本實用新型屬于數(shù)字化加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

3D打印技術(shù)是通過計算機輸入進行切片處理過后的三維模型，控制機構(gòu)處理接收的計算機信息，利用熔融沉積技術(shù)、激光燒結(jié)技術(shù)或者光固化技術(shù)逐層打印的方式來完成物體的制作。

現(xiàn)有的3D打印機對于一些有懸臂或者空腔的結(jié)構(gòu)，又不允許添加內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)的打印件就無法使用3D打印方式進行制作。更普遍一點的曲面打印問題，目前的3D打印機打印曲面過程十分繁瑣，需要增加大量的支撐結(jié)構(gòu)，后處理過程也十分難以解決。更一般地說，可打印工件包含的曲面、中空結(jié)構(gòu)表面的法線與垂直線的夾角為α。當小于特定α角時，不使用粉材和光敏樹脂液作支撐或者特定支撐材料就無法完成打印。

申請?zhí)枮?01610101012.2的發(fā)明專利，提出了一種具有曲面加工特性的3D打印機，但是由于工作平臺和噴頭結(jié)構(gòu)均由三桿并聯(lián)機構(gòu)支撐和帶動，噴頭結(jié)構(gòu)的運動會對工作平臺z軸的自由度產(chǎn)生干擾。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本實用新型提供了一種工作平臺可傾斜3D打印機，主要由底座1和支架13組成的三棱柱形框架、噴頭結(jié)構(gòu)14、噴頭運動機構(gòu)、工作平臺12和工作平臺運動機構(gòu)組成；

底座1的數(shù)量為兩個，分別位于框架頂端和底部；噴頭運動機構(gòu)包括下滑塊8、止步塊9、同步帶10、光杠11、支撐桿15、夾具塊16、電機17、上滑塊19和噴頭平臺20。所述光杠11為六個，分別固定于兩個底座1之間；夾具塊16與止步塊9的數(shù)量均為三個，分別位于三棱柱形框架的每一側(cè)的上部和下部；每一側(cè)的夾具塊16固定在上滑塊19上,止步塊9固定在下滑塊8上，下滑塊8固定在光杠11上；所述的電機17數(shù)量為三個，均固定于框架頂端的底座1上，每一側(cè)的同步帶10兩端均連接電機17與止步塊9，電機17通過同步帶10帶動上滑塊19與夾具塊16在光杠上運動，六根支撐桿15一端與噴頭平臺20通過球鉸鏈連接，另一端分別與三個夾具塊16連接，且六條支撐桿15中每兩條并聯(lián)組成三桿并聯(lián)機構(gòu)，噴頭平臺20與噴頭結(jié)構(gòu)14固定連接；

工作平臺運動機構(gòu)主要由固定于框架底部的底座1上的下平臺和三個電動推桿5組成，三個電動推桿5兩端分別通過球鉸鏈結(jié)構(gòu)7和虎克鉸4與工作平臺12和下平臺3相連；連接 電動推桿5的球鉸鏈結(jié)構(gòu)7按照正三角形布置；工作平臺12通過工作平臺支撐桿6支撐，工作平臺支撐桿6兩端均通過球鉸鏈結(jié)構(gòu)7連接工作平臺12中心與下平臺3中心。

電機17通過電機固定板18固定于框架底部的底座1上，所述電機固定板18分別固定在上三棱柱形框架三個頂點所對應框架頂端的底座1上。

本實用新型中所述噴頭結(jié)構(gòu)14可采用三角洲式打印機噴頭結(jié)構(gòu)。噴頭結(jié)構(gòu)通過球頭與六條支撐桿15連接，支撐桿15的另外一端插入上夾具塊16上設置的凹槽中。

本實用新型優(yōu)選方式中還包括控制裝置2，所述控制裝置2通過控制電機17工作狀態(tài)實現(xiàn)對打印機位置的控制；并且通過對噴頭結(jié)構(gòu)控制以控制打印進度與打印速度的控制。

本實用新型優(yōu)選方式中還包括液晶顯示屏5，所述液晶顯示屏5與控制裝置2連接，用于在打印機工作時顯示打印進度與打印速度。

本實用新型優(yōu)選方式中所述止步塊9和下滑塊8由螺栓連接固連，下滑塊8通過螺栓由側(cè)邊固定于光杠11上，止步塊9和夾具塊16上兩個固定軸的外表面設有同步帶10的定位結(jié)構(gòu)，可防止同步帶10在工作過程中從正面脫出。

本實用新型的有益效果：

1、當打印工件結(jié)構(gòu)設計過程中出現(xiàn)懸臂、空腔以及蜂窩結(jié)構(gòu)時，打印過程中可以通過控制平臺傾斜從而達到減少或消除某些設計工件內(nèi)對于加工過程中不利于后期處理的支撐材料或者支撐結(jié)構(gòu)，提高了打印精度和打印效率。

2、一種具有曲面加工特性的3D打印機可以通過改變工作平臺傾斜角度一次性打印具有曲面結(jié)構(gòu)，中空、蜂窩狀結(jié)構(gòu)的打印件。并且在打印部分具有弧度頂端打印件時，可以避免頂端拉絲不均勻或者發(fā)絲失敗的現(xiàn)象。

3、一種具有曲面加工特性的3D打印機采用三桿并聯(lián)機構(gòu)鏈接噴頭結(jié)構(gòu)，巧妙的利用和回避了并聯(lián)機構(gòu)在精度和剛性方面存在的不足。

4、行程擋塊可以確定上夾具塊與下夾具塊的行程，從而確定工作平臺傾斜角度。在打印準備階段可以按照打印件結(jié)構(gòu)確定工作平臺在打印過程中最大和最小傾斜角度，從而固定行程擋塊位置來調(diào)節(jié)工做平臺滑塊行程。

5、工作平臺通過三個電動推桿實現(xiàn)繞工作平臺支撐桿傾斜翻轉(zhuǎn)。工作平面支撐桿兩端連接工作平臺與下平臺中心，限制工作平臺z軸的自由度，防止工作平臺與噴頭連桿機構(gòu)同時存在z軸自由度產(chǎn)生干擾。

附圖說明

圖1是本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型的工作平臺的帶傳動結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖3是本實用新型的運動平臺結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實用新型止步塊下滑塊部分局部放大圖。

以上附圖中使用的標記如下：1底座，2控制裝置，3下平臺，4虎克鉸，5電動推桿，6工作平臺支撐桿，7球鉸鏈結(jié)構(gòu)，8下滑塊，9止步塊，10同步帶，11光杠，12工作平臺，13支架，14噴頭結(jié)構(gòu)，15支撐桿，16夾具塊，17電機，18電機固定板，19上滑塊，20噴頭平臺。

具體實施方式

下面以具體實施例的方式對本實用新型技術(shù)方案做進一步解釋和說明。

實施例1

如圖1和圖2所示，本實施例中一種工作平臺可傾斜3D打印機，主要由底座1和支架13組成的三棱柱形框架、噴頭結(jié)構(gòu)14、噴頭運動機構(gòu)、工作平臺12和工作平臺運動機構(gòu)組成；

底座1的數(shù)量為兩個，分別位于框架頂端和底部；噴頭運動機構(gòu)包括下滑塊8、止步塊9、同步帶10、光杠11、支撐桿15、夾具塊16、電機17、上滑塊19和噴頭平臺20。所述光杠11為六個，分別固定于兩個底座1之間；

如圖1和圖4所示，夾具塊16與止步塊9的數(shù)量均為三個，分別位于三棱柱形框架的每一側(cè)的上部和下部；每一側(cè)的夾具塊16固定在上滑塊19上,止步塊9固定在下滑塊8上，下滑塊8固定在光杠11上；所述的電機17數(shù)量為三個，均固定于框架頂端的底座1上，電機17通過電機固定板18固定于框架底部的底座1上，所述電機固定板18分別固定在上三棱柱形框架三個頂點所對應框架頂端的底座1上。每一側(cè)的同步帶10兩端均連接電機17與止步塊9，電機17通過同步帶10帶動上滑塊19與夾具塊16在光杠上運動，噴頭平臺20通過六根支撐桿15分別與三個夾具塊16連接，六條支撐桿12中每兩條并聯(lián)組成三桿并聯(lián)機構(gòu)。

如圖3所示，工作平臺運動機構(gòu)主要由固定于框架底部的底座1上的下平臺3和三個電動推桿5組成，三個電動推桿5兩端分別通過球鉸鏈結(jié)構(gòu)7和虎克鉸4與工作平臺12和下平臺3相連；連接電動推桿5的球鉸鏈結(jié)構(gòu)按照正三角形布置；工作平臺12通過工作平臺支撐桿6支撐，工作平臺支撐桿6兩端均通過球鉸鏈結(jié)構(gòu)7連接工作平臺12與下平臺3中心。

工作平臺12、球鉸鏈7、均勻分布安裝電動推桿5、工作臺支撐桿6、虎克鉸4共同組成工作平臺運動機構(gòu)。如圖3所示，工作平臺運動機構(gòu)采用并聯(lián)機構(gòu)實現(xiàn)工作平臺12繞A、B軸轉(zhuǎn)動，其工作原理是：工作平臺12作為并聯(lián)機構(gòu)動平臺，工作平臺與三個均勻分布的電動推桿5經(jīng)由球鉸鏈7鏈接；電動推桿5與作為并聯(lián)結(jié)構(gòu)的靜平臺的下平臺3由虎克鉸4鏈接，從而組成3-RPS并聯(lián)機構(gòu)。由螺旋理論可知該并聯(lián)機構(gòu)具有Z向直線移動及繞X、Y軸轉(zhuǎn)動 3個自由度。此外，在綜合考慮噴頭的運動亦是采用并聯(lián)機構(gòu)實現(xiàn)，且可實現(xiàn)沿X、Y、Z的運動。然而工作平臺、噴頭之間的運動控制是開環(huán)、即獨立控制的，所以，為抑制控制誤差，在該并聯(lián)機構(gòu)中通過定長工作平臺支撐桿6連接并聯(lián)結(jié)構(gòu)的上下平臺從而限制Z向直線移動的自由度。噴頭結(jié)構(gòu)的X、Y、Z三個方向的運動由支撐桿15、夾具塊16、上滑塊19、同步帶10和噴頭結(jié)構(gòu)共同實現(xiàn)，各構(gòu)件之間組成并聯(lián)機構(gòu)作為該部分的主體，使噴頭具有X、Y、Z三方向移動的自由度。該部件的作用原理是：3D打印機框架作為該并聯(lián)機構(gòu)的靜平臺，三對對稱分布的上滑塊與光杠11，支撐桿15作為該并聯(lián)機構(gòu)的支鏈通過球鉸鏈與噴頭平臺20鏈接。其中光杠與上滑塊19形成的移動副作為該并聯(lián)機構(gòu)的主動驅(qū)動關(guān)節(jié)，通過步進電機驅(qū)動同步帶經(jīng)由和上滑塊相固聯(lián)的夾具塊控制上滑塊的位置，從而借助于3-PPP并聯(lián)機構(gòu)正解解算得到噴頭空間姿態(tài)、通過3-PPP并聯(lián)機構(gòu)逆解解算在規(guī)劃噴頭空間姿態(tài)下所需上滑塊的位置信息，從而獲取相應的控制參數(shù)。在得到相應控制參數(shù)后，由控制系統(tǒng)發(fā)送命令控制三條支鏈的電機17驅(qū)動同步帶10，同步帶10經(jīng)由與上滑塊19相固連的夾具塊16驅(qū)動由上滑塊19和光杠11組成的移動副的運動，移動副作為該并聯(lián)機構(gòu)中的主動驅(qū)動關(guān)節(jié)，在其具有指定位置時，將會確定噴頭平臺的特定位姿從而滿足運動需求。止步塊9和下滑塊8由螺栓連接固連，下滑塊9通過螺栓由側(cè)邊固定于光杠11上，止步塊9用來限制和調(diào)節(jié)工作臺和噴頭的行程，并且為了防止同步帶10滑出加工有凸出部分。