一种智能化三维打印机及其工作方法与流程

本发明涉及一种三维打印机，具体涉及一种智能化三维打印机及其工作方法。

背景技术

三维打印为快速成型的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等粘合材料，通过逐层打印的方式来构造三维物体。相比于传统的加工制造方法，通过三维打印形成的三维物体的效率更高，成本也更加低廉。

三维快速成型的方法主要包括的类型为：立体平板印刷或光固化（stereolithography,sla)、分层实体制造（laminatedobjectmanufacturing,lom)、选择性激光熔化（selectivelasermelting,slm)、熔融沉积成型（fuseddepositionmodeling,fdm)。

熔融沉积成型类型的三维打印机是现在应用较多的一款打印机，例如，在公开号为cn104626556a、cn105729807a、cn205498073u的中国专利文件中就公开了关于三维打印方案的技术方案。

然而，虽然三维打印机的价格并不昂贵，但是，如果想要实现自助式打印过程，现在的三维打印机仍然无法轻松实现，另外，如果吧三维打印机置身于外界，其打印头、打印平台等部件也容易被损坏。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种能够帮助用户实现自助打印需要的三维物体的三维打印机，整个过程快速简便，节省用户的费用成本。

为了完成上述目的，本发明提供了一种智能化三维打印机，其包括壳体，在壳体内设置有打印平台、打印头、抓取装置和通道；打印头设置在打印平台上方，打印头用于在打印平台上形成三维物体；抓取装置用于抓取打印平台上的三维物体；通道的一端与壳体的外部连接，通道的另一端设置在抓取装置下方，抓取装置能够把打印平台上的三维物体取走而放置到通道内；另外，在壳体外侧还设置有操作盘，操作盘用于操作抓取装置移动；控制器分别与操作盘、打印平台、打印头和抓取装置和显示屏幕连接。

本发明的有益效果为：用户把需要打印的三维物体的数据信息传输给控制器，控制器下达命令信号后，由打印头在打印平台上形成需要的三维物体，并且，打印头和打印平台等重要部件是设置在壳体内的，防止了外界人员对这些部件的损坏，而用户完成三维物体的打印之后，通过对操作盘的操作而能够把三维物体由通道取出，从而实现了自助式打印的过程，并且整个过程也增加了用户的趣味性和体验感。

一个优选的方案是，操作盘包括操作杆和按键，操作杆用于带动抓取装置在三维方向上移动，按键包括抓取按钮和松开按钮。

一个优选的方案是，抓取装置包括矩形轨道，矩形轨道包括依次连接的第一水平杆、第二水平杆、第三水平杆和第四水平杆；支撑杆的两端分别与第一水平杆和第三水平杆滑动连接，支撑杆上可滑动的连接有抓取单元。

由上述方案可见，提供了一种结构，使得抓取单元能够在水平方向上自由移动，支撑杆在第一个维度上移动，而抓取单元能够在第二维度上移动，另外，打印平台设置为在水平放上的移动方式，这样就能够方便抓取单元取走打印平台上的三维物体，此外，还可以把矩形轨道与升降单元连接，升降单元例如为电机驱动丝杆的方式或者液压缸的方式，通过升降单元的设置能够实现抓取单元在竖直方向的移动，从而有利于抓取单元对打印平台上的三维物体的抓取。支撑杆的移动具体可以采用电机驱动传动部件的方式而实现移动，传动部分的移动可以采用皮带轮或者齿轮，抓取单元在支撑杆上的移动也可以采用电机驱动的方式实现。另外，还可以采用切割刀的方式把打印平台上的三维物体切割，并且推送至通道的入口位置，这样就不需要设置抓取装置也能够完成本发明所要解决的问题。此外，还可以把打印平台设置为可翻折结构，打印平台可以由水平放置转换为竖直放置，在竖直放置时通过切割刀片把打印平台上的三维物体切割后掉落到通道内。另外，也可以不设置切割刀片，而设置一个震动装置，震动装置接触到三维物体后，发生震动，虽然三维物体与打印平台具有一定黏连性，但是通过震动作用即可把三维物体与打印平台分离，而分离后的三维物体通过重力下降到通道内。

一个优选的方案是，在通道的内端口的一侧设置有存货组件，存货组件包括容纳体、放置台和推进组件，推进组件设置在放置台上，放置台设置在容纳体的下方，容纳体的下端距离放置台具有一定间隔距离，抓取装置用于把三维物体放置到容纳体内；

推进组件为气缸单元，气缸单元的推进杆能够反复地在容纳体的下端口移动，气缸单元的推进杆用于把容纳体内的存储的三维物体一个一个地沿着放置台推进至通道内。

一个优选的方案是，站立台具有重量称重单元，重量称重单元与控制器连接。

本发明还提供了一种智能化三维打印机的工作方法，其包括下面的步骤：

s1：用户把需要打印的三维物体的数据信息传输到控制器内；

s2：控制器根据得到的数据信息，下达命令信号至打印头，打印头在打印平台上打印形成用户需要的三维物体；

s3：用户通过操作盘对抓取装置进行控制，抓取装置从打印平台上取走打印完成的三维物体，抓取装置移动至通道的上方，抓取装置把抓取的三维物体丢落在通道内；

s4：三维物体沿着通道进入到出口位置，用户取走该三维物体。

一个优选的方案是，抓取装置包括矩形轨道，矩形轨道包括依次连接的第一水平杆、第二水平杆、第三水平杆和第四水平杆；支撑杆的两端分别与第一水平杆和第三水平杆滑动连接，支撑杆上可滑动的连接有抓取单元；该工作方法包括：支撑杆沿着第一水平杆和第三水平杆由第一位置移动至第二位置，抓取单元沿着支撑杆由第三位置移动至第四位置，抓取单元的抓取单元抓住在打印平台上的三维物体，抓取单元在抓取三维物体时处于夹紧状态；随之，支撑杆进行位置移动，抓取单元在支撑杆上进行位置移动，抓取单元由夹紧状态变为松弛状态，三维物体进入到通道内。

一个优选的方案是，在通道的内端口的一侧设置有存货组件，存货组件包括容纳体、放置台和推进组件，推进组件设置在放置台上，放置台设置在容纳体的下方，容纳体的下端距离放置台具有一定间隔距离，抓取装置用于把三维物体放置到容纳体内；推进组件为气缸单元，气缸单元的推进杆能够反复地在容纳体的下端口移动，气缸单元的推进杆用于把容纳体内的存储的三维物体一个一个地沿着放置台推进至通道内；

该工作方法包括：打印头在打印平台上依次完成多个三维物体的打印过程，抓取装置把打印平台上的三维物体依次抓取放置到容纳体内，用户通过壳体上设置的键盘向控制器发出指令，控制器发出信号，使得推进组件工作，气缸单元的推进杆把容纳体内的三维物体推进至通道内，用户从通道的出口端取走该三维物体。

一个优选的方案是，站立台具有重量称重单元，重量称重单元与控制器连接；

该工作方法包括：重量称重单元得到用户放置的三维物体的重量数据信息，控制器发出指令，选择合适种类的打印材料，使得打印出来的三维物体的密度与需要打印的真实的三维物体的密度相同。在一些情况下，用户需要得到特定密度或者特定重量的三维物体，而通过重量的测试，结合三维物体的数据模型信息，当用户输入需要的重量或者密度信息后，三维打印机即可以按照用户的需要而打印出特定密度和重量的三维物体。

一个优选的方案是，操作盘包括操作杆和按键，操作杆用于带动抓取装置在三维方向上移动，按键包括上升按钮、下降按钮、抓取按钮和松开按钮；

该工作方法包括下面的步骤：用户通过操作盘对抓取装置进行控制，通过操作杆的移动，而实现抓取装置在水平方向上的移动，通过上升按钮和下降按钮的操作实现抓取装置在竖直方向上的升降，使得抓取单元移动到三维物体的位置，通过对抓取按钮的按键而使得抓取装置抓紧三维物体，抓取装置从打印平台上取走打印完成的三维物体，抓取装置移动至通道的上方，通过松开按钮的按键操作而使得抓取装置松开对三维物体的操作，抓取装置把抓取的三维物体丢落在通道内。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的智能化三维打印机第一实施例的外部的结构示意图。

图2是本发明的智能化三维打印机第一实施例的内部的第一状态的结构示意图。

图3是本发明的智能化三维打印机第一实施例的内部的第一状态的结构示意图。

图4是本发明的智能化三维打印机第二实施例的第一状态的结构示意图。

图5是本发明的智能化三维打印机第二实施例的第一状态的结构示意图。

图6是本发明的智能化三维打印机第三实施例的第一状态的结构示意图。

图7是本发明的智能化三维打印机第三实施例的第一状态的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

第一实施例：

如图1所示，本实施例的智能化三维打印机包括外壳1，外壳1的外侧设置有显示屏幕2和操作盘60。

如图2和图3所示，外壳1的内部设置有壳体10，在壳体10内设置有打印平台20、打印头30、抓取装置40和通道50。

打印头30设置在打印平台20上方，打印头30用于在打印平台20上形成三维物体21。抓取装置40用于抓取打印平台20上的三维物体21。通道50的一端与壳体10的外部连接最后能延伸至外壳1的外侧，通道50的另一端设置在抓取装置40下方，抓取装置40能够把打印平台20上的三维物体21取走而放置到通道50内；另外，在壳体10外侧还设置有操作盘60，操作盘60操作抓取装置移动；控制器分别与打印平台20、打印头30、抓取装置40和显示屏幕2连接。为了方便用户对于操作盘60的操作，外壳1和壳体10优选为透明材质，用户透过外壳就能够观察到抓取装置和三维物体的位置，从而方便对抓取装置的控制移动，另外，还可以在壳体10内设置摄像头，摄像头能够捕捉壳体内的画面，这些画面通过显示屏幕进行显示，用户通过对画面的观察而对抓取装置进行控制，显示屏幕优选具有多个区域，摄像头为多个，多个区域从不同的角度展示壳体10的物体位置，这样更加有利于用户对抓取装置的控制。

本实施例的智能化三维打印机的工作方法，其包括下面的步骤：

s1：用户把需要打印的三维物体61的数据信息传输到控制器内，具体地，用户可以通过手机等设备把需要打印的三维物体传输给控制中心，控制中心再下达命令对打印头进行控制打印，另外用户也可以通过外接的硬盘插入到外壳1的接口，控制器读取硬盘的内容，用户通过显示屏幕操作需要打印的三维物体的数据信息；

s2：控制器根据得到的数据信息，下达命令信号至打印头30，打印头30在打印平台20上打印形成用户需要的三维物体21；

s3：用户通过操作盘60对抓取装置40进行控制，抓取装置40从打印平台20上取走打印完成的三维物体21，抓取装置40移动至通道50的上方，抓取装置40把抓取的三维物体21丢落在通道50内；

s4：三维物体21沿着通道50进入到出口位置，用户取走该三维物体。

第二实施例：

本实施例与上述第一实施例基本相同，下面仅就不同之处详细介绍。

如图4和图5所示，本实施例的抓取装置40包括矩形轨道，矩形轨道包括依次连接的第一水平杆41、第二水平杆42、第三水平杆43和第四水平杆44。支撑杆45的两端分别与第一水平杆41和第三水平杆43滑动连接，支撑杆45上可滑动的连接有抓取单元46。

该工作方法包括：支撑杆45沿着第一水平杆41和第三水平杆43由第一位置移动至第二位置，抓取单元46沿着支撑杆45由第三位置移动至第四位置，其中，图3中的位置状态中支撑杆45处于第一位置，且抓取单元46处于第三位置；而图4中的位置状态中支撑杆45处于第二位置，且抓取单元46处于第四位置，抓取单元46抓住在打印平台上的三维物体21，抓取单元46在抓取三维物体21时处于夹紧状态；随之，支撑杆45进行位置移动，抓取单元46在支撑杆45上进行位置移动，抓取单元46由夹紧状态变为松弛状态，三维物体21进入到通道50内。另外，矩形框架在升降单元的带动下还能够进行竖直方向的移动，打印平台也能够实现竖直方向上的移动，从而使得抓取装置能够顺利地把打印平台上的三维物体取走。操作盘上具有多个按键，每一个按键对应一个移动方向，例如向左的按键对应抓取单元46向左移动，设置多个按键，从而实现抓取单元在不同维度的自由移动。

第三实施例：

本实施例与上述第二实施例基本相同，下面仅就不同之处详细介绍。

如图6和图7所示，本实施例的通道50的内端口的一侧设置有存货组件，存货组件包括容纳体51、放置台52和推进组件53，推进组件53设置在放置台52上，放置台52设置在容纳体51的下方，容纳体51的下端距离放置台52具有一定间隔距离，抓取装置40用于把三维物体放置到容纳体51内；推进组件53为气缸单元，气缸单元的推进杆54能够反复地在容纳体51的下端口移动，气缸单元的推进杆51用于把容纳体51内的存储的三维物体一个一个地沿着放置台52推进至通道50内；

该工作方法包括：打印头30在打印平台20上依次完成多个三维物体21的打印过程，抓取装置40把打印平台20上的三维物体21依次抓取放置到容纳体50内，用户通过壳体10上设置的键盘向控制器发出指令，控制器发出信号，使得推进组件53工作，气缸单元的推进杆把容纳体51内的三维物体推进至通道50内，用户从通道50的出口端取走该三维物体。

第四实施例：

本实施例与上述第三实施例基本相同，下面仅就不同之处详细介绍。

三维打印机还包括包括站立台62，站立台62具有重量称重单元，重量称重单元与控制器连接；

该工作方法包括：重量称重单元得到用户放置的三维物体的重量数据信息，控制器发出指令，选择合适种类的打印材料，使得打印出来的三维物体的密度与需要打印的真实的三维物体的密度相同。

第五实施例：

本实施例与上述第四实施例基本相同，下面仅就不同之处详细介绍。

本实施例的操作盘包括操作杆和按键，操作杆用于带动抓取装置在三维方向上移动，按键包括上升按钮、下降按钮、抓取按钮和松开按钮；

该工作方法包括下面的步骤：用户通过操作盘对抓取装置进行控制，通过操作杆的移动，而实现抓取装置在水平方向上的移动，通过上升按钮和下降按钮的操作实现抓取装置在竖直方向上的升降，使得抓取单元移动到三维物体的位置，通过对抓取按钮的按键而使得抓取装置抓紧三维物体，抓取装置从打印平台上取走打印完成的三维物体，抓取装置移动至通道的上方，通过松开按钮的按键操作而使得抓取装置松开对三维物体的操作，抓取装置把抓取的三维物体丢落在通道内。

在一些情况下,打印出来的三维物体的上部可能过大,而不适合抓取单元的抓取,此时,可以在三维物体的上部位置打印出一个附属部位,该附属部位是专门用于抓取单元的爪子抓取用的,这样能够保证每一次的抓取过程非常顺利的完成,而该附属部位可以是有支撑材料打印形成,在三维打印机中,一些三维打印机的打印头包括了两种打印方案,一部分打印出的材料为支撑材料,一部分为实体材料,而支撑材料后期需要用户手动去除即可,而这里的附属部位并不属于三维物体的一部分。因此,制成该三维物体之后,抓取单元通过对附属部位的抓取而对三维物体进行位置移动,而用户取得该三维物体后,再把该附属部位去除即可。另外，通道内具有容纳室，容纳室与多个支路通道连接，依据一定顺序，抓取单元把打印形成的多个三维物体依次放入到一个支路通道内，每一个支路通道的出口位置具有锁定门，该锁定门需要用户通过授权后例如输入验证密码后才能够取出，这样就能够使得打印机同时完成多个三维物体的打印，而抓取单元在控制器的作用下自动地把三维物体放置到多个支路通道内，而用户则根据收到的密钥取得自己想要的三维物体，例如第一个支路通道内放置的是第一个用户希望的三维物体，而控制器把第一个支路通道的锁定门的密钥告知第一个用户，第一个用户输入密钥后则打开锁定门而取得第一个支路通道内的三维物体。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。