一种基于三轴运动的复合水泥材料3D打印机装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于三轴运动的复合水泥材料3D打印机装置，涉及3D打印技术领域，包括机架、三轴运动机构、打印喷头、打印托板装置、控制器以及与控制器相连的伺服驱动单元、温度传感器和接近开关；三轴运动机构搭载于机架上并与伺服驱动单元连接，打印喷头设于三轴运动机构上，通过三轴运动机构实现三轴方向运动，打印托板装置用于存放水泥打印件，打印托板装置包括托板、把手、支撑轮以及固定位置挡板；温度传感器安装于打印喷头上，用于检测环境温度；接近开关安装于三轴运动机构的设定极限位置处，用于限制三轴运动机构的运动位置，该装置既可以打印复合水泥材料，也可以打印普通水泥材料，结构简单，具有较高的实用价值。值。值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三轴运动的复合水泥材料3D打印机装置


[0001]本技术涉及3D打印
，尤其是一种基于三轴运动的复合水泥材料3D打印机装置。

技术介绍

[0002]3D打印机装置作为一种低成本、高密节能、机动灵活、快速部署的材料成型设备，已经得到广泛的应用。复合材料制造是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术。随着复合材料制造装备、成型工艺等技术发展越来越成熟，近年来建筑类复合材料制造在工业领域得到了广泛的应用。
[0003]从温度上来说，一般温度越低复合水泥材料水化反应越不活跃，凝结所需的时间则越长，在未凝结的这段时间，复合水泥材料的堆积性较差，不利于继续打印上一层，当打印大型构件时温度过高会产生气泡，影响其结构强度。而且传统的3D打印机装置结构较复杂，当打印完一层后，需要将较大的打印托板上升或下降后再打印下一层，因此得到的水泥打印件的精度较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于三轴运动的复合水泥材料3D打印机装置。使用该装置可以保证打印过程处于液状材料适宜打印的温度，提高了水泥打印件的精度和打印件力学性能。
[0005]本技术的技术方案如下：
[0006]一种基于三轴运动的复合水泥材料3D打印机装置，包括机架、三轴运动机构、打印喷头、打印托板装置、控制器以及与控制器相连的直流稳压电源、伺服驱动单元、温度传感器和接近开关；直流稳压电源还连接温度传感器和接近开关用于提供电源；三轴运动机构搭载于机架上并与伺服驱动单元连接，打印喷头设于三轴运动机构上，通过三轴运动机构实现xyz三轴方向运动，打印托板装置位于三轴运动机构和打印喷头的下方，用于存放水泥打印件，打印托板装置包括托板、置于托板侧边的把手、置于托板下表面的支撑轮以及固定位置挡板，固定位置挡板位于托板一边角处，起到隔离防护的作用；温度传感器安装于打印喷头上，用于检测环境温度；接近开关安装于三轴运动机构的设定极限位置处，用于限制三轴运动机构的运动位置。
[0007]其进一步的技术方案为，三轴运动机构包括x轴传动机构、y轴传动机构、z轴传动机构，x轴传动机构沿机架的x轴方向设置，y轴传动机构与x轴传动机构沿xy平面垂直设置，y轴传动机构在x轴传动机构上沿x轴方向水平移动，z轴传动机构与x轴传动机构、y轴传动机构沿z轴方向垂直设置，z轴传动机构在y轴传动机构上沿y轴方向水平移动，打印喷头设于z轴传动机构上，并沿z轴方向上下移动。
[0008]其进一步的技术方案为，x轴传动机构包括两个x轴方向导轨、x轴滚珠丝杠和x轴联轴器，x轴方向导轨和x轴滚珠丝杠的两端均设于沿x轴方向的机架上，且两个x轴方向导
轨相对设置，x轴滚珠丝杠的一端通过x轴联轴器与伺服驱动单元中的x轴伺服电机连接；y轴传动机构包括y轴方向导轨、y轴滚珠丝杠和y轴联轴器，y轴方向导轨和y轴滚珠丝杠设于机架的y轴支撑横梁上，y轴支撑横梁沿y轴方向分布，y轴支撑横梁的两端分别位于两个x轴方向导轨上且y轴支撑横梁套设于x轴滚珠丝杠上，y轴滚珠丝杠的一端通过y轴联轴器与伺服驱动单元中的y轴伺服电机连接；z轴传动机构包括z轴方向光轴、z轴滚珠丝杠、z轴联轴器、z轴支撑架、z轴传动台和z轴连接件，z轴方向光轴和z轴滚珠丝杠设于沿z轴方向分布的z轴支撑架上，z轴传动台套设于z轴方向光轴上，并与z轴连接件固定连接，z轴支撑架通过z轴连接件设于y轴方向导轨上且套设于y轴滚珠丝杠上，z轴滚珠丝杠的一端通过z轴联轴器与伺服驱动单元中的z轴伺服电机连接，打印喷头位于z轴方向光轴上且套设于z轴滚珠丝杠上；各轴方向导轨和z轴方向光轴用于限制各轴运动轨迹，接近开关分别设于各轴的方向导轨和z轴方向光轴的设定极限位置处。
[0009]其进一步的技术方案为，伺服驱动单元包括x轴伺服驱动器和x轴伺服电机和x轴编码器、y轴伺服驱动器和y轴伺服电机和y轴编码器、z轴伺服驱动器和z轴伺服电机和z轴编码器、c轴驱动器和c轴进料电机，各轴的伺服驱动器、伺服电机和编码器依次相连，各轴的编码器设置在各轴对应的伺服电机的电机轴上，且与各轴对应的伺服驱动器相连，各轴的伺服驱动器还与控制器连接，c轴进料电机与打印喷头的进料部位连接，编码器用于反馈各轴伺服电机的运行位置。
[0010]其进一步的技术方案为，装置还包括与控制器相连的水平传感器和应变片测力传感器，水平传感器和应变片测力传感器通过直流稳压电源供电，水平传感器和应变片测力传感器安装于打印喷头上，水平传感器用于检测喷口状态与打印件存放板的倾角状态，应变片测力传感器用于测量液状材料挤出量。
[0011]其进一步的技术方案为，装置还包括与控制器相连的显示器面板和键盘鼠标，显示器面板用于显示装置的实时打印数据，显示器面板配合键盘鼠标还用于创建所需复合材料打印件的基础信息。
[0012]其进一步的技术方案为，装置还包括与控制器相连的辅助设备，包括指示灯、风扇和日光灯，指示灯用于提示装置的运行情况，风扇用于给控制器、伺服驱动单元散热，日光灯用于给安装了控制器的电气柜照明使用。
[0013]本技术的有益技术效果是：
[0014]通过在打印喷头处设置温度传感器、水平传感器和应变片测力传感器，可以检测喷口状态与打印件存放板是否处于水平位置，保证打印过程处于液状材料适宜打印的温度，提高了水泥打印件的精度和打印件力学性能，该装置在水泥材料成型方面做到依据工作环境的变化做出适应性调整，具有较好的鲁棒性；通过在各轴传动机构的设定极限位置处设置接近开关，防止各轴传动机构的运动位置超出限位；该3D打印机装置通过三轴运动机构和伺服驱动单元配合实现三轴打印，通过编码器反馈各轴伺服电机当前运行位置，当存在意外断电或者停机复位时，可以选择重新启动或者继续上一次未完成的打印位置继续打印，实现打印大型零件的灵活可操控性，提高打印的成功率，并且节约能源。
附图说明
[0015]图1是本申请提供的3D打印机装置的原理示意图。
[0016]图2是本申请提供的3D打印机装置的结构示意图。
[0017]图3是本申请提供的3D打印机装置的另一视角的结构示意图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本技术的具体实施方式做进一步说明。
[0019]结合图1
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图3所示，基于三轴运动的复合水泥材料3D打印机装置包括机架1、三轴运动机构、打印喷头2、打印托板装置、控制器3以及与控制器3相连的直流稳压电源4、伺服驱动单元、温度传感器5和接近开关6，可选的，还包括与控制器3相连的水平传感器7、应变片测力传感器8、显示器面板9、键盘鼠标10和辅助设备。直流稳压电源4还连接温度传感器5、接近开关6、水平传感器7、应变片测力传感器8用于提供电源，可选的，还连接其他需要用电的设备为其供电。本申请的控制器3基于NC610系列实现，控制器3通过获取各个传感器采集的当前状态数据，判定当前状态是否满足复合水泥材料3D打印的基本运行条件，控制器3通过读取u盘模型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三轴运动的复合水泥材料3D打印机装置，其特征在于，包括机架、三轴运动机构、打印喷头、打印托板装置、控制器以及与所述控制器相连的直流稳压电源、伺服驱动单元、温度传感器和接近开关；所述直流稳压电源还连接所述温度传感器和接近开关用于提供电源；所述三轴运动机构搭载于所述机架上并与所述伺服驱动单元连接，所述打印喷头设于所述三轴运动机构上，通过所述三轴运动机构实现xyz三轴方向运动，所述打印托板装置位于所述三轴运动机构和打印喷头的下方，用于存放水泥打印件，所述打印托板装置包括托板、置于托板侧边的把手、置于托板下表面的支撑轮以及固定位置挡板，所述固定位置挡板位于托板一边角处，起到隔离防护的作用；所述温度传感器安装于所述打印喷头上，用于检测环境温度；所述接近开关安装于所述三轴运动机构的设定极限位置处，用于限制所述三轴运动机构的运动位置。2.根据权利要求1所述的基于三轴运动的复合水泥材料3D打印机装置，其特征在于，所述三轴运动机构包括x轴传动机构、y轴传动机构、z轴传动机构，所述x轴传动机构沿所述机架的x轴方向设置，所述y轴传动机构与所述x轴传动机构沿xy平面垂直设置，所述y轴传动机构在所述x轴传动机构上沿x轴方向水平移动，所述z轴传动机构与所述x轴传动机构、y轴传动机构沿z轴方向垂直设置，所述z轴传动机构在所述y轴传动机构上沿y轴方向水平移动，所述打印喷头设于所述z轴传动机构上，并沿z轴方向上下移动。3.根据权利要求2所述的基于三轴运动的复合水泥材料3D打印机装置，其特征在于，所述x轴传动机构包括两个x轴方向导轨、x轴滚珠丝杠和x轴联轴器，所述x轴方向导轨和x轴滚珠丝杠的两端均设于沿x轴方向的所述机架上，且两个所述x轴方向导轨相对设置，所述x轴滚珠丝杠的一端通过所述x轴联轴器与所述伺服驱动单元中的x轴伺服电机连接；所述y轴传动机构包括y轴方向导轨、y轴滚珠丝杠和y轴联轴器，所述y轴方向导轨和y轴滚珠丝杠设于所述机架的y轴支撑横梁上，所述y轴支撑横梁沿y轴方向分布，所述y轴支撑横梁的两端分别位于两个x轴方向导轨上且所述y轴支撑横梁套设于所述x轴滚珠丝杠上，所述y轴滚珠丝杠的一端通过所述y轴联轴器与所述伺服驱动单元中的y轴伺服电机连接；所述z轴传动机构包括z轴方向光轴、z轴滚珠丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洋，张秋菊，宁萌，
申请(专利权)人：江苏集萃复合材料装备研究所有限公司，
类型：新型
国别省市：