一種機(jī)械手式彩色3d打印機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種打印設(shè)備，特別涉及一種機(jī)械手式彩色3D打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]三維立體打印機(jī)，也稱三維打印機(jī)(3D Printer，簡稱3DP)是快速成型(RapidPrototyping,RP)的一種工藝，采用層層堆積的方式分層制作出三維模型，其運(yùn)行過程類似于傳統(tǒng)打印機(jī)，只不過傳統(tǒng)打印機(jī)是把墨水打印到紙質(zhì)上形成二維的平面圖紙，而三維打印機(jī)是把液態(tài)光敏樹脂材料、熔融的塑料絲、石膏粉等材料通過噴射粘結(jié)劑或擠出等方式實(shí)現(xiàn)層層堆積疊加形成三維實(shí)體。比如公開號(hào)為103963304A的中國專利文獻(xiàn)，其公開了一種三維打印機(jī)，該三維打印機(jī)包括機(jī)殼、機(jī)架、打印單元、驅(qū)動(dòng)裝置、耗材安裝盒，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括X軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、Y軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、Z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)裝置固定與機(jī)架上；所述打印單元包括耗材擠出裝置、電機(jī)托架、打印平臺(tái)、平臺(tái)托架，所述耗材擠出裝置固定安裝于電機(jī)托架上，打印平臺(tái)固定于平臺(tái)托架上；所述耗材安裝盒固定安裝于機(jī)殼上，所述機(jī)架包括X軸滑桿、Y軸滑桿、Z軸滑桿、Z軸螺紋桿、鎖固件、連接桿，Y軸傳送帶支撐軸；所述鎖固件包括底部托架、頂部托架和固定件；所述連接桿作為棱邊構(gòu)成立體框架，構(gòu)成立體框架的連接桿兩兩通過固定件連接，立體框架的每個(gè)頂角設(shè)有三個(gè)固定件；頂部托架與立體框架頂部后方的連接桿固定連接，底部托架與立體框架底部后方的連接桿固定連接；所述Z軸滑桿通過底部托架和頂部托架固定；所述Z軸螺紋桿底端與Z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)傳動(dòng)連接，Z軸螺紋桿頂端與頂部托架轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述Y軸滑桿通過固定件固定于立體框架頂部，所述X軸滑桿通過沿Y軸滑桿滑動(dòng)的固定器固定于Y軸滑桿上，所述Y軸傳送帶支撐軸通過固定件沿X軸方向固定于立體框架頂部，所述平臺(tái)托架與X軸滑桿滑動(dòng)連接；所述電機(jī)托架與Z軸滑桿滑動(dòng)連接，與Z軸螺紋桿螺紋連接。這種結(jié)構(gòu)的三維打印機(jī)占地面積大，打印出來物體的大小受箱體限制，精度由步進(jìn)電機(jī)的步距以及滾珠絲杠的精度所確定。
[0003]盡管3D打印技術(shù)已經(jīng)誕生20多年，但是近兩年仿佛一夜之間再次撲面而來，成為被關(guān)注的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，其中一個(gè)原因是其對傳統(tǒng)制造業(yè)的影響。然而3D打印目前仍然無法大規(guī)模應(yīng)用于生產(chǎn)制造，很多3D打印的產(chǎn)品，速度、尺寸、精度各有不同，但有一點(diǎn)是一樣的，那就是純色打印，或者交替使用兩種或以上不同顏色的材料進(jìn)行打印實(shí)現(xiàn)彩色打印，而這種打印方式并不是真正意義上的彩色打印。雖然目前也有能實(shí)現(xiàn)全彩打印的3D打印機(jī)，如3D打印巨頭Stratasys推出的0bjet500 Connex3多材料彩色3D打印機(jī)就是其中一款，它采用的是一種獨(dú)特的三重噴射技術(shù)，可以混合幾乎所有的剛性、柔性及透明彩色材料和彩色數(shù)字材料，但是這樣的打印機(jī)價(jià)格昂貴，一般消費(fèi)者難以承受。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種生產(chǎn)成本低、體積小、打印精度高以及能實(shí)現(xiàn)彩色打印的機(jī)械手式3D彩色打印機(jī)。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型包括機(jī)械臂以及設(shè)置在所述機(jī)械臂末端的彩色噴頭，所述機(jī)械臂的自動(dòng)度至少為三。
[0006]所述機(jī)械臂的自動(dòng)度為六，所述機(jī)械臂包括底座、與所述底座旋轉(zhuǎn)連接的肩、與所述肩相鉸接的大臂、與所述大臂相鉸接的小臂及與所述小臂相鉸接的噴頭臂，所述大臂和所述小臂均還具有旋轉(zhuǎn)自由度，所述彩色噴頭設(shè)置在所述噴頭臂上。
[0007]所述彩色噴頭包括送料裝置、加熱裝置和擠出裝置，所述送料裝置與所述擠出裝置相連通，所述送料裝置設(shè)置在所述小臂上，所述擠出裝置設(shè)置在所述噴頭臂上，所述加熱裝置設(shè)置在所述擠出裝置的外圍。
[0008]所述送料裝置包括若干個(gè)顏料罐和混合輸出裝置，若干個(gè)所述顏料罐均通過軟管道與所述混合輸出裝置相連接，所述混合輸出裝置將顏料混合后輸送至所述擠出裝置。
[0009]所述擠出裝置包括料筒、設(shè)置在所述料筒內(nèi)的螺旋桿、與所述螺旋桿傳動(dòng)連接的電機(jī)及設(shè)置在所述料筒末端的噴嘴，所述加熱裝置環(huán)繞設(shè)置在所述料筒的外圍。
[0010]所述混合輸出裝置內(nèi)設(shè)置有微型電磁閥。
[0011 ] 所述送料裝置包括三個(gè)所述顏料罐，三個(gè)所述顏料罐分別儲(chǔ)存有不同的基本色染料。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:由于本實(shí)用新型采用了機(jī)械手式的設(shè)計(jì)，其包括機(jī)械臂以及設(shè)置在所述機(jī)械臂末端的彩色噴頭，所述機(jī)械臂的自動(dòng)度至少為三，所以，本實(shí)用新型能很好解決現(xiàn)有技術(shù)中的三維打印機(jī)占地面積大和打印出來物體的大小受箱體限制的問題，而且生產(chǎn)成本低、體積小以及能實(shí)現(xiàn)3D彩色打印。
[0013]另外，由于所述機(jī)械臂的自動(dòng)度為六，所述機(jī)械臂包括底座、與所述底座旋轉(zhuǎn)連接的肩、與所述肩相鉸接的大臂、與所述大臂相鉸接的小臂及與所述小臂相鉸接的噴頭臂，所述大臂和所述小臂均還具有旋轉(zhuǎn)自由度，所述彩色噴頭設(shè)置在所述噴頭臂上，從而能很好地提高本實(shí)用新型的打印精度，滿足不能消費(fèi)者的打印要求。
[0014]同時(shí)，由于所述彩色噴頭包括送料裝置、加熱裝置和擠出裝置，所述送料裝置與所述擠出裝置相連通，而且所述送料裝置設(shè)置在所述小臂上，因此能很好地減輕機(jī)構(gòu)末端的質(zhì)量，提高了本實(shí)用新型的打印精度，同時(shí)還能有效延長機(jī)構(gòu)的使用壽命。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是所述彩色噴頭2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是所述彩色噴頭2的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，在本實(shí)施例中，本實(shí)用新型包括機(jī)械臂I以及設(shè)置在所述機(jī)械臂I末端的彩色噴頭2，所述機(jī)械臂I的自動(dòng)度至少為三。
[0019]在本實(shí)施例中，所述機(jī)械臂I的自動(dòng)度為六，所述機(jī)械臂I包括底座11、與所述底座11旋轉(zhuǎn)連接的肩12、與所述肩12相鉸接的大臂13、與所述大臂13相鉸接的小臂14及與所述小臂14相鉸接的噴頭臂15，所述大臂13和所述小臂14均還具有旋轉(zhuǎn)自由度，所述彩色噴頭2設(shè)置在所述噴頭臂15上。
[0020]如圖2所示，在本實(shí)施例中，所述彩色噴頭2包括送料裝置3、加熱裝置4和擠出裝置5，所述送料裝置3與所述擠出裝置5相連通，所述送料裝置3設(shè)置在所述小臂14上，所述擠出裝置5設(shè)置在所述噴頭臂15上，所述擠出裝置5設(shè)置在所述噴頭臂15上能有效減輕機(jī)構(gòu)末端的質(zhì)量，所述加熱裝置4設(shè)置在所述擠出裝置5的外圍。
[0021]在本實(shí)施例中，所述送料裝置3包括若干個(gè)顏料罐31和混合輸出裝置32，若干個(gè)所述顏料罐31均通過軟管道33與所述混合輸出裝置32相連接，所述混合輸出裝置32將顏料混合后輸送至所述擠出裝置5。
[0022]如圖3所示，在本實(shí)施例中，所述擠出裝置5包括料筒51、設(shè)置在所述料筒51內(nèi)的螺旋桿52、與所述螺旋桿52傳動(dòng)連接的電機(jī)53及設(shè)置在所述料筒51末端的噴嘴54，所述加熱裝置4環(huán)繞設(shè)置在所述料筒51的外圍，在本實(shí)施例中，所述加熱裝置4為電熱絲。工作時(shí)，通過電熱絲加熱材料，融化后通過所述螺旋桿52螺旋擠出。
[0023]在本實(shí)施例中，所述混合輸出裝置32內(nèi)設(shè)置有微型電磁閥。在控制混合比例方面，運(yùn)用微型電磁閥控制管道開閉，從而混合出所需要的顏色。
[0024]在本實(shí)施例中，所述送料裝置3包括三個(gè)所述顏料罐31，三個(gè)所述顏料罐31分別儲(chǔ)存有不同的基本色染料。在本實(shí)施例中，在所述彩色噴頭2部分加入染色裝置，通過控制三原色紅綠藍(lán)的染料混合的比例混合出不同的染色，再在加熱擠出的過程中對打印材料進(jìn)行染色，從而實(shí)現(xiàn)彩色三維打印。
[0025]本實(shí)用新型是以一個(gè)六自由度的機(jī)械手臂取代傳統(tǒng)的直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來帶動(dòng)噴頭工作的彩色三維打印機(jī)，使普通家庭能用相對較低的價(jià)格買到一臺(tái)高精度、體積小、打印物體大的彩色三維打印機(jī)。
[0026]我國作為制造業(yè)大國，對高端工藝裝備需求強(qiáng)烈。盡管3D立體打印業(yè)在我國有一定程度的發(fā)展，應(yīng)用廣泛且市場前景廣闊，但我國3D立體打印業(yè)目前尚處于初級發(fā)展階段，沒有成為全球的主市場。雖然我國目前并非3D立體打印業(yè)的主市場，但已經(jīng)有不少嗅覺敏銳的研發(fā)者，且這個(gè)群體正不斷擴(kuò)大。本實(shí)用新型正是在不斷地推進(jìn)我國的3D立體打印業(yè)的發(fā)展，起到先驅(qū)的作用。
[0027]本實(shí)用新型應(yīng)用于3D打印設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。
[0028]雖然本實(shí)用新型的實(shí)施例是以實(shí)際方案來描述的，但是并不構(gòu)成對本實(shí)用新型含義的限制，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，根據(jù)本說明書對其實(shí)施方案的修改及與其他方案的組合都是顯而易見的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種機(jī)械手式彩色3D打印機(jī)，其特征在于:所述一種機(jī)械手式彩色3D打印機(jī)包括機(jī)械臂(I)以及設(shè)置在所述機(jī)械臂(I)末端的彩色噴頭(2)，所述機(jī)械臂(I)的自動(dòng)度至少為三。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械手式彩色3D打印機(jī)，其特征在于:所述機(jī)械臂(I)的自動(dòng)度為六，所述機(jī)械臂⑴包括底座(11)、與所述底座(11)旋轉(zhuǎn)連接的肩(12)、與所述肩(12)相鉸接的大臂(13)、與所述大臂(13)相鉸接的小臂(14)及與所述小臂(14)相鉸接的噴頭臂(15)，所述大臂(13)和所述小臂(14)均還具有旋轉(zhuǎn)自由度，所述彩色噴頭(2)設(shè)置在所述噴頭臂(15)上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種機(jī)械手式彩色3D打印機(jī)，其特征在于:所述彩色噴頭(2)包括送料裝置(3)、加熱裝置(4)和擠出裝置(5)，所述送料裝置(3)與所述擠出裝置(5)相連通，所述送料裝置(3)設(shè)置在所述小臂(14)上，所述擠出裝置(5)設(shè)置在所述噴頭臂(15)上，所述加熱裝置⑷設(shè)置在所述擠出裝置(5)的外圍。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種機(jī)械手式彩色3D打印機(jī)，其特征在于:所述送料裝置(3)包括若干個(gè)顏料罐(31)和混合輸出裝置(32)，若干個(gè)所述顏料罐(31)均通過軟管道(33)與所述混合輸出裝置(32)相連接，所述混合輸出裝置(32)將顏料混合后輸送至所述擠出裝置(5)。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種機(jī)械手式彩色3D打印機(jī)，其特征在于:所述擠出裝置(5)包括料筒(51)、設(shè)置在所述料筒(51)內(nèi)的螺旋桿(52)、與所述螺旋桿(52)傳動(dòng)連接的電機(jī)(53)及設(shè)置在所述料筒(51)末端的噴嘴(54)，所述加熱裝置(4)環(huán)繞設(shè)置在所述料筒(51)的外圍。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種機(jī)械手式彩色3D打印機(jī)，其特征在于:所述混合輸出裝置(32)內(nèi)設(shè)置有微型電磁閥。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種機(jī)械手式彩色3D打印機(jī)，其特征在于:所述送料裝置(3)包括三個(gè)所述顏料罐(31)，三個(gè)所述顏料罐(31)分別儲(chǔ)存有不同的基本色染料。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種機(jī)械手式彩色3D打印機(jī)，旨在提供一種生產(chǎn)成本低、體積小、打印精度高以及能實(shí)現(xiàn)彩色打印的機(jī)械手式3D彩色打印機(jī)。本實(shí)用新型包括機(jī)械臂(1)以及設(shè)置在所述機(jī)械臂(1)末端的彩色噴頭(2)，所述機(jī)械臂(1)的自動(dòng)度至少為三。本實(shí)用新型應(yīng)用于3D打印設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。
【IPC分類】B29C67/00, B33Y30/00, B28B1/00
【公開號(hào)】CN204936224
【申請?zhí)枴緾N201520703599
【發(fā)明人】曾亮華, 劉繼常
【申請人】北京理工大學(xué)珠海學(xué)院
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月8日