旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種砂型三維打印技術(shù)領(lǐng)域的打印機(jī)，特別是一種可以使鋪砂、打印和工作臺(tái)下降的過(guò)程同時(shí)進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]三維立體打印機(jī)，也稱三維打印機(jī)是快速成型的一種工藝，采用層層堆積的方式分層制作出三維模型，其運(yùn)行過(guò)程類似于傳統(tǒng)打印機(jī)，只不過(guò)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(guò)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。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，基于三維打印原理的無(wú)模砂型制造技術(shù)，其工作方式是，先鋪一層薄薄的砂料，砂料鋪平緊實(shí)后，依據(jù)砂型截面的輪廓路徑，通過(guò)打印頭向砂層選擇性噴出粘結(jié)劑，然后工作臺(tái)下降一個(gè)層高，重復(fù)鋪砂和打印過(guò)程，一層層堆積形成砂型。這種方法由于每一層的打印都需要鋪砂、打印、工作臺(tái)下降這三個(gè)過(guò)程依次進(jìn)行，所以打印過(guò)程是間歇式的，不是連續(xù)性運(yùn)動(dòng)，因此具有效率較低的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印成型機(jī)，利用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的方式，使鋪砂、打印和工作臺(tái)下降的過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，從而節(jié)省加工時(shí)間，提高效率。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括底座、工作缸、軸向接觸軸承、工作臺(tái)、連桿機(jī)構(gòu)、絲杠螺母、空心桿、絲杠、鋪砂倉(cāng)、打印頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、支架，軸向接觸軸承安裝在底座上，軸向接觸軸承與圓筒狀工作缸連接，圓形工作臺(tái)設(shè)置在工作缸內(nèi)部，過(guò)絲杠與底座連接;鋪砂倉(cāng)與打印頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于工作缸頂部，通過(guò)支架與所述底座固定連接。
[0006]進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，工作臺(tái)通過(guò)絲杠的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)在工作缸內(nèi)部沿軸向滑動(dòng)。
[0007]更進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，連桿機(jī)構(gòu)連接工作臺(tái)底部與工作缸底部，使工作缸和工作臺(tái)的繞軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同步。
[0008]更進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，工作缸底部固定連接內(nèi)齒輪，通過(guò)與底座上至少一個(gè)內(nèi)齒輪嚙合連接，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞工作缸軸線旋轉(zhuǎn)。
[0009]更進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，打印頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括打印頭和徑向滑軌，打印頭在所述徑向滑軌上移動(dòng)，徑向滑軌可繞空心桿軸線在40°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)。
[0010]更進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，絲杠垂直安裝在底座上，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
[0011]更進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，軸向接觸軸承軸線與絲杠軸線重合，其下部固定連接在底座上，上部固定連接在工作缸底部。
[0012]進(jìn)一步地，所述絲杠與所述工作缸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別由兩組電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)，所述電機(jī)組設(shè)置于所述底座內(nèi)部。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明解決了【背景技術(shù)】中存在的缺陷，本發(fā)明設(shè)置圓筒狀工作缸和圓形工作臺(tái)，工作缸與工作臺(tái)同轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，鋪砂倉(cāng)鋪砂形成環(huán)狀砂層，同時(shí)處于對(duì)稱位置的打印機(jī)構(gòu)可打印粘結(jié)劑，同時(shí)絲杠可控制工作臺(tái)下降，實(shí)現(xiàn)了砂型的連續(xù)性打印，使鋪砂、打印、工作臺(tái)下降同時(shí)進(jìn)行，節(jié)約時(shí)間，提高效率，尤其適用于空心砂型的制造。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印機(jī)的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印機(jī)的打印機(jī)構(gòu)的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印機(jī)的工作臺(tái)與連桿組的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印機(jī)的工作臺(tái)與連桿組的連接結(jié)構(gòu)剖視示意圖；
[0019]其中:1、底座，2、空心桿，3、工作缸，4、齒輪盤，5、軸向接觸軸承，6、鋪砂倉(cāng)，7、多余砂料回收口，8、支架，9、工作臺(tái)，10、打印頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，11、打印頭，12、徑向滑軌，15、主動(dòng)齒輪，16、絲杠，17、絲杠螺母，20、連桿機(jī)構(gòu)，21、上連桿，22、下連桿，25、含有粘結(jié)劑的砂粉，26、未打印粘結(jié)劑的原砂。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0021]如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印機(jī)，其底座I上安裝有軸向接觸軸承5，軸承5上部與圓筒狀工作缸3連接，圓形工作臺(tái)9設(shè)置在工作缸3內(nèi)部，一組連桿機(jī)構(gòu)20將工作缸3與工作臺(tái)9相連接，裝有絲杠螺母17的空心桿2與工作臺(tái)9固定連接，通過(guò)絲杠16與底座I連接，鋪砂倉(cāng)6與打印頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)10位于工作缸3頂部，通過(guò)支架8與底座I固定連接。
[0022]如圖2，圖4和圖5所示，由至少三個(gè)連桿機(jī)構(gòu)20連接工作臺(tái)9與工作缸3底部的齒輪盤4，使工作缸3和工作臺(tái)9的繞軸線以相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，且不限制工作臺(tái)9沿軸線方向的升降運(yùn)動(dòng)的自由度。底座I上的主動(dòng)齒輪15與齒輪盤4的內(nèi)齒輪嚙合，主動(dòng)齒輪15驅(qū)動(dòng)齒輪盤4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)工作缸3與工作臺(tái)9以同樣轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。工作臺(tái)9與裝有絲杠螺母17的空心桿2固定連接，絲杠16與工作缸3的轉(zhuǎn)速之差決定工作臺(tái)9的升降方向和速度。當(dāng)兩者轉(zhuǎn)速相同時(shí)，工作臺(tái)9高度靜止，當(dāng)前者轉(zhuǎn)速大于后者，工作臺(tái)9上升，當(dāng)前者轉(zhuǎn)速小于后者，工作臺(tái)9下降。工作臺(tái)9升降速度與轉(zhuǎn)速之差成正比。
[0023]如圖3所示，打印頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)10包括打印頭11和徑向滑軌12，打印頭11在徑向滑軌12上移動(dòng)，移動(dòng)范圍為從工作缸3半徑到空心桿2半徑之間。徑向滑軌12可繞空心桿2軸線在40°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)。打印頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)10可實(shí)現(xiàn)砂層的任意一個(gè)扇形區(qū)域的打印，由于砂層隨工作缸3轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，打印頭11可連續(xù)對(duì)砂層進(jìn)行打印。
[0024]本發(fā)明工作時(shí)，主動(dòng)齒輪15勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪盤4帶動(dòng)工作缸3和工作臺(tái)9勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，絲杠16勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速略小于工作臺(tái)9轉(zhuǎn)速，使得工作臺(tái)9和空心桿2—同以很小的速度勻速下降。同時(shí)，鋪砂倉(cāng)6向工作臺(tái)9上勻速鋪砂，形成環(huán)狀砂層，隨著工作缸3轉(zhuǎn)動(dòng)，鋪好的砂層運(yùn)動(dòng)到打印頭11下方，打印頭11依據(jù)CAD數(shù)據(jù)生成的砂型截面的輪廓路徑對(duì)砂層打印粘結(jié)劑，打印一個(gè)扇形區(qū)域的砂層。隨著工作缸3的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，打印頭11緊接著打印砂層的下一個(gè)扇形區(qū)域，直到工作缸3旋轉(zhuǎn)360°，此時(shí)完成了一層砂層的打印。由于工作缸3勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工作臺(tái)9亦在勻速下降，且每轉(zhuǎn)動(dòng)360°，工作臺(tái)9就下降一個(gè)砂層厚度。因此，隨著工作缸3的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，可繼續(xù)打印第2層，第3層……直到最后一層，砂型打印完成。在整個(gè)打印過(guò)中，工作臺(tái)9相對(duì)地面做螺旋運(yùn)動(dòng)，砂層是以連續(xù)的螺旋形狀堆疊，而不是現(xiàn)有技術(shù)中間斷的層層堆疊，其砂層厚度等于螺旋運(yùn)動(dòng)螺距，其砂層總層數(shù)等于螺旋運(yùn)動(dòng)總?cè)?shù)。取出打印完成后的砂料，清理掉未打印粘結(jié)劑的原砂26，留下的含有粘結(jié)劑的砂粉25形成的模型，就是最終期望的得到的砂型。
[0025]本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，在本發(fā)明公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就可以對(duì)其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印機(jī)，包括底座、工作缸、軸向接觸軸承、工作臺(tái)，軸向接觸軸承安裝在底座上，軸向接觸軸承與圓筒狀工作缸連接，圓形工作臺(tái)設(shè)置在工作缸內(nèi)部，其特征在于，還包括連桿機(jī)構(gòu)、絲杠螺母、空心桿、絲杠、鋪砂倉(cāng)、打印頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、支架，一組連桿機(jī)構(gòu)將工作缸與工作臺(tái)相連接，裝有絲杠螺母的空心桿與工作臺(tái)固定連接，通過(guò)絲杠與底座連接;鋪砂倉(cāng)與打印頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于工作缸頂部，通過(guò)支架與所述底座固定連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印機(jī)，其特征在于所述工作臺(tái)通過(guò)所述絲杠的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)在所述工作缸內(nèi)部沿軸向滑動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印機(jī)，其特征在于所述連桿機(jī)構(gòu)連接所述工作臺(tái)底部與所述工作缸底部，使所述工作缸和所述工作臺(tái)的繞軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同步。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印機(jī)，其特征在于所述工作缸底部固定連接內(nèi)齒輪，通過(guò)與所述底座上至少一個(gè)內(nèi)齒輪嚙合連接，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞所述工作缸軸線旋轉(zhuǎn)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印機(jī)，其特征在于:所述打印頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括打印頭和徑向滑軌，所述打印頭在所述徑向滑軌上移動(dòng)，所述徑向滑軌可繞所述空心桿軸線在40°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印機(jī)，其特征在于所述絲杠垂直安裝在所述底座上，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印機(jī)，其特征在于所述軸向接觸軸承軸線與所述絲杠軸線重合，其下部固定連接在所述底座上，上部固定連接在所述工作缸底部。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印機(jī)，其特征在于所述絲杠與所述工作缸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別由兩組電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)，所述電機(jī)組設(shè)置于所述底座內(nèi)部。
【專利摘要】一種屬于砂型三維打印技術(shù)領(lǐng)域的旋轉(zhuǎn)式砂型三維打印機(jī)，包括底座、工作缸、軸向接觸軸承、工作臺(tái)、連桿機(jī)構(gòu)、絲杠螺母、空心桿、絲杠、鋪砂倉(cāng)、打印頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、支架，一組連桿機(jī)構(gòu)將工作缸與工作臺(tái)相連接，裝有絲杠螺母的空心桿與工作臺(tái)固定連接，通過(guò)絲杠與底座連接；鋪砂倉(cāng)與打印頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于工作缸頂部，通過(guò)支架與所述底座固定連接。本發(fā)明可以利用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的方式，使鋪砂、打印和工作臺(tái)下降的過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，從而節(jié)省加工時(shí)間，提高效率。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)于砂型三維打印機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
【IPC分類】B22C9/10
【公開號(hào)】CN105710309
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610150660
【發(fā)明人】馬志宏, 吳昊, 張執(zhí)南
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)