[发明专利]一种3D打印装置及混联机构载物装置

说明书

本发明涉及一种3D打印装置及混联机构载物装置，属于增材制造技术领域。混联机构载物装置包括混联驱动单元和载物台；混联驱动单元包括用于驱动载物台绕其自身载物面的法向轴旋转的旋转驱动单元及用于驱动载物台相对垂向轴偏转的并联驱动单元；旋转驱动单元安装在并联驱动单元的偏转输出端上；并联驱动单元包括固定底座、安装顶座及布置在该两座之间的支撑立柱与三个以上的伸缩驱动单元，通过三个以上的伸缩驱动单元的配合而驱使载物台翻转。本装置的旋转驱动单元固定在并联驱动单元上，不限制自转角的范围，在相同的喷头位姿情况下，可获得更多的相对运动自由度和可达空间，实现对复杂空间结构的精确成形，节省打印时间和提高3D打印的效率。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，特别涉及一种3D打印用的混联机构载物装置及以该混联机构载物装置构建的3D打印装置。

背景技术

目前，以3D打印技术为代表的柔性加工技术正得到快速的发展。而六自由度3D打印机由于能显著地提高精度，并且由于具有多自由度，可以制造具有复杂曲面和曲线的零件而受到了广泛的关注。例如，专利文本CN108790159A公开了一种六自由度三维打印装置。

上述三维打印装置包括机架、打印头、打印平台与平动行走机构；打印头包括头座，安装在头座上的打印喷嘴，及驱动打印喷嘴相对头座绕第一摆动轴摆动的第一摆动机构；打印平台包括台座，安装在台座上的支撑平台，驱动台座绕第二摆动轴摆动的第二摆动机构，及驱动支撑平台绕旋转轴转动的旋转机构；旋转轴的轴向与第二摆动轴的轴向不平行，且垂直于打印平面。并基于跟随控制方法，使得装置上的标定位置能够始终逐点动态跟随对正其目标位置，提高了六自由度伺服运动精度，扩展了打印装置的适用性及灵活性。但是，其在打印过程中，要基于打印喷嘴的偏转以实现倾斜物体的打印，容易存在干涉的问题，降低了打印空间结构复杂模型、回转体类模型的效率。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种3D用的混联机构载物装置，以能提高用其构建的3D打印装置的打印效率；

本发明的另一目的是提供一种以上述混联机构载物装置构建的3D打印装置。

为了实现上述主要目的，本发明提供的混联机构载物装置包括驱动单元和载物台；驱动单元为混联驱动单元，包括用于驱动载物台绕其自身载物面的法向轴旋转的旋转驱动单元及用于驱动载物台相对垂向轴偏转的并联驱动单元；旋转驱动单元安装在并联驱动单元的偏转输出端上；旋转驱动单元的旋转输出端构成驱动输出端；并联驱动单元包括固定底座、安装顶座及布置在该两座之间的支撑立柱与三个以上的伸缩驱动单元；支撑立柱的底端固定在固定底座上；三个以上的伸缩驱动单元环绕支撑立柱的中心轴线布置；伸缩驱动单元的基体通过虎克铰铰接在固定底座上；安装顶座的底面通过第一球铰机构铰接在支撑立柱的顶端上，周缘部通过第二球铰机构铰接在伸缩驱动单元的伸缩驱动端上；旋转驱动单元的基体固定在安装顶座上。

通过以上驱动装置，可使载物台绕其自身载物面的法向轴旋转并相对垂向轴偏转进行偏转，打印头只需做三维平动运动，相对于现有技术中的需要通过打印头进行偏转来实现六自由度三维打印的装置，有效减少了打印头打印时干涉情况的发生，以提高空间结构复杂模型、回转体类模型等的打印效率。

具体方案为载物台包括下托盘、用于承载打印物的承载盘及上挡环，三者自下而上，依序布置；下托盘的上盘面的中部区域内凹地形成有定位槽，定位槽的中心区域设有第三安装通孔；承载盘的下表面凸起地套装在定位槽内的定位部，上挡环的下表面与承载盘的载物面贴合，并通过紧固件对三者在轴向上进行固定连接；穿过第三安装通孔的紧固件将下托盘固定在旋转输出端上。三者固定连接后形成保护性护栏，防止打印物掉出载物台，利用承载盘与下托盘构建台体结构，能便于将其安装在旋转驱动输出端上，且不会破坏载物面的平面性。