[發(fā)明專利]雙旋轉(zhuǎn)式3D打印機(jī)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410707082.3
• 申請(qǐng)日: 2014-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN104385602A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘祥生;王肇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 潘祥生;王肇
• 主分類號(hào): B29C67/00
• 分類號(hào): B29C67/00
• 代理公司: 常熟市常新專利商標(biāo)事務(wù)所 32113
• 代理人: 朱偉軍

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明屬于熔融堆積快速成型設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙旋轉(zhuǎn)式3D打印機(jī)。

背景技術(shù)

由于3D打印綜合了數(shù)字建模技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)等諸方面的前沿技術(shù)知識(shí)，使大規(guī)格的個(gè)性化生產(chǎn)成為可能并且引領(lǐng)著全球制造業(yè)經(jīng)濟(jì)的重大變革，因而廣泛受到人們的關(guān)注。3D打印機(jī)是3D打印的核心設(shè)備，其是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)運(yùn)用耗材（耗材如：粉末狀金屬材料、塑料、陶瓷、砂之類的可粘合材料）通過逐層打印的方式構(gòu)建物體，即在計(jì)算機(jī)的控制下根據(jù)工件的三維模型直接成形三維實(shí)體，無需傳統(tǒng)的加工機(jī)床之類的裝備及其工裝模具、工裝夾具等。

打印噴頭是3D打印機(jī)中用于輸出耗材的部件，其與打印平臺(tái)之間的關(guān)系需滿足X、Y和Z三個(gè)方向的自由度的運(yùn)動(dòng)要求。公知的3D打印機(jī)大都使用旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)加上同步帶使打印噴頭實(shí)現(xiàn)X、Y和Z三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)形式的3D打印機(jī)存在以下欠缺：其一、零部件數(shù)目多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，空間利用率低；其二、靈活性及反應(yīng)速度并不能達(dá)到業(yè)界期望的要求；其三、控制精度相對(duì)較低并且打印速度緩慢，影響構(gòu)建物體的效率；其四，由于打印頭的運(yùn)動(dòng)方式表現(xiàn)為笛卡爾坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)方式，因而難以滿足對(duì)空間打印的嚴(yán)苛要求，并且對(duì)于打印柱形體的零部件不具有優(yōu)勢(shì)。

在公開的中國專利文獻(xiàn)中可見諸關(guān)于3D打印機(jī)的技術(shù)信息，如發(fā)明專利申請(qǐng)公布號(hào)CN103317726A推薦有“3D打印機(jī)的噴頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及具有該機(jī)構(gòu)的3D打印機(jī)”，該專利申請(qǐng)方案的噴頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由電機(jī)、傳動(dòng)輪和傳動(dòng)帶（同步帶）構(gòu)成，具體可參見該專利申請(qǐng)的說明書第0025至0029段。又如授權(quán)公告號(hào)CN203485190U提供有“一種基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的3D打印機(jī)”，該專利方案由于采用了伺服電機(jī)（說明書第0016段），因而不僅體積大，而且對(duì)打印噴頭的空間位置控制的可靠性低。進(jìn)而如發(fā)明專利申請(qǐng)公布號(hào)CN103862679A介紹有“3D打印機(jī)”，該專利申請(qǐng)?jiān)谄湔f明書第0004段中對(duì)前述CN103317726A作了評(píng)價(jià)，并且其提供的技術(shù)方案（說明書第0006至0012段）克服了CN103317726A的弊端，但是由于該專利申請(qǐng)方案使用了步進(jìn)電機(jī)驅(qū)使打印噴頭動(dòng)作，因而對(duì)打印噴頭的控制精度以及驅(qū)使打印噴頭運(yùn)動(dòng)的速度均難以達(dá)到業(yè)界期望的效果。

此外，并非限于上面例舉的專利及專利申請(qǐng)方案無一得以全面消除申請(qǐng)人在上面所述的四點(diǎn)欠缺。

鑒于上述已有技術(shù)存在的不足，本申請(qǐng)人作了有益的設(shè)計(jì)，并且形成了下面將要介紹的技術(shù)方案，尤其在采取了保密措施下經(jīng)模擬證明是切實(shí)可行的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種有助于顯著提高打印速度而藉以滿足工業(yè)化批量生產(chǎn)要求、有利于顯著減少零部件的數(shù)目而藉以使結(jié)構(gòu)趨于緊湊并且提高空間利用率、有益于顯著提高打印的靈活性和反應(yīng)速度并且保障打印精度而藉以滿足對(duì)精密部件的打印要求、有便于變傳統(tǒng)的笛卡兒坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)模式為極坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)模式而藉以滿足對(duì)空間打印的嚴(yán)苛要求并且體現(xiàn)對(duì)圓柱體類零件的打印優(yōu)勢(shì)和有助于顯著縮小對(duì)空間的占用并且同時(shí)滿足對(duì)物體的寬范圍打印要求的雙旋轉(zhuǎn)式3D打印機(jī)。

本發(fā)明的任務(wù)是這樣來完成的，一種雙旋轉(zhuǎn)式3D打印機(jī)，包括一底座，在該底座上并且位于底座朝向上的一側(cè)設(shè)置有一用于承載打印物的載物臺(tái)；一打印頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該打印頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述的底座上；一打印頭，該打印頭在對(duì)應(yīng)于所述載物臺(tái)的上方的位置設(shè)置在打印頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，特征在于：所述的打印頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直線電機(jī)座、直線電機(jī)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)座、近端旋轉(zhuǎn)電機(jī)、近端旋轉(zhuǎn)臂、遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)電機(jī)和遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)臂，直線電機(jī)座以縱向狀態(tài)固定在所述底座上，直線電機(jī)設(shè)置在直線電機(jī)座朝向近端旋轉(zhuǎn)臂的一側(cè)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)座固定在直線電機(jī)上，近端旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定在旋轉(zhuǎn)電機(jī)座上，并且該近端旋轉(zhuǎn)電機(jī)的近端旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸與近端旋轉(zhuǎn)臂左端固定連接，遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)電機(jī)與近端旋轉(zhuǎn)臂的右端固定，并且該遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)電機(jī)的遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸與遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)臂的左端固定連接，而遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)臂的右端以水平懸臂狀態(tài)對(duì)應(yīng)于所述載物臺(tái)的上方，所述的打印頭設(shè)置在所述遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)臂的左端。

在本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的直線電機(jī)包括一組直線電機(jī)定子、直線電機(jī)動(dòng)子和一對(duì)直線電機(jī)導(dǎo)軌，一組直線電機(jī)定子沿著所述直線電機(jī)座的高度方向自上而下間隔固定于直線電機(jī)座朝向所述近端旋轉(zhuǎn)臂的一側(cè)，直線電機(jī)動(dòng)子在與所述的一組直線電機(jī)定子相配合的狀態(tài)下與一對(duì)直線電機(jī)導(dǎo)軌滑動(dòng)配合，而一對(duì)直線電機(jī)導(dǎo)軌彼此縱向并行并且在分別對(duì)應(yīng)于一組直線電機(jī)定子的兩側(cè)的位置與所述直線電機(jī)座固定，所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)座與直線電機(jī)動(dòng)子朝向所述近端旋轉(zhuǎn)臂的一側(cè)固定。