[发明专利]高速3D打印并联驱动机构

说明书

本发明公开了高速3D打印并联驱动机构，为克服打印小尺寸零件或零件上小尺寸部位时出现断层或错位问题，其包括定平台(1)、支架(2)、第一动平台(10)、第二动平台(16)、3条1号并联支链、3条2号并联支链与打印头(17)；支架(2)位于定平台(1)下方，并通过支架(2)中的第一支撑板(22)至第三支撑板(29)的上固定端和定平台(1)固定连接，第一动平台(10)位于支架(2)的下方，3条1号并联支链连接在支架(2)与第一动平台(10)之间；第二动平台(16)位于第一动平台(10)的下方，3条2号并联支链连接在第一动平台(10)与第二动平台(16)之间；打印头(17)安装在第二动平台(16)上。

技术领域

本发明涉及一种3D打印和并联机构领域的驱动机构，更确切地说，本发明涉及一种高速3D打印并联驱动机构。

背景技术

3D打印技术是一种新兴的快速成型技术，以“每层的叠加”为加工生产方式。自推出以来，形成了一股风靡全球的科技旋风，在航空航天、医学、汽车工业等领域具有广泛的应用。3D打印机的驱动机构分为直角坐标式、串联式和并联式三种。

目前国内外3D打印机的驱动机构以直角坐标结构居多，但该类设备的打印空间直接受到导轨长度的限制，使得打印机占用空间较大而打印空间较小，同时打印机的打印速度受到三个方向上联动响应速度的限制，打印速度较慢。若零件尺寸过小，则会出现打印头抖动情况，影响打印精度。

中国专利公告(布)号为CN203936378U，公告(布)日为2014年11月12日，发明名称为“一种3D打印机用的打印结构”，该案中提供了一类串联式3D打印机用的打印结构，能够在打印机内部空间内实现多角度、多高度的打印,能够对已经成型的产品进行二次打印,同时模型工作台还可以对模型进行快速夹持定位。以解决现有3D打印机打印头角度固定，不能对产品实现二次打印等问题。但是串联机械臂刚度较差，且串联机械臂的逆运动学求解结果为多解，响应速度较慢，造成了打印精度和打印速度均不够理想。

阴贺生等发表了题为“基于三臂并联结构的桌面3D打印机”的文献，文献期刊来源《机械》2015年第2期36-40页，该案中提供了一种基于三臂并联结构的桌面3D打印机，可以提升3D打印机竖直方向打印空间。但是无论支链的连杆长度如何，该打印机在水平方面的打印空间都不可能超出3根立柱的限制，打印空间有待提高。

中国专利公告(布)号为CN203485190U，公告(布)日为2014年3月19日，发明名称为“一种基于并联机构的3D打印机”，该案中提供了一类三维平移并联机构即一种基于并联机构的3D打印机，以解决现有3D打印机打印空间小和打印速度慢的问题；

并联机构经过改装，也可用于3D打印领域，目前已经运用到3D打印系统的并联机构包括各DELTA机构的改型。北京交通大学的常定勇等发表了题为“多输出3D打印冗余并联机器人的设计与分析”的文献，文献来源《中国机械工程》2015年第26卷12期1595-1602页，该案中设计了一种新型多输出3D打印机器人,该机器人机构以Delta并联机构为主要构型，以Stewart并联机构为辅助构型。辅助构型是为了确保打印机末端执行器的刚度和运动的精度，为动平台提供支撑力，并且通过控制动平台运动时产生的振动提高打印机末端执行器的运动平稳性。在末端执行器上布置多个打印头，以实现多输出。

许意华等发表了题为“串并联微动操作指运动学分析”的文献，文献来源《机械科学与技术》2001年第20卷第6期862-866页，该案中提出两个3-PRS并联机构串联而成的操作指用于微动操作。将该结构改装成3D打印设备，打印空间将会很小。

中国专利公告(布)号为CN204367426U，公告(布)日为2015年6月3日，发明名称为“一种并联机构3D打印机”，该案中提供了一种由Delta并联机构组成的3D打印机，以解决目前三轴联动3D打印机占用空间大和打印速度慢的问题。但是该3D打印机采用立柱式设计直接导致该3D打印机的打印空间有限。