专利名称：一种三维喷绘供墨系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及三维喷绘技术领域，特别是涉及一种三维喷绘供墨系统。
背景技术：
自从20世纪80年代开始，大型喷墨打印机被广泛应用于各种平面彩色喷绘作业 中。随着喷绘技术的进步以及计算技术、3D技术的发展，浮现出越来越多的三维喷绘作业需 求。 然而，现有的喷墨打印设备仅能对平面材质进行打印，虽然平面喷绘行业目前已 经非常成熟，并形成了稳定可靠的平面供墨系统。但是由于这些供墨系统大多使用"虹吸" 原理进行供墨，这种供墨方式决定了该供墨系统只能维持喷墨头在与墨水水平的平面上进 行运动，而不能让喷墨头在垂直地面方向上进行往复运动，无法满足三维喷绘的需求。
需要说明的是，在现有的平面供墨系统中，多采用一级墨盒供墨直接给喷墨头供 墨，且喷墨头与墨盒固定在同一平面，在垂直地面方向上的移动都很容易造成墨滴流出喷 墨头，影响效果。而在三维喷绘中，要求供墨装置的一部分随着喷头做紧贴三维模型的运 动，运动具有不规则性，这就要求三维喷绘供墨装置在结构上有很好的自由度，能够随着喷 墨头的运动而伸縮，产生一定的变形，同时保证稳定的供墨。 在三维喷绘中，每个喷头都需要进行三维上的运动，该运动由电机驱动，所以要求
供墨系统在喷头端的供墨装置在体积和重量上都不能太大，以减小电机的负载。 三维喷绘供墨与平面喷绘供墨的最大区别为墨水的储存装置(墨盒)与喷墨头
的底部不在同一水平线上；并且喷墨头在垂直地面方向上进行运动，且运动的加速度、速度
不固定，因此喷墨头中的气压容易发生变化，无法稳定地进行供墨。 因此，目前迫切需要开发出一种三维喷绘供墨系统，其可以让喷墨头克服由于自 身进行加速度、速度不固定的三维运动而导致的内部气压变化，保证喷墨头内的气压维持 在一个恒定的负压上，实现稳定的供墨。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种三维喷绘供墨系统，其可以让喷墨头克服由 于自身进行加速度、速度不固定的三维运动而导致的内部气压变化，保证喷墨头内的气压 维持在一个恒定的负压上，实现稳定的供墨，适合大规模的推广应用，具有重大的生产实践 意义。 为此，本发明提供了一种三维喷绘供墨系统，位于三维喷绘系统中，所述三维喷绘 系统用于对三维模型10进行喷绘，其特征在于，包括有至少一组墨盒供墨装置，每组所述 墨盒供墨装置分别与一个喷墨头4相连通，所述墨盒供墨装置与一个储气瓶8相连通，所述 储气瓶8与一个真空泵9相连通。 优选地，所述墨盒供墨装置为多组三级墨盒供墨装置，每组所述三级墨盒供墨装 置包括有从上到下依次设置的、互相连通的一级墨盒1、二级墨盒2和三级墨盒3，所述三级墨盒3与喷墨头4相连通且位于喷墨头4的正上方，所述三级墨盒3与储气瓶8相连通。
优选地，所述三级墨盒3顶部通过一根进墨管31与二级墨盒2相连通，所述三级 墨盒3中部通过一根出气管32与一个储气瓶8相连通，所述三级墨盒3中部还具有一根出 墨管33，所述三级墨盒3通过该出墨管33与喷墨头4相连通。4、如权利要求3所述的三维 喷绘供墨系统，其特征在于，所述进墨管31上设置有一个控速阀门，用于控制二级墨盒2中 的墨水流向三级墨盒3中的流速；所述出墨管33上设置一个开关阀门，用于控制三级墨盒 3是否对喷墨头4进行供墨。 优选地，所述一级墨盒1的体积大于二级墨盒2的体积，所述二级墨盒2的体积大 于所述三级墨盒3的体积，所述三级墨盒3与喷墨头4之间具有固定的高度差。
优选地，所述二级墨盒2中具有液位反馈装置，所述二级墨盒2与一级墨盒1之间 设置有一个微型墨泵5，所述微型墨泵5两端分别与一级墨盒1、二级墨盒2相连通，所述微 型墨泵5位于二级墨盒2的上方。 优选地，所述三维喷绘系统包括有一个龙门机器人7，所述龙门机器人7中放置有 所述三维模型IO，所述墨盒供墨装置位于所述龙门机器人7上。 优选地，所述二级墨盒2位于所述龙门机器人7的顶部，所述一级墨盒1位于所述 二级墨盒2的上方，所述三级墨盒3位于所述龙门机器人7顶部下方具有的末端执行器上。
优选地，所述龙门机器人7顶部下方具有的末端执行器与一个三维喷墨运动控制 装置6相连接，所述三维喷墨运动控制装置6底部固定连接所述三级墨盒3和喷墨头4，所 述三维喷墨运动控制装置6用于驱动三级墨盒3和喷墨头4沿着三维模型10表面运动。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比，本发明提供的一种三维喷 绘供墨系统，其可以让喷墨头克服由于自身进行加速度、速度不固定的三维运动而导致的 内部气压变化，保证喷墨头内的气压维持在一个恒定的负压上，实现稳定的供墨，适合大规 模的推广应用，具有重大的生产实践意义。
图1为本发明提供的一种三维喷绘供墨系统的结构示意图。
具体实施例方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本 发明作进一步的详细说明。
图1为本发明提供的一种三维喷绘供墨系统的结构示意图。 参见图l，本发明提供了一种三维喷绘供墨系统，位于三维喷绘系统中，该三维喷 绘系统用于对三维模型10进行喷绘，所述三维喷绘系统包括有一个龙门机器人7，所述龙 门机器人7中放置有三维模型10， 需要说明的是，在本发明中，所述龙门机器人7用于承载该三维模型10，同时提供 X、Y、Z三维方向上三个自由度的运动。 在本发明中，所述龙门机器人7上设置有本发明的多组三级墨盒供墨装置，每组
三级墨盒供墨装置分别与一个喷墨头4相连通，用于对喷墨头进行供墨； 具体实现上，参见图1，每组三级墨盒供墨装置包括有从上到下依次设置的、互相连通的一级墨盒1、二级墨盒2和三级墨盒3，所述一级墨盒1、二级墨盒2和三级墨盒3的 材质为耐墨水腐蚀的塑料容器，所述一级墨盒1的体积大于二级墨盒2的体积，所述二级墨 盒2的体积大于所述三级墨盒3的体积。 在本发明中，所述二级墨盒2位于所述龙门机器人7的顶部，所述一级墨盒1位于 所述二级墨盒2的上方，所述龙门机器人7顶部下方具有末端执行器，所述三级墨盒3位于 所述龙门机器人7顶部下方具有的末端执行器(End-Effector)上； 所述二级墨盒2中具有液位反馈装置，从而能够自动从一级墨盒1中抽取墨水以 维持一定的墨水量。参见图l，具体结构为所述二级墨盒2与一级墨盒1之间设置有一个 微型墨泵5，所述微型墨泵5两端分别与一级墨盒1、二级墨盒2相连通，所述微型墨泵5位 于二级墨盒2的上方，该微型墨泵5根据二级墨盒2中反馈的液位从一级墨盒1抽取墨水， 将一级墨盒1中的墨水输送到二级墨盒2中，对二级墨盒2进行实时供墨，使得二级墨盒2 中的墨水量维持在一定范围内； 所述三级墨盒3与喷墨头4相连通且位于喷墨头4的正上方，所述三级墨盒3与 喷墨头4之间固定连接，所述三级墨盒3与喷墨头4之间的高度差维持固定不变，即具有固 定的高度差，具体高度差的大小与墨盒的体积以及要喷绘的三维模型10的特性决定，在喷 墨头4进行三维运动时，所述三级墨盒3随着该喷墨头4 一起运动； 在本发明中，参见图1 ，所述三级墨盒3顶部通过一根进墨管31与二级墨盒2相连 通，所述三级墨盒3中部通过一根出气管32与一个储气瓶8相连通，所述三级墨盒3中部 还具有一根出墨管33，通过该出墨管33与喷墨头4相连通； 在本发明中，所述储气瓶8与一个真空泵9相连通，该真空泵9通过对储气瓶8中
进行抽气，使得储气瓶8内的气压维持恒定，当储气瓶8由于机构运动或其他情况引起压力
变化时，真空泵9及时地对储气瓶8进行补偿，使其重新恢复到稳定状态。 在本发明中，储气瓶8为具有多空气通路的塑料容器，连接真空泵与三级墨盒，根
据喷绘的具体需要，可以接多路三级墨盒，并维持多路三级墨盒内部的压力恒定。 需要说明的是，所述进墨管31上可以设置有一个控速阀门，由该控速阀门控制进
墨管31中墨水的流速，即控制二级墨盒2中的墨水流向三级墨盒3中的流速，使得二级墨
盒2通过该进墨管31供给三级墨盒3的墨水与三级墨盒3消耗的墨水相持平；所述出墨管
33上可以设置一个开关阀门，用于控制三级墨盒3与喷墨头4之间是否相连通，即控制三级
墨盒3是否对喷墨头4进行供墨或者不供墨，控制供墨系统的开始与停止。 如上所述，所述三级墨盒3中部通过一根出气管32与储气瓶8相连通，这样可以
使得三级墨盒3内的空气压力保持恒定，略小于大气压力，从而维持三级墨盒3与喷墨头4
之间的液位差保持恒定，实现维持喷墨头4内部的气压在一个恒定的负压上； 在本发明中，所述龙门机器人7顶部下方具有的末端执行器与一个三维喷墨运动
控制装置6相连接，该三维喷墨运动控制装置6底部固定连接三级墨盒3和喷墨头4，用于
驱动三级墨盒3和喷墨头4沿着三维模型10表面进行运动，并维持喷墨头4与三维模型10
表面之间的距离，一般为维持在一个很小的范围之内； 需要说明的是，对于本发明， 一级墨盒1与二级墨盒2不在用于驱动喷墨头3进行 运动的三维喷墨运动控制装置6内，从而可以减小三维喷墨运动控制装置6的负载，同时也 增强了三个墨盒之间供墨的稳定。储气瓶8有多路空气通路接口，其内部体积约为300ml，可以缓冲由于真空泵9的负压波动而引起的三级墨盒3内部压力变化的情况，同时通过多 路转接，实现一个真空泵9控制多路喷墨头4负压的功能。 对于本发明提供的三维喷绘供墨系统，它的物理结构使其具有很好的自由度和伸
縮性，能够适应各种变化，而不仅仅只能在某一平面做往返运动。本发明通过设置三级墨盒
供墨装置来供墨，可以使得与喷墨头连接部分的墨盒体积很小，同时又能长时间稳定的供
墨而不出现断墨现象，很好地适应了三维喷绘要求负载小、高度灵活的需求，因此，本发明
结合该开关阀门的开启、关闭控制，即可实现在复杂运动情况下的稳定供墨。 综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种三维喷绘供墨系统，能够在三维喷
绘中应用，能够完成在复杂运动条件下的稳定供墨功能，其可以让喷墨头克服由于自身进
行加速度、速度不固定的三维运动而导致的内部气压变化，保证喷墨头内的气压维持在一
个恒定的负压上，实现稳定的供墨，适合大规模的推广应用，具有重大的生产实践意义。 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人
员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。
权利要求
一种三维喷绘供墨系统，位于三维喷绘系统中，所述三维喷绘系统用于对三维模型(10)进行喷绘，其特征在于，包括有至少一组墨盒供墨装置，每组所述墨盒供墨装置分别与一个喷墨头(4)相连通，所述墨盒供墨装置与一个储气瓶(8)相连通，所述储气瓶(8)与一个真空泵(9)相连通。
2. 如权利要求1所述的三维喷绘供墨系统，其特征在于，所述墨盒供墨装置为多组三 级墨盒供墨装置，每组所述三级墨盒供墨装置包括有从上到下依次设置的、互相连通的一 级墨盒(1)、二级墨盒(2)和三级墨盒(3)，所述三级墨盒(3)与喷墨头(4)相连通且位于 喷墨头(4)的正上方，所述三级墨盒(3)与储气瓶(8)相连通。
3. 如权利要求2所述的三维喷绘供墨系统，其特征在于，所述三级墨盒(3)顶部通过 一根进墨管(31)与二级墨盒(2)相连通，所述三级墨盒(3)中部通过一根出气管(32)与 一个储气瓶(8)相连通，所述三级墨盒(3)中部还具有一根出墨管(33)，所述三级墨盒(3) 通过该出墨管(33)与喷墨头(4)相连通。
4. 如权利要求3所述的三维喷绘供墨系统，其特征在于，所述进墨管(31)上设置有 一个控速阀门，用于控制二级墨盒(2)中的墨水流向三级墨盒(3)中的流速；所述出墨管 (33)上设置一个开关阀门，用于控制三级墨盒(3)是否对喷墨头(4)进行供墨。
5. 如权利要求2所述的三维喷绘供墨系统，其特征在于，所述一级墨盒(1)的体积大于 二级墨盒(2)的体积，所述二级墨盒(2)的体积大于所述三级墨盒(3)的体积，所述三级墨 盒(3)与喷墨头(4)之间具有固定的高度差。
6. 如权利要求2所述的三维喷绘供墨系统，其特征在于，所述二级墨盒(2)中具有液位 反馈装置，所述二级墨盒(2)与一级墨盒(1)之间设置有一个微型墨泵(5)，所述微型墨泵(5) 两端分别与一级墨盒(1)、二级墨盒(2)相连通，所述微型墨泵(5)位于二级墨盒(2) 的上方。
7. 如权利要求2所述的三维喷绘供墨系统，其特征在于，所述三维喷绘系统包括有一 个龙门机器人(7)，所述龙门机器人(7)中放置有所述三维模型(IO)，所述墨盒供墨装置位 于所述龙门机器人(7)上。
8. 如权利要求7所述的三维喷绘供墨系统，其特征在于，所述二级墨盒(2)位于所述龙 门机器人(7)的顶部，所述一级墨盒(1)位于所述二级墨盒(2)的上方，所述三级墨盒(3) 位于所述龙门机器人(7)顶部下方具有的末端执行器上。
9. 如权利要求8所述的三维喷绘供墨系统，其特征在于，所述龙门机器人(7)顶部下方 具有的末端执行器与一个三维喷墨运动控制装置(6)相连接，所述三维喷墨运动控制装置(6) 底部固定连接所述三级墨盒(3)和喷墨头(4)，所述三维喷墨运动控制装置(6)用于驱 动三级墨盒(3)和喷墨头(4)沿着三维模型(10)表面运动。
全文摘要
本发明公开了一种三维喷绘供墨系统，位于三维喷绘系统中，所述三维喷绘系统用于对三维模型(10)进行喷绘，包括有至少一组墨盒供墨装置，每组所述墨盒供墨装置分别与一个喷墨头(4)相连通，所述墨盒供墨装置与一个储气瓶(8)相连通，所述储气瓶(8)与一个真空泵(9)相连通。本发明公开的一种三维喷绘供墨系统，其可以让喷墨头克服由于自身进行加速度、速度不固定的三维运动而导致的内部气压变化，保证喷墨头内的气压维持在一个恒定的负压上，实现稳定的供墨，适合大规模的推广应用，具有重大的生产实践意义。
文档编号B41J2/175GK101722733SQ200910228
公开日2010年6月9日 申请日期2009年11月19日 优先权日2009年11月19日
发明者刘景泰, 孙雷, 林森, 王鸿鹏, 石涛, 陈新伟 申请人:南开大学