[发明专利]一种应用于机械臂上的空间打印喷头

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种应用于机械臂上的空间打印喷头。

背景技术

目前的应用较为广泛的3D打印技术有熔融沉积（FDM）和选择性激光烧结（SLS）等，这两种技术的根本都是将打印材料熔融然后重新塑形，产生的打印产品有两个主要问题：首先是产品纯粹是材料堆砌而成，缺少结构逻辑，以至于3D打印产品普遍强度较差，尤其是粉末激光烧结打印的产品，抗拉能力十分欠缺；其次是由于自身结构强度较差带来的打印产品限制的问题，当需要进行较细的空间线形打印时，由于产品强度有限，打印出的产品十分容易出现损坏的情况，因此，有结构强度的空间线形打印也是目前3D打印技术所面临的难题之一。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可以打印仿蜘蛛丝形式、有自支撑能力的变截面线形打印工具的应用于机械臂上的空间打印喷头。

本发明提出的应用于机械臂上的空间打印喷头，由机械部分和电子控制部分组成，其中：

机械部分由法兰盘2、亚克力底板12、步进电机1、喷头启闭器4、中央转盘5、固定3D打印喷头6、活动3D打印喷头8、冷风管7和KUKA六轴机械臂3组成，其中，步进电机1连接齿轮组10；喷头启闭器4固定于亚克力底板12上，四个活动3D打印喷头8位于固定3D打印喷头6四周，活动3D打印喷头8一端穿过喷头启闭器4，其与喷头启闭器4连接处通过绝热垫片9固定，同时活动3D打印喷头8端部连接进料管11；固定3D打印喷头6一端穿过中央转盘5固定于亚克力底板12上，其与中央转盘5连接处通过绝热垫片9固定，同时固定3D打印喷头6端部连接进料管11；所述进料管11连接材料挤出器15；中央转盘5通过轴承连接齿轮组10；固定3D打印喷头6和活动3D打印喷头8旁边都有一个铜质的冷风管7，冷风管7通过塑料软管外接气泵16；步进电机1、喷头启闭器4、中央转盘5、冷风管7分别通过螺丝固定在预留有安装孔的亚克力底板12上，亚克力底板12通过连接件与法兰盘2连接，所述法兰盘2连接KUKA机械臂6；

电子控制部分由5个步进电机控制板13、控制板扩展板14、主控制板21、操作面板17、面包板18、 LED显示屏20和LED显示屏控制板19组成，其中：操作面板17通过面包板18连接主控制板21，LED显示屏20通过LED显示控制板19连接主控制板21；主控制板21分别连接5个步进电机控制板13、控制板扩展板14和气泵16；4个步进电机控制板13连接材料挤出器15，控制材料挤出；材料挤出器15连接活动3D打印喷头8和固定3D打印喷头6；1个步进电机控制板13连接中央转盘5后面的步进电机1，控制步进电机1旋转；控制板扩展板14连接活动3D打印喷头8和固定3D打印喷头6，控制打印喷头的温度。

 本发明中，所述中央转盘5上设有圆角六边形托盘，所述喷头闭合器4顶在中央转盆5的圆角六边形托盘上，中央转盘5的旋转使得3个活动3D打印喷头8开始做开启与闭合动作。

本发明的工作过程如下：在LED显示屏控制板19上启动工具之后，控制板扩展板14首先给3个活动3D打印喷头8和1个固定3D打印喷头6开始通电加热，控制板扩展板14控制加热到可将ABS塑料(3D打印材料)融化的温度，然后主控制板21开始发出挤出命令，4个步进电机控制板13开始工作，控制材料挤出器15挤出ABS塑料。同时第5个步进电机控制板开始工作，给步进电机1供电，带动中央转盘5旋转，圆角六边形的中央转盘5的旋转使得3个活动3D打印喷头8开始做开启与闭合动作（如图4）。同时KUKA六轴机械臂开始载着本空间打印喷头沿预设的路径运动，则该喷头可以在路径上打印出类似蜘蛛丝截面形式的变截面线形。

本发明的有益效果在于：1、打印出的变截面线形有良好的自支撑能力，可以实现结构稳定的空间线形打印；2、借助KUKA六轴机械臂的高灵活性，可以实现自由的空间线形打印；3、构造简洁，成本低廉。

附图说明

图1为本发明的机械部分正视图。

图2为本发明的机械部分顶视图。

图3为本发明的机械部分左视图。

图4为本发明的机械部分轴测图。

图5为本发明的机械部分各部分组合图。

图6为本发明的电子控制部分构成图。

图7为本发明的活动3D打印喷头运动状态图。其中：左图为闭合状态，右图为打开状态。