[發明專利]一種應用于機械臂上的空間打印噴頭

在審

• 申請號: 201410655343.1
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104385600A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 袁烽;于雷;孟浩;張立名;史紀
• 申請（專利權）人: 同濟大學;上海創盟國際建筑設計有限公司
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，具體涉及一種應用于機械臂上的空間打印噴頭。

背景技術

目前的應用較為廣泛的3D打印技術有熔融沉積（FDM）和選擇性激光燒結（SLS）等，這兩種技術的根本都是將打印材料熔融然后重新塑形，產生的打印產品有兩個主要問題：首先是產品純粹是材料堆砌而成，缺少結構邏輯，以至于3D打印產品普遍強度較差，尤其是粉末激光燒結打印的產品，抗拉能力十分欠缺；其次是由于自身結構強度較差帶來的打印產品限制的問題，當需要進行較細的空間線形打印時，由于產品強度有限，打印出的產品十分容易出現損壞的情況，因此，有結構強度的空間線形打印也是目前3D打印技術所面臨的難題之一。

發明內容

本發明的目的在于提出一種可以打印仿蜘蛛絲形式、有自支撐能力的變截面線形打印工具的應用于機械臂上的空間打印噴頭。

本發明提出的應用于機械臂上的空間打印噴頭，由機械部分和電子控制部分組成，其中：

機械部分由法蘭盤2、亞克力底板12、步進電機1、噴頭啟閉器4、中央轉盤5、固定3D打印噴頭6、活動3D打印噴頭8、冷風管7和KUKA六軸機械臂3組成，其中，步進電機1連接齒輪組10；噴頭啟閉器4固定于亞克力底板12上，四個活動3D打印噴頭8位于固定3D打印噴頭6四周，活動3D打印噴頭8一端穿過噴頭啟閉器4，其與噴頭啟閉器4連接處通過絕熱墊片9固定，同時活動3D打印噴頭8端部連接進料管11；固定3D打印噴頭6一端穿過中央轉盤5固定于亞克力底板12上，其與中央轉盤5連接處通過絕熱墊片9固定，同時固定3D打印噴頭6端部連接進料管11；所述進料管11連接材料擠出器15；中央轉盤5通過軸承連接齒輪組10；固定3D打印噴頭6和活動3D打印噴頭8旁邊都有一個銅質的冷風管7，冷風管7通過塑料軟管外接氣泵16；步進電機1、噴頭啟閉器4、中央轉盤5、冷風管7分別通過螺絲固定在預留有安裝孔的亞克力底板12上，亞克力底板12通過連接件與法蘭盤2連接，所述法蘭盤2連接KUKA機械臂6；

電子控制部分由5個步進電機控制板13、控制板擴展板14、主控制板21、操作面板17、面包板18、?LED顯示屏20和LED顯示屏控制板19組成，其中：操作面板17通過面包板18連接主控制板21，LED顯示屏20通過LED顯示控制板19連接主控制板21；主控制板21分別連接5個步進電機控制板13、控制板擴展板14和氣泵16；4個步進電機控制板13連接材料擠出器15，控制材料擠出；材料擠出器15連接活動3D打印噴頭8和固定3D打印噴頭6；1個步進電機控制板13連接中央轉盤5后面的步進電機1，控制步進電機1旋轉；控制板擴展板14連接活動3D打印噴頭8和固定3D打印噴頭6，控制打印噴頭的溫度。

?本發明中，所述中央轉盤5上設有圓角六邊形托盤，所述噴頭閉合器4頂在中央轉盆5的圓角六邊形托盤上，中央轉盤5的旋轉使得3個活動3D打印噴頭8開始做開啟與閉合動作。

本發明的工作過程如下：在LED顯示屏控制板19上啟動工具之后，控制板擴展板14首先給3個活動3D打印噴頭8和1個固定3D打印噴頭6開始通電加熱，控制板擴展板14控制加熱到可將ABS塑料(3D打印材料)融化的溫度，然后主控制板21開始發出擠出命令，4個步進電機控制板13開始工作，控制材料擠出器15擠出ABS塑料。同時第5個步進電機控制板開始工作，給步進電機1供電，帶動中央轉盤5旋轉，圓角六邊形的中央轉盤5的旋轉使得3個活動3D打印噴頭8開始做開啟與閉合動作（如圖4）。同時KUKA六軸機械臂開始載著本空間打印噴頭沿預設的路徑運動，則該噴頭可以在路徑上打印出類似蜘蛛絲截面形式的變截面線形。

本發明的有益效果在于：1、打印出的變截面線形有良好的自支撐能力，可以實現結構穩定的空間線形打印；2、借助KUKA六軸機械臂的高靈活性，可以實現自由的空間線形打印；3、構造簡潔，成本低廉。

附圖說明

圖1為本發明的機械部分正視圖。

圖2為本發明的機械部分頂視圖。

圖3為本發明的機械部分左視圖。

圖4為本發明的機械部分軸測圖。

圖5為本發明的機械部分各部分組合圖。

圖6為本發明的電子控制部分構成圖。

圖7為本發明的活動3D打印噴頭運動狀態圖。其中：左圖為閉合狀態，右圖為打開狀態。