3d打印系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種3D打印系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，3D (三維)打印系統(tǒng)一般包括機(jī)器人和安裝在所述機(jī)器人的末端執(zhí)行器上的打印頭。機(jī)器人根據(jù)程序設(shè)定的路徑移動(dòng)打印頭，同時(shí)，物料從打印頭噴出到定位臺(tái)，以便在定位臺(tái)上形成所需形狀的產(chǎn)品。
[0003]3D打印方法不同于傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法，3D打印方法是通過(guò)添加物料來(lái)形成所需的產(chǎn)品，而機(jī)械加工方法是通過(guò)去除物料來(lái)形成所需形狀的產(chǎn)品。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，用于操縱打印頭的機(jī)器人只能沿相互垂直的X、Y、Z方向平移，并且用于承載物料的定位臺(tái)是固定不動(dòng)的。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，將待打印的產(chǎn)品沿Z方向分成多個(gè)二維水平層，然后機(jī)器人操縱打印頭在由X和Y方向限定的水平面內(nèi)移動(dòng)，逐個(gè)地打印前述多個(gè)二維水平層，這樣，通過(guò)沿Z方向逐個(gè)地疊加多個(gè)二維水平層，就可以獲得整個(gè)女口廣叩ο
[0005]這種現(xiàn)有的3D打印系統(tǒng)，由于僅能夠沿相互垂直的Χ、Υ、Ζ方向平移，因此，不能調(diào)整打印頭相對(duì)于定位臺(tái)的角度，只能調(diào)整打印頭相對(duì)于定位臺(tái)的空間位置，因此，這種現(xiàn)有的3D打印系統(tǒng)的打印頭只能沿二維平面或二維曲線移動(dòng)，而不能沿三維曲面或三維曲線移動(dòng)，這使得其使用受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題和缺陷的至少一個(gè)方面。
[0007]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種3D打印系統(tǒng)，其打印頭能夠沿3D曲線或3D曲面移動(dòng)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種3D打印系統(tǒng)，包括:打印頭，用于打印產(chǎn)品；和定位臺(tái)，用于承載和定位被打印的產(chǎn)品。所述3D打印系統(tǒng)被構(gòu)造成使得所述定位臺(tái)能夠相對(duì)于所述打印頭沿相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向移動(dòng)以及能夠相對(duì)于所述打印頭繞所述第一、第二和第三方向中的至少兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述3D打印系統(tǒng)包括用于操作所述定位臺(tái)的第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠繞至少一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)所述定位臺(tái)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述打印頭固定不動(dòng)；并且所述第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠沿相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向移動(dòng)所述定位臺(tái)和能夠繞第一方向、第二方向和第三方向中的至少兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)所述定位臺(tái)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)是具有至少五個(gè)自由度的第一機(jī)器人。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述打印頭固定不動(dòng)；并且所述第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠沿相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向移動(dòng)所述定位臺(tái)和能夠繞第一方向、第二方向和第三方向旋轉(zhuǎn)所述定位臺(tái)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述第一機(jī)器人為平面關(guān)節(jié)機(jī)器人、6-軸機(jī)器人、直角座標(biāo)機(jī)器人、串聯(lián)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人或混合機(jī)器人。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述3D打印系統(tǒng)還包括用于操作所述打印頭的第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠沿至少一個(gè)方向移動(dòng)所述打印頭和/或能夠繞至少一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)所述打印頭。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)為具有至少三個(gè)自由度的第二機(jī)器人。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述第二機(jī)器人能夠沿相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向移動(dòng)所述打印頭。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述第二機(jī)器人為平面關(guān)節(jié)機(jī)器人、6-軸機(jī)器人、直角座標(biāo)機(jī)器人、串聯(lián)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人或混合機(jī)器人。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)為一個(gè)球面移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述定位臺(tái)安裝所述球面移動(dòng)機(jī)構(gòu)上；并且所述定位臺(tái)能夠繞第一方向旋轉(zhuǎn)和能夠繞與所述第一方向垂直的第二方向旋轉(zhuǎn)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述球面移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括:第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，其輸出軸繞第一方向旋轉(zhuǎn)；第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，其輸出軸繞與所述第一方向垂直的第二方向旋轉(zhuǎn)；第一 1/4圓弧板，其一端與所述第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的輸出軸連接；第二 1/4圓弧板，其一端與所述定位臺(tái)樞轉(zhuǎn)地連接，其另一端與所述第一 1/4圓弧板的另一端樞轉(zhuǎn)地連接；和第三1/4圓弧板，其一端與所述第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的輸出軸連接，其另一端與所述定位臺(tái)樞轉(zhuǎn)地連接，其中，所述第一 1/4圓弧板與所述第二 1/4圓弧板的連接處的樞轉(zhuǎn)軸線、所述第二1/4圓弧板與所述定位臺(tái)的連接處的樞轉(zhuǎn)軸線、所述第三1/4圓弧板與所述定位臺(tái)的連接處的樞轉(zhuǎn)軸線、所述第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的輸出軸的旋轉(zhuǎn)軸線、以及所述第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的輸出軸的旋轉(zhuǎn)軸線相互交匯于同一點(diǎn)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述同一點(diǎn)位于所述定位臺(tái)的幾何中心。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器和所述第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器分別固定在第一豎直安裝板和第二豎直安裝板上；并且所述第一豎直安裝板和所述第二豎直安裝板固定在基座上。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)為具有至少兩個(gè)自由度的第一機(jī)器人。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，從所述打印頭噴出的用于形成所述產(chǎn)品的物料由安裝在所述第二機(jī)器人的末端執(zhí)行器上的物料供應(yīng)器提供。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，從所述打印頭噴出的用于形成所述產(chǎn)品的物料由遠(yuǎn)離所述第二機(jī)器人的遠(yuǎn)程物料供應(yīng)器提供。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述產(chǎn)品的全部通過(guò)所述3D打印系統(tǒng)打印形成。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述產(chǎn)品的一部分以非3D打印的方式預(yù)先形成為一個(gè)坯料，并且所述產(chǎn)品的其它部分通過(guò)所述3D打印系統(tǒng)以3D打印的方式形成在所述坯料上。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在基座上。
[0029]在根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的3D打印系統(tǒng)中，定位臺(tái)能夠相對(duì)于打印頭沿相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向移動(dòng)以及能夠相對(duì)于打印頭繞第一、第二和第三方向中的至少兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，本發(fā)明的3D打印系統(tǒng)不僅可以調(diào)整打印頭相對(duì)于定位臺(tái)的空間位置，而且可以調(diào)整打印頭相對(duì)于定位臺(tái)的角度，因此，打印頭能夠相對(duì)于定位臺(tái)沿三維曲面或三維曲線移動(dòng)，從而能夠完成復(fù)雜的三維曲面或三維曲線的打印。
[0030]通過(guò)下文中參照附圖對(duì)本發(fā)明所作的描述，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見，并可幫助對(duì)本發(fā)明有全面的理解。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例的3D打印系統(tǒng)的立體示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。在說(shuō)明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號(hào)指示相同或相似的部件。下述參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的說(shuō)明旨在對(duì)本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的一種限制。
[0033]另外，在下面的詳細(xì)描述中，為便于解釋，闡述了許多具體的細(xì)節(jié)以提供對(duì)本披露實(shí)施例的全面理解。然而明顯地，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可以被實(shí)施。在其他情況下，公知的結(jié)構(gòu)和裝置以圖示的方式體現(xiàn)以簡(jiǎn)化附圖。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)總體技術(shù)構(gòu)思，提供一種3D打印系統(tǒng)，包括:打印頭，用于打印產(chǎn)品；和定位臺(tái)，用于承載和定位被打印的產(chǎn)品。所述3D打印系統(tǒng)被構(gòu)造成使得所述定位臺(tái)能夠相對(duì)于所述打印頭沿相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向移動(dòng)以及能夠相對(duì)于所述打印頭繞所述第一、第二和第三方向中的至少兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0035]第一實(shí)施例
[0036]圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例的3D打印系統(tǒng)的立體示意圖。
[0037]如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例中，3D打印系統(tǒng)主要包括機(jī)器人100、打印頭200、定位臺(tái)300和第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0038]在圖示的實(shí)施例中，如圖1所示，機(jī)器人(或稱為第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)或第二機(jī)器人)100和第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)(或稱為第一機(jī)器人，稍后將詳細(xì)說(shuō)明)固定在基座10上。打印頭200安裝在機(jī)器人100的末端執(zhí)行器上。定位臺(tái)300安裝在第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)上。
[0039]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例中，機(jī)器人100具有至少三個(gè)自由度，其能夠沿相互垂直的第一方向X、第二方向Y和第三方向Z移動(dòng)打印頭200，以便通過(guò)打印頭200在定位臺(tái)300上打印出所需的產(chǎn)品。
[0040]在圖示的實(shí)施例中，如圖1所示，第一方向X和第二方向Y限定水平平面，第三方向z為垂直于水平平面的豎直方向。
[0041]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例中，第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)可以具有至少一個(gè)自由度，其能夠繞至少一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)定位臺(tái)300，從而能夠調(diào)整打印頭200相對(duì)于定位臺(tái)300的角度。這樣，可以通過(guò)第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)器人100的相互協(xié)作，使得打印頭200能夠相對(duì)于定位臺(tái)300和/或定位臺(tái)上物料的表面沿3D曲線或3D曲面移動(dòng)。
[0042]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例中，機(jī)器人100可以為具有至少三個(gè)自由度的多自由度機(jī)器人。例如，機(jī)器人100可以為平面關(guān)節(jié)機(jī)器人、6-軸機(jī)器人、直角座標(biāo)機(jī)器人、串聯(lián)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人或混合機(jī)器人。
[0043]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例中，如圖1所示，第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)為球面移動(dòng)機(jī)構(gòu)，定位臺(tái)300安裝在該球面移動(dòng)機(jī)構(gòu)上。
[0044]在圖示的實(shí)施例中，如圖1所示，定位臺(tái)300能夠繞第一方向X旋轉(zhuǎn)和能夠繞與第一方向X垂直的第二方向Y旋轉(zhuǎn)。
[0045]請(qǐng)繼續(xù)參見圖1，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例中，球面移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包括:第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器510,其輸出軸繞第一方向X旋轉(zhuǎn)；第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器520,其輸出軸繞與第一方向X垂直的第二方向Y旋轉(zhuǎn)；第一 1/4圓弧板501，其一端與第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器510的輸出軸連接；第二 1/4圓弧板502，其一端與定位臺(tái)300樞