一种三喷头五自由度3D打印机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种三喷头五自由度3D打印机，属于多自由度3D打印技术领域，其包括：打印喷头机构、安装打印喷头机构的XYZ轴运动机构、设置在XYZ轴运动机构下方的翻转打印平台。打印喷头机构通过第一丝杆螺母机构切换安装在喷头支架上的三个打印喷头。本实用新型专利技术能够自由切换三个打印喷头，提高打印效率，且增添了不同打印材料同时打印的可能。并且通过三分支并联机构使打印平台能够进行一定角度的绕X轴和Y轴进行翻转，提高打印机自由度，减少在在打印倾斜结构上的部件时需要预先打印的支撑支架，减少材料的浪费。减少材料的浪费。减少材料的浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种三喷头五自由度3D打印机


[0001]本技术属于多自由度3D打印
，具体涉及一种三喷头五自由度3D打印机。

技术介绍

[0002]3D打印（3DP）即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。现有的3D打印机一般只具有三自由度，在打印倾斜结构上的部件时往往需要预先打印大量的支架作为支撑，造成了材料的浪费。同时传统打印设备普遍只有一个喷头，而复杂的零件有时需要多种颜色或材质的材料才能完成，通过增加喷头的数量可以提高打印效率，也可以增加打印的多样性。通过设计一种结合多喷头和多自由度的的打印系统，可解决传统打印系统的不足问题，有极大的发展与推广价值。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是提供一种一种三喷头五自由度3D打印机，通过三分支并联机构使打印平台能够进行一定角度的绕X轴和Y轴进行翻转，提高打印机自由度，减少在在打印倾斜结构上的部件时需要预先打印的支撑支架，减少浪费。并通过打印喷头机构自由切换三个打印喷头，提高打印效率，且增添了不同打印材料同时打印的可能。
[0004]为解决上述问题，本技术的一个方面提供了一种三喷头五自由度3D打印机，包括：打印喷头机构、安装打印喷头机构的XYZ轴运动机构、设置在XYZ轴运动机构下方的翻转打印平台。打印喷头机构包括喷头支架，通过第一丝杆螺母机构安装在喷头支架上的三个打印喷头、喷头切换电机、喷头切换齿轮组；喷头切换齿轮组包括与喷头切换电机输出轴通过伸缩轴连接的主动齿轮、安装在主动齿轮上有用于切换主动齿轮轴向位置的电磁铁装置、与主动齿轮啮合的第一切换齿轮、与主动齿轮通过换向齿轮啮合的第二切换齿轮、与切换轴向位置后主动齿轮啮合的第三切换齿轮；三个打印喷头连接的丝杆分别与第一至第三切换齿轮的轴连接。
[0005]更进一步的技术方案是，喷头切换齿轮组安装在齿轮箱上，喷头切换齿轮组中的齿轮及轴为非磁性材料制成；喷头切换电机输出轴通过伸缩轴与主动齿轮轴连接，并通过花键配合；电磁铁装置包括设置在主动齿轮上的电磁铁以及设置在齿轮箱中的磁铁。
[0006]更进一步的技术方案是，翻转打印平台包括：打印底座、通过球笼式万向支杆安装在打印底座上的打印平板、安装在打印底座和打印平板之间用于驱动打印平板倾斜的三分支并联机构。
[0007]更进一步的技术方案是，三分支并联机构有三组，成120
°
角均布；每组三分支并联机构包括安装在打印底座上的翻转电机，翻转电机的输出端安装有锥齿轮组，锥齿轮组的从动轮安装有第二丝杆螺母机构，第二丝杆螺母机构的丝杆通过十字轴万向节安装在打印平板上。
[0008]更进一步的技术方案是，其中翻转电机竖直布置，锥齿轮组交叉角为45度。
[0009]更进一步的技术方案是，XYZ轴运动机构包括外部框架、十字轴机构、第三丝杆机构，外部框架上设置有Z轴导杆，十字轴机构安装在Z轴导杆上，并由第三丝杆机构驱动十字轴机构沿Z轴方向的运动，喷头支架安装在十字轴机构上能沿X轴和Y轴方向运动。
[0010]本技术的原理阐述：通过XYZ轴运动机构实现打印喷头在X轴、Y轴、Z轴三个方向的运动，通过翻转打印平台实现打印平台绕X轴、Y轴在一定角度下的翻转，实现打印机五个自由的运动。主动齿轮旋转时能够带动第一切换齿轮旋转，并带动第二切换齿轮反转，实现两个打印喷头连接的丝杆同时旋转并且旋转方向相反，即能够实现两个打印喷头上下运动方向相反。在需要使用第三个打印喷头时，先将第一切换齿轮旋转和第二切换齿轮控制的打印喷头位置调节至中间位置，通过电磁铁装置切换主动齿轮轴向位置使主动齿轮与第三切换齿轮啮合，启动喷头切换电机既能第三个打印喷头伸出进行使用。
[0011]本技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0012]（1）并通过打印喷头机构自由切换三个打印喷头，提高打印效率，且增添了不同打印材料同时打印的可能。
[0013]（2）通过三分支并联机构使打印平台能够进行一定角度的绕X轴和Y轴进行翻转，提高打印机自由度，减少在在打印倾斜结构上的部件时需要预先打印的支撑支架，减少材料的浪费。
附图说明
[0014]图1是根据本技术的结构示意图；
[0015]图2是根据本技术XYZ轴运动机构的结构示意图；
[0016]图3示根据本技术XYZ轴运动机构去掉外壳的结构示意图；
[0017]图4示根据本技术打印喷头机构的结构示意图；
[0018]图5示根据本技术打印喷头机构齿轮组的结构示意图；
[0019]图6示根据本技术翻转打印平台的结构示意图；
[0020]图7示根据本技术三分支并联机构的结构示意图；
[0021]图8示根据本技术三分支并联机构从动锥齿轮组的安装示意图。
[0022]附图标记：
[0023]1‑
打印喷头机构、2
‑
XYZ轴运动机构、3
‑
翻转打印平台、4
‑
三分支并联机构、
[0024]10
‑
喷头支架、11
‑
第一丝杆螺母机构、12
‑
打印喷头、13
‑
喷头切换电机、14
‑
喷头切换齿轮组、15
‑
伸缩轴、16
‑
电磁铁装置、21
‑
外部框架、22
‑
十字轴机构、23
‑
第三丝杆机构、24
‑
Z轴导杆、25
‑
Z轴滑块、31
‑
打印底座、32
‑
球笼式万向支杆、33
‑
打印平板、140
‑
主动齿轮、141
‑
第一切换齿轮、142
‑
第二切换齿轮、143
‑
第三切换齿轮、41
‑
翻转电机、42
‑
锥齿轮组、43
‑
第二丝杆螺母机构、44
‑
十字轴万向节、45
‑
齿轮支架、421
‑
锥齿轮组的主动轮、422
‑
锥齿轮组的从动轮、431
‑
第二丝杆螺母机构的丝杆、432
‑
滚珠螺母、221
‑
滑动导杆、222
‑
滑套、223
‑
X轴导轨、224
‑
Y轴导轨、225
‑
移动滑块。
具体实施方式
[0025]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式
并参照附图，对本技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三喷头五自由度3D打印机，其特征在于，包括：打印喷头机构（1）、安装打印喷头机构（1）的XYZ轴运动机构（2）、设置在XYZ轴运动机构（2）下方的翻转打印平台（3）；所述打印喷头机构（1）包括喷头支架（10），通过第一丝杆螺母机构（11）安装在喷头支架（10）上的三个打印喷头（12）、喷头切换电机（13）、喷头切换齿轮组（14）；喷头切换齿轮组（14）包括与喷头切换电机（13）输出轴通过伸缩轴（15）连接的主动齿轮（140）、安装在主动齿轮（140）上有用于切换主动齿轮（140）轴向位置的电磁铁装置（16）、与主动齿轮（140）啮合的第一切换齿轮（141）、与主动齿轮（140）通过换向齿轮啮合的第二切换齿轮（142）、与切换轴向位置后主动齿轮（140）啮合的第三切换齿轮（143）；三个打印喷头（12）连接的丝杆分别与所述第一至第三切换齿轮的轴连接。2.根据权利要求1所述的三喷头五自由度3D打印机，其特征在于，所述喷头切换齿轮组（14）安装在齿轮箱上，喷头切换齿轮组（14）中的齿轮及轴为非磁性材料制成；喷头切换电机（13）输出轴通过伸缩轴（15）与主动齿轮（140）轴连接，并通过花键配合；所述电磁铁装置（16）包括设置在所述主动齿轮（140）上的电磁铁以及设置在齿轮箱中的磁铁。3.根据权利要求1所述的三喷头五自由度3D打印机，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈继飞，赵钱孙，冯韬，吴桂峰，宋鹏辉，
申请(专利权)人：西南林业大学，
类型：新型
国别省市：