一种矩阵式3d打印机及其打印方法_3

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沿Y轴移动,便可带动其上所有的打印头20 —同沿Y轴移动。
[0038]Z轴驱动机构用于使所有对应平台32实现沿Z轴同步运动(即上下运动)。结合图3,Z轴驱动机构设置在矩阵式打印平台的两行之间,Z轴驱动机构包括Z轴电机23、Z轴电机输出轴、Z轴螺杆24、Ζ轴传动带29、一个主动轮25和若干从动轮26。主动轮25与Z轴电机输出轴相接,同时,主动轮25还与其中一个Z轴螺杆24固接,其他从动轮26分别对应设置在Z轴螺杆24上。Z轴螺杆24的数量与打印平台32的数量相同,且Z轴螺杆24与打印平台32——对应设置。每一 Z轴螺杆24自上而下穿过对应打印平台32的延伸边,Z轴螺杆24与对应打印平台32的延伸边之间为螺纹连接。Z轴传动带29为环形传动带,且Z轴传动带29上设有齿牙,Z轴传动带29套接在主动轮25和所有从动轮26 (主动轮25和从动轮26均为齿轮)上,主动轮25转动后,可通过Z轴传动带29带动其他从动轮26 —起同步转动。本实施例中两端的四个齿轮(每端有两个齿轮)均位于Z轴传动带29内侧,中间的所有齿轮均位于Z轴传动带29外侧。在每端(即Z轴传动带29每一端)的两个齿轮之间设有涨紧轮27,涨紧轮27位于Z轴传动带29的外侧,通过涨紧轮27可调节Z轴传动带29与端部两个齿轮之间的松紧程度。在中间每一齿轮的两侧分别设有一折带轮28,两个折带轮28均位于Z轴传动带29的内侧,通过折带轮28可调节Z轴传动带29与中间齿轮的接触角度、松紧程度。
[0039]Z轴电机23设置在机架5内部的底边框上。Z轴电机23的输出轴可驱动主动轮25转动,主动轮25通过Z轴传动带29带动其他从动轮26同步转动,主动轮25和所有从动轮26同步转动可使所有Z轴螺杆24同步转动。由于每一个Z轴螺杆24螺纹连接一个打印平台32,因此,所有Z轴螺杆24同步转动即可使所有打印平台32实现沿Z轴(上下)同步移动。
[0040]Z轴驱动机构还包括Z轴光轴30。每一 Z轴螺杆24对应若干Z轴光轴30,本实施例中每一 Z轴螺杆24对应两个Z轴光轴30,且两个Z轴光轴30分别位于对应的Z轴螺杆24的两侧,两个Z轴光轴30由上至下穿过对应打印平台32的延伸边,且Z轴光轴30的底部通过螺栓固定在机架5内部的底边框上。打印平台32的延伸边通过Z轴滑动轴承31穿接在Z轴光轴30上。通过在Z轴螺杆24的两侧分别设置一个Z轴光轴30,可保证打印平台32在上下移动过程中的平稳性。
[0041]如图1和图4所示,供料机构包括供料电机41及与打印机构中的打印头--对应的供料主体;供料主体用于在供料电机41的驱动下,为对应的打印头提供打印用料丝(或称耗材)。供料主体包括供料主动齿轮43、供料从动齿轮3和压料器44。供料电机41设置在机架5上,供料电机41的输出端连接一个联动杆42,供料主动齿轮43设置在联动杆42上,供料从动齿轮3与供料主动齿轮43相啮合。供料电机41驱动联动杆42转动,联动杆42带动其上的所有供料主动齿轮43同步转动,供料主动齿轮43带动与其啮合的供料从动齿轮3同步转动。打印用料丝设置在供料从动齿轮3的输出轴和压料器44之间,通过供料从动齿轮3的正、反向旋转,可使料丝实现进、退料操作。
[0042]如图1和图5所示,控制机构I设置在机架5外侧的边框上。控制机构I包括有芯片主控板37、显示面板33、开关电源34、驱动模块36、温度控制模块35、电源接口 38、数据传输接口 39和电源总开关40。控制机构I中的芯片主控板37用于对供料电机41、X轴电机13、Y轴电机6和Z轴电机23进行控制。温度控制模块35用于实时监控每个打印头输出的料丝的温度。在每个打印头上均设置有一个加热装置,通过加热装置对打印头输出的料丝进行加热,以使料丝达到预定温度。还可设置温度传感器,对打印头输出的料丝的温度进行实时监测。温度传感器所测温度可由显示面板33进行显示。一旦打印头输出的料丝温度达不到或超出预定温度后,由温度控制模块35控制相应的加热装置开启或停止工作。
[0043]结合图6,本发明中在每一打印头20的侧部均设有一个打印头调平系统。该打印头调平系统包括舵机48和按压触电开关49。调平过程中,由按压触电开关49在对应打印平台32上探测若干不在同一直线上的点,具体是:本实施例中由按压触电开关49在对应打印平台32上探测四个角及一个中心共5个点的位置,首先由Z轴驱动机构驱动打印平台32上移,再由X轴驱动机构和Y轴驱动机构驱动打印头至打印平台32的一个角,由打印头调平系统中的按压触电开关49下压以探测打印平台32该角上的一个点;之后使打印平台32稍微下移,使打印头移至打印平台32的另一个角,再使打印平台32上移,由打印头调平系统中的按压触电开关49下压以探测打印平台32上另一角上的一个点;以此类推,实现对打印平台32上5个不同位置点的探测。按压触电开关49将所探测到的点的位置通过舵机48传送至控制机构I的芯片主控板37,芯片主控板37根据接收到的所有点的位置信息,将打印平台所在的平面设为相对水平面,在以后的打印过程中,均以所测定的打印平台为水平面进行打印产品,实现打印平台平整度自动纠正的功能,也即实现了对打印头的调平。
[0044]材料异常处理机构与供料主体对应。结合图7,材料异常处理机构包括激光间歇阻隔片55、联动轴54、激光发射器57、激光接收器56、主控制芯片59和报警器61。联动轴54的一端与激光间歇阻隔片55的中心固接,在联动轴54的另一端以及靠近激光间歇阻隔片55的位置处分别设有一个转动轴承51,在转动轴承51上设有轴承固定套50。在两个转动轴承51之间的联动轴54上设有齿牙53,由供料从动齿轮3的输出轴和压料器44之间输出的料丝52经联动轴54上的齿牙53后输出给打印头,随着料丝52的正常输出,料丝52会带动联动轴54匀速转动。一旦料丝52输出异常(变粗、变细、无料或卡住等),则联动轴54将不能匀速转动。联动轴54的匀速或非匀速转动均会带动激光间歇阻隔片55进行相应的匀速或非匀速转动。
[0045]激光发射器57和激光接收器56分别对应设置在激光间歇阻隔片55边缘的两侧;在激光间歇阻隔片55的边缘圆周上均匀开有若干通孔,这些通孔的直径均相同。随着激光间歇阻隔片55的转动,激光接收器56可通过通孔间歇性地接收到由激光发射器57所发射的激光信号。当激光间歇阻隔片55均匀转动时,激光接收器56通过通孔接收到激光信号的时间(即激光接收器56每经过一个通孔的时间)是固定的,且接收不到激光信号的时间(即激光接收器56经过两个相邻通孔之间的时间)也是固定的。激光接收器56将其所接收激光信号的情况通过信号传输线58实时传输至主控制芯片59,由主控制芯片59对激光接收器56所发送的信号进行处理,一旦发现激光接收器56接收到或接收不到激光信号的时长超出预设时长范围时,主控制芯片59通过信号传输天线60向报警器61发送材料异常信号,报警器61接收到材料异常信号后发出报警信号,警示料丝52输出异常,并由控制机构I中的芯片主控板37控制停止打印工作。由于每一个供料主体对应一个材料异常处理机构,因此报警器61发出报警信号后可快速找出哪个工位上出现了异常情况,以便于检查处理。
[0046]实施例2,矩阵式3D打印机的报警装置。
[0047]本实施例中矩阵式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;通过材料异常处理机构可实时检测每一工位上料丝的输出是否有异,并在某工位上的料丝有异常情况时发出报警信号,以便及时检查处理。对于材料异常处理机构可参见实施例1中的描述。
[0048]实施例3,矩阵式3D打印机的打印方法。
[0049]本实施例中矩阵式3D打印机的打印方法在执行过程中采用了实施例1中的矩阵式3D打印机,矩阵式3D打印机的具体结构可参见实施例1中描述。该矩阵式3D打印机的打印方法包括如下步骤:
①、由控制机构通过打印头调平系统对所有打印头的水平位置进行相对调平。
[0050]②、通过控制机构调整打印平台和打印机构至初始位置。控制机构调整打印平台的位置是通过Z轴驱动机构实现的;控制机构调整打印机构的位置是通过X轴驱动机构和Y轴驱动机构来实现的。
[0051 ] ③、由控制机构控制供料机构给打印机构中的所有打印头提供打印用料丝。
[0052]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。
[0053]④、由控制机构通过X轴驱动机构和Y轴驱动机构控制打印机构中的所有打印头同步移动,实现一层的打印。
[0054]打印过程中,由温度控制模块实时监控每个打印头输出的料丝的温度。
[0055]⑤、由控制机构通过Z轴驱动机构控制打印平台中的所有打印平台同步移动。
[0056]⑥、重复执行步骤④和⑤,逐层进行打印,最终实现若干呈矩阵式分布的产品的批量打印。
【主权项】
1.一种矩阵式3D打印机,其特征是,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
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