[发明专利]一种基于二自由度平衡环的曲面微笔静电直写成形装置有效

专利信息
申请号: 202010436542.9 申请日: 2020-05-21
公开(公告)号: CN111629528B 公开(公告)日: 2021-04-02
发明(设计)人: 彭鹏;栾振宇;刘艳改;郭伟;周兴汶;王欣达 申请(专利权)人: 北京航空航天大学;中国地质大学(北京)
主分类号: H05K3/12 分类号: H05K3/12
代理公司: 北京慕达星云知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 11465 代理人: 曹鹏飞
地址: 100191*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 自由度 平衡 曲面 静电 成形 装置
【权利要求书】:

1.一种基于二自由度平衡环的曲面微笔静电直写成形装置,其特征在于,包括二自由度平衡环系统(Ⅰ)、气动导电油墨供料系统(Ⅱ)、曲面基板支撑系统(Ⅲ)、二维移动单元及控制系统(Ⅳ)、平台支架(5)、真空泵(6)和电场电源(7);

二维移动单元及控制系统(Ⅳ)包括:上步进电机丝杠(28)和下步进电机丝杠(29);所述上步进电机丝杠(28)固定在所述下步进电机丝杠(29)的滑块上;

所述平台支架(5)自上而下依次分为上部、中部和下部;

所述二自由度平衡环系统(Ⅰ)固定在所述上步进电机丝杠(28)滑块上,所述下步进电机丝杠(29)固定在平台支架(5)上的中部;

所述气动导电油墨供料系统(Ⅱ)安装在平台支架(5)的上部;

所述曲面基板支撑系统(Ⅲ)安装在平台支架(5)的下部,且所述曲面基板支撑系统(Ⅲ)的工作轴心与气动导电油墨供料系统(Ⅱ)的直写针头(12)轴心重合;

所述真空泵(6)通过气管(15)连接在曲面基板支撑系统(Ⅲ)的吸盘连接杆(22)部分;

所述电场电源(7)正负极分别连接在气动导电油墨供料系统(Ⅱ)的直写针头(12)部分和曲面基板支撑系统(Ⅲ)的电极部分;从而使固定在二自由度平衡环系统(Ⅰ)上的待直写曲面基板处在直写针头(12)与曲面基板支撑系统电极之间形成的静电电场中;

所述二自由度平衡环系统(Ⅰ)包括平衡环支架(8)、平衡外环(9)和带有曲面基板固定装置的平衡内环(10);

所述平衡环支架(8)固定在二维移动单元及控制系统(Ⅳ)的上步进电机丝杠(28)的滑块上;

所述平衡外环(9)外侧面通过转轴与平衡环支架(8)相连;所述带有曲面基板固定装置的平衡内环(10)通过转轴与平衡外环(9)的内侧面相连,两组转轴在同一水平面上并相互垂直。

2.根据权利要求1所述的一种基于二自由度平衡环的曲面微笔静电直写成形装置,其特征在于,所述曲面基板固定装置为G型夹(101);至少两个所述G型夹沿所述平衡内环(10)等间距设置。

3.根据权利要求1所述的一种基于二自由度平衡环的曲面微笔静电直写成形装置,其特征在于,所述气动导电油墨供料系统(Ⅱ)包括:气压泵及控制装置(11)、直写针头(12)、注射器筒体(13)、气管扣件(14)、气管(15)、注射器夹持装置(16)、高度微调装置(17)、直写联动滑块(18)和直写联动滑轨(19);

所述直写联动滑轨(19)固定在平台支架(5)上部,所述直写联动滑块(18)套在直写联动滑轨(19)上;所述高度微调装置(17)固定在直写联动滑块(18)上;所述注射器夹持装置(16)固定在高度微调装置(17)上;所述注射器筒体(13)安装在注射器夹持装置(16)上;

所述气管扣件(14)安装在注射器筒体(13)上,所述气压泵及控制装置(11)通过气管(15)连接至气管扣件(14)上;所述直写针头(12)安装在注射器筒体(13)上;在气压泵及控制装置(11)产生的稳定气压下推动注射器筒体(13)内的活塞进行导电油墨的挤出。

4.根据权利要求1所述的一种基于二自由度平衡环的曲面微笔静电直写成形装置,其特征在于,所述曲面基板支撑系统(Ⅲ)包括支撑杆(20)、真空海绵吸盘(21)、吸盘连接杆(22)、三个万向球(23)、支撑杆弹簧(24)、支撑杆滑块(25)和支撑杆滑轨(26);

所述支撑杆滑轨(26)固定在平台支架(5)上,所述支撑杆滑块(25)套在支撑杆滑轨(26)上;所述支撑杆(20)固定在支撑杆滑块(25)上;所述万向球(23)固定在支撑杆(20)上,所述吸盘连接杆(22)固定在支撑杆(20)上;

所述真空海绵吸盘(21)固定在吸盘连接杆(22)上;所述支撑杆弹簧(24)固定在支撑杆(20)和平台支架(5)之间;

所述真空泵(6)连接在吸盘连接杆(22)上,真空海绵吸盘(21)通过真空泵(6)产生的吸力将固定在平衡内环(10)上的待直写曲面基板与三个万向球(23)贴合,三个万向球(23)形成的平面为水平,与二自由度平衡环系统(Ⅰ)的摇摆作用共同保证曲面基板的待直写区域时刻保持水平。

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