[发明专利]3D打印系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种3D打印系统。

背景技术

在现有技术中，3D(三维)打印系统一般包括机器人和安装在所述机器人的末端执行器上的打印头。机器人根据程序设定的路径移动打印头，同时，物料从打印头喷出到定位台，以便在定位台上形成所需形状的产品。

3D打印方法不同于传统的机械加工方法，3D打印方法是通过添加物料来形成所需的产品，而机械加工方法是通过去除物料来形成所需形状的产品。

在现有技术中，用于操纵打印头的机器人只能沿相互垂直的X、Y、Z方向平移，并且用于承载物料的定位台是固定不动的。因此，在现有技术中，将待打印的产品沿Z方向分成多个二维水平层，然后机器人操纵打印头在由X和Y方向限定的水平面内移动，逐个地打印前述多个二维水平层，这样，通过沿Z方向逐个地叠加多个二维水平层，就可以获得整个产品。

这种现有的3D打印系统，由于仅能够沿相互垂直的X、Y、Z方向平移，因此，不能调整打印头相对于定位台的角度，只能调整打印头相对于定位台的空间位置，因此，这种现有的3D打印系统的打印头只能沿二维平面或二维曲线移动，而不能沿三维曲面或三维曲线移动，这使得其使用受到限制。

发明内容

本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

本发明的一个目的在于提供一种3D打印系统，其打印头能够沿3D曲线或3D曲面移动。

根据本发明的一个方面，提供一种3D打印系统，包括：打印头，用于打印产品；和定位台，用于承载和定位被打印的产品。所述3D打印系统被构造成使得所述定位台能够相对于所述打印头沿相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向移动以及能够相对于所述打印头绕所述第一、第二和第三方向中的至少两个方向转动。

根据本发明的一个实例性的实施例，所述3D打印系统包括用于操作所述定位台的第一移动机构，所述第一移动机构能够绕至少一个方向旋转所述定位台。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述打印头固定不动；并且所述第一移动机构能够沿相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向移动所述定位台和能够绕第一方向、第二方向和第三方向中的至少两个方向旋转所述定位台。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一移动机构是具有至少五个自由度的第一机器人。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述打印头固定不动；并且所述第一移动机构能够沿相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向移动所述定位台和能够绕第一方向、第二方向和第三方向旋转所述定位台。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一机器人为平面关节机器人、6-轴机器人、直角座标机器人、串联机器人、并联机器人或混合机器人。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述3D打印系统还包括用于操作所述打印头的第二移动机构，所述第二移动机构能够沿至少一个方向移动所述打印头和/或能够绕至少一个方向旋转所述打印头。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第二移动机构为具有至少三个自由度的第二机器人。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第二机器人能够沿相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向移动所述打印头。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第二机器人为平面关节机器人、6-轴机器人、直角座标机器人、串联机器人、并联机器人或混合机器人。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一移动机构为一个球面移动机构。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述定位台安装所述球面移动机构上；并且所述定位台能够绕第一方向旋转和能够绕与所述第一方向垂直的第二方向旋转。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述球面移动机构包括：第一旋转驱动器，其输出轴绕第一方向旋转；第二旋转驱动器，其输出轴绕与所述第一方向垂直的第二方向旋转；第一1/4圆弧板，其一端与所述第一旋转驱动器的输出轴连接；第二1/4圆弧板，其一端与所述定位台枢转地连接，其另一端与所述第一1/4圆弧板的另一端枢转地连接；和第三1/4圆弧板，其一端与所述第二旋转驱动器的输出轴连接，其另一端与所述定位台枢转地连接，其中，所述第一1/4圆弧板与所述第二1/4圆弧板的连接处的枢转轴线、所述第二1/4圆弧板与所述定位台的连接处的枢转轴线、所述第三1/4圆弧板与所述定位台的连接处的枢转轴线、所述第一旋转驱动器的输出轴的旋转轴线、以及所述第二旋转驱动器的输出轴的旋转轴线相互交汇于同一点。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述同一点位于所述定位台的几何中心。