[發明專利]一種三維打印裝置及其打印平臺系統

有效

• 申請號: 201710897528.7
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107901413B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 徐敬華;陳前勇;張樹有;譚建榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B29C64/245
• 分類號: B29C64/245;B29C64/227;B29C64/393;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 何彬

1.一種三維打印裝置，包括控制單元、機架及安裝在所述機架上且受所述控制單元控制的打印頭及打印平臺系統，其特征在于：

所述打印平臺系統包括安裝座、驅動系統及打印平臺，所述打印頭相對所述安裝座可做三維空間移動；

所述驅動系統包括通過轉軸安裝在所述安裝座上的轉臺，驅動所述轉臺繞所述轉軸轉動的旋轉驅動器，可沿橫向滑動地安裝在所述轉臺上的滑臺，及驅動所述滑臺在橫向上做二維平面移動的橫向驅動器；

所述打印平臺通過調姿機構安裝在所述滑臺上，所述調姿機構用于在打印過程中調整所述打印平臺的姿態，以匹配三維模型的切片層高度方向，及調整所述打印平臺的支撐方向，以改變三維物體上的打印方向。

2.根據權利要求1所述的三維打印裝置，其特征在于：

所述旋轉驅動器包括固設在所述安裝座上的伺服電機，與所述伺服電機的轉子軸傳動連接的主動錐齒輪，及套裝在所述轉軸上且與所述主動錐齒輪配合傳動的從動錐齒輪；

所述從動錐齒輪與所述安裝座間安裝有推力球軸承，所述轉臺固設在所述從動錐齒輪上，所述主動錐齒輪與所述從動錐齒輪的傳動比大于1。

3.根據權利要求1所述的三維打印裝置，其特征在于：

所述橫向驅動器包括輸出第一橫向位移的第一直線位移輸出裝置及輸出第二橫向位移的第二直線位移輸出裝置，所述第一橫向位移與所述第二橫向位移相正交，所述第一直線位移輸出裝置的定子安裝在所述轉臺上，所述第二直線位移輸出裝置的定子安裝在所述第一直線位移輸出裝置的動子上，所述第二直線位移輸出裝置的動子構成所述滑臺。

4.根據權利要求1所述的三維打印裝置，其特征在于：

所述調姿機構包括三根沿豎向布置地固設在所述滑臺上的伸縮桿，第一根伸縮桿的伸縮端通過鉸鏈與所述打印平臺的底面連接，第二根伸縮桿的伸縮端通過球形頭與所述底面連接，第三根伸縮桿的伸縮端通過導軌滑塊機構與所述底面連接；

所述導軌滑塊機構的直線導軌與滑塊中，一者與所述底面固定連接，另一者與第三根伸縮桿的伸縮端鉸接；三根伸縮桿的固定端點構成正三角形結構，所述直線導軌的長度方向指向所述正三角形結構的中心。

5.根據權利要求1至4任一項權利要求所述的三維打印裝置，其特征在于：

所述打印平臺上固設有用于檢測所述打印平臺的姿態的陀螺儀，所述陀螺儀向所述控制單元輸出姿態檢測信號，所述控制單元基于所述姿態檢測信號向所述調姿機構輸出調姿控制信號；

用于驅動所述打印頭在橫向上做二維移動的行走機構通過升降機構安裝在所述機架上。

6.根據權利要求1至4任一項權利要求所述的三維打印裝置，其特征在于，所述控制單元包括處理器與存儲器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執行時能實現以下步驟：

直形結構打印步驟，控制橫向驅動器驅動滑臺在橫向上做二維平面移動的同時，控制打印頭擠出呈熔融狀態的成型材料，在打印平臺上打印出三維物體的直形結構；

曲形結構打印步驟，按照所需打印曲形結構的位置信息、曲率半徑信息及曲率半徑的變化信息，控制打印頭相對安裝座在橫向上的位移以匹配曲形結構的曲率半徑，控制橫向驅動器驅動滑臺在橫向上的位移、控制旋轉驅動器驅動轉臺的轉角及控制打印頭擠出呈熔融狀態的成型材料，以在打印平臺上打印出三維物體的曲形結構；

換向打印步驟，通過調姿機構將打印平臺調整至將要打印懸空部的拉伸方向大致沿豎向布置，在已打印三維物體的部分結構上逐層地打印出所述懸空部。

7.一種三維打印裝置的打印平臺系統，其特征在于，包括安裝座、驅動系統及打印平臺；

所述驅動系統包括通過轉軸安裝在所述安裝座上的轉臺，驅動所述轉臺繞所述轉軸轉動的旋轉驅動器，可沿橫向滑動地安裝在所述轉臺上的滑臺，及驅動所述滑臺在橫向上做二維平面移動的橫向驅動器；

所述打印平臺通過調姿機構安裝在所述滑臺上，所述調姿機構用于在打印過程中調整所述打印平臺的姿態，以匹配三維模型的切片層高度方向，及調整所述打印平臺的支撐方向，以改變三維物體上的打印方向。