（3.6）上。
7.根据权利要求1所述的一种用于在曲面表面进行图形打印的五轴联动装置，其特征在于：所述A轴组（4）包括A轴伺服电机（4.1）、A轴蜗轮蜗杆减速机（4.2）和A轴摇篮（4.3），所述A轴伺服电机（4.1）固定在工作台一侧，通过A轴蜗轮蜗杆减速机（4.2）与A轴摇篮（4.3）联接。
8.根据权利要求7所述的一种用于在曲面表面进行图形打印的五轴联动装置，其特征在于：所述A轴摇篮（4.3）采用龙门式结构。
9.根据权利要求1所述的一种用于在曲面表面进行图形打印的五轴联动装置，其特征在于：所述C轴组（5）包括C轴伺服电机（5.1）、C轴蜗轮蜗杆减速机（5.2）和工作平台（5.3），所述C轴伺服电机（5.1）固定在A轴摇篮（4.3）的底部，通过C轴蜗轮蜗杆减速机（5.2）与工作平台（5.3）联接，所述工作平台（5.3）位于A轴摇篮（4.3）的上部。
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