一种适用于直接书写打印的四轴运动平台装置

本技术属于3d打印制造领域，尤其涉及一种适用于直接书写打印的四轴运动平台装置。

背景技术：

1、气溶胶喷射打印技术属于直接书写打印技术，可以实现微米级精细加工，常见熔融沉积成型技术的一个重要缺点是其分辨率相对较低，这是因为在材料融化和固化的过程中，由于粘稠度和表面张力等物理因素的影响，会导致一定程度的细节损失，同时打印头的大小和形状、打印速度、温度控制等因素也会影响分辨率。与之相比，气溶胶喷射打印技术可以实现更高的分辨率，因为其工作原理是将微小颗粒的物质以气态喷射的方式沉积在构建平台上，不需要经过材料融化和固化的过程。相较于熔融沉积打印技术，气溶胶喷射打印技术具有更高的灵活性和适应性，可以在不规则的模型表面上进行打印，而熔融沉积打印技术则需要一个相对平整的构建平台。气溶胶喷射打印技术可以利用微小颗粒的物质以气态喷射的方式沉积在构建平台上，适用于多种材料的打印，并且可以制造出更加复杂的结构和形状。由于气溶胶喷射系统的特殊性，连接气管的打印喷头需要在打印过程中保持稳定，不能进行太大的移动，导致在采用熔融沉积成型技术的打印机机械结构下无法发挥气溶胶喷射打印的独特优势。

2、基于以上，本发明提供了一种适用于气溶胶喷射打印的四轴运动平台打印结构。该结构不仅具有与采用熔融沉积成型技术的打印机相同的打印功能，而且还能够在不规则曲面上实现打印功能。

技术实现思路

1、为了改善上述问题，本实用新型设计了一种适用于气溶胶喷射打印的四轴运动平台装置。本实用新型的技术方案如下：

2、一种适用于直接书写打印的四轴运动平台装置，其特征在于，该装置由底座1、四自由度移动平台和气溶胶喷射系统组成，其中四自由度移动平台包括固定底座3、丝杠滑台4、滑座5，丝杠滑台步进减速电机6、关节步进减速电机ⅰ7、连杆ⅰ8、关节步进减速电机ⅱ9、连杆ⅱ10、关节步进减速电机ⅲ11、打印平台12和圆柱打印基座15，其中固定底座3与底座1通过螺纹连接并定位，丝杠滑台4通过螺纹连接固定在固定底座3的凹槽内，丝杠滑台步进减速电机6通过键连接驱动丝杠滑台4，滑座5通过螺纹传动可沿丝杠滑台方向做直线运动，为打印平台12提供一个方向上的运动自由度，关节步进减速电机ⅰ7外壳通过螺纹连接与滑座5进行固定，关节步进减速电机ⅰ7输出轴通过键连接驱动连杆ⅰ8绕其旋转，关节步进减速电机ⅱ9外壳通过螺纹连接固定到连杆ⅱ10，关节步进减速电机ⅱ9输出轴通过键连接与连杆ⅰ8进行连接，关节步进减速电机ⅱ9输出轴旋转时通过关节步进减速电机ⅱ9外壳与连杆ⅱ10的螺纹连接驱动连杆ⅱ10绕连杆ⅰ8与连杆ⅱ10的连接处进行旋转，关节步进减速电机ⅲ11外壳通过螺纹连接固定到连杆ⅱ10上，关节步进减速电机ⅲ11输出轴通过键连接与打印平台12进行连接，关节步进减速电机ⅲ11输出力后，打印平台12绕其与连杆ⅱ10的关节连接处进行旋转，由三个关节步进减速电机可以为打印平台12在空间中提供三个运动自由度，可以实现打印平台12绕关节步进减速电机ⅲ11的输出轴方向进行旋转以及在垂直于丝杠滑台4运动方向的平面上进行运动，加上丝杠滑台步进减速电机6提供的自由度可以实现打印平台的四自由度运动；气溶胶喷射系统包括支架2、打印喷头夹持装置14和打印喷头13，其中支架2通过螺纹连接固定到底座1上，支架2末端通过螺纹连接与打印喷头夹持装置14进行连接与定位，打印喷头夹持装置14可以通过夹紧、松开更换不同尺寸的喷头13。

技术特征：

1.一种适用于直接书写打印的四轴运动平台装置，其特征在于，该装置由底座(1)、四自由度移动平台和气溶胶喷射系统组成，其中四自由度移动平台包括固定底座(3)、丝杠滑台(4)、滑座(5)，丝杠滑台步进减速电机(6)、关节步进减速电机ⅰ(7)、连杆ⅰ(8)、关节步进减速电机ⅱ(9)、连杆ⅱ(10)、关节步进减速电机ⅲ(11)、打印平台(12)和圆柱打印基座(15)，其中固定底座(3)与底座(1)通过螺纹连接并定位，丝杠滑台(4)通过螺纹连接固定在固定底座(3)的凹槽内，丝杠滑台步进减速电机(6)通过键连接驱动丝杠滑台(4)，滑座(5)通过螺纹传动可沿丝杠滑台方向做直线运动，为打印平台(12)提供一个方向上的运动自由度，关节步进减速电机ⅰ(7)外壳通过螺纹连接与滑座(5)进行固定，关节步进减速电机ⅰ(7)输出轴通过键连接驱动连杆ⅰ(8)绕其旋转，关节步进减速电机ⅱ(9)外壳通过螺纹连接固定到连杆ⅱ(10)，关节步进减速电机ⅱ(9)输出轴通过键连接与连杆ⅰ(8)进行连接，关节步进减速电机ⅱ(9)输出轴旋转时通过关节步进减速电机ⅱ(9)外壳与连杆ⅱ(10)的螺纹连接驱动连杆ⅱ(10)绕连杆ⅰ(8)与连杆ⅱ(10)的连接处进行旋转，关节步进减速电机ⅲ(11)外壳通过螺纹连接固定到连杆ⅱ(10)上，关节步进减速电机ⅲ(11)输出轴通过键连接与打印平台(12)进行连接，关节步进减速电机ⅲ(11)输出力后，打印平台(12)绕其与连杆ⅱ(10)的关节连接处进行旋转；气溶胶喷射系统包括支架(2)、打印喷头夹持装置(14)和打印喷头(13)，其中支架(2)通过螺纹连接固定到底座(1)上，支架(2)末端通过螺纹连接与打印喷头夹持装置(14)进行连接与定位，打印喷头夹持装置(14)可以通过夹紧、松开更换不同尺寸的喷头(13)。

2.如权利要求1所述的一种适用于直接书写打印的四轴运动平台装置，其特征在于，由三个关节步进减速电机可以为打印平台(12)在空间中提供三个运动自由度，可以实现打印平台(12)绕关节步进减速电机ⅲ(11)的输出轴方向进行旋转以及在垂直于丝杠滑台(4)运动方向的平面上进行运动，加上丝杠滑台步进减速电机(6)提供的自由度可以实现打印平台的四自由度运动。

技术总结
本技术公开了一种适用于直接书写打印的四轴运动平台装置，属于3D打印制造领域。本技术的四自由度运动平台可以在三自由度打印的基础上增加打印平台12的俯仰控制实现曲面打印，本技术的打印喷头夹持装置能够保证打印喷头13相对于装置的定位准确，同时可以更换不同类型的打印喷头。本技术的装置可以实现打印件的曲面打印。

技术研发人员：宫铭林,闫磊,景云鹏,陈万强,张智博,易伟
受保护的技术使用者：北京林业大学
技术研发日：20230529
技术公布日：2024/3/12