本發(fā)明涉及增材制造領域，特別涉及一種3D增材印花機刮刀控制系統(tǒng)。
背景技術：
增材制造(Additive Manufacturing，AM)技術是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術，相對于傳統(tǒng)的材料去除切削加工技術，是一種"自下而上"的制造方法；近二十年來，AM技術取得了快速的發(fā)展，"快速原型制造(Rapid Prototyping)"、"三維打印(3D Printing)"、"實體自由制造(Solid Free-form Fabrication)"之類各異的叫法分別從不同側面表達了這一技術的特點。
增材制造技術是指基于離散、堆積原理，由零件三維數據驅動直接制造零件的科學技術體系?；诓煌姆诸愒瓌t和理解方式，增材制造技術還有快速原型、快速成形、快速制造、3D打印、3D增材印花機刮刀控制系統(tǒng)等多種稱謂，其內涵仍在不斷深化，外延也不斷擴展。
近年來，增材制造在紡織行業(yè)也得到了應用，特別是在服裝和鞋業(yè)面料上得到了廣泛的應用；其印刷一般工序為在面料表面印刷圖案，接著烘干，然后在根據需要在圖案上面再次印刷，再次烘干；而第兩次印刷時，因為無法精確定位和印刷力無法準確控制，印刷墨料無法均勻分布在圖案上；這在于普通絲網印刷機，絲網為具有彈性的通透膜，四周固定在網框上，刮刀掛過時其越靠近中間位置越有彈性；因此普通刮刀和網膜之間的印刷墨料所受到的刮刀力是不均勻的，造成印刷墨料其滲透網膜多少是不均勻的，從而造成印刷墨料無法準確疊加，因此無法提高增材制造的厚度。
技術實現要素：
鑒于上述現有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種3D增材印花機刮刀控制系統(tǒng)，旨在解決目前3D增材印刷時印刷墨料無法準確疊加，無法提高增材制造的厚度等問題。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：一種3D增材印花機刮刀控制系統(tǒng)，印刷支架、刮刀和刮刀控制系統(tǒng)；所述刮刀通過導向機構安裝在印刷支架上；所述刮刀控制系統(tǒng)為刮刀在導向機構上運動提供動力，并調整刮刀的刮力；所述刮刀控制系統(tǒng)包刮力傳感器、處理器和隨動調整機構；所述力傳感器感應刮刀刮力，并將信號發(fā)送至處理器；所述處理器接收力傳感器感應到的刮刀刮力信號并指令隨動調整機構進行調整，以保持刮刀預設的刮力；所述隨動調整機構根據處理器的指令，對刮刀進行位置調整，以保持刮刀按預設的刮力工作。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結構，所述導向機構包括刮刀安裝座和豎直導軌，所述豎直導軌安裝在印刷支架上，所述刮刀安裝座一端與豎直導軌配合，所述刮刀安裝可以在豎直導軌上上下移動，所述刮刀安裝在刮刀安裝座上，所述刮力感器安裝與刮刀安裝座上，用于感應刮刀刮力；所述隨動調整機構包括刮刀安裝座驅動機構，所述刮刀安裝座驅動機構為刮刀安裝座在豎直導軌上運動提供動力，所述刮刀安裝座驅動機構與處理器信號連接，接收處理處理器指令，使刮刀安裝座上的刮刀保持預設刮力。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結構，所述刮刀安裝座驅動機構包括絲桿、絲桿螺母和絲桿驅動器；所述絲桿安裝在印刷支架上，所述絲桿螺母與絲桿配合連接，所述絲桿驅動器為絲桿旋轉提供動力，用于驅動配合在絲桿上的絲桿螺母做上下運動；所述絲桿螺母一端與刮刀安裝座連接，所述絲桿螺母運動時帶動刮刀安裝座在豎直導軌上運動；所述絲桿驅動機構與處理器信號連接，用于執(zhí)行處理器的指令，調整刮刀安裝座的上下位置，以保持刮刀在的刮力。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結構，所述絲桿驅動器為伺服電機，所述絲桿設置在伺服電機輸出軸上，所述伺服電機與處理器連接，用于執(zhí)行處理器命令，帶動絲桿旋轉，調整刮刀安裝座在絲桿上的上下運動，以保持刮刀在網框上的刮力。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結構，所述絲桿為滾珠絲桿。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結構，所述的3D增材印花機刮刀控制系統(tǒng)，包括刀架、軸承座、轉軸、刀片夾和刮刀片；所述刀架設置在導向機構上，所述軸承座數量為2，所述轉軸左右兩端分別安裝在軸承座上，所述轉軸設置刀架正下方，所述刀片通過刀片夾安裝在刀片夾上；所述隨動調整機構包括刮刀調整機構，所述刮刀調整機構為轉軸轉動提供動力，使刮刀與水平面之間成一定角度；所述刮刀調整機構與處理器信號連接，用于執(zhí)行根據處理器的指令，調整轉軸轉動，使轉軸上的刮刀保持預設刮力。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結構，所述刮刀調整機構包括刮刀調整電機和傳動機構，所述刮刀調整電機設置在刀架上，所述刮刀調整電機通過傳動機構與轉軸連接，所述連接位置為轉軸中部，所述刮刀調整電機與處理器連接，用于執(zhí)行處理器命令，通過傳動機構調整轉軸轉動，使轉軸上的刮刀保持預設刮力。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結構，所述刮刀調整電機為伺服電機。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結構，所述傳動機構為同步帶傳動機構。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結構，所述刮刀片為彈性刮刀片。
有益效果：3D增材印花機印刷，刮刀在網板上刮動時，刮力傳感器將感應到的刮力信息傳遞給處理器，處理器對信號判斷后向隨動調整機構發(fā)出指令，所述隨動調整機構根據處理器的指令，對刮刀進行位置調整，以保持刮刀隨時按照按預設的刮力工作，從而保證刮刀的刮力在這個刮印過程中即便網膜彈性變動下依舊恒定，從而使得墨料能夠均勻的滲透過絲網，均勻的分布在印刷標的上，從而實現多次準確疊加，達到增材制造的厚度。
附圖說明
圖1為本發(fā)明3D增材印花機刮刀控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選實施例結果示意圖；
標號說明：
101.印刷支架
200.導向機構
201.刮刀安裝座
202.豎直導軌
300.刮刀安裝座驅動機
301.絲桿驅動器
302.絲桿
303.絲桿螺母
400.刮刀
401.刀架
402.軸承座
403.轉軸
404.刀片夾
405.刀片
500.刮刀調整機構
501.刮刀調整電機
502.傳動機構
601.刮力感應器
具體實施方式
為詳細說明本發(fā)明的技術內容、構造特征、所實現目的及效果，以下結合實施方式并配合附圖詳予說明。
本案所指的3D增材印花機是指通過改造現有絲網印刷達到增材制造的機械設備，3D增材印花機包括機架、行走裝置、印刷機構和控制裝置，其印刷一般工序為機架通過行走裝置將印刷設備運送到印刷標上方，印刷標常為衣服面料和鞋子面料，在印刷標的面料表面印刷圖案，然后移走印刷機構，之后用烘干設備烘干，烘干后再根據需要在圖案上面再次印刷，然后再次印刷；直到實現設定好的增材制造的厚度。
本案所指的3D增材印花機包括控機架、行走裝置、印刷機構和控制裝置；其工作原理為所述機架上設有行走裝置，所述行走裝置包括與導軌匹配的行走輪、定位機構和伺服電機，機架在伺服電機的帶動下通過行走輪行走，定位系統(tǒng)采用兩步定位法，實現3D增材印花機定位，做好印花準備，即粗定位和精定位結合實現的快速定位，在機架上設有兩個傳感器，首先機架在伺服電機的帶動下行走，直到第一傳感器檢測到預設好的定位標的后，定位標可為定位柱，伺服電機減速慢行，當第二傳感器檢測到定位標的時伺服電機停止運動，機架與定位柱的相對位置因機器慣性力的原因并不確定，但接近確定值，此時精確定位的導向輪停在定位柱的附近，接著對位導向輪在齒輪齒條的作用下頂向定位柱，接觸后，對位導向輪產生沿行走方向的力，從而實現精確定位，從而使3D增材印花機停在跑臺的預設位置上，此時印刷機構開始工作，刮刀在驅動機構作用下在網框上刮印，然而在3D增材印花時，要求刮刀的刮印力、刮印角度能夠調整，尤其是刮印力需實時調整，若不考慮刮刀機構重力的影響，刮印力是刮刀經絲網刮壓層印面而產生的彈性變形力、摩擦力的合力，摩擦力的大小受彈性變形力的影響，所以，調整刮印力只需改變刮刀的角度和上下位置。
為了便于統(tǒng)一說明，本文中提到的刮力為刮印力，即在絲網印刷時刮刀對絲網膜的刮印力度。
請一并參照圖1，如圖1所示可知，本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例為一種3D增材印花機刮刀控制系統(tǒng)，包括：印刷支架101、刮刀400和刮刀控制系統(tǒng)；
如圖1所示，本發(fā)明所述印刷支架在一種優(yōu)選實施例中的數量為2，所述刮刀400兩端分別通過導向機構安裝在印刷支架101上；在另外一些優(yōu)選實施例中所述印刷支架數量為1，此時刀架401中部通過導向機構安裝在印刷支架上。
為了能快速的上下調整刮刀位置，從而調整刮印力，本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例，所述導向機構200包括刮刀安裝座201和豎直導軌202，所述豎直導軌安裝在印刷支架上，在一些優(yōu)選實施例中豎直導軌可選擇圓弧形溝槽導軌或哥德式溝槽導軌，所述刮刀安裝座的一端設有與導軌溝槽相匹配的配合件，所述刮刀安裝座可以在豎直導軌上沿著導槽上下移動，所述刮刀安裝在刮刀安裝座上，因此刮刀也能夠順著軌道方向做豎直運動；所述刮力感器601安裝與刮刀安裝座上，用于感應刮刀刮力。
所述隨動調整機構包括刮刀安裝座驅動機構，所述驅動機構在有些優(yōu)選實施例中可以是電機、齒輪和齒條組成的傳動結構，將齒條設置在刮刀安裝座上，電機帶動齒輪轉動，齒輪帶動齒條做上下運動，從而帶動刮刀安裝座在導軌上做上運動，所述刮刀安裝座驅動機構為刮刀安裝座在豎直導軌上運動提供動力，所述刮刀安裝座驅動機構與處理器信號連接，接收處理處理器指令，使刮刀安裝座上的刮刀保持預設刮力。
在另外的一些實施例中，為了使刮刀上下移動更加穩(wěn)定，所述刮刀安裝座驅動機構300包括絲桿302、絲桿螺母303和絲桿驅動器301；所述絲桿可選用精密旋轉式絲桿，所述絲桿安裝在印刷支架上，所述絲桿螺母與絲桿配合連接，所述絲桿驅動器為絲桿旋轉提供動力，絲桿驅動器可選擇同步電機或異步電機，用于驅動配合在絲桿上的絲桿螺母做上下運動；所述絲桿螺母一端與刮刀安裝座連接，所述絲桿螺母運動時帶動刮刀安裝座在豎直導軌上運動；所述絲桿驅動機構與處理器信號連接，用于執(zhí)行處理器的指令，調整刮刀安裝座的上下位置，以保持刮刀在的刮力。
為了能夠使控制更加穩(wěn)定，且實現隨動控制，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例，所述絲桿驅動器為伺服電機，因為伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象；伺服電機轉子轉速受輸入信號控制，并能快速反應，且具有機電時間常數小、線性度高、始動電壓等特性；所述絲桿設置在伺服電機輸出軸上，如此設置可增加穩(wěn)定性和提高反應時間；所述伺服電機與處理器連接，用于執(zhí)行處理器命令，帶動絲桿旋轉，調整刮刀安裝座在絲桿上的上下運動，以保持刮刀在網框上的刮力。
為了提高傳輸效率和穩(wěn)定性，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例，所述絲桿為滾珠絲桿；因為滾珠絲杠螺母副傳動摩擦系數小，無滑移，且傳輸效率高。
為了根據精確的調整刮力，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結構，所述的3D增材印花機刮刀控制系統(tǒng)，包括刀架401、軸承座402、轉軸403、刀片夾404和刮刀片405；所述刀架設置在導向機構上，所述軸承座數量為2，所述轉軸左右兩端分別安裝在軸承座上，所述轉軸設置刀架正下方，所述刀片通過刀片夾安裝在刀片夾上，通過刀片夾夾裝刀片便于快速更換刀片；在絲網印刷時，要求刮刀的刮印力、刮印角度能夠調整，尤其是刮印力需實時精確調整，若不考慮刮刀機構重力的影響，刮印力是刮刀經絲網刮壓層印面而產生的彈性變形力、摩擦力的合力，摩擦力的大小受彈性變形力的影響，所以，調整刮印力只需改變刮刀的角度和上下位置；當需要微小調整時候，只需要通過刮刀調整機構給轉軸輸出轉動力，使刮刀與水平面之間成一定角度，這樣刮刀與絲網之間的力就改變了；所述刮刀調整機構與處理器信號連接，用于執(zhí)行根據處理器的指令，調整轉軸轉動，使轉軸上的刮刀保持預設刮力。
為了使刮刀在轉動時，兩邊的刮力均勻，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例，所述刮刀調整機構包括刮刀調整電機和傳動機構，所述刮刀調整電機501設置在刀架上，所述刮刀調整電機通過傳動機構502與轉軸連接，所述連接位置為轉軸中部，所述刮刀調整電機與處理器連接，用于執(zhí)行處理器命令，通過傳動機構調整轉軸轉動，使轉軸上的刮刀保持預設刮力，將傳動機構設置在中部可以均勻的帶動整個刮刀的轉動，使得兩邊受力更均勻。
為了提高整個刮刀的調整反應時間，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例，所述刮刀調整電機為伺服電機，伺服電機轉子轉速受輸入信號控制，并能快速反應，且具有機電時間常數小、線性度高、始動電壓等特性；所述絲桿設置在伺服電機輸出軸上，如此設置可增加穩(wěn)定性和提高反應時間。
為了提高傳送穩(wěn)定性，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例，所述傳動機構為同步帶傳動機構；同步帶傳送它綜合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動各自的優(yōu)點，轉動時，通過帶齒與輪的齒槽相嚙合來傳遞動力，傳輸用同步帶傳動具有準確的傳動比，無滑差，可獲得恒定的速比，傳動平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動比范圍大。
為了更好保護網框和絲網作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結構，所述刮刀片為彈性刮刀片，彈性刮刀片可選用橡膠刀片。
以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效形狀或結構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。