一种应用于机械臂上的空间打印喷头制造技术

本发明专利技术涉及一种应用于机械臂上的空间打印喷头，由机械部分和电子控制部分组成，机械部分由法兰盘、亚克力底板、步进电机、喷头启闭器、中央转盘、固定D打印喷头、活动D打印喷头、冷风管和KUKA六轴机械臂组成，步进电机连接齿轮组；喷头启闭器固定于亚克力底板上，活动D打印喷头位于固定D打印喷头四周，活动D打印喷头一端穿过喷头启闭器，端部连接进料管；固定D打印喷头一端穿过中央转盘固定于亚克力底板上，端部连接进料管；进料管连接材料挤出器；中央转盘连接齿轮组；打印喷头旁边有冷风管，电子控制部分由5个步进电机控制板、控制板扩展板、主控制板、操作面板、面包板、LED显示屏和LED显示屏控制板组成，本发明专利技术结构简单，操作方便。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种应用于机械臂上的空间打印喷头，由机械部分和电子控制部分组成，机械部分由法兰盘、亚克力底板、步进电机、喷头启闭器、中央转盘、固定D打印喷头、活动D打印喷头、冷风管和KUKA六轴机械臂组成，步进电机连接齿轮组；喷头启闭器固定于亚克力底板上，活动D打印喷头位于固定D打印喷头四周，活动D打印喷头一端穿过喷头启闭器，端部连接进料管；固定D打印喷头一端穿过中央转盘固定于亚克力底板上，端部连接进料管；进料管连接材料挤出器；中央转盘连接齿轮组；打印喷头旁边有冷风管，电子控制部分由5个步进电机控制板、控制板扩展板、主控制板、操作面板、面包板、LED显示屏和LED显示屏控制板组成，本专利技术结构简单，操作方便。【专利说明】—种应用于机械臂上的空间打印喷头
本专利技术涉及3D打印
，具体涉及一种应用于机械臂上的空间打印喷头。
技术介绍
目前的应用较为广泛的3D打印技术有熔融沉积(FDM)和选择性激光烧结(SLS)等，这两种技术的根本都是将打印材料熔融然后重新塑形，产生的打印产品有两个主要问题:首先是产品纯粹是材料堆砌而成，缺少结构逻辑，以至于3D打印产品普遍强度较差，尤其是粉末激光烧结打印的产品，抗拉能力十分欠缺；其次是由于自身结构强度较差带来的打印产品限制的问题，当需要进行较细的空间线形打印时，由于产品强度有限，打印出的产品十分容易出现损坏的情况，因此，有结构强度的空间线形打印也是目前3D打印技术所面临的难题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种可以打印仿蜘蛛丝形式、有自支撑能力的变截面线形打印工具的应用于机械臂上的空间打印喷头。 本专利技术提出的应用于机械臂上的空间打印喷头，由机械部分和电子控制部分组成，其中:机械部分由法兰盘2、亚克力底板12、步进电机1、喷头启闭器4、中央转盘5、固定3D打印喷头6、活动3D打印喷头8、冷风管7和KUKA六轴机械臂3组成，其中，步进电机I连接齿轮组10 ;喷头启闭器4固定于亚克力底板12上，四个活动3D打印喷头8位于固定3D打印嗔头6四周，活动3D打印嗔头8 —纟而芽过嗔头启闭器4，其与嗔头启闭器4连接处通过绝热垫片9固定，同时活动3D打印喷头8端部连接进料管11 ;固定3D打印喷头6 —端穿过中央转盘5固定于亚克力底板12上，其与中央转盘5连接处通过绝热垫片9固定，同时固定3D打印喷头6端部连接进料管11 ;所述进料管11连接材料挤出器15 ;中央转盘5通过轴承连接齿轮组10 ;固定3D打印喷头6和活动3D打印喷头8旁边都有一个铜质的冷风管7，冷风管7通过塑料软管外接气泵16 ;步进电机1、喷头启闭器4、中央转盘5、冷风管7分别通过螺丝固定在预留有安装孔的亚克力底板12上，亚克力底板12通过连接件与法兰盘2连接，所述法兰盘2连接KUKA机械臂6 ；电子控制部分由5个步进电机控制板13、控制板扩展板14、主控制板21、操作面板17、面包板18、LED显示屏20和LED显示屏控制板19组成，其中:操作面板17通过面包板18连接主控制板21，LED显示屏20通过LED显示控制板19连接主控制板21 ;主控制板21分别连接5个步进电机控制板13、控制板扩展板14和气泵16 ；4个步进电机控制板13连接材料挤出器15，控制材料挤出；材料挤出器15连接活动3D打印喷头8和固定3D打印喷头6 ; I个步进电机控制板13连接中央转盘5后面的步进电机1，控制步进电机I旋转；控制板扩展板14连接活动3D打印喷头8和固定3D打印喷头6，控制打印喷头的温度。 本专利技术中，所述中央转盘5上设有圆角六边形托盘，所述喷头闭合器4顶在中央转盆5的圆角六边形托盘上，中央转盘5的旋转使得3个活动3D打印喷头8开始做开启与闭合动作。 本专利技术的工作过程如下:在LED显示屏控制板19上启动工具之后，控制板扩展板14首先给3个活动3D打印喷头8和I个固定3D打印喷头6开始通电加热，控制板扩展板14控制加热到可将ABS塑料(3D打印材料)融化的温度，然后主控制板21开始发出挤出命令，4个步进电机控制板13开始工作，控制材料挤出器15挤出ABS塑料。同时第5个步进电机控制板开始工作，给步进电机I供电，带动中央转盘5旋转，圆角六边形的中央转盘5的旋转使得3个活动3D打印喷头8开始做开启与闭合动作(如图4)。同时KUKA六轴机械臂开始载着本空间打印喷头沿预设的路径运动，则该喷头可以在路径上打印出类似蜘蛛丝截面形式的变截面线形。 本专利技术的有益效果在于:1、打印出的变截面线形有良好的自支撑能力，可以实现结构稳定的空间线形打印；2、借助KUKA六轴机械臂的高灵活性，可以实现自由的空间线形打印；3、构造简洁,成本低廉。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术的机械部分正视图。 图2为本专利技术的机械部分顶视图。 图3为本专利技术的机械部分左视图。 图4为本专利技术的机械部分轴测图。 图5为本专利技术的机械部分各部分组合图。 图6为本专利技术的电子控制部分构成图。 图7为本专利技术的活动3D打印喷头运动状态图。其中:左图为闭合状态，右图为打开状态。 图中标号:1为步进电机；2为法兰盘；3为KUKA六轴机械臂；4为喷头闭合器；5为中央转盘；6为固定3D打印喷头；7为冷风管；8为活动3D打印喷头；9为绝热垫片；10为齿轮组；11为送料管；12为亚克力底板；13为步进电机控制板；14为控制板扩展板；15为材料挤出器；16为气泵；17为操作面板；18为面包板；19为LED显示屏控制板；20为LED显示屏，21为主控制板。 【具体实施方式】 下面结合附图进一步说明本专利技术。 实施例1:根据图所示，机械部分主要由法兰盘2，亚克力底板12，步进电机1，喷头启闭器4，中央转盘5，固定3D打印喷头6，活动3D打印喷头9，冷风管7和KUKA六轴机械臂3组成。法兰盘2与KUKA六轴机械臂3配套，可根据实际需求更换不同型号的KUKA六轴机械臂3及其对应的法兰盘2。亚克力底板12由5mm厚亚克力板激光切割而成，上面留有安装其他零件的开孔。步进电机I型号为57HS7630A4 (单出轴、四线、轴径6.35、单扁，力矩1.8N.m)，步进电机I与齿轮组10连接。齿轮组10通过圆盘形连接件、轴承和螺丝与3D打印得到的圆角六边形托盘连接，组成中央转盘5。固定3D打印喷头6穿过中央转盘5，通过螺丝固定在亚克力底板12上。活动3D打印喷头8上带有螺纹，将绝热垫片9穿在活动3D打印喷头8上，再通过螺母固定在喷头闭合器4上。喷头闭合器4有两个定制的转动件，一个丝轴穿过两个轴承连接两个定制的转动件，同时用两个弹簧撑住两个转动件，让喷头闭合器4顶在中央转盆5的圆角六边形托盘上。冷风却管7为铜质，固定在亚克力底板12上，出风口紧邻固定3D打印喷头6和活动3D打印喷头8的出料口。 本专利技术的电子控制部分由5个步进电机控制板13(其中4个控制打印材料挤出器中的步进电机，I个控制驱动中心转盘的步进电机)，型号为A4988，I个控制板拓展板14，型号为RAMPS1.4，I个主控制板21，型号为Arduino Mega 2560，I个操作面板17，I个面包板18，I个LED显示屏20和一个LED显示屏控制板19，LE本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于机械臂上的空间打印喷头，由机械部分和电子控制部分组成，其特征在于：机械部分由法兰盘(2)、亚克力底板(12)、步进电机(1)、喷头启闭器(4)、中央转盘(5)、固定3D打印喷头(6)、活动3D打印喷头(8)、冷风管(7)和KUKA六轴机械臂(3)组成，其中，步进电机(1)连接齿轮组(10)；喷头启闭器(4)固定于亚克力底板(12)上，四个活动3D打印喷头(8)位于固定3D打印喷头(6)四周，活动3D打印喷头(8)一端穿过喷头启闭器(4)，其与喷头启闭器(4)连接处通过绝热垫片(9)固定，同时活动3D打印喷头(8)端部连接进料管(11)；固定3D打印喷头(6)一端穿过中央转盘(5)固定于亚克力底板(12)上，其与中央转盘(5)连接处通过绝热垫片(9)固定，同时固定3D打印喷头(6)端部连接进料管(11)；所述进料管(11)连接材料挤出器(15)；中央转盘(5)通过轴承连接齿轮组(10)；固定3D打印喷头(6)和活动3D打印喷头(8)旁边都有一个铜质的冷风管(7)，冷风管(7)通过塑料软管外接气泵(16)；步进电机(1)、喷头启闭器(4)、中央转盘(5)、冷风管(7)分别通过螺丝固定在预留有安装孔的亚克力底板(12)上，亚克力底板(12)通过连接件与法兰盘(2)连接，所述法兰盘(2)连接KUKA机械臂(6)；电子控制部分由5个步进电机控制板(13)、控制板扩展板(14)、主控制板(21)、操作面板(17)、面包板(18)、 LED显示屏(20)和LED显示屏控制板(19)组成，其中：操作面板(17)通过面包板(18)连接主控制板(21)，LED显示屏(20)通过LED显示控制板(19)连接主控制板(21)；主控制板(21)分别连接5个步进电机控制板(13)、控制板扩展板(14)和气泵(16)；4个步进电机控制板(13)连接材料挤出器(15)，控制材料挤出；材料挤出器(15)连接活动3D打印喷头(8)和固定3D打印喷头(6)；1个步进电机控制板(13)连接中央转盘(5)后面的步进电机(1)，控制步进电机(1)旋转；控制板扩展板(14)连接活动3D打印喷头(8)和固定3D打印喷头(6)，控制打印喷头的温度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁烽，于雷，孟浩，张立名，史纪，
申请(专利权)人：同济大学，上海创盟国际建筑设计有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31