一种混联式3D打印机制造技术

一种混联式3D打印机，包括框架、平面移动并联机构、打印升降台、送料输送装置以及控制面板。平面移动并联机构利用滚珠丝杠副和导轨固定于框架上，通过滚珠丝杠副与减速器和伺服电机相连，并通过三条分支运动链实现打印喷头在水平面内的二维移动；打印升降台利用滚珠丝杠副和导轨固定于框架上，通过滚珠丝杠副与减速器和伺服电机相连，实现打印升降台在垂直面内的上下移动；物料输送装置安装于动平台上通过加热装置和打印喷头完成材料的喷出；通过控制与检测模块对打印喷头的位置进行检测，从而反馈发到控制面板，并通过控制面板对其进行调控完成3D打印。本实用新型专利技术可以解决一般3D打印机机构解耦性差、工作空间小、精度低、承载能力弱等问题。

A kind of mixed 3D printer

A hybrid 3D printer includes a frame, a planar mobile parallel mechanism, a printing lifting platform, a feeding conveying device and a control panel. The planar moving parallel mechanism is fixed on the frame by ball screw pair and guide rail, connects with the reducer and servo motor through ball screw pair, and realizes the two-dimensional movement of the printing nozzle in the horizontal plane through three branch motion chains; the printing lift platform is fixed on the frame by the ball screw pair and the guide rail through the ball screw. The pair is connected with the reducer and the servo motor to realize the up and down movement of the printing elevator in the vertical plane; the material conveying device is installed on the moving platform through the heating device and the printing nozzle to complete the material ejection, and the position of the printer nozzle is detected by the control and detection module, and the feedback is sent to the control panel and passes through the control panel. The control panel controls it to complete the 3D printing. The utility model can solve the problems of the general 3D printer mechanism such as poor decoupling, small workspace, low accuracy and weak bearing capacity.

【技术实现步骤摘要】
一种混联式3D打印机
本专利技术涉及到3D打印机
，具体涉及一种混联式3D打印机。
技术介绍
随着科技的进步发展，普通的生产制造方式已经无法满足人们日益增长的需求，越来越多的快速成型技术被应用于人们的生活中，3D打印技术就是其中应用最为广泛的一种。3D打印技术又被称为3维打印技术，它以数字模型为基础，运用可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体。3D打印是在计算机系统的控制下根据所设计工件的三维模型直接形成三维实体，从而在生产过程中可以不用考虑工艺生产任何复杂形状的物品。这使得3D打印技术具有高效率、低成本、轨迹规划简单等优点。也正是这些优点使的该技术被应用于珠宝、航空航天、医学、房屋建筑、海军舰艇等诸多领域。在我国已有不少学者在此方面申请相关专利，如申请号为：201610485259.9、201610339410.8等专利。但是目前我国的3D打印行业仍然存在诸多问题如：机构解耦性差、工作空间小、精度低，承载能力弱等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种混联式3D打印机，用以解决机构解耦性差、工作空间小、精度低、承载能力弱等问题。为了解决上述问题本专利技术采用的技术方案是：一种混联式3D打印机，包括框架、平面移动并联机构、打印升降台、物料输送装置和控制面板，所述的平面移动并联机构包括动力机构、并联机构、导轨、传动机构和动平台，在框架中设置两条相垂直的导轨及与导轨相配合的两个传动机构，每个传动机构由一套动力机构驱动；所述并联机构包括第一分支运动链、第二分支运动链和第三分支运动链，第一分支运动链为恰约束运动链，包括两根转动连接的连杆，第一分支运动链的两端分别与所述框架的立柱以及动平台的一侧面转动连接，且连杆之间的转动轴线以及第一分支运动链与立柱及动平台连接处的转动轴线均为竖直方向；所述第二分支运动链和第三分支运动链的结构相同，均包括伸缩杆、第二转动副Ⅰ和第二转动副Ⅱ，其中伸缩杆的一端通过第二转动副Ⅰ与导轨及传动机构连接，另一端通过第二转动副Ⅱ与动平台转动连接，在同一分支运动链中，第二转动副Ⅰ和第二转动副Ⅱ的轴线相平行，且与连接分支运动链的导轨平行，由动力机构通过传动机构驱动第二分支运动链及第三分支运动链沿各自所连接的导轨水平移动；所述物料输送装置安装在动平台上；所述打印升降台包括台面以及安装在框架上的竖直升降机构。优选的，所述的传动机构为滚珠丝杠副Ⅰ，与滚珠丝杠副Ⅰ相配合的导轨与滚珠丝杠副Ⅰ中的滚珠丝杠Ⅰ平行。优选的，所述物料输送装置包括物料盘、加热装置和打印喷头以及设置在动平台上的冷却装置，由冷却装置对打印喷头喷出的材料进行冷却。优选的，所述打印升降台中的竖直升降机构包括滚珠丝杠副Ⅱ和动力装置，滚珠丝杠副Ⅱ成对并对称设置在打印升降台的两侧，每个滚珠丝杠副Ⅱ与一套动力装置相连接，由两套动力装置驱动两个滚珠丝杠副Ⅱ中的滚珠丝杠Ⅱ同步旋转，滚珠丝杠副Ⅱ中的滚珠丝杠螺母与打印升降台的台面固接。优选的，所述滚珠丝杠Ⅱ的两侧对称设有导杆，导杆与滚珠丝杠Ⅱ平行，所述打印升降台的台面滑动设置在导杆上。优选的，所述的动力机构和动力装置均为伺服电机和减速器。优选的，所述控制面板内设有控制模块和监测模块。优选的，所述的动平台为矩形，第一分支运动链、第二分支运动链和第三分支运动链分别与动平台的三个侧面连接。本专利技术的有益效果是：提供一种混联式3D打印机，利用平面并联机构实现打印喷头所在动平台在水平面内的移动，通过滚珠丝杠副实现打印平台的升降运动。本专利技术的速度雅可比矩阵为对角阵，机构的一个输出运动仅由一个电机控制，解决了以往3D打印机存在的机构解耦性差，工作空间小、承载能力弱等问题。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术中平面移动并联机构的结构示意图；图3为本专利技术中打印升降台的结构示意图；图4为本专利技术中物料输送装置的结构示意图；图中标记：1、框架，2、平面移动并联机构，3、打印升降台，4、物料输送装置，5、控制面板，6、伺服电机，7、减速器；201、导轨，202、滚珠丝杠Ⅰ，203、动平台，204、第一连杆，205、第二连杆，206、第三连杆，207、第四连杆；301、台面，302、滚珠丝杠Ⅱ、303、滚珠丝杠螺母、304、导杆；401、物料盘，402、加热装置，403、打印喷头，404、冷却装置；L1、第一分支运动链，L2、第二分支运动链，L3、第三分支运动链，R1、第一转动副，R2-1、第二转动副Ⅰ，R2-2、第二转动副Ⅱ。具体实施方式下面结合附图，通过具体的实施方式对本专利技术的技术方案做进一步的说明。如图所示，一种混联式3D打印机，如图所示，一种基于平面移动并联机构的3D打印机，包括框架1、平面移动并联机构2、打印升降台3、物料输送装置4以及控制面板5。所述框架1为立方体结构，所述平面移动并联机构2主要包括动力机构、并联机构、导轨201、传动机构和动平台203，动力机构由伺服电机6和减速器7组成，导轨201设有两根，且相垂直，每根导轨201均水平设置在框架1的顶部，传动机构采用滚珠丝杠副Ⅰ，滚珠丝杠副Ⅰ中的滚珠丝杠Ⅰ202与导轨201一一对应且平行于相对应的导轨201，动力机构设有两套，两套动力机构中的伺服电机6均安装于框架1的不同端面，以通过减速器7分别驱动两根滚珠丝杠Ⅰ202转动；所述的并联机构包括第一分支运动链L1、第二分支运动链L2和第三分支运动链L3，第一分支运动链L1为恰约束运动链，包括第一连杆204、第二连杆205和三个第一转动副R1，第一连杆204和第二连杆205通过其中一个第一转动副R1转动连接，第一连杆204通过另一个第一转动副R1与所述框架1的立柱转动连接，第二连杆205通过第三个第一转动副R1与所述动平台203转动连接，并且三个第一转动副R1的转动轴均为竖直方向；所述第二分支运动链L2和第三分支运动链L3的结构相同，均包括伸缩杆和第二转动副，第二转动副包括转动副ⅠR2-1和转动副ⅡR2-2，伸缩杆由第三连杆206和第四连杆207通过移动副连接而成，第三连杆206和第四连杆207之间通过移动副可以相对移动，以改变伸缩杆的长度，第三连杆206通过转动副ⅠR2-1与导轨201及滚珠丝杠副Ⅰ连接，第四连杆207通过转动副ⅡR2-2与动平台203转动连接，在同一分支运动链中，转动副ⅠR2-1和转动副ⅡR2-2的轴线相平行，且与分支运动链所连接的导轨201平行，由伺服电机6和减速器7驱动各自所连接的滚珠丝杠Ⅰ旋转，进而使得第二分支运动链L2及第三分支运动链L3沿各自所连接的导轨201水平移动，以实现动平台203在水平面内二维移动。所述打印升降台3包括台面301和竖直升降机构，竖直升降机构包括滚珠丝杠副Ⅱ和动力装置，动力装置由伺服电机6和减速器7组成，滚珠丝杠副Ⅱ成对并对称设置在打印升降台3台面301的两侧，每个滚珠丝杠副Ⅱ与一套动力装置相连接，由两套动力装置驱动两个滚珠丝杠副Ⅱ中的滚珠丝杠Ⅱ302同步旋转，滚珠丝杠副Ⅱ中的滚珠丝杠螺母303与打印升降台3的台面301固接。进一步的，滚珠丝杠Ⅱ302的两侧对称设有导杆304，导杆304平行于滚珠丝杠Ⅱ302，所述打印升降台3的台面301滑动设置在导杆304上。所述的物料输送装置4设置在动平台203上，包括物料盘401、加热装置402、打印喷头40本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混联式3D打印机，包括框架（1）、平面移动并联机构（2）、打印升降台（3）、物料输送装置（4）和控制面板（5），其特征在于：所述的平面移动并联机构（2）包括动力机构、并联机构、导轨（201）、传动机构和动平台（203），在框架（1）中设置两条相垂直的导轨（201）及与导轨（201）相配合的两个传动机构，每个传动机构由一套动力机构驱动；所述并联机构包括第一分支运动链（L1）、第二分支运动链（L2）和第三分支运动链（L3），第一分支运动链（L1）为恰约束运动链，包括两根转动连接的连杆，第一分支运动链（L1）的两端分别与所述框架（1）的立柱以及动平台（203）的一侧面转动连接，且连杆之间的转动轴线以及第一分支运动链（L1）与立柱及动平台（203）连接处的转动轴线均为竖直方向；所述第二分支运动链（L2）和第三分支运动链（L3）的结构相同，均包括伸缩杆、第二转动副Ⅰ（R2‑1）和第二转动副Ⅱ（R2‑2），其中伸缩杆的一端通过第二转动副Ⅰ（R2‑1）与导轨（201）及传动机构连接，另一端通过第二转动副Ⅱ（R2‑2）与动平台（203）转动连接，在同一分支运动链中，第二转动副Ⅰ（R2‑1）和第二转动副Ⅱ（R2‑2）的轴线相平行，且与连接分支运动链的导轨（201）平行，由动力机构通过传动机构驱动第二分支运动链（L2）及第三分支运动链（L3）沿各自所连接的导轨（201）水平移动；所述物料输送装置（4）安装在动平台（203）上；所述打印升降台（3）包括台面（301）以及安装在框架（1）上的竖直升降机构。...

【技术特征摘要】
1.一种混联式3D打印机，包括框架（1）、平面移动并联机构（2）、打印升降台（3）、物料输送装置（4）和控制面板（5），其特征在于：所述的平面移动并联机构（2）包括动力机构、并联机构、导轨（201）、传动机构和动平台（203），在框架（1）中设置两条相垂直的导轨（201）及与导轨（201）相配合的两个传动机构，每个传动机构由一套动力机构驱动；所述并联机构包括第一分支运动链（L1）、第二分支运动链（L2）和第三分支运动链（L3），第一分支运动链（L1）为恰约束运动链，包括两根转动连接的连杆，第一分支运动链（L1）的两端分别与所述框架（1）的立柱以及动平台（203）的一侧面转动连接，且连杆之间的转动轴线以及第一分支运动链（L1）与立柱及动平台（203）连接处的转动轴线均为竖直方向；所述第二分支运动链（L2）和第三分支运动链（L3）的结构相同，均包括伸缩杆、第二转动副Ⅰ（R2-1）和第二转动副Ⅱ（R2-2），其中伸缩杆的一端通过第二转动副Ⅰ（R2-1）与导轨（201）及传动机构连接，另一端通过第二转动副Ⅱ（R2-2）与动平台（203）转动连接，在同一分支运动链中，第二转动副Ⅰ（R2-1）和第二转动副Ⅱ（R2-2）的轴线相平行，且与连接分支运动链的导轨（201）平行，由动力机构通过传动机构驱动第二分支运动链（L2）及第三分支运动链（L3）沿各自所连接的导轨（201）水平移动；所述物料输送装置（4）安装在动平台（203）上；所述打印升降台（3）包括台面（301）以及安装在框架（1）上的竖直升降机构。2.根据权利要求1所述的一种混联式3D打印机，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦斌，陈子豪，李跃松，彭建军，王文胜，荆献领，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：新型
国别省市：河南,41