一种3D增材印花机网框升降装置的制作方法

本发明涉及增材制造领域，特别涉及一种3D增材印花机网框升降装置。

背景技术：

增材制造(Additive Manufacturing，AM)技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除切削加工技术，是一种"自下而上"的制造方法；近二十年来，AM技术取得了快速的发展，"快速原型制造(Rapid Prototyping)"、"三维打印(3D Printing)"、"实体自由制造(Solid Free-form Fabrication)"之类各异的叫法分别从不同侧面表达了这一技术的特点。

增材制造技术是指基于离散、堆积原理，由零件三维数据驱动直接制造零件的科学技术体系。基于不同的分类原则和理解方式，增材制造技术还有快速原型、快速成形、快速制造、3D打印、3D增材印花等多种称谓，其内涵仍在不断深化，外延也不断扩展。

近年来，增材制造在纺织行业也得到了应用，特别是在服装和鞋业面料上得到了广泛的应用；然而该领域的增材制造所选用的工具一般为普通丝网印刷机，其可以在面料上印刷有色彩鲜艳的图案，同时增加图案的立体感，从而提高整体的美观性；其印刷一般工序为在面料表面印刷图案，接着烘干，然后在根据需要在图案上面再次印刷，再次烘干；经多次叠印和套印之后，因为无法精确定位，出现色彩、图案失真情况；且印刷墨料无法均匀分布在图案上，其印刷墨料无法准确叠加，因此无法提高叠加的厚度，普通丝网印刷机的网框，其刮刀刮过丝网时，因为丝网为有弹性的通透膜，四周固定在网框上，其越靠近中间位置越有弹性；因此刮刀力一定，刮刀高度一定时，丝网所受的力是变化的，因此刮刀和丝网之间的印刷墨料所受到的刮刀力是不均匀的，造成印刷墨料其渗透丝网多少是不均匀的，从而造成印刷墨料无法准确叠加，因此无法提高增材制造的厚度。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种3D增材印花机网框升降装置，旨在解决刮刀和丝网之间的印刷墨料所受到的刮刀力是不均匀，使印刷墨料渗透丝网的不均匀，从而造成印刷墨料无法准确叠加，无法提高增材制造的厚度等问题。为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：一种3D增材印花机网框升降装置，包括：机架、网框固定座和网框升降系统；所述网框固定座通过导向机构安装在机架上，所述网框升降系统为网框固定座在导向机构上运动提供动力；所述网框升降系统包括距离判断器、处理器和随动调整机构；所述距离判断器判断网布与承印面之间的距离，并将信号发送至处理器；所述处理器接收距离判断器判断的距离信号并指令随动调整机构进行调整，以保持网布与承印面预设的距离；所述随动调整机构根据处理器的指令对网框进行位置调整，使网布与承印面达到预设距离。

作为本发明的一种优选结构，所述导向机构包括竖直导轨和与竖直导轨配合的安装板，所述竖直导轨安装在机架上；所述导向机构数量为2，分别设置在网框两侧；所述安装板可以在竖直导轨上上下移动；所述网框固定座设置在安装板上；所述距离判断器设置在机架上，用于测量网布与承印面之间的距离；所述随动调整机构包括安装板驱动机构，所述安装板驱动机构用于为安装板在竖直导轨上运动提供动力；安装板驱动机构与处理器信号连接，接收处理器指令，调整网框使网布与承印面达到预设距离。

作为本发明的一种优选结构，所述安装板驱动机构包驱动电机、主动轴、换向器、从动轴和齿轮；所述驱动电机设置在机架上，通过传动机构与主动轴连接，所述主动轴两端分别连有换向器，所述换向器固定在机架上，所述从动轴一端连接换向器输出口，另一端连有齿轮，所述齿轮与安装板上设有的齿条啮合；所述驱动机构驱动齿轮运动时，带动安装板在竖直导轨上做上下运动；所述驱动电机与处理器信号连接，用于执行处理器指令，调整网框上下运动，使网布与承印面达到预设距离。

作为本发明的一种优选结构，所述驱动电机为伺服电机。

作为本发明的一种优选结构，所述传动机构为同步带传动机构。

作为本发明的一种优选结构，所述竖直导轨数量为2个以上。

作为本发明的一种优选结构，所述网框固定座上设有夹紧机构，用于装夹网框。

有益效果：通过距离判断器判断网布与承印面之间的距离，并将信号发送至处理器；处理器接收距离判断器判断的距离信号并指令随动调整机构进行调整，随动调整机构根据处理器的指令对网框进行位置调整，使网布与承印面达到预设距离；

网框可以在网框升降系统中根据需要随时调整网布与承印面之间的距离，精准保持网布与承印面的距离，且反应时间快，调整速度快，达到精确的度高；从而使得墨料能够均匀的渗透过丝网，均匀的分布在印刷标的上，从而实现多次准确叠加，达到增材制造的厚度。

附图说明

图1为网框在刮刀刮力下的丝网的变化结构示意图；

图2为本发明3D增材印花机网框升降装置结构示意图。

标号说明：

101.承印面

102.丝网弹性变化面

103.无刮力下丝网面

104.刮刀

105.网框

106.机架

201.安装板

202.竖直导轨

203.齿条

301.网框固定座

302.夹紧机构

401.驱动电机

402.传动机构

403.主动轴

404.换向器

405.从动轴

406.齿轮

具体实施方式

本案所指的3D增材印花机是指通过创新造现有丝网印刷达到增材制造的机械设备，3D增材印花机包括机架、行走装置、印刷机构和控制装置，其印刷一般工序为机架通过行走装置将印刷设备运送到印刷标上方，印刷标常为衣服面料和鞋子面料，在印刷标的面料表面印刷图案，然后移走印刷机构，之后用烘干设备烘干，烘干后再根据需要在图案上面再次印刷，然后再次印刷；直到实现设定好的增材制造的厚度。

本案所指的3D增材印花机包括控机架、行走装置、印刷机构和控制装置；其工作原理为所述机架上设有行走装置，所述行走装置包括与导轨匹配的行走轮、定位机构和伺服电机，机架在伺服电机的带动下通过行走轮行走，定位系统采用两步定位法，实现3D增材印花机定位，做好印花准备，即粗定位和精定位结合实现的快速定位，在机架上设有两个传感器，首先机架在伺服电机的带动下行走，直到第一传感器检测到预设好的定位标的后，定位标可为定位柱，伺服电机减速慢行，当第二传感器检测到定位标的时伺服电机停止运动，机架与定位柱的相对位置因机器惯性力的原因并不确定，但接近确定值，此时精确定位的导向轮停在定位柱的附近，接着对位导向轮在齿轮齿条的作用下顶向定位柱，接触后，对位导向轮产生沿行走方向的力，从而实现精确定位，从而使3D增材印花机停在跑台的预设位置上，此时印刷机构开始工作，刮刀在驱动机构作用下在网框上刮印，然而在3D增材印花时，要求刮刀的刮印力、刮印角度能够调整，尤其是刮印力需实时调整，若不考虑刮刀机构重力的影响，刮印力是刮刀经丝网刮压承印面而产生的弹性变形力、摩擦力的合力，摩擦力的大小受弹性变形力的影响，所以，调整刮印力只需改变刮刀的角度和上下位置。而3D增材印花机其网板结构是将丝网布在一定张力下黏贴在内空的网框105上其无工作状态下如图1无刮力下丝网面103所示，这样，在刮刀104的同一刮印力下，网框105边缘的丝网弹性变形小，网框中部的丝网弹性变形大，如图1点划线部分丝网弹性变化面102，离承印面101距离变小，因此网板需要随动调整，从而使得墨料能够均匀的渗透过丝网，均匀的分布在印刷标的上，从而实现多次准确叠加，达到增材制造的厚度。

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参照图2，如图所示可知，本发明一种3D增材印花机网框升降装置，包括：机架106、网框固定座301和网框升降系统；所述网框固定座通过导向机构安装在机架上，所述网框升降系统为网框固定座在导向机构上运动提供动力；所述网框升降系统包括距离判断器、处理器和随动调整机构；所述距离判断器判断网布与承印面101之间的距离，在此定义承印面为需要丝网印刷的印刷部位；并将信号发送至处理器；信号处理器中设定好网布与承印面的距离，信号处理器根据接受到的信号与设定好的信号做运算，输出指令信号，用于指令随动调整机构进行调整，以保持网布与承印面预设的距离；所述随动调整机构根据处理器的指令对网框立即进行位置调整，使网布与承印面达到预设距离，从而使使墨料能够均匀的分布在印刷标的上，从而实现多次准确叠加，达到增材制造的厚度。

为了使网框固定座能够沿轨道上下移动，本发明的一种优选实施例为所述导向机构包括竖直导轨202和与竖直导轨配合的安装板201，所述竖直导轨安装在机架上；所述安装板可以在竖直导轨上上下移动。

在本发明中一些实施例中导向机构数量为2，分别设置在网框两侧；如此设置可以使安装板更加稳定的在导轨轨道上上下滑动；所述网框固定座设置在安装板上；所述距离判断器可以距离传感器，所述传感器设置在机架上，距离感应器设置在机架两旁，一边为发射端，另一边为接收端，测距原理是根据网布向下变形时，遮挡了部分发射端信号到接收端信息，从而接收端根据接收的信号判断变形大小；因为从系统中可以知道网框到承印面的距离，因此知道网布变形之后，就可以算出网布与承印面的距离，即网框距离减去变形距离；所述随动调整机构包括安装板驱动机构，所述安装板驱动机构用于为安装板在竖直导轨上运动提供动力；安装板驱动机构与处理器信号连接，接收处理器指令，调整网框使网布与承印面达到预设距离。

本发明的另一种优选实施例中，所述距离判断器为安装在刮刀上的力传感器，力传感器检测到力值反馈给控制系统，控制系统进行数据处理后控制网板升降电机的升降，如刮刀运行到网板中间部分，此时传感器反馈值变化较大，网板需向上或向下运动，直至达到控制要求。

本发明的一种优选实施例中，所述安装板驱动机构包驱动电机401、主动轴403、换向器404、从动轴405和齿轮406；所述驱动电机设置在机架上，驱动电机可以选择同步电机或异步电机；通过传动机构402与主动轴连接，传动机构可以是齿轮传动机构、皮带传动机构和同步带传动机构；所述主动轴两端分别连有换向器，所述换向器固定在机架上，所述从动轴一端连接换向器输出口，另一端连有齿轮，所述齿轮与安装板上设有的齿条203啮合；当驱动电机运动时候，通过传动机构将动力传送给主动轴，主动轴转动，带动两端的换向器运动，从而两端的换向器将动力传送给设置在换向器输出口的从动轴运动，从动轴通过齿轮带动网框两侧的导向机构的安装板在各自的竖直导轨运动；所述驱动电机与处理器信号连接，用于执行处理器指令，调整网框上下运动，使网布与承印面达到预设距离。

为了能够使控制更加稳定，且实现随动控制；本发明的一种优选实施例所述驱动电机为伺服电机；伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性；所述丝杆设置在伺服电机输出轴上，如此设置可增加稳定性和提高反应时间，从而能够达到网框实时升降。

为了提高传送稳定性，作为本发明的一种优选实施例，所述传动机构为同步带传动机构；同步带传送它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点，转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力，传输用同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大。

为了使安装板在稳定的上下滑动，所述竖直导轨数量为2个以上，以致安装板在竖直导轨上不会左右晃动。

为了网框能够方便快捷稳定的安装在网框固定座上，所述网框固定座上设有夹紧机构，用于装夹网框，所述夹紧机构包括上下夹齿和锁紧栓，所述网框边缘至于上下夹齿中间，然后用锁紧栓锁紧上下夹齿。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效形状或结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。