3d產(chǎn)品打印機(jī)及程控路徑的制作方法
【專利摘要】3D產(chǎn)品打印機(jī)及程控路徑，由噴頭框架1、噴頭機(jī)組和與噴頭機(jī)組相關(guān)的輔助裝置組成。噴頭機(jī)組由半滾輪2、物料與通氣口6、料罐7、A噴刷檔板8、B噴刷檔板9和噴刷口10組成。開在半滾輪2的中間，有一個(gè)形似倒漏斗三角形的真空噴腔5。真空噴腔5的三角形的凹進(jìn)去的部分也呈三角幾何形成錐狀收斂，向半滾輪2縱深延伸至半滾輪2的中部，與物料與通氣口6相通。A噴刷檔板8和B噴刷檔板9隨半滾輪2的軸向弧度前后對(duì)稱安置，并緊貼半滾輪2。A噴刷檔板8與B噴刷檔板9合圍底處所構(gòu)成的中逢即為物料噴出時(shí)的噴刷口10。本發(fā)明采用噴刷式技術(shù)結(jié)構(gòu)，噴頭的打印幅度可寬窄變化，能夠做到快速高效的打印。
【專利說明】3D產(chǎn)品打印機(jī)及程控路徑

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]3D產(chǎn)品打印機(jī)及程控路徑涉及工業(yè)自動(dòng)化制造領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的3D打印機(jī)的打印噴頭均為固定的線性模式，其打印速度受到制約。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種噴頭的打印幅度可寬窄變化的噴刷式的產(chǎn)品打印機(jī)。
[0004]本發(fā)明由噴頭框架1、噴頭機(jī)組和與噴頭機(jī)組相關(guān)的輔助裝置組成。噴頭機(jī)組由半滾輪2、物料與通氣口 6、料罐7、A噴刷檔板8、B噴刷檔板9和噴刷口 10組成。半滾輪2為一圓柱體，安在噴頭框架I的下端。制在半滾輪2兩端的半滾輪軸3、4穿過開在噴頭框架I的兩端軸心相對(duì)應(yīng)處的孔11、孔12定位，露在外面。半滾輪2以半滾輪軸3、4為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)制在其上端的料罐7隨動(dòng)。半滾輪2被限定在只能作半圓周運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。料罐7的大小及動(dòng)作幅度以不會(huì)碰觸到噴頭框架I為限。開在半滾輪2的中間，有一個(gè)形似倒漏斗三角形的真空噴腔5。真空噴腔5呈內(nèi)凹的三角形，三角形的三個(gè)外邊隨半滾輪2的弧度鋪開露在外面。真空噴腔5的三角形的底邊與半滾輪2的軸線平行；真空噴腔5的三角形的上角相對(duì)著半滾輪2軸軸心的垂直方向。真空噴腔5的三角形的凹進(jìn)去的部分也呈三角幾何形成錐狀收斂，向半滾輪2縱深延伸至半滾輪2的中部，與物料與通氣口 6相通。物料與通氣口 6貫穿半滾輪2其余的厚度露在與半滾輪2連體之上的料罐7中。A噴刷檔板8和B噴刷檔板9隨半滾輪2的軸向弧度相對(duì)對(duì)稱安置，并緊貼半滾輪2，以形成對(duì)半滾輪2和真空噴腔5密切包圍態(tài)勢(shì)。A噴刷檔板8與B噴刷檔板9合圍底處所構(gòu)成的中逢即為物料噴出時(shí)的噴刷口 10。因而半滾輪2被限定的半圓周運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，從始至終帶動(dòng)真空噴腔5對(duì)外的三角形與包裹其身的A噴刷檔板8與B噴刷檔板9緊密貼面，形成由寬變窄或由窄變寬的無間切換，達(dá)到調(diào)控噴刷口 10寬窄之目的。
[0005]與噴頭機(jī)組相關(guān)的輔助裝置之一由半滾輪2和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由伸出的半滾輪軸3、4上安裝的半滾輪傳動(dòng)齒輪13、14、半滾輪控制電機(jī)15、16和電機(jī)齒輪17、18組成。在與半滾輪2同軸線的平行上方的噴頭框架I的側(cè)壁上開有孔19、20。半滾輪控制電機(jī)15、16安在噴頭框架I側(cè)壁上的相應(yīng)處，半滾輪控制電機(jī)軸21、22分別通過孔19、20伸向靠近半滾輪2的里面并安裝電機(jī)齒輪17、18。半滾輪傳動(dòng)齒輪13、14分別與電機(jī)齒輪17、18相互嚙合，以形成聯(lián)動(dòng)關(guān)系。
[0006]與噴頭機(jī)組相關(guān)的輔助裝置之二由A噴刷檔板8與B噴刷檔板9和其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。A噴刷檔板8與B噴刷檔板9的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由A噴刷檔板8、B噴刷檔板9、A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24，B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26，A微控電機(jī)27、B微控電機(jī)28和A微控電機(jī)齒輪29、B微控電機(jī)齒輪30組成。A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24與B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26均為前端為轉(zhuǎn)動(dòng)部件、下端為檔板部件的一體結(jié)構(gòu)。在噴頭框架I兩側(cè)內(nèi)壁上的孔11、12的外圍分別制有凸出的軸套31、32。半滾輪軸3、4分別能夠通過軸套31、32并穿過孔11、12伸出在外。A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24與B噴刷檔板軸端月牙齒輪25,26的內(nèi)徑與軸套31、32的外徑相匹配，A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24與B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26能夠在其中作圓弧轉(zhuǎn)動(dòng)。軸套31、32的軸向長度以能夠容納A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24和B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26各自應(yīng)對(duì)并排疊加的寬度為限。A微控電機(jī)軸33、B微控電機(jī)軸34分別穿過制在噴頭框架I側(cè)壁孔35、36，進(jìn)入靠近半滾輪2的里面并安上A微控電機(jī)齒輪29、B微控電機(jī)齒輪30。A微控電機(jī)齒輪29、B微控電機(jī)齒輪30與相對(duì)應(yīng)的A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24和B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26交叉疊加相互卩齒合。A微控電機(jī)齒輪29、B微控電機(jī)齒輪30的長度不小于A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24和B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26分別疊加起來的寬度，即一齒管二齒——A微控電機(jī)齒輪29、B微控電機(jī)齒輪30 —經(jīng)互動(dòng)，A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24和B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26跟著動(dòng)彈；最終帶動(dòng)A噴刷檔板8和B噴刷檔板9以軸套31、32為軸心動(dòng)作，從而形成一剪刀叉力矩，促使噴刷口 10的間隙也隨之變化，或開啟或閉合或?qū)捳兓?。噴刷?10的開啟寬度決定打印時(shí)噴刷物料的厚度及制品成型時(shí)的融合度。
[0007]與噴頭機(jī)組相關(guān)的輔助裝置之三由料罐7和真空吸送料裝置組成。真空吸送料裝置由真空呼吸機(jī)37、真空吸送導(dǎo)管38和回流管39組成。真空呼吸機(jī)37具有雙向控制呼吸和輸送物料的功能，即可吸氣、呼氣和隨氣流雙向輸送物料。真空呼吸機(jī)37安置于料罐7的頂部，其內(nèi)口 40進(jìn)入到料罐7之中。內(nèi)口 40上接有一根垂直的真空吸送導(dǎo)管38。真空吸送導(dǎo)管38的另一端插入到物料與通氣口 6中，真空吸送導(dǎo)管38即成為一個(gè)密閉的直達(dá)真空噴腔5端口的氣體吸送物料的通道。真空呼吸機(jī)37的出口 41連接一根回流管39?；亓鞴?9經(jīng)回流管孔42插回到料罐7中。料罐7的上方處制有一進(jìn)料管43。進(jìn)料管43插入料罐7中既是進(jìn)料口也是配合噴刷口 10的開合調(diào)整空氣壓力的排換氣裝置。
[0008]與噴頭機(jī)組相關(guān)的輔助裝置之四由料罐7和加熱裝置組成。在料罐7內(nèi)壁上制有加熱層44。在真空吸送導(dǎo)管38的外圍套有激光加熱套環(huán)45。
[0009]與噴頭機(jī)組相關(guān)的輔助裝置之五由A噴刷檔板8、B噴刷檔板9和冷卻裝置組成。冷卻裝置由A噴刷檔板8、B噴刷檔板9、A進(jìn)氣管46、B進(jìn)氣管47、A條形封閉槽48、B條形封閉槽49和A條形出風(fēng)口 50、B條形出風(fēng)口 51組成。在A噴刷檔板8、B噴刷檔板9的機(jī)體中制有中空的A條形封閉槽48、B條形封閉槽49。A條形封閉槽48、B條形封閉槽49的上面分別接A進(jìn)氣管46、B進(jìn)氣管47，A進(jìn)氣管46、B進(jìn)氣管47分別通到A條形封閉槽48、B條形封閉槽49中。A條形封閉槽48、B條形封閉槽49的下面分別制有A條形出風(fēng)口 50、B條形出風(fēng)口 51。A條形出風(fēng)口 50、B條形出風(fēng)口 51與噴刷口 10處于相對(duì)相鄰對(duì)稱的平行狀態(tài)。剛剛從噴刷口 10熾熱噴出堆疊在打印部件頂層級(jí)的物料，隨即經(jīng)過A條形出風(fēng)口50和B條形出風(fēng)口 51的氣體吹拂，能快速降溫固形，減低熱縮率，保證打印的速度和均勻強(qiáng)度。
[0010]諸硬件的有效運(yùn)作依賴相應(yīng)的程序控制軟件的設(shè)計(jì)與其匹配。
[0011]本發(fā)明采用噴刷式技術(shù)結(jié)構(gòu)，能夠做到快速高效的打印。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的主視剖視圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的側(cè)視工況示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的半滾輪2及真空噴腔5示意圖。
[0015]圖4是本發(fā)明的底視透剖示意圖。
[0016]圖5是本發(fā)明的俯視示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例一:本實(shí)施例由噴頭框架1、噴頭機(jī)組組成。噴頭機(jī)組由半滾輪2、物料與通氣口 6、料罐7、A噴刷檔板8、B噴刷檔板9和噴刷口 10組成。半滾輪2為一圓柱體，安在噴頭框架I的下端。制在半滾輪2兩端的半滾輪軸3、4穿過開在噴頭框架I的兩端軸心相對(duì)應(yīng)處的孔11、孔12定位，露在外面。半滾輪2以半滾輪軸3、4為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)制在其上端的料罐7隨動(dòng)。半滾輪2被限定在只能作半圓周運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。料罐7的大小及動(dòng)作幅度以不會(huì)碰觸到噴頭框架I為限。開在半滾輪2的中間，有一個(gè)形似倒漏斗三角形的真空噴腔5。真空噴腔5呈內(nèi)凹的三角形，三角形的三個(gè)外邊隨半滾輪2的弧度鋪開露在外面。真空噴腔5的三角形的底邊與半滾輪2的軸線平行；真空噴腔5的三角形的上角相對(duì)著半滾輪2軸軸心的垂直方向。真空噴腔5的三角形的凹進(jìn)去的部分也呈三角幾何形成錐狀收斂，向半滾輪2縱深延伸至半滾輪2的中部，與物料與通氣口 6相通。物料與通氣口 6貫穿半滾輪2其余的厚度露在與半滾輪2連體之上的料罐7中。A噴刷檔板8和B噴刷檔板9隨半滾輪2的軸向弧度相對(duì)對(duì)稱安置，并緊貼半滾輪2，以形成對(duì)半滾輪2和真空噴腔5密切包圍態(tài)勢(shì)。A噴刷檔板8與B噴刷檔板9合圍底處所構(gòu)成的中逢即為物料噴出時(shí)的噴刷口 10。因而半滾輪2被限定的半圓周運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，從始至終帶動(dòng)真空噴腔5對(duì)外的三角形與包裹其身的A噴刷檔板8與B噴刷檔板9緊密貼面，形成由寬變窄或由窄變寬的無間切換，達(dá)到可調(diào)控噴刷口 10寬窄之目的。
[0018]實(shí)施例二:本實(shí)施例與實(shí)施例一有所關(guān)聯(lián)，側(cè)重點(diǎn)在于，與噴頭機(jī)組相關(guān)的輔助裝置由半滾輪2和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由伸出的半滾輪軸3、4上安裝的半滾輪傳動(dòng)齒輪13、14、半滾輪控制電機(jī)15、16和電機(jī)齒輪17、18組成。在與半滾輪2同軸線的平行上方的噴頭框架I的側(cè)壁上開有孔19、20。半滾輪控制電機(jī)15、16安在噴頭框架I側(cè)壁上的相應(yīng)處，半滾輪控制電機(jī)軸21、22分別通過孔19、20伸向靠近半滾輪2的里面并安裝電機(jī)齒輪17、18。半滾輪傳動(dòng)齒輪13、14分別與電機(jī)齒輪17、18相互嚙合，以形成聯(lián)動(dòng)關(guān)系。
[0019]實(shí)施例三:本實(shí)施例與實(shí)施例一有所關(guān)聯(lián)，側(cè)重點(diǎn)在于，與噴頭機(jī)組相關(guān)的輔助裝置由A噴刷檔板8與B噴刷檔板9和其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。A噴刷檔板8與B噴刷檔板9的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由A噴刷檔板8、B噴刷檔板9、A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24，B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26，A微控電機(jī)27、B微控電機(jī)28和A微控電機(jī)齒輪29、B微控電機(jī)齒輪30組成。A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24與B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26均為前端為轉(zhuǎn)動(dòng)部件、下端為檔板部件的一體結(jié)構(gòu)。在噴頭框架I兩側(cè)內(nèi)壁上的孔11、12的外圍分別制有凸出的軸套31、32。半滾輪軸3、4分別能夠通過軸套31、32并穿過孔11、12伸出在外。A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24與B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26的內(nèi)徑與軸套31、32的外徑相匹配，A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24與B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26能夠在其中作圓弧轉(zhuǎn)動(dòng)。軸套31、32的軸向長度以能夠容納A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24和B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26各自應(yīng)對(duì)并排疊加的寬度為限。A微控電機(jī)軸33、B微控電機(jī)軸34分別穿過制在噴頭框架I側(cè)壁孔35、36，進(jìn)入靠近半滾輪2的里面并安上微控電機(jī)齒輪29、30。微控電機(jī)齒輪29、30與相對(duì)應(yīng)的A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24和B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26交叉疊加相互嚙合。A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24和B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26，微控電機(jī)齒輪29、30和A微控電機(jī)27、B微控電機(jī)28的安置位置，以A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24和B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26能夠從容密切嚙合，又不致干涉半滾輪2及其傳動(dòng)機(jī)件的合理運(yùn)行空間為合適。微控電機(jī)齒輪29、30的各自的長度不小于A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24和B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26分別對(duì)應(yīng)疊加起來的寬度，即一齒管二齒——微控電機(jī)齒輪29、30 —經(jīng)互動(dòng)，A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24和B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26跟著動(dòng)彈；最終帶動(dòng)A噴刷檔板8和B噴刷檔板9以軸套31、32為軸心動(dòng)作，從而形成一剪刀叉力矩，促使噴刷口 10的間隙也隨之變化，或開啟或閉合或?qū)捳兓?。噴刷?10的開啟寬度決定打印時(shí)噴刷物料的厚度及制品成型時(shí)的融合度。
[0020]實(shí)施例四:本實(shí)施例與實(shí)施例一有所關(guān)聯(lián)，側(cè)重點(diǎn)在于，與噴頭機(jī)組相關(guān)的輔助裝置由料罐7和真空吸送料裝置組成。真空吸送料裝置由真空呼吸機(jī)37、真空吸送導(dǎo)管38和回流管39組成。真空呼吸機(jī)37具有雙向控制呼吸和輸送物料的功能，即可吸氣、呼氣和隨氣流雙向輸送物料。真空呼吸機(jī)37安置于料罐7的頂部，其內(nèi)口 40進(jìn)入到料罐7之中。內(nèi)口 40上接有一根垂直的真空吸送導(dǎo)管38。真空吸送導(dǎo)管38的另一端插入到物料與通氣口6中，真空吸送導(dǎo)管38即成為一個(gè)密閉的直達(dá)真空噴腔5端口的氣體吸送物料的通道。真空呼吸機(jī)37的出口 41連接一根回流管39?；亓鞴?9經(jīng)回流管孔42插回到料罐7中，以使被吸送的物料從真空噴腔5中吸入料罐7中；也可將料罐7中的物料經(jīng)過真空吸送導(dǎo)管38輸送到真空噴腔5中。在打印時(shí)，真空噴腔5中有物料通過噴刷口 10向外噴涂；不打印時(shí)或噴頭處于打印空檔時(shí)，真空噴腔5內(nèi)的殘余物料將悉數(shù)被吸走，以保證打印噴頭的干凈和界面整潔，不致跑冒滴漏。料罐7的上方處制有一進(jìn)料管43。進(jìn)料管43插入料罐7中既是進(jìn)料口也是配合噴刷口 10的開合調(diào)整空氣壓力的排換氣裝置。
[0021]實(shí)施例五:本實(shí)施例與實(shí)施例一有所關(guān)聯(lián)，側(cè)重點(diǎn)在于，噴頭機(jī)組相關(guān)的輔助裝置由料罐7和加熱裝置組成。在料罐7內(nèi)壁上制有加熱層44。在真空吸送導(dǎo)管38的外圍套有激光加熱套環(huán)45。經(jīng)過恒溫加熱和快速加熱的過程，能使物料充分溶融，確保打印出的產(chǎn)品的熱溶效果良好。
[0022]實(shí)施例六:本實(shí)施例與實(shí)施例一有所關(guān)聯(lián)，側(cè)重點(diǎn)在于，噴頭機(jī)組相關(guān)的輔助裝置由A噴刷檔板8、B噴刷檔板9和冷卻裝置組成。冷卻裝置由A噴刷檔板8、B噴刷檔板9、A進(jìn)氣管46、B進(jìn)氣管47、A條形封閉槽48、B條形封閉槽49和A條形出風(fēng)口 50、B條形出風(fēng)口 51組成。在A噴刷檔板8、B噴刷檔板9的機(jī)體中制有中空的A條形封閉槽48、B條形封閉槽49。A條形封閉槽48、B條形封閉槽49的上面分別接A進(jìn)氣管46、B進(jìn)氣管47，A進(jìn)氣管46、B進(jìn)氣管47分別通到A條形封閉槽48、B條形封閉槽49中。A條形封閉槽48、B條形封閉槽49的下面分別制有A條形出風(fēng)口 50、B出風(fēng)口 51。A條形出風(fēng)口 50、B出風(fēng)口 51與噴刷口 10處于相對(duì)相鄰對(duì)稱的平行狀態(tài)。剛剛從噴刷口 10熾熱噴出堆疊在打印部件頂層級(jí)的物料，隨即經(jīng)過A出風(fēng)口 50和B出風(fēng)口 51的氣體吹拂，能快速降溫固形，減低熱縮率，保證打印的速度和均勻強(qiáng)度。
[0023]實(shí)施例七:本實(shí)施例與實(shí)施例一至實(shí)施例六有機(jī)關(guān)聯(lián)，側(cè)重點(diǎn)在于，其諸硬件的有效運(yùn)作依賴相應(yīng)的程序控制軟件的設(shè)計(jì)與其匹配。第一，模式改變。配合噴刷式結(jié)構(gòu)，將程序控制軟件的設(shè)計(jì)由傳統(tǒng)的“線性”工作模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤懊嫘浴惫ぷ髂Ｊ剑磸摹耙跃€帶面”轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)為“以面帶面”。由“按線”掃描“線線”打印，改變成“以面帶面”的“按面”掃描打印，即依據(jù)三維圖的實(shí)體描繪截面寬度，能以噴刷口 10的寬度變化與之匹配打印。噴刷口10的有效打印寬度參考值設(shè)定在機(jī)器的最大打印寬度的20% — 30%。
[0024]第二，“三位同步”。被打印的部件的噴刷截面、三維圖的實(shí)體描繪截面，在不超過噴刷口 10的最大打印寬度時(shí)，三位一體保持同步。當(dāng)超過噴刷口 10最大打印寬度時(shí)，噴刷口 10將另起一段接續(xù)打印，直至打滿為止。當(dāng)被打印的部件與三維圖的實(shí)體描繪截面小于噴刷口 10的寬度時(shí)，噴刷口 10將自動(dòng)調(diào)整收縮至與三維圖的實(shí)體描繪截面一致的寬度，打印出的部件也與三維圖的實(shí)體描繪截面標(biāo)定寬度和噴刷口 10的實(shí)際展開寬度相符。總之，打印的寬度和寬度的變化，即由寬變窄或由窄變寬，均受程序控制軟件的控制，自動(dòng)調(diào)整。
[0025]第三，半滾輪2控制。由半滾輪控制電機(jī)15、16通過半滾輪傳動(dòng)齒輪13、14和電機(jī)齒輪17、18完成同步機(jī)械傳導(dǎo)任務(wù)。半滾輪2的半圓周運(yùn)動(dòng)的最大弧度以能夠?qū)㈤_在其中的三角形的真空噴腔5被完全包裹覆蓋為限。對(duì)半滾輪2的程序控制就是對(duì)體現(xiàn)在噴刷口 10上的打印寬度的控制。
[0026]第四，噴刷口 10寬度和開合控制。A微控電機(jī)27、B微控電機(jī)28通過對(duì)A噴刷檔板軸端月牙齒輪23、24，B噴刷檔板軸端月牙齒輪25、26和A微控電機(jī)齒輪29、B微控電機(jī)齒輪30，實(shí)現(xiàn)對(duì)A噴刷檔板8與B噴刷檔板9的控制，從而最終構(gòu)成對(duì)噴刷口 10寬窄幅度和開合的控制。噴刷口 10的開啟幅度決定打印時(shí)噴刷物料的厚度及制品成型時(shí)的融合度。也可稱之為打印分辨率。噴刷口 10最大開啟幅度的設(shè)計(jì)，根據(jù)機(jī)器和被打印部件的大小以及對(duì)材質(zhì)特性的要求的不同，而有所不同，但都以不影響不妨礙打印部件的生產(chǎn)流程品質(zhì)為限，參考設(shè)定值為半滾輪2的周長的0.5% — 1.5%之間。幅度過小降低打印的厚度和速度；過大打印粗糙且流于失控。最大的打印厚度或分辨率以厘米級(jí)計(jì)。最小的打印厚度或分辨率以微米級(jí)計(jì)。噴刷口 10的開合控制取決于相關(guān)真空吸送料的程序過程控制。
[0027]第五，噴刷口 10實(shí)行可控的封閉設(shè)計(jì)，以適應(yīng)對(duì)真空吸送料的要求。
[0028]第六，真空吸送料及相關(guān)機(jī)件的配合控制。安置在料罐7頂部的真空呼吸機(jī)37起主導(dǎo)作用。真空呼吸機(jī)37實(shí)際上就是一臺(tái)送風(fēng)機(jī)和一臺(tái)抽風(fēng)機(jī)或具備這兩種功能機(jī)器的組合體。當(dāng)機(jī)器處于打印狀態(tài)的有圖形信息時(shí)，即掃描到有三維截面實(shí)體圖時(shí)，真空呼吸機(jī)37吹氣送料，通過其直插到真空噴腔5中的真空吸送導(dǎo)管38，將料罐7中的物料吹送到真空噴腔5底面的噴刷口 10處。反過來，當(dāng)機(jī)器處于停機(jī)或雖處于打印狀態(tài)，但沒有圖形實(shí)體信息或處于調(diào)整打印間隙或空當(dāng)時(shí)，真空呼吸機(jī)37開始吸氣抽料，將真空噴腔5里面的物料全部吸走清空，通過回流管39帶回料罐7中；同時(shí)，噴刷口 10立即閉合配合真空噴腔5里面的封閉作業(yè)。噴刷口 10在機(jī)器處于停機(jī)、斷電或無打印任務(wù)時(shí)，處于常閉狀態(tài)。料罐7中的氣體排放和置換通過真空呼吸機(jī)37自身的功能和進(jìn)料管43和噴刷口 10的張合途徑來實(shí)現(xiàn)。以上程序步驟的完成有賴于對(duì)真空呼吸機(jī)37的有效控制和真空呼吸機(jī)37與A微控電機(jī)27、B微控電機(jī)28等相關(guān)機(jī)件的協(xié)調(diào)配合。
[0029]第七，加熱裝置。制在料罐7中的加熱層44起主要作用。設(shè)計(jì)要求有調(diào)溫和恒溫的控制措施。套在真空吸送導(dǎo)管38外圍的激光加熱套環(huán)45起到輔助的快速加熱的作用。當(dāng)真空吸送導(dǎo)管38向外送料吹氣時(shí)，激光加熱套環(huán)45即刻通電迅速被加熱，使通過真空吸送導(dǎo)管38里面的物料在噴出前再度加熱達(dá)到規(guī)定的溫度。此時(shí)，噴刷口 10也開啟，真空噴腔5被物料填充，處于打印的狀態(tài)。而當(dāng)真空吸送導(dǎo)管38向內(nèi)吸料抽氣時(shí)，激光加熱環(huán)45瞬間斷電。此刻，噴刷口 10閉合，真空噴腔5內(nèi)的物料被吸空，處于待打印或停止打印的狀態(tài)。以上任務(wù)都需要程序控制軟件與相關(guān)機(jī)件的協(xié)調(diào)配合來完成。
[0030]第八，冷卻裝置。制在A噴刷檔板8、B噴刷檔板9上的冷卻裝置同樣也受到程控設(shè)計(jì)軟件的控制。當(dāng)機(jī)器打印有截面實(shí)體圖形的部件時(shí)，有壓氣體便分別通過A進(jìn)氣管46、B進(jìn)氣管47進(jìn)入到A條形封閉槽48、B條形封閉槽49中的氣體便直沖A條形出風(fēng)口 50、B條形出風(fēng)口 51冒出，直吹剛被打印出來的部件的頂層表面的物料，使其迅速降溫固形，減少熱縮性，并適應(yīng)快速打印對(duì)成型速度的要求。當(dāng)機(jī)器停機(jī)或沒有打印有截面實(shí)體圖形的部件時(shí)，或處于空檔轉(zhuǎn)換間隙時(shí)，冷卻裝置便停止工作，A條形出風(fēng)口 50、B條形出風(fēng)口 51也沒有氣體吹出。
【權(quán)利要求】
1.3D產(chǎn)品打印機(jī)及程控路徑，由噴頭框架(1)、噴頭機(jī)組和與噴頭機(jī)組相關(guān)的輔助裝置組成，其特征在于，噴頭機(jī)組由半滾輪(2)、物料與通氣口 ￠)、料罐(7)、A噴刷檔板(8)、B噴刷檔板(9)和噴刷口(10)組成，半滾輪(2)為一圓柱體，安在噴頭框架(1)的下端，制在半滾輪(2)兩端的半滾輪軸(3)、(4)穿過開在噴頭框架(1)的兩端軸心相對(duì)應(yīng)處的孔(11)、孔(12)定位，露在外面，半滾輪(2)以半滾輪軸(3)、(4)為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)制在其上端的料罐(7)隨動(dòng)，半滾輪(2)被限定在只能作半圓周運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，料罐(7)的大小及動(dòng)作幅度以不會(huì)碰觸到噴頭框架(1)為限，開在半滾輪(2)的中間，有一個(gè)形似倒漏斗三角形的真空噴腔(5)，真空噴腔(5)呈內(nèi)凹的三角形，三角形的三個(gè)外邊隨半滾輪(2)的弧度鋪開露在外面，真空噴腔(5)的三角形的底邊與半滾輪(2)的軸線平行；真空噴腔(5)的三角形的上角相對(duì)著半滾輪(2)軸軸心的垂直方向，真空噴腔(5)的三角形的凹進(jìn)去的部分也呈三角幾何形成錐狀收斂，向半滾輪(2)縱深延伸至半滾輪(2)的中部，與物料與通氣口(6)相通，物料與通氣口(6)貫穿半滾輪(2)其余的厚度露在與半滾輪(2)連體之上的料罐(7)中，A噴刷檔板(8)和B噴刷檔板(9)隨半滾輪(2)的軸向弧度相對(duì)對(duì)稱安置，并緊貼半滾輪(2)，以形成對(duì)半滾輪(2)和真空噴腔(5)密切包圍態(tài)勢(shì)，A噴刷檔板(8)與B噴刷檔板(9)合圍底處所構(gòu)成的中逢即為物料噴出時(shí)的噴刷口(10)，因而半滾輪(2)被限定的半圓周運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，從始至終帶動(dòng)真空噴腔(5)對(duì)外的三角形與包裹其身的A噴刷檔板(8)與B噴刷檔板(9)緊密貼面，形成由寬變窄或由窄變寬的無間切換，達(dá)到可調(diào)控噴刷口(10)寬窄之目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D產(chǎn)品打印機(jī)及程控路徑，其特征在于，噴頭機(jī)組輔助裝置之一由半滾輪(2)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由伸出的半滾輪軸(3)、(4)上安裝的半滾輪傳動(dòng)齒輪(13)、(14)、半滾輪控制電機(jī)(15)、(16)和電機(jī)齒輪(17)、(18)組成，在與半滾輪(2)同軸線的平行上方的噴頭框架(1)的側(cè)壁上開有孔(19)、(20)，半滾輪控制電機(jī)(15)、(16)安在噴頭框架(1)側(cè)壁上的相應(yīng)處，半滾輪控制電機(jī)軸(21)、(22)通過孔(19)、(20)伸向靠近半滾輪⑵的里面并安裝電機(jī)齒輪(17)、(18)，半滾輪傳動(dòng)齒輪(13)、(14)與電機(jī)齒輪(17)、(18)相互嚙合，以形成聯(lián)動(dòng)關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D產(chǎn)品打印機(jī)及程控路徑，其特征在于，噴頭機(jī)組輔助裝置之二由A噴刷檔板(8)、B噴刷檔板(9)和其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，A噴刷檔板(8)與B噴刷檔板(9)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由A噴刷檔板(8)、B噴刷檔板(9)、A噴刷檔板軸端月牙齒輪(23)、(24)，B噴刷檔板軸端月牙齒輪(25)、(26)，A微控電機(jī)(27)、B微控電機(jī)(28)和A微控電機(jī)齒輪(29)、B微控電機(jī)齒輪(30)組成，A噴刷檔板軸端月牙齒輪(23)、(24)與B噴刷檔板軸端月牙齒輪(25)、(26)均為前端為轉(zhuǎn)動(dòng)部件、下端為檔板部件的一體結(jié)構(gòu)。在噴頭框架(1)兩側(cè)內(nèi)壁上的孔(11)、(12)的外圍分別制有凸出的軸套(31)、(32)，半滾輪軸(3)、(4)分別能夠通過軸套(31)、(32)并穿過孔(11)、(12)伸出在外，A噴刷檔板軸端月牙齒輪(23)、(24)與B噴刷檔板軸端月牙齒輪(25)、(26)的內(nèi)徑與軸套(31)、(32)的外徑相匹配，A噴刷檔板軸端月牙齒輪(23)、(24)與B噴刷檔板軸端月牙齒輪(25)、(26)能夠在其中作圓弧轉(zhuǎn)動(dòng)，軸套(31)、(32)的軸向長度以能夠容納A噴刷檔板軸端月牙齒輪(23)、(24)和B噴刷檔板軸端月牙齒輪(25)、(26)各自應(yīng)對(duì)并排疊加的寬度為限，A微控電機(jī)軸(33)、B微控電機(jī)軸(34)分別穿過制在噴頭框架(1)側(cè)壁孔(35)、(36)，進(jìn)入靠近半滾輪(2)的里面并安上A微控電機(jī)齒輪(29)、B微控電機(jī)齒輪(30)，A微控電機(jī)齒輪(29)、B微控電機(jī)齒輪(30)與相對(duì)應(yīng)的A噴刷檔板軸端月牙齒輪(23)、(24)和B噴刷檔板軸端月牙齒輪(25)、(26)交叉疊加相互哨合,A微控電機(jī)齒輪(29)、B微控電機(jī)齒輪(30)的長度不小于A噴刷檔板軸端月牙齒輪(23)、(24)和B噴刷檔板軸端月牙齒輪(25)、(26)分別疊加起來的寬度，即一齒管二齒-A微控電機(jī)齒輪(29)、B微控電機(jī)齒輪(30) —經(jīng)互動(dòng),A噴刷檔板軸端月牙齒輪(23)、(24)和B噴刷檔板軸端月牙齒輪(25)、(26)跟著動(dòng)彈；最終帶動(dòng)A噴刷檔板(8)和B噴刷檔板(9)以軸套(31)、(32)為軸心動(dòng)作，從而形成一剪刀叉力矩，促使噴刷口(10)的間隙也隨之變化，或開啟或閉合或?qū)捳兓瑖娝⒖?10)的開啟寬度決定打印時(shí)噴刷物料的厚度及制品成型時(shí)的融合度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D產(chǎn)品打印機(jī)及程控路徑，其特征在于，噴頭機(jī)組相關(guān)輔助裝置之三由料罐(7)和真空吸送料裝置組成，真空吸送料裝置由真空呼吸機(jī)(37)、真空吸送導(dǎo)管(38)和回流管(39)組成，真空呼吸機(jī)(37)具有雙向控制呼吸和輸送物料的功能，即可吸氣、呼氣和隨氣流雙向輸送物料，真空呼吸機(jī)(37)安置于料罐(7)的頂部，其內(nèi)口(40)進(jìn)入到料罐(7)之中，內(nèi)口(40)上接有一根垂直的真空吸送導(dǎo)管(38)，真空吸送導(dǎo)管(38)的另一端插入到物料與通氣口(6)中，真空吸送導(dǎo)管(38)即成為一個(gè)密閉的直達(dá)真空噴腔(5)端口的氣體吸送物料的通道，真空呼吸機(jī)(37)的出口(41)連接一根回流管(39)，回流管(39)經(jīng)回流管孔(42)插回到料罐(7)中，料罐(7)的上方處制有一進(jìn)料管(43)，進(jìn)料管(43)插入料罐(7)中既是進(jìn)料口也是配合噴刷口(10)的開合調(diào)整空氣壓力的排換氣>j-U ρ?α裝直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D產(chǎn)品打印機(jī)及程控路徑，其特征在于，噴頭機(jī)組相關(guān)輔助裝置之四由料罐⑵和加熱裝置組成，加熱裝置由制在料罐(7)內(nèi)壁上的加熱層(44)和制在真空吸送導(dǎo)管(38)的外圍的激光加熱套環(huán)(45)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D產(chǎn)品打印機(jī)及程控路徑，其特征在于，噴頭機(jī)組相關(guān)輔助裝置之五由A噴刷檔板(8)、Β噴刷檔板(9)和冷卻裝置組成，冷卻裝置由A噴刷檔板(8)、B噴刷檔板(9)、Α進(jìn)氣管(46)、Β進(jìn)氣管(47)、Α條形封閉槽(48)、Β條形封閉槽(49)和A條形出風(fēng)口(50)、B條形出風(fēng)口(51)組成，在A噴刷檔板(8)、B噴刷檔板(9)的機(jī)體中制有中空的A條形封閉槽(48)、Β條形封閉槽(49) Α，條形封閉槽(48)、Β條形封閉槽(49)的上面分別接A進(jìn)氣管(46)、B進(jìn)氣管(47)，A進(jìn)氣管(46)、B進(jìn)氣管(47)分別通到A條形封閉槽(48)、B條形封閉槽(49)中，A條形封閉槽(48)、B條形封閉槽(49)的下面分別制有A條形出風(fēng)口(50)、B條形出風(fēng)口(51)，A條形出風(fēng)口(50)、B條形出風(fēng)口(51)與噴刷口(10)處于相對(duì)相鄰對(duì)稱的平行狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1—6所述的3D產(chǎn)品打印機(jī)及程控路徑，其特征在于，諸硬件的有效運(yùn)作依賴相應(yīng)的程序控制軟件的設(shè)計(jì)與其匹配，首先，模式改變，配合噴刷式結(jié)構(gòu)，將程序控制軟件的設(shè)計(jì)由傳統(tǒng)的“線性”工作模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤懊嫘浴惫ぷ髂Ｊ?，即從“以線帶面”轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)為“以面帶面”，由“按線”掃描“線線”打印，改變成“以面帶面”的“按面”掃描打印，即依據(jù)三維圖的實(shí)體描繪截面寬度，能以噴刷口(10)的寬度變化與之匹配打印，噴刷口(10)的有效打印寬度參考值設(shè)定在機(jī)器的最大打印寬度的20% -30% ； 第二，被打印的部件的噴刷截面、三維圖的實(shí)體描繪截面，在不超過噴刷口(10)的最大打印寬度時(shí)，三位一體保持同步，當(dāng)超過噴刷口(10)最大打印寬度時(shí)，噴刷口(10)將另起一段接續(xù)打印，直至打滿為止，當(dāng)被打印的部件與三維圖的實(shí)體描繪截面小于噴刷口(10)的寬度時(shí)，噴刷口(10)將自動(dòng)調(diào)整收縮至與三維圖的實(shí)體描繪截面一致的寬度，打印出的部件也與三維圖的實(shí)體描繪截面標(biāo)定寬度和噴刷口(10)的實(shí)際展開寬度相符，總之，打印的寬度和寬度的變化，即由寬變窄或由窄變寬，均受程序控制軟件的控制，自動(dòng)調(diào)整；第三，對(duì)半滾輪(2)的控制由半滾輪控制電機(jī)(15)、(16)通過半滾輪傳動(dòng)齒輪(13)、(14)和電機(jī)齒輪(17)、(18)來完成同步機(jī)械傳導(dǎo)任務(wù)，半滾輪(2)的半圓周運(yùn)動(dòng)的最大弧度以能夠?qū)㈤_在其中的三角形的真空噴腔(5)被完全包裹覆蓋為限，對(duì)半滾輪(2)的程序控制就是對(duì)體現(xiàn)在噴刷口(10)上的打印寬度的控制； 第四，對(duì)噴刷口(10)寬度和開合控制，由A微控電機(jī)(27)、B微控電機(jī)(28)通過對(duì)A噴刷檔板軸端月牙齒輪(23)、(24)，B噴刷檔板軸端月牙齒輪(25)、(26)和A微控電機(jī)齒輪(29)、B微控電機(jī)齒輪(30)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)A噴刷檔板(8)與B噴刷檔板(9)的控制，從而最終構(gòu)成對(duì)噴刷口(10)寬窄幅度和開合的控制，噴刷口(10)的開啟幅度決定打印時(shí)噴刷物料的厚度及制品成型時(shí)的融合度，也可稱之為打印分辨率，噴刷口(10)最大開啟幅度的設(shè)計(jì)，根據(jù)機(jī)器和被打印部件的大小以及對(duì)材質(zhì)特性的要求的不同，而有所不同，但都以不影響不妨礙打印部件的生產(chǎn)流程品質(zhì)為限，參考設(shè)定值為半滾輪(2)的周長的0.5% -1.5%之間，幅度過小降低打印的厚度和速度；過大打印粗糙且流于失控，最大的打印厚度或分辨率以厘米級(jí)計(jì)，最小的打印厚度或分辨率以微米級(jí)計(jì)，噴刷口(10)的開合控制取決于相關(guān)真空吸送料的程序過程控制； 第五，噴刷口(10)實(shí)行可控的封閉設(shè)計(jì)，以適應(yīng)對(duì)真空吸送料的要求； 第六，對(duì)真空吸送料及相關(guān)機(jī)件的配合的控制，安置在料罐(7)頂部的真空呼吸機(jī)(37)起主導(dǎo)作用，真空呼吸機(jī)(37)實(shí)際上就是一臺(tái)送風(fēng)機(jī)和一臺(tái)抽風(fēng)機(jī)或具備這兩種功能機(jī)器的組合體，當(dāng)機(jī)器處于打印狀態(tài)的有圖形信息時(shí)，即掃描到有三維截面實(shí)體圖時(shí)，真空呼吸機(jī)(37)吹氣送料，通過其直插到真空噴腔(5)中的真空吸送導(dǎo)管(38)，將料罐(7)中的物料吹送到真空噴腔(5)底面的噴刷口(10)處，反過來，當(dāng)機(jī)器處于停機(jī)或雖處于打印狀態(tài)，但沒有圖形實(shí)體信息或處于調(diào)整打印間隙或空當(dāng)時(shí)，真空呼吸機(jī)(37)開始吸氣抽料，將真空噴腔(5)里面的物料全部吸走清空，通過回流管(38)帶回料罐(7)中；同時(shí)，噴刷口(10)立即閉合配合真空噴腔(5)里面的封閉作業(yè)，噴刷口(10)在機(jī)器處于停機(jī)、斷電或無打印任務(wù)時(shí)，處于常閉狀態(tài)，料罐(7)中的氣體排放和置換通過真空呼吸機(jī)(37)自身的功能和進(jìn)料管(43)和噴刷口(10)的張合途徑來實(shí)現(xiàn)，以上程序步驟的完成有賴于對(duì)真空呼吸機(jī)(37)的有效控制和真空呼吸機(jī)(37)與A微控電機(jī)(27)、B微控電機(jī)(28)等相關(guān)機(jī)件的協(xié)調(diào)配合； 第七，加熱裝置由制在料罐(7)中的加熱層(44)起主要作用，設(shè)計(jì)要求有對(duì)其進(jìn)行調(diào)溫和恒溫控制的措施，套在真空吸送導(dǎo)管(38)外圍的激光加熱套環(huán)(45)起到輔助的快速加熱的作用，當(dāng)真空吸送導(dǎo)管(37)向外送料吹氣時(shí)，激光加熱套環(huán)(45)即刻通電迅速被加熱，使通過真空吸送導(dǎo)管(38)里面的物料在噴出前再度加熱達(dá)到規(guī)定的溫度，此時(shí)，噴刷口(10)也開啟，真空噴腔(5)被物料填充，處于打印的狀態(tài)，而當(dāng)真空吸送導(dǎo)管(38)向內(nèi)吸料抽氣時(shí)，激光加熱套環(huán)(45)瞬間斷電，此刻，噴刷口(10)閉合，真空噴腔(5)內(nèi)的物料被吸空，處于待打印或停止打印的狀態(tài)，以上任務(wù)都需要程序控制軟件與相關(guān)機(jī)件的協(xié)調(diào)配合來完成； 第八，制在A噴刷檔板(8)、B噴刷檔板(9)上的冷卻裝置同樣也受到程控設(shè)計(jì)軟件的控制，當(dāng)機(jī)器打印有截面實(shí)體圖形的部件時(shí)，有壓氣體便分別通過A進(jìn)氣管(46)、B進(jìn)氣管(47)進(jìn)入到A條形封閉槽(48)、B條形封閉槽(49)中的氣體便直沖A條形出風(fēng)口(50)、B條形出風(fēng)口(51)冒出，直吹剛被打印出來的部件的頂層表面的物料，使其迅速降溫固形，減少熱縮性，并適應(yīng)快速打印對(duì)成型速度的要求，當(dāng)機(jī)器停機(jī)或沒有打印有截面實(shí)體圖形的部件時(shí)，或處于空檔轉(zhuǎn)換間隙時(shí)，冷卻裝置便停止工作，A條形出風(fēng)口(50)、B條形出風(fēng)口(51)也沒有氣體吹出。
【文檔編號(hào)】B41J2/00GK104249556SQ201310389900
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】田珉 申請(qǐng)人:田珉