一种矩阵式3d打印机及其打印方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种打印机，具体地说是一种矩阵式3D打印机及其打印方法。
【背景技术】
[0002]3D打印机是一种具备快速成形技术的机器，现有的3D打印机在打印产品时，一般是一个一个进行，这就导致了产品的打印速度较慢，无法批量生产，且打印的产品可能会存在质量精度不一致的问题，另外，也存在设备成本高、导致耗时长、人力及能耗等各方面的成本均比较高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的之一就是提供一种矩阵式3D打印机，以解决现有的3D打印机不能批量生产以及生产制造过程中成本较高的问题。
[0004]本发明的目的之二就是提供一种矩阵式3D打印机的报警装置，该报警装置可对各工位上的料丝进行实时检测，并在某一工位上料丝出现异常情况时及时报警。
[0005]本发明的目的之三就是提供一种矩阵式3D打印机的打印方法，采用该方法可以实现3D产品的批量生产，从而降低生产成本。
[0006]本发明的目的之一是这样实现的:
矩阵式3D打印机由供料机构、材料异常处理机构、控制机构、矩阵排布并固接的若干机架、各机架内成对设置的打印头与打印平台、驱动各打印头在水平方向联动的X轴驱动机构、Y轴驱动机构以及驱动各打印平台联动的Z轴驱动机构组成；其中，
所述X轴驱动机构包括一 X轴电机、分设于矩阵打印机两端的X轴主动轴和X轴从动轴以及排布于各打印头两侧的X轴传动带；
所述Y轴驱动机构包括一 Y轴电机、分设于矩阵打印机两端的Y轴主动轴和Y轴从动轴以及排布于各打印头两侧的Y轴传动带；
各打印头穿接的X轴杆、Y轴杆的端部均接于相对应的位于打印头两侧的传动带上，且各X轴杆、Y轴杆的端部与相邻的X轴杆、Y轴杆的端部对应地首尾相接；
所述Z轴驱动机构由一 Z轴电机、Z轴电机输出轴、与所述Z轴电机输出轴相接的一主动轮、Z轴传动带、若干从动轮以及由所述主动轮、从动轮带动同步运行的Z轴螺杆组成；所述各Z轴螺杆一一对应地穿接于设置于所述打印平台的延伸边的螺孔内；
所述供料机构包括供料电机及与所述各打印头一一对应的供料主体；所述供料主体用于在所述供料电机的驱动下，为对应的打印头提供打印用料丝；
所述控制机构设置在所述机架上，用于对所述供料电机、所述X轴电机、所述Y轴电机和所述Z轴电机进行控制；
所述材料异常处理机构与各供料主体对应；每一所述材料异常处理机构包括激光间歇阻隔片、联动轴、激光发射器、激光接收器和报警器；所述联动轴与所述激光间歇阻隔片的中心固接，在所述联动轴上设有齿牙，由所述供料主体输出的料丝经所述联动轴上的齿牙带动所述联动轴转动；所述激光发射器和所述激光接收器分别对应设置在所述激光间歇阻隔片边缘的两侧；在所述激光间歇阻隔片的边缘圆周上均匀开有若干通孔，随着所述激光间歇阻隔片的转动，所述激光接收器可通过所述通孔间歇性地接收到由所述激光发射器所发射的激光信号，当所述激光接收器接收到或接收不到激光信号的时长超出预设时长范围时，所述报警器发出报警信号，警示料丝输出异常。
[0007]上述的矩阵式3D打印机中，所述X轴传动带、Y轴传动带为齿形胶带，所述X轴主动轴、从动轴以及Y轴主动轴、从动轴上与传动带相接合的部位制有啮合齿；与所述各X轴传动带、Y轴传动带平行且一一对应地设置有X轴支撑轴和Y轴支撑轴，所述各打印头穿接的X轴杆、Y轴杆的端部均接有连接件，所述连接件设置有滑动套接于X轴支撑轴或Y轴支撑轴的滑套和固接于传动带的连接部。
[0008]上述的矩阵式3D打印机中，在所述各打印头的侧部设有一个打印头调平系统；所述打印头调平系统包括舵机和按压触电开关，通过所述按压触电开关在对应的打印平台上探测若干不在同一直线上的点，再由所述舵机将所探测到的点的位置发送至所述控制机构，所述控制机构根据接收到的所有点的位置信息，将所述打印平台所在的平面设为相对水平面，从而实现对所有打印头的调平。
[0009]上述的矩阵式3D打印机中，所述供料主体包括供料主动齿轮、供料从动齿轮和压料器；打印用料丝设置在所述供料从动齿轮的输出轴和所述压料器之间，通过供料从动齿轮的正、反向旋转，可使料丝实现进、退料操作；所有供料主动齿轮固定连接在同一联动杆，所述联动杆与所述供料电机的输出轴相接，在所述供料电机的驱动下，所述联动杆可带动所有供料主动齿轮同步转动，进而由所述供料主动齿轮带动对应的供料从动齿轮同步转动。
[0010]上述的矩阵式3D打印机中，所述Z轴驱动机构还包括Z轴光轴；每一所述Z轴螺杆对应若干Z轴光轴，所述Z轴光轴分别位于对应的Z轴螺杆的两侧，Z轴光轴穿过对应打印平台的延伸边。
[0011]本发明的目的之二是这样实现的:
矩阵式3D打印机的报警装置，包括若干与矩阵式3D打印机中的各供料主体一一对应的材料异常处理机构，每一材料异常处理机构均包括激光间歇阻隔片、联动轴、激光发射器、激光接收器和报警器；所述联动轴与所述激光间歇阻隔片的中心固接，在所述联动轴上设有齿牙，由所述供料主体输出的料丝经所述联动轴上的齿牙带动所述联动轴转动；所述激光发射器和所述激光接收器分别对应设置在所述激光间歇阻隔片边缘的两侧；在所述激光间歇阻隔片的边缘圆周上均匀开有若干通孔，随着所述激光间歇阻隔片的转动，所述激光接收器可通过所述通孔间歇性地接收到由所述激光发射器所发射的激光信号，当所述激光接收器接收到或接收不到激光信号的时长超出预设时长范围时，所述报警器发出报警信号，警示料丝输出异常。
[0012]本发明的目的之三是这样实现的:
矩阵式3D打印机的打印方法包括如下步骤:
a、通过控制机构调整打印平台和打印机构至初始位置；
所述打印平台呈矩阵式分布；
所述打印机构包括与所述打印平台一一对应、呈矩阵式分布的打印头，每一所述打印头位于对应的所述打印平台上方；
所述控制机构调整所述打印平台的位置是通过Z轴驱动机构实现的；所述Z轴驱动机构设置在矩阵式打印平台的两行之间，所述Z轴驱动机构由一 Z轴电机、Z轴电机输出轴、与所述Z轴电机输出轴相接的一主动轮、Z轴传动带、若干从动轮以及由所述主动轮、从动轮带动同步运行的Z轴螺杆组成；所述各Z轴螺杆一一对应地穿接于设置于所述打印平台的延伸边的螺孔内；所述控制机构通过控制所述Z轴电机，由所述Z轴电机驱动主动轮转动，所述主动轮通过Z轴传动带带动其他从动轮转动，所述主动轮、从动轮带动所有Z轴螺杆转动，进而使所有穿过Z轴螺杆的打印平台沿Z轴同步运动，实现对打印平台位置的调整；所述控制机构调整所述打印机构的位置是通过X轴驱动动机构和Y轴驱动机构来实现的；
所述X轴驱动机构包括一 X轴电机、分设于矩阵打印机两端的X轴主动轴和X轴从动轴以及排布于各打印头两侧的X轴传动带；各打印头穿接的X轴杆的端部均接于相对应的位于打印头两侧的传动带上，且各X轴杆的端部与相邻的X轴杆的端部对应地首尾相接；所述控制机构通过控制所述X轴电机，由所述X轴电机驱动所述X轴主动轴转动，再由X轴传动带使X轴从动轴和X轴主动轴联动，X轴传动带同时带动X轴杆沿X轴移动，进而由X轴杆带动所有打印头沿X轴同步运动，实现对打印机构X轴方向位置的调整；
所述Y轴驱动机构包括一 Y轴电机、分设于矩阵打印机两端的Y轴主动轴和Y轴从动轴以及排布于各打印头两侧的Y轴传动带；各打印头穿接的Y轴杆的端部均接于相对应的位于打印头两侧的传动带上，且各Y轴杆的端部与相邻Y轴杆的端部对应地首尾相接；所述控制机构通过控制所述Y轴电机，由所述Y轴电机驱动所述Y轴主动轴转动，再由Y轴传动带使Y轴从动轴和Y轴主动轴联动，Y轴传动带同时带动Y轴杆沿Y轴移动，进而由Y轴杆带动所有打印头沿Y轴同步运动，实现对打印机构Y轴方向位置的调整；
b、由控制机构控制供料机构给所述打印机构中的所有打印头提供打印用料丝；
所述供料机构包括供料电机及与所述打印头--对应的供料主体，所述控制机构控制所述供料电机，由所述供料电机驱动每一供料主体为相应的打印头提供打印用料丝；
由所述供料主体输出的打印用料丝首先经材料异常处理机构后再提供给对应的打印头，所述材料异常处理机构用于检测料丝是否有异常，并在料丝有异常时发出报警信号；所述材料异常处理机构与所述供料主体一一对应；所述材料异常处理机构包括激光间歇阻隔片、联动轴、激光发射器、激光接收器和报警器；所述联动轴与所述激光间歇阻隔片的中心固接，在所述联动轴上设有齿牙，由所述供料主体输出的料丝经所述联动轴上的齿牙带动所述联动轴转动；所述激光发射器和所述激光接收器分别对应设置在所述激光间歇阻隔片边缘的两侧；在所述激光间歇阻隔片的边缘圆周上均匀开有若干通孔，随着所述激光间歇阻隔片的转动，所述激光接收器可通过所述通孔间歇性地接收到由所述激光发射器所发射的激光信号，当所述激光接收器接收到或接收不到激光信号的时长超出预设时长范围时，由所述报警器发出报警信号，警示料丝输出异常；
C、由控制机构通过X轴驱动机构和Y轴驱动机构控制所述打印机构中的所有打印头同步移动，实现一层的打印；
d、由控制机构通过Z轴驱动机构控制所有打印平台沿Z轴同步移动