[发明专利]一种增材制造装备及其高精度定位方法

权利要求书

1.一种增材制造装备，其特征在于，包括：

3D打印单元，包括送料机构和一个或一个以上的3D打印喷头，所述送料机构用于将打印耗材输送至所述3D打印喷头打印物体；

定位单元，设在基座上，所述3D打印喷头安装在所述定位单元上，所述定位单元包括气浮导轨机构，所述气浮导轨机构驱动所述定位单元相对于所述基座在三维方向运动；

测量单元，用于测量打印物体的空间位置，以及用于测量所述定位单元的运动位置；

控制系统，用于接收处理所述测量单元的测量结果，并基于所述测量结果控制所述气浮导轨机构相应运动。

2.根据权利要求1所述的增材制造装备，其特征在于，所述气浮导轨机构包括X轴气浮导轨组，所述X轴气浮导轨组包括X轴气浮轴承和用于承载打印物体的移动工作平台，所述基座上设有X向气浮滑轨，所述移动工作平台通过所述X向气浮滑轨滑设在所述基座上，所述X轴气浮轴承设在所述移动工作平台与所述X向气浮滑轨之间产生气膜，所述X轴气浮轴承驱动所述移动工作平台相对于所述X向气浮滑轨往复滑动。

3.根据权利要求2所述的增材制造装备，其特征在于，所述移动工作平台的底部与所述X向气浮滑轨之间采用燕尾槽式的凹凸结构，所述X轴气浮轴承设置在所述燕尾槽式的凹凸结构之间的间隙中。

4.根据权利要求2所述的增材制造装备，其特征在于，在所述基座的两侧分别设有立柱，在两侧的所述立柱之间设有桁架，形成门架式结构，所述移动工作平台设在所述门架式结构与所述基座之间。

5.根据权利要求4所述的增材制造装备，其特征在于，所述气浮导轨单元还包括Y轴气浮导轨组，所述Y轴气浮导轨组包括Y轴气浮轴承和中滑架，所述桁架上设有Y向气浮滑轨，所述中滑架通过所述Y向气浮滑轨滑设在所述桁架上，所述Y轴气浮轴承设在所述中滑架与所述Y向气浮滑轨之间产生气膜，所述Y轴气浮轴承支撑并驱动所述中滑架相对于所述Y向气浮滑轨往复滑动。

6.根据权利要求5所述的增材制造装备，其特征在于，所述气浮导轨单元还包括Z轴气浮导轨组，所述Z轴气浮导轨组包括Z轴气浮轴承和仪器安装架，所述仪器安装架用于安装所述一个或一个以上的3D打印喷头，所述中滑架上设有Z向气浮滑轨，所述仪器安装架通过所述Z向气浮滑轨滑设在所述中滑架上，所述Z轴气浮轴承设在所述仪器安装架与所述Z向气浮滑轨之间产生气膜，所述Z轴气浮轴承支撑并驱动所述仪器安装架相对于所述Z向气浮滑轨往复运动。

7.根据权利要求6所述的增材制造装备，其特征在于，所述X、Y、Z轴气浮轴承采用滚珠丝杠的传动方式，将回转运动转化为直线传动元件的直线运动。

8.根据权利要求7所述的增材制造装备，其特征在于，所述测量单元包括测量头和光栅测距组件，所述测量头设在所述仪器安装架上用于测量打印物体的空间位置，所述光栅测距组件设在所述X、Y、Z轴气浮轴承的相应轴向的滑轨与直线传动元件之间。

9.根据权利要求8所述的基于气浮原理的增材制造装备，其特征在于，所述仪器安装架为中空结构，所述送料结构设在所述仪器安装架的顶端，用于将所述打印耗材通过所述仪器安装架的中空结构输送至所述3D打印喷头。

10.一种增材制造装备的高精度定位方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的增材制造装备，所述方法包括：

所述控制系统控制所述气浮导轨机构，使所述气浮导轨机构驱动所述定位单元相对于所述基座在三维方向运动；

随着所述定位单元到达预定的打印位置，所述控制系统控制所述3D打印单元的送料机构将打印耗材输送至一个或一个以上的所述3D打印喷头，所述3D打印喷头打印相应要求的物体，所述定位单元上还可以设置加热机构；

所述测量单元测量所述打印物体的空间位置，以及测量所述定位单元的运动位置，并将测量结果传输至所述控制系统；

所述控制系统对接收的所述测量结果进行计算分析，并将分析结果反馈至所述气浮导轨机构驱动所述定位单元运动，使所述定位单元和所述3D打印喷头到达预定的位置。