一种具有双行走机构的三维打印装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种具有双行走机构的三维打印装置，属于快速成型技术领域。该装置包括机架及安装在机架上的控制器、打印头、载物台及行走机构，控制器包括存储器与处理器；行走机构包括第一行走机构与第二行走机构，第一行走机构受控制器控制地驱动打印头相对机架做三维空间移动，第二行走机构受控制器控制地驱动载物台至少做垂向移动。通过将打印头与载物台都配置成均能在垂向上移动的结构，可在提高打印质量的同时，扩大三维打印工艺的适用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种具有双行走机构的三维打印装置本申请是申请号为CN201710399616.4、专利技术名称为“一种三维打印装置”的专利技术专利的分案申请。
本专利技术涉及快速成型
，具体地说，涉及一种具有双行走机构的三维打印装置。
技术介绍
三维打印装置，是一种基于三维物体的数字模型，利用成型丝等材料，通过逐层打印的方式构建出三维物体的设备。如图1所示，是一种以成型丝的形式向打印头05供给成型材料的三维打印装置，在卷盘02上缠绕有成型丝03，将该卷盘02安装至三维打印装置的卷盘安装架的转轴01上，从而可实现将成型丝03提供给打印头05。在使用过程中，将成型丝03从卷盘02上拉出，使被拉直的成型丝通过由摩擦阻力较小的材料制成的软导管04，直至将成型丝供给至打印头05上由电机055驱动的送料主动轮053及送料从动轮054，在送料主动轮053与送料从动轮054的夹紧驱动下，成型丝03进入电加热器051，成型丝在电加热器051内，经加热成熔融状态的成型材料在后续成型丝推动下，从设于电加热器051末端的打印喷嘴052挤出并沉积于载物台06上；该三维打印装置的控制器通过控制打印头05在水平的X-Y平面内运动，同时控制载物台06在垂直的Z向运动，以逐层的打印出预定三维物体。由于打印头只能在水平的X-Y平面内移动，载物台只能在Z向移动，通常都能很好地完成打印，但是在需要重复缩短载物台与打印喷嘴间的间距后又扩大二者间间距的特殊情况下，用于驱动载物台在垂向移动的丝杆螺母机构会产生回程误差，而且载物台质量随打印进程的进行而不断增加，导致其回程误差难以确定且难以进行很好的补偿，这限制了三维打印装置的适用范围。此外，为了尽量缩小回程误差，通常是使用高等级丝杆，不仅推高了三维打印装置的成本，且回程误差的确定及补偿难题还是存在。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有双行走机构的三维打印装置，以扩大三维打印装置的适用范围。为了实现上述目的，本专利技术提供的三维打印装置包括机架及安装在机架上的控制器、打印头、载物台及行走机构，打印头包括打印喷嘴，控制器包括存储器与处理器；行走机构包括第一行走机构与第二行走机构，第一行走机构受控制器控制地驱动打印喷嘴相对机架做三维空间移动，第二行走机构受控制器控制地驱动载物台至少做垂向移动。通过将打印头与载物台都配置成均能在垂向上移动的结构，即具有双行走机构，以充分利用打印头在打印过程中质量几乎保持不变的特性，在垂向上重复移动过程中，能很好地对丝杆回程误差进行控制与补偿，此时，可利用经验值进行消差，以在提高打印质量的同时，扩大三维打印装置的可打印范围，即其适应范围。此外，对所使用丝杆的等级的选择范围更大了。具体的方案为打印喷嘴侧旁安装有用于测量从打印喷嘴挤出成型材料温度的红外测温器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时能实现以下步骤：基于测得的温度与所用成型丝的材料参数，判断打印喷嘴挤出成型材料的流体形态。以对不同材料种类、不同批次成型丝的挤出状态进行监控，便于根据实际需要调整打印速度、温度等参数，进一步提高打印质量。更具体的方案为若为流态，在完成对当前切片层的打印后，控制第二行走机构驱动载物台向下移动将要打印切片层的厚度；若为非流态，在完成对当前切片层的打印后，控制第一行走机构驱动打印喷嘴向上移动将要打印切片层的厚度。以根据实际需要进行打印，防止流态时利用打印喷嘴移动调高而容易出现丝料被甩出打印喷嘴而影响打印质量的问题。另一个更具体的方案为控制第一行走机构驱动打印喷嘴按照预定行走轨迹打印切片层，打印喷嘴在挤出成型材料为非流态时沿预定行走轨迹的行走加速度高于挤出成型材料为流态时的行走加速度。以防行走加速度过大而将呈流态的成型材料甩出，出现局部堆积而局部缺料的问题，进一步提高打印质量。另一个具体的方案为第二行走机构受控制器控制地驱动载物台做三维空间移动，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时能实现以下步骤：在打印切片层的表面光滑部分时，控制载物台保持静止，并控制第一行走机构驱动打印喷嘴移动而打印出表面光滑部分；在打印切片层的内部填充部分时，控制打印喷嘴保持静止，并控制第二行走机构驱动载物台移动而打印出内部填充部分。从而可有效地防止打印内部填充部分时，在表面光滑部分邻接处变向时而出现成型材料被甩出影响打印质量的问题或限制了打印速度的提高，即可在确保打印质量的前提下，提高打印速度。再一个具体的方案为第二行走机构受控制器控制地驱动载物台做三维空间移动，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时能实现以下步骤：在打印切片层时，若打印喷嘴按照一条连续预定行走轨迹的行走加速度的最高值超过预设阈值，则控制第二行走机构驱动载物台按照预定行走轨迹的镜像轨迹移动，并控制打印喷嘴按照预定速率挤出成型材料进行打印，否则，控制第一行走机构驱动打印喷嘴按照预定行走轨迹进行打印。可在确保连续打印的条件下，提高打印质量。优选的方案为打印头包括电加热器、设于电加热器的末端的打印喷嘴及通过导管向电加热器输送成型丝的送料单元，电加热器安装在第一行走机构上，送料单元安装在机架上；送料单元包括送料主动轮、送料从动轮及动力装置，动力装置包括驱动电机、受驱动电机驱动的小径齿轮及与小径齿轮内齿啮合的大径齿轮，大径齿轮与送料主动轮传动连接。通过使用内齿啮合机构作为传动与减速机构，在转速比相同的条件，有效地降低输送料的体积。更优选的方案为送料单元通过一根静定梁紧固安装在机架上。另一个优选的方案为第二行走机构包括四根垂向导杆、两根垂向丝杆及垂向驱动电机，四根垂向导杆与设在载物台的四个直角部上的导孔相配合，两根垂向丝杆与固定在相对两个边缘部中部上的螺母相旋合，垂向驱动电机通过同步带驱动两根垂向丝杆同步转动。通过四根导杆构成四个支撑导向点，约束多且结构稳定，有效地确保驱动载物台上下移动过程的垂直度、调节力度。再一个优选的方案为第一行走机构包括行走架，两根垂向导杆，两根垂向丝杆，两根横向丝杆、两个与所述横向丝杆旋合的横向螺母，两根纵向丝杆，及两个与纵向丝杆旋合的纵向螺母；行走架包括支撑架、纵向导杆、横向导杆及正交滑块，正交滑块上设有与纵向导杆相配合的纵向导孔及与横向导杆相配合的横向导孔，打印喷嘴安装在正交滑块上；支撑架两个共边的直角部上设有与垂向导杆相配合的导孔，另外两个共边的直角部上固设有与垂向丝杆相旋合的螺母，固设在机架上的垂向驱动电机通过同步带驱动两根垂向丝杆同步转动；两根横向丝杆可转动地安装在支撑架的一对相对边缘部上，两根纵向丝杆可转动地安装在支撑架的另一对相对边缘部上；纵向导杆的两端分别与横向螺母固定连接，横向导杆的两端分别与纵向螺母固定连接，固设在支撑架上的横向驱动电机通过同步带驱动两根横向丝杆同步转动，固设在支撑架上的纵向驱动电机通过同步带驱动两根纵向丝杆同步转动。整体结构稳定，且能很好地驱动打印喷嘴做三维空间移动，即X-Y-Z三维移动。附图说明图1为现有一种三维打印装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例1中三维打印装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例1中三维打印装置的侧视图；图4为本专利技术实施例1中电加热器、打印喷嘴及正交滑块的结构示意图；图5为本专利技术实施例1中送料单元的结构示意图；图6为本专利技术实施例1中送料单元的结构分解图；图7为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有双行走机构的三维打印装置，包括机架及安装在所述机架上的控制器、打印头、载物台及行走机构，所述打印头包括打印喷嘴，所述控制器包括存储器与处理器；其特征在于：所述行走机构包括第一行走机构与第二行走机构，所述第一行走机构受所述控制器控制地驱动所述打印喷嘴相对所述机架做三维空间移动，所述第二行走机构受所述控制器控制地驱动所述载物台至少做垂向移动。

【技术特征摘要】
1.一种具有双行走机构的三维打印装置，包括机架及安装在所述机架上的控制器、打印头、载物台及行走机构，所述打印头包括打印喷嘴，所述控制器包括存储器与处理器；其特征在于：所述行走机构包括第一行走机构与第二行走机构，所述第一行走机构受所述控制器控制地驱动所述打印喷嘴相对所述机架做三维空间移动，所述第二行走机构受所述控制器控制地驱动所述载物台至少做垂向移动。2.根据权利要求1所述的三维打印装置，其特征在于，在所述打印喷嘴侧旁安装有用于测量挤出成型材料温度的热成像仪，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时能实现以下步骤：基于测得的温度与所用成型丝的材料参数，判断所述打印喷嘴挤出的成型材料的流体形态。3.根据权利要求2所述的三维打印装置，其特征在于：若为流态，在完成对当前切片层的打印后，控制所述第二行走机构驱动所述载物台向下移动将要打印切片层的厚度；若为非流态，在完成对当前切片层的打印后，控制所述第一行走机构驱动所述打印喷嘴向上移动将要打印切片层的厚度。4.根据权利要求2所述的三维打印装置，其特征在于：在打印同一层切片层时，控制所述第一行走机构驱动所述打印喷嘴按照预定行走轨迹打印切片层，所述打印喷嘴在挤出成型材料为非流态时沿所述预定行走轨迹的行走加速度高于挤出成型材料为流态时的行走加速度。5.根据权利要求1所述的三维打印装置，其特征在于，所述第二行走机构受所述控制器控制地驱动所述载物台做三维空间移动，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时能实现以下步骤：在打印切片层的表面光滑部分时，控制所述载物台保持静止，并控制所述第一行走机构驱动所述打印喷嘴移动而打印出所述表面光滑部分；在打印切片层的内部填充部分时，控制所述打印喷嘴保持静止，并控制所述第二行走机构驱动所述载物台移动而打印出所述内部填充部分。6.根据权利要求1所述的三维打印装置，其特征在于，所述第二行走机构受所述控制器控制地驱动所述载物台做三维空间移动，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时能实现以下步骤：在打印切片层时，若打印喷嘴按照一条连续预定行走轨迹的行走加速度的最高值超过预设阈值，则控制所述第二行走机构驱动所述载物台按照所述预定行走轨迹的镜像轨...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐敬华，李俊涛，张树有，谭建荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33