[發明專利]3T2R五自由度回轉式3D打印機

有效

• 申請號: 201710332484.3
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107139462B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 趙冬華;郭為忠
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B29C64/20
• 分類號: B29C64/20;B29C64/205;B29C64/241;B33Y30/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 顧天樂;王毓理

一種3D打印技術領域的3T2R五自由度回轉式3D打印機，包括：打印頭、3?PRS并聯機構以及同軸設置的第一機架、圓柱面機架和打印平臺，本發明可以進行XY平面填充、沿著Z方向的疊層制造。也可以用于沿著回轉式打印機徑向切片的疊層制造，即打印頭沿著豎直方向輪廓曲線進行上下打印，填充柱面切片，每打印完一層，打印機沿著徑向移動一個層厚(由里向外或者由外向里或者兩者相結合)，從而有效消除原有沿著Z方向切片方式引起的大曲率表面存在的階梯效應。本發明針可以對不同的打印件的結構、曲面特性，選取不同的結構布置方式，從而實現具有外側空間曲面或者具有內側空間曲面或者具有內、外側空間曲面的零件的快速制造。

技術領域

本發明涉及的是一種3D打印領域的技術，具體是一種3T2R五自由度回轉式3D打印機。

背景技術

目前，3D打印機大多基于直角坐標系。對于回轉類零件以及切片輪廓具有曲線特征零件的快速制造，打印機采用X、Y軸的聯動，擬合實現打印平面上的曲線繪制，在成型原理上存在一定誤差。尤其在打印回轉類零件以及切片輪廓具有曲線特征零件時，打印速度較慢，表面精度取決于算法的輪廓擬合精度。

疊層制造在成型原理上，存在著階梯效應引起的誤差，該誤差在打印豎直方向的曲面時尤為明顯。現有大部分打印機通過提高打印精度，采用多軸聯動的方式實現曲面成型，或者對零件采取一定的后處理來降低階梯效應對成型精度的影響，但無法完全消除階梯效應。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出了一種3T2R五自由度回轉式3D打印機，能夠從根本上消除現有直角坐標系打印二維平面曲線以及空間曲線時存在的擬合誤差，提高打印效率和質量。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種3T2R五自由度回轉式3D打印機，包括：打印頭、3-PRS并聯機構以及同軸設置的第一機架、圓柱面機架和打印平臺，其中：圓柱面機架表面設有若干3-PRS并聯機構，打印頭與3-PRS并聯機構固定連接，圓柱面機架與第一機架上下設置且兩者之間采用圓柱副、轉動副、移動副或固定連接，打印平臺設置在圓柱面機架內，相應的打印平臺與第一機架之間則采用固定連接、移動副、轉動副或圓柱副連接，圓柱副連接與固定連接對應，轉動副連接與移動副連接對應。

所述的3-PRS并聯機構包括：靜平臺、支撐板、動平臺以及設有球頭、連桿、滑軌和滑塊的單支鏈結構，其中：動平臺和靜平臺之間通過3個單支鏈機構相連，動平臺外側與打印頭固定連接，動平臺內側設有三個球鉸支座，各球鉸支座分別與單支鏈結構的球頭相連，連桿一端與球頭固定連接、另一端與滑塊鉸接，滑塊與滑軌滑動連接，滑軌末端與支撐板固定連接，支撐板與靜平臺通過移動副連接、運動方向與打印平臺軸線方向相同。

優選地，所述3-PRS并聯機構的3個滑軌均垂直于支撐板，其中兩個滑軌平行設置，另一個滑軌與其余兩個垂直。

優選地，所述的圓柱面機架在周向開設有若干圓弧面缺口，與各3-PRS并聯機構的靜平臺通過移動副連接。

本發明涉及一種3T2R五自由度回轉式3D打印機，包括：打印頭、3-PRS并聯機構以及同軸設置的第一機架、內側筒體和打印平臺，其中：打印頭與3-PRS并聯機構固定連接，3-PRS并聯機構均布在內側筒體上，內側筒體與第一機架采用圓柱副、轉動副、移動副或固定連接，相應的打印平臺與第一機架之間則采用固定連接、移動副、轉動副或圓柱副連接，圓柱副連接與固定連接對應，轉動副連接與移動副連接對應。

優選地，所述的第一機架上對應內側筒體設有同軸的外側筒體，所述的外側筒體上對應內側筒體在周向開設有若干圓弧面缺口，所述的圓弧面缺口對應設有3-PRS并聯機構、兩者通過移動副連接，所述的3-PRS并聯機構的動平臺上固定有打印頭。

所述的外側筒體與第一機架的連接方式與內側筒體與第一機架的連接方式相同。