一种机械手式彩色3d打印机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种打印设备，特别涉及一种机械手式彩色3D打印机。
【背景技术】
[0002]三维立体打印机，也称三维打印机(3D Printer，简称3DP)是快速成型(RapidPrototyping,RP)的一种工艺，采用层层堆积的方式分层制作出三维模型，其运行过程类似于传统打印机，只不过传统打印机是把墨水打印到纸质上形成二维的平面图纸，而三维打印机是把液态光敏树脂材料、熔融的塑料丝、石膏粉等材料通过喷射粘结剂或挤出等方式实现层层堆积叠加形成三维实体。比如公开号为103963304A的中国专利文献，其公开了一种三维打印机，该三维打印机包括机壳、机架、打印单元、驱动装置、耗材安装盒，所述驱动装置包括X轴驱动电机、Y轴驱动电机、Z轴驱动电机，驱动装置固定与机架上；所述打印单元包括耗材挤出装置、电机托架、打印平台、平台托架，所述耗材挤出装置固定安装于电机托架上，打印平台固定于平台托架上；所述耗材安装盒固定安装于机壳上，所述机架包括X轴滑杆、Y轴滑杆、Z轴滑杆、Z轴螺纹杆、锁固件、连接杆，Y轴传送带支撑轴；所述锁固件包括底部托架、顶部托架和固定件；所述连接杆作为棱边构成立体框架，构成立体框架的连接杆两两通过固定件连接，立体框架的每个顶角设有三个固定件；顶部托架与立体框架顶部后方的连接杆固定连接，底部托架与立体框架底部后方的连接杆固定连接；所述Z轴滑杆通过底部托架和顶部托架固定；所述Z轴螺纹杆底端与Z轴驱动电机传动连接，Z轴螺纹杆顶端与顶部托架转动连接；所述Y轴滑杆通过固定件固定于立体框架顶部，所述X轴滑杆通过沿Y轴滑杆滑动的固定器固定于Y轴滑杆上，所述Y轴传送带支撑轴通过固定件沿X轴方向固定于立体框架顶部，所述平台托架与X轴滑杆滑动连接；所述电机托架与Z轴滑杆滑动连接，与Z轴螺纹杆螺纹连接。这种结构的三维打印机占地面积大，打印出来物体的大小受箱体限制，精度由步进电机的步距以及滚珠丝杠的精度所确定。
[0003]尽管3D打印技术已经诞生20多年，但是近两年仿佛一夜之间再次扑面而来，成为被关注的重点产业，其中一个原因是其对传统制造业的影响。然而3D打印目前仍然无法大规模应用于生产制造，很多3D打印的产品，速度、尺寸、精度各有不同，但有一点是一样的，那就是纯色打印，或者交替使用两种或以上不同颜色的材料进行打印实现彩色打印，而这种打印方式并不是真正意义上的彩色打印。虽然目前也有能实现全彩打印的3D打印机，如3D打印巨头Stratasys推出的0bjet500 Connex3多材料彩色3D打印机就是其中一款，它采用的是一种独特的三重喷射技术，可以混合几乎所有的刚性、柔性及透明彩色材料和彩色数字材料，但是这样的打印机价格昂贵，一般消费者难以承受。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种生产成本低、体积小、打印精度高以及能实现彩色打印的机械手式3D彩色打印机。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:本实用新型包括机械臂以及设置在所述机械臂末端的彩色喷头，所述机械臂的自动度至少为三。
[0006]所述机械臂的自动度为六，所述机械臂包括底座、与所述底座旋转连接的肩、与所述肩相铰接的大臂、与所述大臂相铰接的小臂及与所述小臂相铰接的喷头臂，所述大臂和所述小臂均还具有旋转自由度，所述彩色喷头设置在所述喷头臂上。
[0007]所述彩色喷头包括送料装置、加热装置和挤出装置，所述送料装置与所述挤出装置相连通，所述送料装置设置在所述小臂上，所述挤出装置设置在所述喷头臂上，所述加热装置设置在所述挤出装置的外围。
[0008]所述送料装置包括若干个颜料罐和混合输出装置，若干个所述颜料罐均通过软管道与所述混合输出装置相连接，所述混合输出装置将颜料混合后输送至所述挤出装置。
[0009]所述挤出装置包括料筒、设置在所述料筒内的螺旋杆、与所述螺旋杆传动连接的电机及设置在所述料筒末端的喷嘴，所述加热装置环绕设置在所述料筒的外围。
[0010]所述混合输出装置内设置有微型电磁阀。
[0011 ] 所述送料装置包括三个所述颜料罐，三个所述颜料罐分别储存有不同的基本色染料。
[0012]本实用新型的有益效果是:由于本实用新型采用了机械手式的设计，其包括机械臂以及设置在所述机械臂末端的彩色喷头，所述机械臂的自动度至少为三，所以，本实用新型能很好解决现有技术中的三维打印机占地面积大和打印出来物体的大小受箱体限制的问题，而且生产成本低、体积小以及能实现3D彩色打印。
[0013]另外，由于所述机械臂的自动度为六，所述机械臂包括底座、与所述底座旋转连接的肩、与所述肩相铰接的大臂、与所述大臂相铰接的小臂及与所述小臂相铰接的喷头臂，所述大臂和所述小臂均还具有旋转自由度，所述彩色喷头设置在所述喷头臂上，从而能很好地提高本实用新型的打印精度，满足不能消费者的打印要求。
[0014]同时，由于所述彩色喷头包括送料装置、加热装置和挤出装置，所述送料装置与所述挤出装置相连通，而且所述送料装置设置在所述小臂上，因此能很好地减轻机构末端的质量，提高了本实用新型的打印精度，同时还能有效延长机构的使用寿命。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的整体结构示意图；
[0016]图2是所述彩色喷头2的结构示意图；
[0017]图3是所述彩色喷头2的剖视图。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，在本实施例中，本实用新型包括机械臂I以及设置在所述机械臂I末端的彩色喷头2，所述机械臂I的自动度至少为三。
[0019]在本实施例中，所述机械臂I的自动度为六，所述机械臂I包括底座11、与所述底座11旋转连接的肩12、与所述肩12相铰接的大臂13、与所述大臂13相铰接的小臂14及与所述小臂14相铰接的喷头臂15，所述大臂13和所述小臂14均还具有旋转自由度，所述彩色喷头2设置在所述喷头臂15上。
[0020]如图2所示，在本实施例中，所述彩色喷头2包括送料装置3、加热装置4和挤出装置5，所述送料装置3与所述挤出装置5相连通，所述送料装置3设置在所述小臂14上，所述挤出装置5设置在所述喷头臂15上，所述挤出装置5设置在所述喷头臂15上能有效减轻机构末端的质量，所述加热装置4设置在所述挤出装置5的外围。
[0021]在本实施例中，所述送料装置3包括若干个颜料罐31和混合输出装置32，若干个所述颜料罐31均通过软管道33与所述混合输出装置32相连接，所述混合输出装置32将颜料混合后输送至所述挤出装置5。
[0022]如图3所示，在本实施例中，所述挤出装置5包括料筒51、设置在所述料筒51内的螺旋杆52、与所述螺旋杆52传动连接的电机53及设置在所述料筒51末端的喷嘴54，所述加热装置4环绕设置在所述料筒51的外围，在本实施例中，所述加热装置4为电热丝。工作时，通过电热丝加热材料，融化后通过所述螺旋杆52螺旋挤出。
[0023]在本实施例中，所述混合输出装置32内设置有微型电磁阀。在控制混合比例方面，运用微型电磁阀控制管道开闭，从而混合出所需要的颜色。
[0024]在本实施例中，所述送料装置3包括三个所述颜料罐31，三个所述颜料罐31分别储存有不同的基本色染料。在本实施例中，在所述彩色喷头2部分加入染色装置，通过控制三原色红绿蓝的染料混合的比例混合出不同的染色，再在加热挤出的过程中对打印材料进行染色，从而实现彩色三维打印。
[0025]本实用新型是以一个六自由度的机械手臂取代传统的直线传动机构来带动喷头工作的彩色三维打印机，使普通家庭能用相对较低的价格买到一台高精度、体积小、打印物体大的彩色三维打印机。
[0026]我国作为制造业大国，对高端工艺装备需求强烈。尽管3D立体打印业在我国有一定程度的发展，应用广泛且市场前景广阔，但我国3D立体打印业目前尚处于初级发展阶段，没有成为全球的主市场。虽然我国目前并非3D立体打印业的主市场，但已经有不少嗅觉敏锐的研发者，且这个群体正不断扩大。本实用新型正是在不断地推进我国的3D立体打印业的发展，起到先驱的作用。
[0027]本实用新型应用于3D打印设备的技术领域。
[0028]虽然本实用新型的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本实用新型含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。
【主权项】
1.一种机械手式彩色3D打印机，其特征在于:所述一种机械手式彩色3D打印机包括机械臂(I)以及设置在所述机械臂(I)末端的彩色喷头(2)，所述机械臂(I)的自动度至少为三。2.根据权利要求1所述的一种机械手式彩色3D打印机，其特征在于:所述机械臂(I)的自动度为六，所述机械臂⑴包括底座(11)、与所述底座(11)旋转连接的肩(12)、与所述肩(12)相铰接的大臂(13)、与所述大臂(13)相铰接的小臂(14)及与所述小臂(14)相铰接的喷头臂(15)，所述大臂(13)和所述小臂(14)均还具有旋转自由度，所述彩色喷头(2)设置在所述喷头臂(15)上。3.根据权利要求2所述的一种机械手式彩色3D打印机，其特征在于:所述彩色喷头(2)包括送料装置(3)、加热装置(4)和挤出装置(5)，所述送料装置(3)与所述挤出装置(5)相连通，所述送料装置(3)设置在所述小臂(14)上，所述挤出装置(5)设置在所述喷头臂(15)上，所述加热装置⑷设置在所述挤出装置(5)的外围。4.根据权利要求3所述的一种机械手式彩色3D打印机，其特征在于:所述送料装置(3)包括若干个颜料罐(31)和混合输出装置(32)，若干个所述颜料罐(31)均通过软管道(33)与所述混合输出装置(32)相连接，所述混合输出装置(32)将颜料混合后输送至所述挤出装置(5)。5.根据权利要求3或4所述的一种机械手式彩色3D打印机，其特征在于:所述挤出装置(5)包括料筒(51)、设置在所述料筒(51)内的螺旋杆(52)、与所述螺旋杆(52)传动连接的电机(53)及设置在所述料筒(51)末端的喷嘴(54)，所述加热装置(4)环绕设置在所述料筒(51)的外围。6.根据权利要求4所述的一种机械手式彩色3D打印机，其特征在于:所述混合输出装置(32)内设置有微型电磁阀。7.根据权利要求4所述的一种机械手式彩色3D打印机，其特征在于:所述送料装置(3)包括三个所述颜料罐(31)，三个所述颜料罐(31)分别储存有不同的基本色染料。
【专利摘要】本实用新型公开了一种机械手式彩色3D打印机，旨在提供一种生产成本低、体积小、打印精度高以及能实现彩色打印的机械手式3D彩色打印机。本实用新型包括机械臂(1)以及设置在所述机械臂(1)末端的彩色喷头(2)，所述机械臂(1)的自动度至少为三。本实用新型应用于3D打印设备的技术领域。
【IPC分类】B29C67/00, B33Y30/00, B28B1/00
【公开号】CN204936224
【申请号】CN201520703599
【发明人】曾亮华, 刘继常
【申请人】北京理工大学珠海学院
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月8日