CN214188489U - 一种旋转平台及增材制造设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种旋转平台及增材制造设备，涉及增材制造技术领域，以解决具有足球形、梯型、变曲率等复杂外延结构的零件打印，由于采用实体支撑，存在成本高，打印周期长的问题。所述旋转平台包括：底座、转动机构以及可自转平台，可自转平台设在转动机构上，可自转平台通过转动机构与底座铰接，以使得可自转平台的顶面绕铰接轴线相对于底座的底面转动，铰接轴线与可自转平台的自转转轴垂直。所述增材制造设备包括上述旋转平台。

Description

一种旋转平台及增材制造设备

技术领域

本实用新型涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种旋转平台及增材制造设备。

背景技术

在3D打印(three dimensional printing)增材制造技术领域中，打印的零件结构类型多样，当打印的零件上具有多个外延表面的打印部位时，例如是足球形、梯型、变曲率外延结构复杂的零件，在打印过程中往往需要添加实体支撑。添加实体支撑，一方面需要投入额外的打印材料，另一方面还需要对实体支撑进行合理设计，在零件的内部设置实体支撑后期拆除困难，容易损坏零件，后期修补困难。

上述两个方面，一方面导致打印的材料、时间与人工设计成本增加，现有的3D打印方法，对于足球形、梯型、变曲率等复杂外延结构的零件打印，由于采用实体支撑，存在成本高，打印周期长的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种旋转平台及增材制造设备，用于解决具有足球形、梯型、变曲率等复杂外延结构的零件打印，由于采用实体支撑，存在成本高，打印周期长的问题。

第一方面，本实用新型提供一种旋转平台，包括：底座、转动机构以及可自转平台，可自转平台设在转动机构上，可自转平台通过转动机构与底座铰接，以使得可自转平台的顶面绕铰接轴线相对于底座的底面转动，铰接轴线与可自转平台的自转转轴垂直。

在一种可能实现的方式，转动机构包括第一连接臂与第二连接臂，第一连接臂与第二连接臂铰接，可自转平台设在第一连接臂上，第二连接臂设在底座上，铰接轴线与水平面平行。

在一种可能实现的方式，转动机构还包括连接轴，第二连接臂具有安装槽，第一连接臂远离可自转平台的端部固定在连接轴，连接轴转动安装在安装槽内。

在一种可能实现的方式，转动机构还包括与连接轴动力连接的第一转动驱动件。

在一种可能实现的方式，可自转平台可拆卸地设在第一连接臂上。

在一种可能实现的方式，可自转平台包括成形平台、平台底座以及第二转动驱动件；成形平台可转动设在平台底座上，第二转动驱动件设在平台底座上，平台底座设在转动机构上，第二转动驱动件用于驱动成形平台相对于平台底座绕自转转轴转动。

在一种可能实现的方式，成形平台远离底座的表面具有多个平行排列的线形凹槽。

在一种可能实现的方式，转动机构可转动设在底座上，底座具有第三转动驱动件，第三转动驱动件用于驱动转动机构相对于底座绕底座的底面法向方向转动。

在一种可能实现的方式，底座设有多个安装部，用于固定在增材制造设备上。

与现有技术相比，本实用新型提供的旋转平台中，在进行零件打印时，通过可自转平台转动，放置在可自转平台上的基材跟随转动，从而使得零件中需要打印的打印分区的外延方向转动至与铰接轴线垂直。随后通过转动机构调整可自转平台的顶面相对于底座的底面的倾斜角度，从而使得基材倾斜，进而使得需要打印的打印分区的成形角度小于或等于增材制造设备的最大成形角度。从而可以在打印具有足球形、梯型、变曲率等复杂外延结构的零件时，不需要增加实体支撑，进而避免采用实体支撑带来的材料与时间成本问题。

第二方面，本实用新型还提供一种增材制造设备，包括上述技术方案所述的旋转平台。

与现有技术相比，本发明提供的增材制造设备的有益效果与上述技术方案所述的旋转平台的有益效果相同，此处不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种零件的结构示意图；

图2是现有技术提供的一种打印测试模型的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种零件使用实体支撑时的局部剖视图；

图4至图6是本发明实施例提供的一种旋转平台的结构示意图；

图7至图9为本实用新型提供的旋转平台的使用过程示意图。

1-零件，100-打印测试模型，101-下梯台结构，102-下梯台结构，2-基材，3-实体支撑，40-可自转平台，401-成形平台，402-平台底座，403-第二转动驱动件，404-凹槽，41-转动机构，411-第一连接臂，412-第二连接臂，413-第一转动驱动件，414-连接轴，415-安装槽，421-底座，422-第三转动驱动件，423-安装部，5-打印设备。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在3D打印技术中会涉及到实体支撑，实体支撑用于在打印复杂结构零件的过程中，对复杂零件的外延部分或桥梁部分进行支撑与承托。实体支撑由材料粉末打印形成，因此采用实体支撑打印零件不仅会增加原材料粉末的使用量，还将面临零件打印周期变长，甚至会存在零件的应力变形增大等问题。上述实体支撑带来的问题导致零件打印的材料成本与时间成本的增加，甚至会存在应力而造成零件变形的问题。

图1示例出本发明实施例提供的一种零件1的结构示意图。例如，参见图1，零件1至少底部具有四个延伸方向的下梯台结构101，顶部也具有四个延伸方向的上梯台结构102，可以看到零件1具有多个外延方向的外延结构。不同外延结构上的外延角度并不相同，同一外延结构上的不同打印分区的外延角度也不一定相同。上述外延角度包括外延方向与成形角度γ。

图2示例出现有技术提供的一种打印测试模型的结构示意图。为了便于理解与描述，下面针对打印设备的最大外延角度α进行解释。在3D打印领域中，有多种打印测试模型100，该模型上具有多个不同成形角度γ的结构，如图2中示出的γ₁、γ₂及γ₃。该模型用于测量当前打印设备针对某一种打印材料。通过打印模型可以得到该打印材料能打印出零件1的最大成形角度γ＝γ₃。因此，在确定的打印材料的前提下，打印设备的最大成形角度α＝γ₃。图2展示了三个成形角度γ，实际的打印测试模型100结构并不限定，可以具有多个成形角度γ，但是始终可以通过打印测试模型100获得打印设备的最大成形角度α＝γ_n，在此不再展开描述。

图3示例出本发明实施例提供的一种零件使用实体支撑时的局部剖视图。如图3所示，显然，向外延伸的外延结构可以通过添加实体支撑3(如图2的右侧的实体支撑3)，后期去除实体支难度较小。但是对于向内延伸的外延结构，想要设置实体支撑3(如图3中左侧的实体支撑3)的难度大，后期很难处理。对于如图所示的零件1，如具有足球形、梯型、变曲率的外延结构的零件1，采用实体支撑3的成本高，打印周期长。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种增材制造设备，上述增材制造设备包括旋转平台以及打印设备。旋转平台用于承放打印零件1的基材2，打印设备用于在基材2上打印零件1。

图4至图6示例出本发明实施例提供的一种旋转平台的结构示意图。如图4所示，本实用新型实施例提供一种旋转平台，可以包括：底座421、转动机构41以及可自转平台40，可自转平台40设在转动机构41上，可自转平台40通过转动机构41与底座421铰接，以使得可自转平台40的顶面绕铰接轴线相对于底座421的底面转动，铰接轴线与可自转平台40的自转转轴垂直。

上述可自转平台40转动时，放置在其上的基材2随着转动，零件1中需要打印的外延结构随着转动，当需要打印的外延结构上的外延分区的外延方向到达设定位置时，可自转平台40停止转动。打实际打印的时候，打印分区的外延方向与打印设备的X轴或Y轴平行。

上述可自转平台40通过转动机构41与底座421铰接，以使得可自转平台40的顶面绕铰接轴线相对于底座421的底面转动，从而使得基材2发生倾斜。由于基材2发生倾斜，零件1实际上也发生倾斜，外延结构的成形角度γ跟随改变。当其倾斜角度β≥γ-α时，打印分区可以在无实体支撑3下被打印设备在基材2上打印。打实际打印的时候，铰接轴线与打印设备的X轴或Y轴垂直。

上述转动机构41实现的铰接效果，其铰接轴线可以位于转动机构41上，也可以位于底座421上。当铰接轴线位于转动机构41上时，转动机构41自身通过折叠或摆动实现上述铰接效果。当铰接轴线位于底座421上时，转动机构41与底座421铰接，可自转平台40设在转动机构41。可自转平台40相对于底座421的铰接式转动，其转动的动力来源可以是来自机械机构，如电机或电动推杆，也可以是人工调节，如螺杆或垫块。

与现有技术相比，本实用新型提供的旋转平台中，在进行零件1打印时，通过可自转平台40转动，放置在可自转平台40上的基材2跟随转动，从而使得零件1中需要打印的打印分区的外延方向转动至与铰接轴线垂直。随后通过转动机构41调整可自转平台40的顶面相对于底座421的底面的倾斜角度，从而使得基材2倾斜，进而使得需要打印的打印分区的成形角度小于或等于增材制造设备的最大成形角度。从而可以在打印具有足球形、梯型、变曲率等复杂外延结构的零件1时，不需要增加实体支撑3，进而避免采用实体支撑3带来的材料与时间成本问题。

如图4所示，在一种可能实现的方式，可自转平台40可以包括成形平台401、平台底座402以及第二转动驱动件403；成形平台401可转动设在平台底座402上，第二转动驱动件403设在平台底座402上，平台底座402设在转动机构41上，第二转动驱动件403用于驱动成形平台401相对于平台底座402绕自转转轴转动。上述第二转动驱动件403可以通过传动组件驱动成形平台401相对于平台底座402转动，成形平台401可转动设在平台底座402上。同时成形平台401与平台底座402之间可以设有轴承或滚轴等辅助转动的滚动组件，滚动组件用于提高两者之间的转动流程性。上述可自转平台40还可以包括传动组件，第二转动驱动件403通过传动组件驱动成形平台401转动。上述第二转动驱动件403可以是伺服电机或其他电机配合编码器使用，编码器可以获取第二转动驱动件403的转动角度，进而配合传动组件的转动臂可以获得成形平台401的转动角度。

如图4所示，上述可自转平台40可拆卸地设在转动机构41上，根据不同的零件1，采用的基材2大小不同，其需要的成形平台401的大小并不相同，可以通过更换不同大小的可自转平台40进行适配。其中，成形平台401远离底座421的表面还可以具有多个平行排列的线形凹槽404。基材2一般通过压板与锁定件固定在成形平台401上，凹槽404适配锁定件的具体结构。当基材2采用不同大小或不同形状时，通过锁定件在凹槽404中的固定位置可以进行调节，以固定基材2。例如，凹槽404可以是图示的倒T形槽，锁定件可以是螺栓与螺母。

如图4至图6所示，在一种可能实现的方式，转动机构41可以包括第一连接臂411与第二连接臂412，第一连接臂411与第二连接臂412铰接，可自转平台40设在第一连接臂411上，第二连接臂412设在底座421上，铰接轴线与水平面平行。当上述转动机构41自身可以折叠产生上述铰接效果时，通过设置铰接的两个连接臂，可以实现铰接效果。第二连接臂412与底座421之间可以是固定连接也可以是转动转接。其中，可自转平台40可拆卸地设在第一连接臂411上，根据不同的零件1，采用的基材2大小不同，其需要的平台的大小并不相同，可以通过更换不同大小的可自转平台40进行适配。

如图4至图6所示，转动机构41还可以包括连接轴414，第二连接臂412具有安装槽415，第一连接臂411远离可自转平台40的端部固定在连接轴414，连接轴414转动安装在安装槽415内。转动机构41还包括与连接轴414动力连接的第一转动驱动件413。上述第一转动驱动件413与连接轴414动力连接，直接驱动连接轴414相对于第二连接臂412转动，从而实现第一连接臂411与第二连接臂412铰接式转动。上述成形平台401跟随第一连接臂411作相同角度的转动(或倾斜)，最终实现基材2转动至倾斜角度β。第二转动驱动件403可以是伺服电机，也可以是其他电机配合编码器工作。编码器可以获知第二转动驱动件403的转动角度，也就是获得成形平台401的倾斜转动角度，即倾斜角度β。

如图4所示，在一种可能实现的方式，转动机构41可转动设在底座421上，底座421具有第三转动驱动件422，第三转动驱动件422用于驱动转动机构41相对于底座421绕底座421的底面法向方向转动。底座421上还可以设有传动组件，第三转动驱动件422通过转动组件驱动转动机构41转动。在实际应用中，转动的方向一般是与打印设备5的Z轴平行。第三转动驱动件422可以是伺服电机，也可以是其他电机配合编码器工作。编码器可以获知第三转动驱动件422的转动角度，也就是获得转动机构41绕Z轴的转动角度。

上述底座421设有多个安装部423，用于固定在增材制造设备上，安装部423可以是螺纹孔，或者是卡槽，根据实际应用的增材制造设备的打印设备5进行调整。

图7至图9示例出本实用新型提供的旋转平台的使用过程示意图。以下提供一个实际使用的例子进一步说明。如图7所示，基材2固定在可自转平台40上，成形平台401的顶面水平设置，打印设备5在基材2上开始打印，此时打印零件1中非外延结构的零件1部位。

如图8所示，通过转动机构41的铰接效果，倾斜可自转平台40，使得基材2倾斜至倾斜角度β。打印外延结构中的打印分区，例如是图8中的下梯台结构101的一个侧面。

如图9所示，通过可自转平台40转动基材2，打印下梯台结构101的另一个侧面。当两个侧面的成形角度γ不同时，还需要调整基材2倾斜至相应的倾斜角度β。始终保持任一个打印分区进行打印时，γ≤α+β。上述例子仅用于对本实用新型实施例提供的旋转平台的使用方法进行解释，并不是限制其实际使用的方法，结构之间的连接关系。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种旋转平台，其特征在于，应用于增材制造设备中，所述旋转平台包括：底座、转动机构以及可自转平台，所述可自转平台设在所述转动机构上，所述可自转平台通过所述转动机构与所述底座铰接，以使得所述可自转平台的顶面绕铰接轴线相对于所述底座的底面转动，所述铰接轴线与所述可自转平台的自转转轴垂直。

2.根据权利要求1所述的旋转平台，其特征在于，所述转动机构包括第一连接臂与第二连接臂，所述第一连接臂与所述第二连接臂铰接，所述可自转平台设在所述第一连接臂上，所述第二连接臂设在所述底座上，所述铰接轴线与水平面平行。

3.根据权利要求2所述的旋转平台，其特征在于，所述转动机构还包括连接轴，所述第二连接臂具有安装槽，所述第一连接臂远离所述可自转平台的端部固定在所述连接轴，所述连接轴转动安装在所述安装槽内。

4.根据权利要求3所述的旋转平台，其特征在于，所述转动机构还包括与所述连接轴动力连接的第一转动驱动件。

5.根据权利要求2所述的旋转平台，其特征在于，所述可自转平台可拆卸地设在所述第一连接臂上。

6.根据权利要求1-5任一项所述的旋转平台，其特征在于，所述可自转平台包括成形平台、平台底座以及第二转动驱动件；

所述成形平台可转动设在所述平台底座上，所述第二转动驱动件设在所述平台底座上，所述平台底座设在所述转动机构上，所述第二转动驱动件用于驱动所述成形平台相对于所述平台底座绕所述自转转轴转动。

7.根据权利要求6所述的旋转平台，其特征在于，所述成形平台远离所述底座的表面具有多个平行排列的线形凹槽。

8.根据权利要求1-5任一项所述的旋转平台，其特征在于，所述转动机构可转动设在所述底座上，所述底座具有第三转动驱动件，所述第三转动驱动件用于驱动所述转动机构相对于所述底座绕所述底座的底面法向方向转动。

9.根据权利要求8所述的旋转平台，其特征在于，所述底座设有多个安装部，用于固定在增材制造设备上。

10.一种增材制造设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的旋转平台。

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