[实用新型]一种机器人激光3D打印系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及3D金属打印领域，尤其涉及一种机器人激光3D打印系统。

背景技术

3D打印是一种快速成形技术，又称快速原型制造(RPM)技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料直接烧结堆积法的一种高效制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大创新成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的方案。即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。

选择激光烧结机技术(SelectiveLaserSintering,SLS)作为快速原型技术的常用工艺，是利用粉末材料在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成型。与其他快速成型工艺相比，其最大的独特性是能够直接制作金属制品，而且其工艺比较简单、精度高、无需支撑结构、材料利用率高。

专利号为CN201310288137.7的中国专利公开了“一种金属零件的3D打印制造装置和方法”，包括激光系统、铺粉系统、气氛保护系统、加热系统和计算机控制系统，一次铺粉结束之后，通过激光系统对在成型区域的粉末进行烧结，依此往复。该打印制造装置能直接加工制造出任意结构金属零件，它是依靠振镜的摆动实现工件打印。因此，打印工件尺寸受限制，存在着打印速度慢，效率不高的缺点。

专利号为201510528491.1的中国专利公开“一种新型3D激光打印设备”，由四个滚轴和导轨组成平面运动控制，其工件打印尺寸受滚轴和导轨限制。

可见当前金属零件的3D打印制造装置和方法，工件打印尺寸都受到传动系统的限制。所以，很有必要创一种不受或少受传动系统限制的金属零件的3D打印制造装置和方法。

专利号为201310376201.7的中国专利公开了“一种基于工业机械手的3D打印机器人”，其结构为多轴机械臂前端设置3D打印头，并利用激光栅格定位装置定位，但是并未公开激光栅格定位装置的具体结构，同时也没有公开该机器人的具体结构，以及该机器人的工作过程。

专利号为201510427361.9的中国专利公开“一种利用多自由度机器人的3D打印焊接方法”，依据焊缝路径图样等进行焊接，并非零件的整体打印，而且该专利文件也未公开该机器人的具体结构。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种机器人激光3D打印系统，增大打印范围，采用金属粉末按零件形状直接喷粉，在工作台不运动的情况下，靠多自由度机器人自身运动控制完成3D打印，可直接加工任意形状的金属零件，加工灵活。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种机器人激光3D打印系统，利用机械臂带动激光打印头单元进行3D打印，所述的机械臂包括机座、水平回转盘、臂关节、大臂、肘关节、小臂、腕关节、机器人手腕、连接盘、保护气体供给管路、与粉末料仓相连的粉末供给管路，机座上设有水平回转盘，水平回转盘上固定有臂关节，水平回转盘带动臂关节旋转，大臂一端通过臂关节与水平回转盘活动铰接，大臂另一端通过肘关节与小臂一端活动铰接，小臂另一端通过腕关节与机器人手腕一端活动铰接，机器人手腕另一端与连接盘固定，连接盘与激光打印头单元连接，连接盘带动激光打印头单元旋转，保护气体供给管路、粉末供给管路通过固定环固定在大臂和小臂上；保护气体供给管路、粉末供给管路端部与激光打印头单元连接，分别为激光打印头单元供保护气体及金属粉末料。

所述的激光打印头单元包括外罩、摄像头、激光整理腔，摄像头设置在激光整理腔外部，激光整理腔包括扩束系统、动态聚焦系统、聚光镜，激光整理腔内由上至下同轴依次设置扩束系统、动态聚焦系统、聚光镜，聚光镜下方设置与聚光镜同轴的锥形外罩，外罩侧壁内连通有保护气体供给管路和粉末供给管路。

所述的激光打印头单元还包括激光打印头反射镜、激光整理腔反射镜，所述的动态聚焦系统底部设有激光整理腔反射镜，激光打印头反射镜设置在聚光镜上方，激光束通过激光打印头反射镜、激光整理腔反射镜二次反射改变路径。

还包括底板、工作台、被打印件支座，工作台固定在底板上，被打印件支座固定在工作台上。

所述的机座通过移动装置移动。