一种3D打印机器人的改进型出料结构及3D打印机器人的制作方法

本发明涉及3d打印领域，具体涉及的是一种3d打印机器人的改进型出料结构及3d打印机器人。

背景技术：

三维打印(3dprinting)，即快速成形技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。现有的3d打印机器人如中国专利cn106564189公开的一种扩展式机器人，其通过3d打印机器人行走在打印好的成型体上实现逐层打印。由于3d打印机器人后侧的行走机构需要行走在刚打印出的成型体上，所以对成型体的固化速率有较高的要求。而采用不同的打印材料需要使用不同的方法进行加快固化，例如采用加热、冷却或加催化剂的方法。

有鉴于此，本申请人针对现有技术中的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种3d打印机器人的改进型出料结构及3d打印机器人。其具有加快固化从出料结构打印出的物料的效果。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种3d打印机器人的改进型出料结构，包括打印喷嘴、成型装置和用于将物料输送给打印喷嘴的输送机构，所述成型装置固定连接在所述打印喷嘴的下端，其中，所述出料结构还包括用于加速物料固化的固化装置。

进一步，所述固化装置包括设置在3d打印机器人上的催化剂输送主机，所述催化剂输送主机上连接有催化剂输送管，所述催化剂输送管的自由端连接有催化剂喷头。

进一步，所述催化剂喷头包括设置在所述打印喷嘴顶部的第一喷头。

进一步，所述催化剂喷头包括设置在所述成型装置顶部的第二喷头。

进一步，所述催化剂喷头包括与所述输送机构相连接的第三喷头。

进一步，所述固化装置包括设置在所述打印喷嘴上的加热器/冷却器。

进一步，所述3d打印机器人上设置有电瓶，所述加热器/冷却器通过导线与所述电瓶电连接。

进一步，所述加热器/冷却器设置在所述打印喷嘴的顶部。

进一步，所述加热器/冷却器设置在所述打印喷嘴的侧部。

采用上述结构后，本发明涉及的一种3d打印机器人的改进型出料结构，通过设置在所述出料机构上的固化装置，加快了物料的固化速度，使得行走在成型体上的3d打印机器人能够顺利行走，保证了成型体的形状不被3d打印机器人破坏。

附图说明

图1为3d打印机器人的内部结构示意图。

图2为设置在打印喷嘴顶部的第一喷头的结构示意图。

图3为与所述输送机构相连接的第三喷头和设置在所述打印喷嘴顶部的加热器/冷却器的示意图。

图4为设置在所述打印喷嘴顶部的加热器/冷却器的示意图。

图5为设置在所述打印喷嘴侧部的加热器/冷却器的示意图。

图6为设置在打印喷嘴顶部的第一喷头的另一视角的结构示意图。

图7为设置在成型装置顶部的第二喷头和与所述输送机构相连接的第三喷头的结构示意图。

图8为打印喷嘴和成型装置的结构示意图。

图9为成型装置的剖面结构示意图。

图10至图12为去掉机壳时的打印喷头的工作状态图。

图13为3d打印机器人的工作状态图。

图14为行走机构的结构示意图。

图中：打印喷嘴1、成型装置2；输送机构3；催化剂输送主机41；催化剂输送管42；第一喷头43；第二喷头44；第三喷头45；加热器/冷却器51；电瓶52；导线53；第一成型侧板61；第一聚拢板611；第二成型侧板62；第二聚拢板621；第一过渡导向段631；第二过渡导向段632；成型顶板64；成型空腔65；排料口66；横向排料通道661；排料块662；纵向排料通道663；第一导向机构71；第二导向机构72；第一驱动器711；第二驱动器721；行走机构8；传动装置81；履带支架82；行走履带83；驱动轮84；转向提升装置85；驱动主机86；3d打印机器人100；成型体200；机壳300。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

如图1至图14所示，其为本发明涉及的一种3d打印机器人100的带固化装置的出料结构，包括打印喷嘴1、成型装置2和用于将物料输送给打印喷嘴1的输送机构3，所述成型装置2固定连接在所述打印喷嘴1的下端，所述出料结构还包括用于加速物料固化的固化装置。

这样，本发明涉及的一种3d打印机器人100的带固化装置的出料结构，通过设置在所述出料机构上的固化装置，加快了物料的固化速度，使得行走在成型体200上的3d打印机器人100能够顺利行走，保证了成型体200的形状不被3d打印机器人100破坏。

优选地，所述固化装置包括设置在3d打印机器人100上的催化剂输送主机41，所述催化剂输送主机41上连接有催化剂输送管42，所述催化剂输送管42的自由端连接有催化剂喷头。所述催化剂储存在所述催化主机内；催化剂通过所述催化剂输送管42输送至所述催化剂喷头，所述催化机喷头再将催化剂输送至物料中。

优选地，所述催化剂喷头包括设置在所述打印喷嘴1顶部的第一喷头43。所述输送机构3连接在所述打印喷嘴1的侧部，催化剂从所述打印喷嘴1的顶部进入至物料中。

优选地，所述催化剂喷头包括设置在所述成型装置2顶部的第二喷头44。这样，催化剂在成型过程中加入，一边成型一边催化固化。适合固化速度非常快的催化剂，避免物料固化在打印喷嘴1中。

有些催化剂加入至物料中后，需要一段时间才能发挥固化作用，为了保证催化效果，，其催化速度比较慢，优选地，所述催化剂喷头包括与所述输送机构3相连接的第三喷头45。这样，加入催化剂后的物料还需要输送一段时间才能到达打印喷嘴1，此时催化剂起到固化作用。

所述第一喷头43、第二喷头44和第三喷头45可分别连接催化剂输送管42，以传输不同的催化剂，多种催化剂共同使用，以达到最佳的固化效果。

作为本发明的第二种实施例：所述固化装置包括设置在所述打印喷嘴1上的加热器/冷却器51。有些物料需要进行加热或者冷却加快固化，通过设置在所述打印喷嘴1上的加热器/冷却器51，能够在打印出料时对物料进行加速固化，保证3d打印机器人100的正常行走和避免成型体200被3d打印机器人100破坏。

优选地，所述3d打印机器人100上设置有电瓶52，所述加热器/冷却器51通过导线53与所述电瓶52电连接。所述电瓶52为所述加热器/冷却器51提供能量。更进一步的，加热器为加热板；冷却器为半导体制冷片。

优选地，所述加热器/冷却器51设置在所述打印喷嘴1的顶部。所述输送机构3连接在所述打印喷嘴1的侧部，设置在打印喷嘴1的顶部的加热器/冷却器51对物料进行加热/降温。

优选地，所述加热器/冷却器51设置在所述打印喷嘴1的侧部。当所述输送机构3连接在所述打印喷嘴1的侧部时，所述加热器/冷却器51设置在不具有输送机构3的打印喷嘴1的侧面；当所述输送机构3设置在所述打印喷嘴1的顶部时，所述加热器/冷却器51设置在打印喷嘴1的侧面的任意一面。

优选地，所述加热器/冷却器51设置在所述成型装置2顶部。对成型过程中的物料进行固化。

所述催化剂喷头与所述加热器/冷却器51可根据催化剂的性质在避免干涉的情况下共同设置，即设置催化剂喷头时又设置加热器/冷却器51，使得物料具有更佳的使用效果。

如图8和图9所述，优选地，所述成型装置包括第一成型侧板61、第二成型侧板62和成型顶板64。所述物料喷嘴1和所述成型顶板64固定连接在第一成型侧板61和第二成型侧板62的上端，所述物料喷嘴1位于所述成型顶板64的前侧；所述成型顶板64、第一成型侧板61和第二成型侧板62围成一个倒凵字形的成型空腔65。

这样，物料喷嘴1输出3d打印所需的物料，随着3d打印机器人100的前进，所述打印喷头也随之前进。物料经过凵字形的成型空腔65进行塑形，所述第一成型侧板61和第二成型侧板62对成型体200的侧壁进行抹平，所述成型顶板64对成型体200的顶部进行修整。与现有技术相比，本发明通过设置与所述物料喷嘴1固定连接的第一成型侧板61、第二成型侧板62和成型顶板64，对打印出的成型体200进行修整，整体结构紧凑，无需额外设置修整结构。

优选地，所述第一成型侧板61和第二成型侧板62之间的距离由前至后逐渐变小。

优选地，第一成型侧板61和第二成型侧板62平行设置。

由于3d打印的物料具有一定的流动性，为了使得成型体200上的物料得到有效利用。优选地，第一成型侧板61和第二成型侧板62的前侧均形成有向外倾斜的第一聚拢板611和第二聚拢板621。这样，随着所述打印喷头的前进，成型体200上的物料能够在所述能够聚拢至成型空腔65内。

物料喷嘴1自上而下地输出3d打印的物料，为了3d打印的物料能够在打印喷头前进时顺利的输送至成型体200上，优选地，所述物料喷头的前侧形成有第一过渡导向段631。这样，经过所述第一过渡导向段631的导向作用，3d打印的物料从自上而下转变为向打印喷头前进方向的反方向倾斜，能够顺利的输送至在成型体200上。

为了避免所述物料喷嘴1与所述成型顶板64之间的夹角影响3d打印的物料输送至成型体200上，优选地，所述物料喷嘴1与所述成型顶板64之间形成有第二过渡导向段632。所述第二过渡导向段632与所述第一过渡导向段631配合，将3d打印的物料从自上而下转变为向打印喷头前进方向的反方向倾斜，打印过程更加顺畅。

优选地，所述第一成型侧板61和第二成型侧板62上均形成有用于挤出多余物料的排料口66。由于所述物料喷嘴1出料量与3d打印机器人100的行走速度不一定完全一致，为了保证打印效果，需要稍微加大物料的出料量，多余的物料通过第一成型侧板61和第二成型侧板62上的排料口66排出。

优选地，所述排料口66包括设置在所述第一成型侧板61和第二成型侧板62上的横向排料通道661；所述排料口66还包括形成在第一成型侧板61和第二成型侧板62外侧壁上的排料块662，所述排料块662上内形成有底部开口的纵向排料通道663，所述纵向排料通道663和所述横向排料通道661相连通。这样，多余的物料需要挤压才会通过所述横向排料通道661，所形成的成型体200更加紧密，保证固化后的使用强度。多余的物料通过纵向排料通道663的底部开口排向地面。更进一步的，所述横向排料通道661的截面形状为三角形。所述横向排料通道661位于前进方向的边竖直设置，余下两条边的夹角为钝角。这样多余的物料将会进入至横向排料通道661中，随着打印喷头的前进，成型体200的表面将在形成钝角的边的修整。

一种3d打印机器人100，包括机壳300、两个前后设置在3d打印机器人100的机壳300上的行走机构和导向机构，还包括有出料结构。所述输送机构3用于将打印物料输送至出料结构中。

优选地，所述导向机构包括固定设置在3d打印机器人100两侧的第一导向机构71和第二导向机构72，第一导向机构71和第二导向机构72设置在打印好的成型体200的两侧并与成型体200相贴合。

通过第一导向机构71和第二导向机构72的夹持作用，3d打印机器人100能够稳定的行走在成型体200上。所述3d打印机器人100向前行走打印时，所述第一导向机构71和第二导向机构72能够对刚打印出的成型体200进行抹平，保证成型体200侧壁的平整度。使用时，所述第一导向机构71和第二导向机构72卡在成型体200两侧，即可实现成型体200的打印，与现有技术相比，3d打印机器人100运行更加平稳安全，避免了从高处掉落的危险，使得打印过程更加安全。

使用时，所述第一导向机构71和第二导向机构72卡在成型体200两侧，即可实现成型体200的打印，与现有技术相比，3d打印机器人100运行更加平稳安全，避免了从高处掉落的危险，使得打印过程更加安全。

为了进一步增加3d打印机器人100的稳定性，避免所述第一导向机构71和第二导向机构72仅贴合在刚打印完成的并不十分牢靠的成型体200上，优选地，所述第一导向机构71和第二导向机构72贴合至少两层成型体200。这样，所述第一导向机构71和第二导向机构72至少会贴合一层3d打印机器人100上一周期打印的成型体200，由于上一周期打印的成型体200固化时间长，具有更佳地稳定性，所述第一导向机构71和第二导向机构72能够更加牢靠的贴合。更进一步的，所述第一导向机构71和第二导向机构72贴合两层成型体200。

优选地，所述第一导向机构71和第二导向机构72为圆柱导辊。通过设置圆柱导辊，能够在3d打印机器人100沿着曲线路径运行时，能够自由顺畅的转向。更进一步的，所述导向装置还包括用于驱动第一导向机构71和第二导向机构72转动的驱动组件，所述驱动组件固定设置在3d打印机器人100的机壳300上。随着3d打印机器人100的前进，所述第一导向机构71和第二导向机构72在所述驱动组件的驱动下进行转动。通过第一导向机构71和第二导向机72主动的转动，抹平刚打印完成的成型体200，进一步保证成型效果。

优选地，所述驱动组件包括第一驱动器711和第二驱动器721，所述第一驱动器711和第二驱动器721设置在3d打印机器人100的机壳300上并分别驱动第一导向机构71和第二导向机构72转动。通过在第一导向机构71和第二导向机构72上分别设置第一驱动器711和第二驱动器721，大大简化了驱动组件的结构。使得3d打印机器人100的整体更加紧凑。

所述行走机构8包括驱动主机86、传动装置81、履带支架82、行走履带83；所述履带支架82上设置有用于驱动所述行走履带83的驱动轮84；驱动主机86固定连接在3d打印机器人100的机壳300上，所述履带支架82和所述行走履带83设置在所述驱动主机86下方，所述传动装置81分别与驱动主机86和所述驱动轮84相连接。

如图7所示，所述行走机构8还包括用于升降和转动所述履带支架82的转向提升装置85，所述转向提升装置85设置在所述驱动主机86上，所述转向提升装置85的自由端与所述履带支架82固定连接。通过设置履带式的行走装置，相比于轮式的行走装置，具有运动精准、不易打滑的特点。所述行走机构8的所述行走履带83行走在打印好的成型体200上，所述驱动主机86驱动所述转向提升装置85的升降和转向。当需要按照曲线路径进行打印时，所述转向提升装置85将会驱动所述履带支架82旋转指定角度，两个行走机构8共同前进实现转向。进行3d打印时，前侧的行走机构8行走在之前一圈打印出的成型体200上，后侧的行走机构8行走在刚打印出的成型体200上，两者存在一层的高度差。当一层打印快结束需要换层时，前侧的行走机构8在所述转向提升装置85的提升下，提升一层的高度，以实现打印成型体200层与层之间的过渡，过渡结束后恢复到后侧的行走机构8比前侧的行走机构8高一层成型体200高度的状态。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。