[发明专利]一种具有高响应并联调平机构的增材制造装备及调平方法

说明书

本发明公开了一种具有高响应并联调平机构的增材制造装备及调平方法。机架的底部安装有Y向移动机构，支撑平台安装在Y向移动机构上，Z向移动机构分别安装在机架的两侧，Z向移动机构上连接安装有X向移动机构，X向移动机构上安装打印喷头和测距装置；由Z向移动机构驱动X向移动机构沿Z向竖直上下升降移动，X向移动机构驱动竖直支架及其上的打印喷头和测距装置沿X向水平移动；打印平台通过伸缩装置和虚固定杆可调节位姿地支撑安装在支撑平台上。本发明能有效提高增材制造调平的精度与响应性，从而提高增材制造的最终效果。

技术领域

本发明涉及快速成型技术领域，具体地说，涉及一种带有打印平台调平装置与测距装置的增材制造装备，以及适用于该增材制造装备的调平方法。

背景技术

增材制造装备，通常指三维打印(3D printing,3DP)装备，是一种利用增材制造方式，将材料层层叠加成型，打印出三维物体的设备。在增材制造的过程中，打印平台是否水平与增材制造的效果与质量密切相关，打印平台的不完全水平是造成打印件产生几何形状误差的主要原因之一。在设置打印参数时，打印层厚度可设置在0.5mm以下，如果打印平台不是完全水平，最高与最低点的纵向距离大于这个值，就可能导致打印的产品在最高点熔固非常牢固，而在最低点无法与打印平台熔固；由于打印的第一层与平台的熔固强度不同，在后续打印中，打印件内部会由于热收缩等原因产生内应力，造成与平台熔固不牢的一侧产生底部翘曲；如果纵向距离相差过大，甚至有可能发生打印头运动干涉现象。这些由于打印平台不水平而造成的打印缺陷对打印质量与稳定性有十分巨大的影响。实际打印中，机械运动副旋合误差、反向旋合背隙、伺服系统热效应等复杂不确定因素，对机械装置造成运动误差累积，使得打印平台的水平度不断发生微小变化，因此，快速、精确地实现打印平台的水平度的调节，是实现高精度、高效率增材制造的重要保证。

因此，打印平台的调平对三维打印装备尤为重要，一个良好的调平装置及调平方案可以有效提高增材制造调平的精度与响应性，从而提高增材制造的最终效果。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种具有高响应的并联调平机构的增材制造装备和及调平方法。

本发明的并联机构区别于传统的串联机构，拥有无累计误差、承载力强、惯性小等特点，广泛应用于机器人领域和支撑结构中。将并联机构应用在增材制造调平中，可得到精度高、速度快、稳定性好的增材制造调平装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一、一种具有高响应并联调平机构的增材制造装备：

增材制造装备包括打印喷头、并联调平机构、支撑平台、打印平台、竖直支架和移动机构，并联调平机构包括伸缩装置、虚固定杆和测距装置，移动机构包括X向移动机构、Z向移动机构和Y向移动机构；机架的底部安装有Y向移动机构，支撑平台安装在Y向移动机构上，由Y向移动机构驱动支撑平台沿Y向水平移动；Z向移动机构分别安装在机架的两侧，Z向移动机构上连接安装有X向移动机构，X向移动机构上安装有竖直支架，竖直支架上安装有打印喷头和测距装置；由Z向移动机构驱动X向移动机构沿Z向竖直上下升降移动，X向移动机构驱动竖直支架及其上的打印喷头和测距装置沿X向水平移动；打印平台通过伸缩装置和虚固定杆可调节位姿地支撑安装在支撑平台上。

所述的测距装置与打印喷头均固定于竖直支架上，两者相对位置固定不变。

所述的测距装置包括舵机、连杆机构、导向座和微动开关；舵机和导向座均安装在竖直支架的底部上，舵机位于导向座上方，舵机的输出轴连接连杆机构，连杆机构包括主动杆和从动杆，主动杆的一端和舵机的输出轴同轴固接，从动杆上端开设有水平条形槽，主动杆的另一端嵌装于水平条形槽中并沿水平条形槽滑动，导轨套固定套装于导向座开设的竖直通孔中，从动杆下端活动穿过导轨套后安装有微动开关；舵机运行带动主动杆绕舵机的旋转轴旋转，经主动杆端部和从动杆上端的水平条形槽之间的连接关系，带动从动杆沿导轨套上下升降移动。