CN219988482U - 一种移动式增材制造装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种移动式增材制造装置在传统3D打印设备的基础上，通过增加三轮全向移动地盘作为运动机构，三自由度机械臂作为执行机构并固定连接于运动机构的圆形铁板上，挤出装置固定于执行机构即三自由度机械臂末端，使得动式增材制造装置具备大范围移动的能力，从而大幅度扩大增材制造设备的制造空间，使得其具备制造大尺寸零件的能力，同时相较于大型的增材制造设备大幅降低了设备制造成本以及对于制造空间的要求。
Description
技术领域
本实用新型属于增材制造设备技术领域，更为具体地讲，涉及一种移动式增材制造装置。
背景技术
增材制造技术(Additive Manufacturing，简称AM)有别于传统工业的建材制造，是一种通过逐层堆积材料来构建三维物体的制造技术，也被称为3D打印技术。近年来，这种技术被越来越广泛的使用，可以用于生产各种产品，包括原型、定制零部件、医疗假肢和航空发动机零件等。
当前传统的熔融沉积型3D打印机其制造模式为：由三轴导轨或机械臂形成其制造空间，将三维数字模型切片得到G代码后，通过步进电机的旋转控制挤出机构在制造空间内按照G代码指令进行移动，并同时挤出物料，通过此过程即可完成物料的逐层堆叠最终得到所需三维实体。
经过此类增材制造设备制造三维实体均需对设备制造空间大小与三维实体大小进行比较，需保证所制造的三维实体其三围尺寸均小于设备制造空间的相应单边尺寸。因此该类增材制造设备对于所制造的三维实体尺寸有严格的限制，无法完成目标实体某一单边尺寸大于设备制造空间相应单边尺寸的制造任务。
在2022年04月29日公布的、公布号为CN114407354A的中国发明专利申请中，提出了一种多自由度双喷头履带移动式3D打印装置，结构复杂，且采用履带车底座作为运动机构，其运动自由度较低，只能在单一方向上前后移动，对于大型复杂制造任务存在局限性。
在2019年03月22日公布的、公布号为CN109500978A的中国发明专利申请中，提出了一种水泥基材料移动式3D打印车，其面向水泥耗材制造建筑、房屋，对于高精度零件制造存在局限。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种移动式增材制造装置，使得设备具备大范围移动的能力，从而大幅度扩大增材制造设备的制造空间，具备制造大尺寸零件的能力。
为实现上述实用新型目的，本实用新型移动式增材制造装置，其特征在于，包括运动机构、执行机构以及挤出装置；
运动机构为三轮全向移动底盘，以实现设备整体的大范围移动，包括三个直流电机、三个全向轮以及作为支撑平台的圆形铁板，一个直流电机固定连接一个全向轮，三个直流电机及其分别固定连接的全向轮连接在圆形铁板的底侧，其轴线相交于圆形铁板的圆心处，其以120°作为间隔；所述全向轮在轮毂上均匀分布着若干与轴线与轮毂边缘相切的辊子，使其可在与其同轴固定连接的直流电机驱动下切向移动，所述运动机构在三个全向轮的转速、转向配合下实现向任意方向的运动；
执行机构为三自由度机械臂，作为负责挤出装置的局部移动与定位，三自由度机械臂由三个步进电机以及配套的机械传动结构对三自由度机械臂三个自由度的运动进行控制，由框架、臂基、肩部、肘部四部分组成，其中，框架为固定部分，臂基、肩部、肘部为可移动结构，框架为固定结构，其三根平行光轴与Z轴平行，对可移动结构起到平面的固定夹持作用，其顶端的步进电机带动丝杆的旋转来使三自由度机械臂可移动结构沿光轴进行Z轴方向的移动，臂基是框架与肩部、肘部连接的部分，它包含了剩余两个步进电机，通过各自的传动机构独立驱动肩部、肘部两部分的移动，同时臂基包含三个径向轴承，与框架中的三根光轴对应，在框架顶端的步进电机的驱动下三自由度机械臂的可移动结构沿三根光轴在Z轴方向上进行移动，肩部、肘部为三自由度机械臂的前端部分，在臂基的两个步进电机驱动下独立运动，完成三自由度机械臂在X、Y方向上的运动；
运动机构作为移动式增材制造设备的底盘，执行机构固定连接于运动机构的圆形铁板上，挤出装置固定于执行机构即三自由度机械臂末端。
本实用新型的目的是这样实现的。
本实用新型移动式增材制造装置在传统3D打印设备的基础上，通过增加三轮全向移动地盘作为运动机构，三自由度机械臂作为执行机构并固定连接于运动机构的圆形铁板上，挤出装置固定于执行机构即三自由度机械臂末端，使得动式增材制造装置具备大范围移动的能力，从而大幅度扩大增材制造设备的制造空间，使得其具备制造大尺寸零件的能力，同时相较于大型的增材制造设备大幅降低了设备制造成本以及对于制造空间的要求。
附图说明
图1是本实用新型移动式增材制造装置的一种具体实施方式结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本实用新型。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本实用新型的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
实施例
图1是本实用新型移动式增材制造装置的一种具体实施方式结构示意图。
在本实施例中，如图1所示，本实用新型移动式增材制造装置，其特征在于，包括运动机构1、执行机构2以及挤出装置3。
运动机构1为三轮全向移动底盘，以实现设备整体的大范围移动，包括三个直流电机(位于底侧，未画出)、三个全向轮102以及作为支撑平台的圆形铁板101，一个直流电机固定连接一个全向轮102，三个直流电机及其分别固定连接的全向轮102连接在圆形铁板的底侧，其轴线相交于圆形铁板101的圆心处，其以120°作为间隔；所述全向轮102在轮毂上均匀分布着若干与轴线与轮毂边缘相切的辊子，使其可在与其同轴固定连接的直流电机驱动下切向移动，所述运动机构1在三个全向轮102的转速、转向配合下实现向任意方向的运动。
执行机构2为三自由度机械臂，作为负责挤出装置3的局部移动与定位，三自由度机械臂由三个步进电机以及配套的机械传动结构对三自由度机械臂三个自由度的运动进行控制，由框架201、臂基、肩部、肘部四部分组成，其中，框架为固定部分，臂基、肩部、肘部为可移动结构202，框架201为固定结构，其三根平行光轴与Z轴平行，对可移动结构202起到平面的固定夹持作用，其顶端的步进电机带动丝杆的旋转来使三自由度机械臂的可移动结构202沿光轴进行Z轴方向的移动，臂基是框架201与肩部、肘部连接的部分，它包含了剩余两个步进电机，通过各自的传动机构独立驱动肩部、肘部两部分的移动，同时臂基包含三个径向轴承，与框架201中的三根光轴对应，在框架201顶端的步进电机的驱动下三自由度机械臂的可移动结构沿三根光轴在Z轴方向上进行移动，肩部、肘部为三自由度机械臂的前端部分，在臂基的两个步进电机驱动下独立运动，完成三自由度机械臂在X、Y方向上的运动；
运动机构1作为移动式增材制造设备的底盘，执行机构2固定连接于运动机构1的圆形铁板101上，确保上层三自由度机械臂与下方的运动机构连接稳固，挤出装置4固定于执行机2构即三自由度机械臂末端。
尽管上面对本实用新型说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
Claims (1)
1.一种移动式增材制造装置，其特征在于，包括运动机构、执行机构以及挤出装置；
运动机构为三轮全向移动底盘，以实现设备整体的大范围移动，包括三个直流电机、三个全向轮以及作为支撑平台的圆形铁板，一个直流电机固定连接一个全向轮，三个直流电机及其分别固定连接的全向轮连接在圆形铁板的底侧，其轴线相交于圆形铁板的圆心处，其以120°作为间隔；所述全向轮在轮毂上均匀分布着若干与轴线与轮毂边缘相切的辊子，使其可在与其同轴固定连接的直流电机驱动下切向移动，所述运动机构在三个全向轮的转速、转向配合下实现向任意方向的运动；
执行机构为三自由度机械臂，作为负责挤出装置的局部移动与定位，三自由度机械臂由三个步进电机以及配套的机械传动结构对三自由度机械臂三个自由度的运动进行控制，由框架、臂基、肩部、肘部四部分组成，其中，框架为固定部分，臂基、肩部、肘部为可移动结构，框架为固定结构，其三根平行光轴与Z轴平行，对可移动结构起到平面的固定夹持作用，其顶端的步进电机带动丝杆的旋转来使三自由度机械臂可移动结构沿光轴进行Z轴方向的移动，臂基是框架与肩部、肘部连接的部分，它包含了剩余两个步进电机，通过各自的传动机构独立驱动肩部、肘部两部分的移动，同时臂基包含三个径向轴承，与框架中的三根光轴对应，在框架顶端的步进电机的驱动下三自由度机械臂的可移动结构沿三根光轴在Z轴方向上进行移动，肩部、肘部为三自由度机械臂的前端部分，在臂基的两个步进电机驱动下独立运动，完成三自由度机械臂在X、Y方向上的运动；
运动机构作为移动式增材制造设备的底盘，执行机构固定连接于运动机构的圆形铁板上，挤出装置固定于执行机构即三自由度机械臂末端。
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