[发明专利]FDM-3D打印机的挤出机分频寻址方法及组件

说明书

FDM‑3D打印机的挤出机分频寻址方法及组件，属于机械技术领域；采用挤出机总成或挤出头通过2套独立运动的2维或3维的寻址机构的位移叠加来完成寻址：即分频空间寻址的方法来克服大型机的挤出机总成驱动机构的惯量过大所带的震动巨大及驱动响应速度慢的缺陷：具体的讲：驱动系统2驱动承载着挤出机总成的组件平台完成大尺度的2或3维空间位移；而驱动系统1被安装在组件平台上且随着其一起运动，驱动系统1直接驱动挤出机总成完成小尺度的2维或3维空间运动，所以挤出机总成的空间位置是由2套运动系统的叠加而合成的；即：组件平台的空间位移+驱动系统2的位移；驱动系统1将承受小位移的高频分量运动，驱动系统2承受运动分解的低频部分的分量运动，将能极大的减少系统的震动及重量。

[技术领域]

本发明属于机械技术领域，确切的讲是一种改善大型FDM-3D打印机的高速 成型方法，即挤出机总成的3维分频位移模式及相应的组件。

[背景技术]

目前FDM-3D打印机的驱动挤出机的3维机械系统分为：机械臂3维位移系 统、皮带或丝杠驱动的(X、Y轴)2维机械传动+(Z轴)升降载物平台系统、 垂直3丝杠驱动(俗称：方式)的使用连杆联接挤出机平台的位移驱动系统等。

下面对这3种机械形式加以说明：

机械臂3维位移系统：

该系统类似于人类的手臂，在机器人技术中常见，通过转动3个甚至更多的 轴节就可以将挤出机的喷口直接运输到3维空间位置，达到挤出机空间寻址的目 的。

动力学特性评价：对于大尺度的空间来说，由于机械臂的长度较大，导致 回转半径较大，转动惯量就很大，这样机械寻址的加速度、速度将受到很大的限 制。

皮带或丝杠驱动的(X、Y轴)2维机械传动+(Z轴)升降载物平台系统：

该系统的有(X、Y轴)2维机械传动多种方式：在目前的FDM打印机中被最 为普遍的采用了；一种方式是使用1条皮带牵引着挤出机总成沿着X或Y方向运 动，构成1个1维运动组件，而再使用另1条皮带来运载着上述1维运动组件沿 着Y或X方向整体运动；另一种是使用2条正交的细长圆柱穿过承载挤出机总 成的支架构造体且可以自由滑动，2条皮带分别带动这2条细长圆柱沿着X及Y 的方向平动，可以将输送到XY平面的任何位置，也达到挤出机空间寻址的目的。

动力学特性评价：对于大尺度的运动空间，Y轴运动需要携带整个X轴的 运动系统，惯量很大，且X、Y方向负担不一致，挤出机加速度、速度将受到很 大的限制；改进型设计往往将供料电机分离出挤出机总成以减轻重量；另一种 改进是将X、Y方向的驱动电机均分离出挤出机总成，使得X、Y方向的惯量负担 一致，改善挤出机总成的动力学响应能力。

垂直三丝杠驱动的使用连杆联接挤出机平台的位移驱动系统：

该系统适合于打印较高的物件，3垂直丝杠驱动与其通过铰轴联接的3组连 杆联的末端，沿着Z轴方向独立位移，3个铰轴始终被强制约束且保持在与水平 面内平行的平面内，3组连杆联的另外一端(首端)也通过3个水平铰轴联接挤 出机总成，挤出机总成上的3个铰轴也始终保持在同一水平面内，每一组连杆的 平行是由平行四边形法则约束的；这样通过3垂直丝杠驱动3铰轴的Z轴位置， 就可以决定挤出机的任意3维空间位置，挤出机的挤出孔始终保持垂直方向。

动力学特性评价：比较而言该情况动力学响应能力最佳，但是精度不易于把 握。

关于FDM-3D打印机的其它通用技术简述如下：