旋转式砂型三维打印机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种砂型三维打印技术领域的打印机，特别是一种可以使铺砂、打印和工作台下降的过程同时进行的旋转式砂型三维打印机。
【背景技术】
[0002]三维立体打印机，也称三维打印机是快速成型的一种工艺，采用层层堆积的方式分层制作出三维模型，其运行过程类似于传统打印机，只不过传统打印机是把墨水打印到纸质上形成二维的平面图纸，而三维打印机是把液态光敏树脂材料、熔融的塑料丝、石膏粉等材料通过喷射粘结剂或挤出等方式实现层层堆积叠加形成三维实体。
[0003]在现有技术中，基于三维打印原理的无模砂型制造技术，其工作方式是，先铺一层薄薄的砂料，砂料铺平紧实后，依据砂型截面的轮廓路径，通过打印头向砂层选择性喷出粘结剂，然后工作台下降一个层高，重复铺砂和打印过程，一层层堆积形成砂型。这种方法由于每一层的打印都需要铺砂、打印、工作台下降这三个过程依次进行，所以打印过程是间歇式的，不是连续性运动，因此具有效率较低的缺点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种旋转式砂型三维打印成型机，利用旋转工作台的方式，使铺砂、打印和工作台下降的过程同时进行，从而节省加工时间，提高效率。
[0005]本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括底座、工作缸、轴向接触轴承、工作台、连杆机构、丝杠螺母、空心杆、丝杠、铺砂仓、打印头运动机构、支架，轴向接触轴承安装在底座上，轴向接触轴承与圆筒状工作缸连接，圆形工作台设置在工作缸内部，过丝杠与底座连接;铺砂仓与打印头运动机构位于工作缸顶部，通过支架与所述底座固定连接。
[0006]进一步地，在本发明中，工作台通过丝杠的旋转驱动，可实现在工作缸内部沿轴向滑动。
[0007]更进一步地，在本发明中，连杆机构连接工作台底部与工作缸底部，使工作缸和工作台的绕轴线旋转运动同步。
[0008]更进一步地，在本发明中，工作缸底部固定连接内齿轮，通过与底座上至少一个内齿轮啮合连接，由电机驱动绕工作缸轴线旋转。
[0009]更进一步地，在本发明中，打印头运动机构包括打印头和径向滑轨，打印头在所述径向滑轨上移动，径向滑轨可绕空心杆轴线在40°范围内旋转摆动。
[0010]更进一步地，在本发明中，丝杠垂直安装在底座上，由伺服电机驱动旋转。
[0011]更进一步地，在本发明中，轴向接触轴承轴线与丝杠轴线重合，其下部固定连接在底座上，上部固定连接在工作缸底部。
[0012]进一步地，所述丝杠与所述工作缸齿轮传动机构分别由两组电机分别驱动，所述电机组设置于所述底座内部。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明解决了【背景技术】中存在的缺陷，本发明设置圆筒状工作缸和圆形工作台，工作缸与工作台同转速的旋转过程中，铺砂仓铺砂形成环状砂层，同时处于对称位置的打印机构可打印粘结剂，同时丝杠可控制工作台下降，实现了砂型的连续性打印，使铺砂、打印、工作台下降同时进行，节约时间，提高效率，尤其适用于空心砂型的制造。
【附图说明】
[0014]图1为本发明旋转式砂型三维打印机的结构示意图；
[0015]图2为本发明旋转式砂型三维打印机的局部剖视结构示意图；
[0016]图3为本发明旋转式砂型三维打印机的打印机构的仰视结构示意图；
[0017]图4为本发明旋转式砂型三维打印机的工作台与连杆组的连接结构示意图；
[0018]图5为本发明旋转式砂型三维打印机的工作台与连杆组的连接结构剖视示意图；
[0019]其中:1、底座，2、空心杆，3、工作缸，4、齿轮盘，5、轴向接触轴承，6、铺砂仓，7、多余砂料回收口，8、支架，9、工作台，10、打印头运动机构，11、打印头，12、径向滑轨，15、主动齿轮，16、丝杠，17、丝杠螺母，20、连杆机构，21、上连杆，22、下连杆，25、含有粘结剂的砂粉，26、未打印粘结剂的原砂。
【具体实施方式】
[0020]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0021]如图1和图2所示，根据本发明的旋转式砂型三维打印机，其底座I上安装有轴向接触轴承5，轴承5上部与圆筒状工作缸3连接，圆形工作台9设置在工作缸3内部，一组连杆机构20将工作缸3与工作台9相连接，装有丝杠螺母17的空心杆2与工作台9固定连接，通过丝杠16与底座I连接，铺砂仓6与打印头运动机构10位于工作缸3顶部，通过支架8与底座I固定连接。
[0022]如图2，图4和图5所示，由至少三个连杆机构20连接工作台9与工作缸3底部的齿轮盘4，使工作缸3和工作台9的绕轴线以相同转速转动，且不限制工作台9沿轴线方向的升降运动的自由度。底座I上的主动齿轮15与齿轮盘4的内齿轮啮合，主动齿轮15驱动齿轮盘4转动时，带动工作缸3与工作台9以同样转速转动。工作台9与装有丝杠螺母17的空心杆2固定连接，丝杠16与工作缸3的转速之差决定工作台9的升降方向和速度。当两者转速相同时，工作台9高度静止，当前者转速大于后者，工作台9上升，当前者转速小于后者，工作台9下降。工作台9升降速度与转速之差成正比。
[0023]如图3所示，打印头运动机构10包括打印头11和径向滑轨12，打印头11在径向滑轨12上移动，移动范围为从工作缸3半径到空心杆2半径之间。径向滑轨12可绕空心杆2轴线在40°范围内旋转摆动。打印头运动机构10可实现砂层的任意一个扇形区域的打印，由于砂层随工作缸3转动而转动，打印头11可连续对砂层进行打印。
[0024]本发明工作时，主动齿轮15匀速转动，驱动齿轮盘4带动工作缸3和工作台9匀速转动。同时，丝杠16匀速转动，其转速略小于工作台9转速，使得工作台9和空心杆2—同以很小的速度匀速下降。同时，铺砂仓6向工作台9上匀速铺砂，形成环状砂层，随着工作缸3转动，铺好的砂层运动到打印头11下方，打印头11依据CAD数据生成的砂型截面的轮廓路径对砂层打印粘结剂，打印一个扇形区域的砂层。随着工作缸3的继续转动，打印头11紧接着打印砂层的下一个扇形区域，直到工作缸3旋转360°，此时完成了一层砂层的打印。由于工作缸3匀速转动时，工作台9亦在匀速下降，且每转动360°，工作台9就下降一个砂层厚度。因此，随着工作缸3的继续转动，可继续打印第2层，第3层……直到最后一层，砂型打印完成。在整个打印过中，工作台9相对地面做螺旋运动，砂层是以连续的螺旋形状堆叠，而不是现有技术中间断的层层堆叠，其砂层厚度等于螺旋运动螺距，其砂层总层数等于螺旋运动总圈数。取出打印完成后的砂料，清理掉未打印粘结剂的原砂26，留下的含有粘结剂的砂粉25形成的模型，就是最终期望的得到的砂型。
[0025]本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种旋转式砂型三维打印机，包括底座、工作缸、轴向接触轴承、工作台，轴向接触轴承安装在底座上，轴向接触轴承与圆筒状工作缸连接，圆形工作台设置在工作缸内部，其特征在于，还包括连杆机构、丝杠螺母、空心杆、丝杠、铺砂仓、打印头运动机构、支架，一组连杆机构将工作缸与工作台相连接，装有丝杠螺母的空心杆与工作台固定连接，通过丝杠与底座连接;铺砂仓与打印头运动机构位于工作缸顶部，通过支架与所述底座固定连接。2.根据权利要求1所述的旋转式砂型三维打印机，其特征在于所述工作台通过所述丝杠的旋转驱动，可实现在所述工作缸内部沿轴向滑动。3.根据权利要求2所述的旋转式砂型三维打印机，其特征在于所述连杆机构连接所述工作台底部与所述工作缸底部，使所述工作缸和所述工作台的绕轴线旋转运动同步。4.根据权利要求3所述的旋转式砂型三维打印机，其特征在于所述工作缸底部固定连接内齿轮，通过与所述底座上至少一个内齿轮啮合连接，由电机驱动绕所述工作缸轴线旋转。5.根据权利要求4所述的旋转式砂型三维打印机，其特征在于:所述打印头运动机构包括打印头和径向滑轨，所述打印头在所述径向滑轨上移动，所述径向滑轨可绕所述空心杆轴线在40°范围内旋转摆动。6.根据权利要求5所述的旋转式砂型三维打印机，其特征在于所述丝杠垂直安装在所述底座上，由伺服电机驱动旋转。7.根据权利要求6所述的旋转式砂型三维打印机，其特征在于所述轴向接触轴承轴线与所述丝杠轴线重合，其下部固定连接在所述底座上，上部固定连接在所述工作缸底部。8.根据权利要求7所述的旋转式砂型三维打印机，其特征在于所述丝杠与所述工作缸齿轮传动机构分别由两组电机分别驱动，所述电机组设置于所述底座内部。
【专利摘要】一种属于砂型三维打印技术领域的旋转式砂型三维打印机，包括底座、工作缸、轴向接触轴承、工作台、连杆机构、丝杠螺母、空心杆、丝杠、铺砂仓、打印头运动机构、支架，一组连杆机构将工作缸与工作台相连接，装有丝杠螺母的空心杆与工作台固定连接，通过丝杠与底座连接；铺砂仓与打印头运动机构位于工作缸顶部，通过支架与所述底座固定连接。本发明可以利用旋转工作台的方式，使铺砂、打印和工作台下降的过程同时进行，从而节省加工时间，提高效率。本发明设计合理，结构简单，适应于砂型三维打印机的优化设计。
【IPC分类】B22C9/10
【公开号】CN105710309
【申请号】CN201610150660
【发明人】马志宏, 吴昊, 张执南
【申请人】上海交通大学