[發明專利]一種多關節柔性臂3D打印機

在審

• 申請號: 201810029046.4
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108127916A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 丁偉;程巖
• 申請（專利權）人: 江蘇信息職業技術學院
• 主分類號: B29C64/20
• 分類號: B29C64/20;B29C64/118;B29C64/112;B33Y30/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 鄭妍宇

本發明公開了一種多關節柔性臂3D打印機，包括框架、安裝在框架內的柔性打印臂和安裝在柔性打印臂上的打印頭組件，柔性打印臂固定在框架的頂端，框架的底端設有打印平臺；柔性打印臂包括底座、至少兩個關節和指部，底座與關節之間、相鄰關節之間以及關節與指部之間轉動連接，且連接處均設有無刷電機和角度傳感器，打印頭組件在柔性打印臂的帶動下移動。無刷電機調節底座與關節之間、相鄰關節之間以及關節與指部之間的轉動角度，使指部可在多個平面上運動，不僅可以帶動打印頭組件在水平方向和豎直方向上移動，在打印需添加支撐的部位時，還可帶動打印頭組件傾斜，在已打印部位與需添加支撐的部位的相接面上進行傾斜打印，無需添加支撐。

技術領域

本發明屬于3D打印機技術領域，具體涉及一種多關節柔性臂3D打印機。

背景技術

隨著3D打印技術的不斷發展，使得桌面級3D打印機得到前所未有的推廣應用。桌面級3D打印機的主要結構類型有XYZ型和Delta型，XYZ型3D打印機打印速度較慢，效率有待提高；Delta型3D打印機工作空間比較小，可打印零件尺寸受到局限。同時現有的絕大多數熔融沉積型3D打印機是在垂直方向上逐層堆積打印成型，受限于復雜零件外形，有些突出懸空的結構，如果不加支撐無法打印，而打印完成后去除零件支撐非常麻煩，且極易影響零件成型精度。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種多關節柔性臂3D打印機，打印復雜零件時無需添加支撐。

本發明的具體技術方案如下：一種多關節柔性臂3D打印機，包括框架、安裝在框架內的柔性打印臂和安裝在柔性打印臂上的打印頭組件，柔性打印臂固定在框架的頂端，框架的底端設有打印平臺；所述柔性打印臂包括依次連接的底座、至少兩個關節和指部，底座與關節之間、關節與關節之間以及關節與指部之間轉動連接，且連接處均設有無刷電機和角度傳感器，無刷電機用于調節底座與關節之間、相鄰關節之間以及關節與指部之間的轉動角度，角度傳感器用于測量轉動角度，底座與框架的頂端固定，打印頭組件與指部固定，打印頭組件在柔性打印臂的帶動下進行打印；框架的頂端安裝有控制盒和擠出機，控制盒內設有控制板，控制板通過導線與所有無刷電機和角度傳感器連接，擠出機通過材料輸送管與打印頭組件連接。

進一步，所述關節包括圓柱形節體，節體的兩端面分別設有第一安裝腳和第二安裝腳，第二安裝腳與下一個關節的第一安裝腳通過轉軸連接，無刷電機驅動轉軸轉動調節兩相鄰關節之間的轉動角度，所述第一安裝腳和第二安裝腳均由兩個相同的支腳構成，支腳上均設有用于穿設轉軸的安裝通孔，同一關節的第一安裝腳上的兩個安裝通孔所在的直線與第二安裝腳上的兩個安裝通孔所在的直線均與節體的徑向平行且兩直線具有夾角。

進一步，所述夾角為90度。

進一步，所述節體內設有貫穿其兩端面的通道，用于布置材料輸送管和導線。

進一步，所述框架為封閉式框架，封閉式框架的一面設有打印門，關閉打印門形成封閉的打印空間。

進一步，所述打印門由透明材質制成。

進一步，所述指部上還安裝有攝像頭，控制盒上設有觸摸顯示屏，攝像頭和觸摸顯示屏連接控制板。

本發明的有益效果：采用無刷電機將底座、至少兩個關節和指部依次連接起來構成柔性臂，可通過無刷電機調節底座與關節之間、相鄰關節之間以及關節與指部之間的轉動角度，該柔性臂具有多個自由度且指部可在多個平面上運動，柔性臂不僅可以帶動打印頭組件在水平方向和豎直方向上移動，還可以帶動打印頭組件傾斜，使得打印頭組件可以在傾斜平面上進行平行于該平面的方向和垂直于該平面的方向上移動，不局限于水平平面。在打印需要添加支撐的部位時，可控制打印頭組件傾斜，以已打印部位與需添加支撐的部位的相接面為基準面，在該基準面上進行傾斜打印，無需添加支撐，打印方便。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是本發明的關節的結構示意圖。