CN217622198U

CN217622198U - 一种曲面3d打印机

Info

Publication number: CN217622198U
Application number: CN202221520138.0U
Authority: CN
Inventors: 杨壬达
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-06-17
Filing date: 2022-06-17
Publication date: 2022-10-21
Anticipated expiration: 2032-06-17

Abstract

本实用新型公开一种曲面3D打印机，包括从下而上分布的热床部分、机械臂部分和挤出机部分，热床部分包括打印机底座；打印机底座上安装的热床电机与主轴连接；热床电机驱动主轴以驱动热床进行升降；机械臂部分包括升降组件；升降组件驱动臂台组件进行升降，同时臂台组件自身行横向移动；转台组件安装在臂台组件两端且进行切向转动；臂座组件安装在臂台组件下方，驱动臂身组件进行纵向移动；臂身组件驱动机械臂臂爪进行转动；机械臂臂爪进行夹持动作；挤出机部分包括挤出机机座；X轴组件和Y轴组件相对垂直安装在挤出机机座上，分别带动挤出机进行X轴、Y轴方向上的移动。本实用新型将3D打印机与机械臂结合，兼备热床打印与机械臂保形打印的功能。

Description

一种曲面3D打印机

技术领域

本实用新型属于3D打印技术领域，具体涉及一种曲面3D打印机。

背景技术

现有技术中，增材制造技术主要依靠将材料热熔挤出并累积于平面而制造目标模型，但模型在竖直方向上的外观以及机械性能具有明显缺陷。同时，近年新兴的保形增材制造技术旨在于已存的非传统表面或曲面进行增材制造，但暂未广泛应用于3D打印生产中。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本实用新型提供一种曲面3D打印机，可将材料以不同厚度于最初平面进行叠加，达到成品模型外表具有部分曲面效果，同时能够部分增强模型的机械性能，或者增高表面平滑度。

为了达到上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种曲面3D打印机，包括从下而上分布的热床部分、机械臂部分和挤出机部分，热床部分，包括：打印机底座、热床、两个热床电机、两个主轴；打印机底座上安装有两个热床电机，分别与两个主轴连接；两个主轴上下贯穿打印机底座，分别与热床两端活动连接，热床位于打印机底座上方，热床电机驱动主轴，主轴为往复丝杆，从而驱动热床进行升降；

机械臂部分，包括：升降组件、臂台组件、转台组件、臂座组件、臂身组件和机械臂臂爪；升降组件安装在打印机底座上，与臂台组件活动连接，臂台组件位于热床上方，由升降组件驱动进行升降，同时臂台组件能够进行横向移动；转台组件安装在臂台组件的两端相对于臂台组件进行切向转动；臂座组件安装在臂台组件的下方，驱动臂身组件进行纵向移动；臂身组件与机械臂臂爪连接，并驱动机械臂臂爪相对机械臂臂身进行转动；机械臂臂爪自含驱动，可进行夹持动作；

挤出机部分，包括：挤出机机座、X轴组件、Y轴组件和挤出机；X轴组件和Y轴组件相对垂直安装在挤出机机座上，分别于挤出机连接，X轴组件带动挤出机进行X轴方向上的移动，Y轴组件带动挤出机进行Y轴方向上的移动。

进一步的，所述热床部分还包括四个辅轴；四个辅轴设置在打印机底座上方，且分别贯穿热床的四个角落，同时四个辅轴为无丝杆，对热床、臂台组件进行固定及导向作用。

进一步的，所述升降组件，包括：四个机械臂升降电机、四个机械臂升降轴，四个机械臂升降电机分别设置打印机底座的下部，分别与四个机械臂升降轴连接；四个机械臂升降轴上下依次贯穿打印机底座、热床，与机械臂臂台活动连接，机械臂升降电机驱动机械臂升降轴，机械臂升降轴为往复丝杆，以此驱动机械臂臂台进行升降。

进一步的，所述臂台组件，包括：机械臂臂台、两个臂台电机、两个臂台传动带、两个臂台轨道，机械臂臂台留有两个主轴、四个辅轴、四个机械臂升降轴的贯穿孔，四个辅轴同样对机械臂臂台进行固定及导向作用；机械臂臂台两侧底部分别安装一臂台电机，两个臂台电机分别驱动一臂台传动带，每个臂台传动带分别驱动一机械臂转台于各自的一臂台轨道上横向移动。

进一步的，所述转台组件，包括：两个机械臂转台、两个机械臂转台电机，两个机械臂转台分别安装在机械臂臂座的两端；机械臂臂座内安装有两个机械臂转台电机，两个机械臂转台电机分别连接两个机械臂转台，并驱动机械臂转台进行切向转动。

进一步的，所述臂座组件，包括：机械臂臂座、臂座电机、臂座传动带、臂座轨道；机械臂臂座内安装有一个臂座电机，驱动臂座传动带；臂座传动带驱动机械臂臂身沿臂座轨道进行纵向移动。

进一步的，所述臂身组件，包括：机械臂臂身、臂身电机；机械臂臂身内安装有一个臂身电机，臂身电机直接连接机械臂臂爪，驱动机械臂臂爪相对机械臂臂身进行转动。

进一步的，所述挤出机机座固定在四个辅轴的上方，不进行升降；挤出机机座内侧壁开设有X轴容纳槽和Y轴容纳槽，X轴容纳槽和Y轴容纳槽呈现上下分布。

进一步的，所述X轴组件，包括：挤出机X轴传动轴、挤出机X轴电机、挤出机X轴传动带、挤出机Y轴轨道；两个挤出机X轴传动轴对称安装在X轴容纳槽中，其一端分别与一挤出机X轴电机连接，分别驱动二挤出机X轴传动轴，另一端与X轴容纳槽侧壁传动连接；两个挤出机X轴传动轴的两端同时驱动两个挤出机X轴传动带，而两个挤出机X轴传动带同时驱动挤出机Y轴轨道，以带动挤出机于挤出机X轴轨道上进行X轴方向上的移动。

进一步的，所述Y轴组件，包括：挤出机Y轴传动轴、挤出机Y轴电机、挤出机Y轴传动带、挤出机X轴轨道；两个挤出机Y轴传动轴对称安装在Y轴容纳槽中，且与两个挤出机X轴传动轴相对交错分布；每个挤出机Y轴传动轴的一端分别与一挤出机Y轴电机连接，分别驱动二挤出机Y轴传动轴，另一端与Y轴容纳槽侧壁传动连接；两个挤出机Y轴传动轴的两端同时驱动两个挤出机Y轴传动带，而两个挤出机Y轴传动带同时驱动挤出机X轴轨道，以带动挤出机于挤出机Y轴轨道上进行Y轴方向上的移动。

有益效果：本实用新型将3D打印机与机械臂相结合，兼备热床打印，以及机械臂保形打印的功能。同时将保形增材制造技术应用于3D打印技术，增加打印成品的机械性能及外观平滑度，能够将模型分为基质及外壳依次进行打印，从而兼备传统打印、曲面打印、以及保形曲面打印的功能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型热床部分的局部结构分解图；

图3为本实用新型机械臂部分的结构示意图；

图4为本实用新型机械臂部分的局部结构分解图；

图5为本实用新型机械臂部分的局部结构侧视图；

图6为本实用新型挤出机部分的结构示意图；

图7为本实用新型挤出机部分的结构分解图。

图中，1-热床部分、2-机械臂部分、3-挤出机部分；

11-打印机底座、12-热床、13-热床电机、14-主轴、15-辅轴；

20-升降组件、21-臂台组件、22-转台组件、23-臂座组件、24-臂身组件、25-机械臂臂爪；

31-挤出机机座、32-X轴组件、33-Y轴组件、34-挤出机；

201-机械臂升降电机、202-机械臂升降轴；

211-机械臂臂台、212-臂台电机、213-臂台传动带、214-臂台轨道；

221-机械臂转台、222-机械臂转台电机；

231-机械臂臂座、232-臂座电机、233-臂座传动带、234-臂座轨道；

241-机械臂臂身、242-臂身电机；

311-X轴容纳槽、312-Y轴容纳槽；

321-挤出机X轴传动轴、322-挤出机X轴电机、323-挤出机X轴传动带、324-挤出机Y轴轨道；

331-挤出机Y轴传动轴、332-挤出机Y轴电机、333-挤出机Y轴传动带、334-挤出机X轴轨道。

具体实施方式

以下参照具体的实施例来说明本实用新型。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本实用新型，其不以任何方式限制本实用新型的范围。

一种曲面3D打印机，如图1至图7所示，包括从下而上分布的热床部分1、机械臂部分2和挤出机部分3，

热床部分1，包括：打印机底座11、热床12、两个热床电机13、两个主轴14、四个辅轴15；打印机底座11上安装有两个热床电机13，分别与两个主轴14连接；两个主轴14上下贯穿打印机底座11，分别与热床12两端活动连接，热床12位于打印机底座11上方，热床电机13驱动主轴14，主轴14为往复丝杆，从而驱动热床12进行升降；四个辅轴15设置在打印机底座11上方，且分别贯穿热床12的四个角落，同时四个辅轴15为无丝杆，对热床12进行固定及导向作用；

机械臂部分2，包括：升降组件20、臂台组件21、转台组件22、臂座组件23、臂身组件24和机械臂臂爪25；

升降组件20，包括：四个机械臂升降电机201、四个机械臂升降轴202，四个机械臂升降电机201分别设置打印机底座11的下部，分别与四个机械臂升降轴202连接；四个机械臂升降轴202上下依次贯穿打印机底座11、热床12，与机械臂臂台211活动连接，机械臂升降电机201驱动机械臂升降轴202，机械臂升降轴202为往复丝杆，以此驱动机械臂臂台211进行升降；

臂台组件21，包括：机械臂臂台211、两个臂台电机212、两个臂台传动带213、两个臂台轨道214，机械臂臂台211留有两个主轴14、四个辅轴15、四个机械臂升降轴202的贯穿孔，四个辅轴15同样对机械臂臂台211进行固定及导向作用；机械臂臂台211两侧底部分别安装一臂台电机212，两个臂台电机212分别驱动一臂台传动带213，每个臂台传动带213分别驱动一机械臂转台221于各自的一臂台轨道214上横向移动；

转台组件22，包括：两个机械臂转台221、两个机械臂转台电机222，两个机械臂转台221分别安装在机械臂臂座231的两端；机械臂臂座231内安装有两个机械臂转台电机222，两个机械臂转台电机222分别连接两个机械臂转台221，并驱动机械臂转台221进行切向转动；

臂座组件23，包括：机械臂臂座231、臂座电机232、臂座传动带233、臂座轨道234；机械臂臂座231内安装有一个臂座电机232，驱动臂座传动带233；臂座传动带233驱动机械臂臂身241沿臂座轨道234进行纵向移动；

臂身组件24，包括：机械臂臂身241、臂身电机242；机械臂臂身241内安装有一个臂身电机242，臂身电机242直接连接机械臂臂爪25，驱动机械臂臂爪25相对机械臂臂身241进行转动；机械臂臂爪25自含驱动，可进行夹持动作；

挤出机部分3，包括：挤出机机座31、X轴组件32、Y轴组件33和挤出机34；

挤出机机座31固定在四个辅轴15的上方，不进行升降；挤出机机座31内侧壁开设有X轴容纳槽311和Y轴容纳槽312，X轴容纳槽311和Y轴容纳槽312呈现上下分布，

X轴组件32，包括：挤出机X轴传动轴321、挤出机X轴电机322、挤出机X轴传动带323、挤出机Y轴轨道324；两个挤出机X轴传动轴321对称安装在X轴容纳槽311中，其一端分别与一挤出机X轴电机322连接，分别驱动二挤出机X轴传动轴321，另一端与X轴容纳槽311侧壁传动连接；两个挤出机X轴传动轴321的两端同时驱动两个挤出机X轴传动带323，而两个挤出机X轴传动带323同时驱动挤出机Y轴轨道324，以带动挤出机34于挤出机X轴轨道334上进行X轴方向上的移动；

Y轴组件33，包括：挤出机Y轴传动轴331、挤出机Y轴电机332、挤出机Y轴传动带333、挤出机X轴轨道334；两个挤出机Y轴传动轴331对称安装在Y轴容纳槽312中，且与两个挤出机X轴传动轴321相对交错分布；每个挤出机Y轴传动轴331的一端分别与一挤出机Y轴电机332连接，分别驱动二挤出机Y轴传动轴331，另一端与Y轴容纳槽312侧壁传动连接；两个挤出机Y轴传动轴331的两端同时驱动两个挤出机Y轴传动带333，而两个挤出机Y轴传动带333同时驱动挤出机X轴轨道334，以带动挤出机34于挤出机Y轴轨道324上进行Y轴方向上的移动。

本实用新型的工作原理：将3D打印机制与工业机械臂结合于一台打印机器，而实现保形曲面增材制造、曲面增材制造、以及传统增材制造这三种功能。

基于工作原理，本实用新型有以下三种不同的打印方式运行：

（1）可以不使用机械臂，通过移动挤出机34以及热床12，进行传统的平面分层3D打印；

（2）仍然不使用机械臂，通过移动挤出机34以及热床12，于热床12上进行曲面分层3D打印；

（3）先于热床12上用上述方式中的任一一种打印一个基质，再通过机械臂抓取热床12上的基质；挤出机34将于固定于机械臂上的基质表面进行打印，以达成保形曲面增材制造的效果。

Claims

1.一种曲面3D打印机，其特征在于，包括从下而上分布的热床部分、机械臂部分和挤出机部分，热床部分，包括：打印机底座、热床、两个热床电机、两个主轴；打印机底座上安装有两个热床电机，分别与两个主轴连接；两个主轴上下贯穿打印机底座，分别与热床两端活动连接，热床位于打印机底座上方，热床电机驱动主轴，主轴为往复丝杆，从而驱动热床进行升降；机械臂部分，包括：升降组件、臂台组件、转台组件、臂座组件、臂身组件和机械臂臂爪；升降组件安装在打印机底座上，与臂台组件活动连接，臂台组件位于热床上方，由升降组件驱动进行升降，同时臂台组件能够进行横向移动；转台组件安装在臂台组件的两端相对于臂台组件进行切向转动；臂座组件安装在臂台组件的下方，驱动臂身组件进行纵向移动；臂身组件与机械臂臂爪连接，并驱动机械臂臂爪相对机械臂臂身进行转动；机械臂臂爪自含驱动，可进行夹持动作；挤出机部分，包括：挤出机机座、X轴组件、Y轴组件和挤出机；X轴组件和Y轴组件相对垂直安装在挤出机机座上，分别于挤出机连接，X轴组件带动挤出机进行X轴方向上的移动，Y轴组件带动挤出机进行Y轴方向上的移动。

2.如权利要求1所述的曲面3D打印机，其特征在于，所述热床部分还包括四个辅轴；四个辅轴设置在打印机底座上方，且分别贯穿热床的四个角落，同时四个辅轴为无丝杆，对热床、臂台组件进行固定及导向作用。

3.如权利要求1所述的曲面3D打印机，其特征在于，所述升降组件，包括：四个机械臂升降电机、四个机械臂升降轴，四个机械臂升降电机分别设置打印机底座的下部，分别与四个机械臂升降轴连接；四个机械臂升降轴上下依次贯穿打印机底座、热床，与机械臂臂台活动连接，机械臂升降电机驱动机械臂升降轴，机械臂升降轴为往复丝杆，以此驱动机械臂臂台进行升降。

4.如权利要求1所述的曲面3D打印机，其特征在于，所述臂台组件，包括：机械臂臂台、两个臂台电机、两个臂台传动带、两个臂台轨道，机械臂臂台留有两个主轴、四个辅轴、四个机械臂升降轴的贯穿孔，四个辅轴同样对机械臂臂台进行固定及导向作用；机械臂臂台两侧底部分别安装一臂台电机，两个臂台电机分别驱动一臂台传动带，每个臂台传动带分别驱动一机械臂转台于各自的一臂台轨道上横向移动。

5.如权利要求1所述的曲面3D打印机，其特征在于，所述转台组件，包括：两个机械臂转台、两个机械臂转台电机，两个机械臂转台分别安装在机械臂臂座的两端；机械臂臂座内安装有两个机械臂转台电机，两个机械臂转台电机分别连接两个机械臂转台，并驱动机械臂转台进行切向转动。

6.如权利要求1所述的曲面3D打印机，其特征在于，所述臂座组件，包括：机械臂臂座、臂座电机、臂座传动带、臂座轨道；机械臂臂座内安装有一个臂座电机，驱动臂座传动带；臂座传动带驱动机械臂臂身沿臂座轨道进行纵向移动。

7.如权利要求1所述的曲面3D打印机，其特征在于，所述臂身组件，包括：机械臂臂身、臂身电机；机械臂臂身内安装有一个臂身电机，臂身电机直接连接机械臂臂爪，驱动机械臂臂爪相对机械臂臂身进行转动。

8.如权利要求1所述的曲面3D打印机，其特征在于，所述挤出机机座固定在四个辅轴的上方，不进行升降；挤出机机座内侧壁开设有X轴容纳槽和Y轴容纳槽，X轴容纳槽和Y轴容纳槽呈现上下分布。

9.如权利要求1所述的曲面3D打印机，其特征在于，所述X轴组件，包括：挤出机X轴传动轴、挤出机X轴电机、挤出机X轴传动带、挤出机Y轴轨道；两个挤出机X轴传动轴对称安装在X轴容纳槽中，其一端分别与一挤出机X轴电机连接，分别驱动二挤出机X轴传动轴，另一端与X轴容纳槽侧壁传动连接；两个挤出机X轴传动轴的两端同时驱动两个挤出机X轴传动带，而两个挤出机X轴传动带同时驱动挤出机Y轴轨道，以带动挤出机于挤出机X轴轨道上进行X轴方向上的移动。

10.如权利要求1所述的曲面3D打印机，其特征在于，所述Y轴组件，包括：挤出机Y轴传动轴、挤出机Y轴电机、挤出机Y轴传动带、挤出机X轴轨道；两个挤出机Y轴传动轴对称安装在Y轴容纳槽中，且与两个挤出机X轴传动轴相对交错分布；每个挤出机Y轴传动轴的一端分别与一挤出机Y轴电机连接，分别驱动二挤出机Y轴传动轴，另一端与Y轴容纳槽侧壁传动连接；两个挤出机Y轴传动轴的两端同时驱动两个挤出机Y轴传动带，而两个挤出机Y轴传动带同时驱动挤出机X轴轨道，以带动挤出机于挤出机Y轴轨道上进行Y轴方向上的移动。