工作台可回转的3D打印装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种工作台可回转的3D打印装置，包括，平动移动机构，用以承载挤出头并驱动所述的挤出头平动；回转工作台，包括三个受驱动伸缩的支撑臂和工作台板，所述的支撑臂均匀分布且与一端与工作台板可旋转连接，另一端与载板可摆动连接。本发明专利技术的工作平台可以实行±45度旋转。通过控制电机的运动情况满足挤出头的各种位置要求，实现了任意三维立体模型的打印功能，很好的解决了过渡性区域和悬臂结构的问题，减少了支撑材料的使用，避免了材料的浪费，增大了打印空间，提高了产品打印的质量和效率。

【技术实现步骤摘要】
工作台可回转的3D打印装置及控制方法
本专利技术涉及3D打印装置
，特别是涉及一种工作台可回转的3D打印装置及控制方法。
技术介绍
3D打印技术是以数字模型文件为基础，运用粉末状材料或者丝状材料或者液态材料，通过粘结固化构造三维物体的技术。按成型方式可以分为熔融沉积(FDM)，光固化成型(SLA)，选择性激光烧结(SLS)，分层实体制造(LOM)等。熔融沉积技术(FDM)是3D打印技术的一种。现在，市面上比较流行的熔融沉积式3D打印机主要以三轴为主，一般采用滑轨或同步带传动，其运动方式可归纳为两类：第一类是X轴与Y轴复合与打印机的挤出头运动，工作平台做Z轴的独立运动；第二类是X轴与Y轴复合与工作平台的运动，而打印机挤出头做Z轴的独立运动。第一类打印机的挤出头在X-Y平面进行打印，当打印尖角或者坡度很大的曲面时，会出现丝料扭曲的情况；第二类打印机在打印同种大小的成型件时，其所需要的运动空间最大，同时，工作台质量大，不利于打印速度的提高。现在的3D打印机因三轴的局限性，在打印具有悬臂或悬吊结构的模型时，需要大量的支撑结构作为辅助，降低了打印效率，提高了打印成本，同时增加了后处理难度。另外，复合材料打印将是3D打印发展的重要趋势。但是由于目前打印机结构的限制，不可避免的出现阶梯效应。中国专利CN106113512A公开了一种五轴联动3D打印平台，其包括平台机架等，平台机架的左侧设有第一导杆固定座和第二导杆固定座，第二导杆固定座位于第一导杆固定座的后方，第一Y轴导杆、第二Y轴导杆分别通过第一导杆固定座、第二导杆固定座固定且第一Y轴导杆与第二Y轴导杆平行，Y轴电机位于第一Y轴导杆和第二Y轴导杆之间且靠近平台支架的左侧，Y轴电机上设有Y轴皮带，支撑板位于第一Y轴导杆和第二Y轴导杆的上方，平台外壳位于支撑板的上方。虽然其在X、Y、Z轴基础上增加了两个A、C转动自由度，能够是打印体做回转运动，在一定程度上增加了3D打印机的打印灵活性，可以加工表面复杂的模型；但是各运动相对独立控制，增加了控制的复杂性。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种工作台可回转的3D打印装置。为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：一种工作台可回转的3D打印装置，包括，平动移动机构，用以承载挤出头并驱动所述的挤出头平动；回转工作台，包括三个受驱动伸缩的支撑臂和工作台板，所述的支撑臂均匀分布且与一端与工作台板可旋转连接，另一端与载板可摆动连接。还包括基架，所述的平动移动机构固定在基架顶部，所述的回转工作台的载板与所述的基架底部固定连接。所述的平动移动机构包括，X向驱动部，其包括设置在基架两侧的X向导杆，分别可滑动地设置在所述的X向导杆上的两个X向载块，以及驱动所述的X向载块沿X向导杆移动的X向驱动电机，Y向驱动部，其包括两端与所述的X向载块固定连接的Y向导杆，可滑动地设置在所述的Y向载架，以及驱动所述的Y向载架沿Y向导杆移动的Y向驱动电机，所述的挤出头设置在所述的Y向载架上。所述的支撑臂包括与所述的载板通过转轴连接的支撑杆，与所述的支撑杆固定连接的直线滑轨，与所述的支撑杆固定连接且驱动丝杠螺母沿所述的直线滑轨运动的丝杠电机，以及一端与所述的丝杠螺母固定连接一端与所述的工作台板可转动连接的连杆。所述的连接杆通过关节轴承与所述的工作台板可旋转连接。所述的连杆为中空管，所述的丝杠电机的丝杠可匹配地插入所述的连接内并自由转动。所述的支撑臂包括与所述的载板通过转轴连接的支撑杆，与所述的支撑杆固定连接的直线滑轨，与所述的支撑杆固定连接且驱动滑块沿所述的直线滑轨运动的伸缩电机，以及一端与所述的滑块固定连接一端与所述的工作台板可转动连接的连杆。一种工作台可回转的3D打印装置的控制方法，包括，X向驱动电机和Y向驱动电机分别同步或异步驱动挤出头X向和Y向平动，三个支撑臂同步伸缩驱动工作台板Z向的平动，三个支撑臂中其中一个支撑臂伸长或缩短，另外两个支撑臂同步缩短或伸长实现绕X轴或Y轴转动。所述的绕X轴或Y轴转动与Z轴平动的复合运动。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的回转工作平台可以实行±45度旋转。通过控制电机的运动情况满足挤出头的各种位置要求，实现了任意三维立体模型的打印功能，很好的解决了过渡性区域和悬臂结构的问题，减少了支撑材料的使用，避免了材料的浪费，增大了打印空间，提高了产品打印的质量和效率。附图说明图1所示为本专利技术的工作台可回转的3D打印装置的斜视结构示意图。图2所示为图1所示的3D打印装置左视结构示意图；图3所示为图1所示的3D打印装置主视结构示意图；图4所示为图2所示的3D打印装置的截面结构示意图；图5所示为图1所示的俯视结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1-5所示，本专利技术的工作台可回转的3D打印装置，包括，平动移动机构1，用以承载挤出头并驱动所述的挤出头3平动；如X轴和Y轴的平动，回转工作台2，包括三个受驱动伸缩的支撑臂21和工作台板20，所述的支撑臂均匀分布且与一端与工作台板可旋转连接，另一端与载板22可摆动连接，即，三个沿着工作台板周向120度均布的支撑臂同步运动实现工作台板的平动，如Z轴移动；三个支撑臂差时运动实现工作台板的转动。如绕X轴和Y轴的翻转。本专利技术将3D打印的5轴运动分解为挤出头在平面内的平动和工作台板的升降以及绕X轴和Y翻转的运动，可以实现绕X轴和Y轴±45度旋转。通过控制电机的运动可满足工作台的各种位置要求，实现了任意三维立体模型的打印，很好的解决了阶梯效应和悬臂结构的问题，减少了支撑材料的使用，同时可实现复合材料沿任意纤维方向打印。优选地，为提高设备的整体性，还包括基架，所述的平动移动机构固定在基架顶部，所述的回转工作台的载板21与所述的基架底部固定连接。所述的机架为方形框架式结构，由工业铝型材通过直角件固定连接构成，质量轻，受力强，充分利用该工业铝型材，可以节省空间。具体地说，所述的平动移动机构包括，X向驱动部，其包括两根分别设置在基架两侧的X向导杆11，分别通过直线轴承可滑动地设置在所述的X向导杆上的两个X向载块13，以及驱动所述的X向载块沿X向导杆移动的X向驱动电机；Y向驱动部，其包括两根两端与所述的X向载块固定连接的Y向导杆12，通过直线轴承可滑动地设置在所述的Y向载架，以及与其中一个X向载块固定连接用以驱动所述的Y向载架沿Y向导杆移动的Y向驱动电机，所述的挤出头设置在所述的Y向载架上。其中，X向驱动电机和Y向驱动电机分别通过同步带实现驱动，同时，X向电机为实现两侧的X向载块的同步移动，还包括同步传动杆，在通过传动杆两端分别设置一个同步带动和两个同步带轮，两侧的同步驱动，有效保证运行的平稳性。具体地，所述的支撑臂21与工作平台20通过转轴可摆动连接，即构成球面副，上端通过关节轴承与所述的工作台板可旋转连接。其中，三个转轴中有一个与X向垂直或平行以实现控制的简化。在具体实现上，作为其中一个实施例，所述的支撑臂21包括与所述的载板通过转轴连接的支撑杆，与所述的支撑架固定连接的直线滑轨211，与所述的支撑杆固定连接且驱动丝杠螺母沿所述的直线滑轨运动的丝杠电机213本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工作台可回转的3D打印装置，其特征在于，包括，平动移动机构，用以承载挤出头并驱动所述的挤出头平动；回转工作台，包括三个受驱动伸缩的支撑臂和工作台板，所述的支撑臂均匀分布且与一端与工作台板可旋转连接，另一端与载板可摆动连接。

【技术特征摘要】
1.一种工作台可回转的3D打印装置，其特征在于，包括，平动移动机构，用以承载挤出头并驱动所述的挤出头平动；回转工作台，包括三个受驱动伸缩的支撑臂和工作台板，所述的支撑臂均匀分布且与一端与工作台板可旋转连接，另一端与载板可摆动连接。2.如权利要求1所述的工作台可回转的3D打印装置，其特征在于，还包括基架，所述的平动移动机构固定在基架顶部，所述的回转工作台的载板与所述的基架底部固定连接。3.如权利要求1所述的工作台可回转的3D打印装置，其特征在于，所述的平动移动机构包括，X向驱动部，其包括设置在基架两侧的X向导杆，分别可滑动地设置在所述的X向导杆上的两个X向载块，以及驱动所述的X向载块沿X向导杆移动的X向驱动电机，Y向驱动部，其包括两端与所述的X向载块固定连接的Y向导杆，可滑动地设置在所述的Y向载架，以及驱动所述的Y向载架沿Y向导杆移动的Y向驱动电机，所述的挤出头设置在所述的Y向载架上。4.如权利要求1所述的工作台可回转的3D打印装置，其特征在于，所述的支撑臂包括与所述的载板通过转轴连接的支撑杆，与所述的支撑杆固定连接的直线滑轨，与所述的支撑杆固定连接且驱动丝杠螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉山，吴萌，蔡玉俊，祝权，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学，
类型：发明
国别省市：天津,12