多噴頭機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種快速成型裝備，特別涉及一種多噴頭機構。
【背景技術】
[0002]在3D打印恪融沉積成形(FDM，Fused Deposit1n Manufacturing)和激光恪覆沉積(IXD，Laser Cladding Deposit1n)工藝中，往往需要采用多噴頭機構實現不同顏色和不同材質的熔融沉積成形，目前多噴頭機構的噴頭切換機構結構復雜，制造成本高，在噴頭切換過程中容易出現誤差，可靠性差，且由于其結構復雜，其響應速度慢，整體結構占用空間大，承載能力差，容易損壞，成型精度低。
【發明內容】
[0003]為了彌補以上不足，本發明提供了一種多噴頭機構，該多噴頭機構可靠性高、重量輕，響應速度快，成型精度高，占用空間小，承載能力強。
[0004]本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是:一種多噴頭機構，包括安裝于3D打印設備上的噴頭基礎、驅動機構和控制系統，噴頭基礎上安裝有至少兩個軸線相交的噴頭，驅動機構能夠驅動噴頭基礎運動使其中一個噴頭軸線處于鉛垂狀態，控制系統控制驅動機構動作。
[0005]作為發明的進一步改進，所述噴頭基礎上安裝有三個軸線互相相交的噴頭。
[0006]作為發明的進一步改進，所述驅動機構包括第一、二、三驅動裝置和第一、二、三工作桿，所述第一、二、三工作桿一端分別與噴頭基礎上三個不同位置相連，第一、二、三工作桿另一端分別與3D打印設備機身上三個不同的部位相連，且第一、二、三工作桿延伸方向始終相互交叉，第一、二、三驅動裝置分別能夠驅動第一、二、三連桿兩連接端之間的長度改變。
[0007]作為發明的進一步改進，所述第一、二、三工作桿另一端分別與3D打印設備機身通過萬向鉸連接，第一、二、三驅動裝置分別驅動三個萬向鉸運動。
[0008]作為發明的進一步改進，所述第一、二、三工作桿一端分別與噴頭基礎上三個不同位置樞接，第一、二、三工作桿另一端分別與3D打印設備機身螺接，第一、二、三驅動裝置分別驅動第一、二、三工作桿旋轉。
[0009]作為發明的進一步改進，所述第一、二、三工作桿另一端分別與3D打印設備機身滑動連接，第一、二、三驅動裝置分別驅動第一、二、三工作桿沿其長度方向滑動。
[0010]作為發明的進一步改進，所述第一、二、三工作桿另一端與3D打印設備機身鉸接，第一、二、三工作桿的長度能夠自由伸縮，第一、二、三驅動裝置分別驅動第一、二、三工作桿長度伸縮。
[0011]作為發明的進一步改進，所述噴頭包括熔融沉積制造工藝(即FDM，FusedDeposit1n Manufacturing)的噴頭和激光恪覆沉積工藝(即 LCD, Laser CladdingDeposit1n 也就是 LENS, Laser Engineered Net Shaping)的噴頭。
[0012]作為發明的進一步改進，所述噴頭基礎為球形結構和多面體結構中的一種。
[0013]本發明的有益技術效果是:本發明的多噴頭機構沒有復雜的多噴頭切換機構，可靠性高、重量輕，響應速度快；該多噴頭機構是基于并聯機構的，不需要額外的位置補償等復雜的算法；該多噴頭機構也具有并聯機構的優點，無累積誤差，定位精度高；結構緊湊，剛度高，承載能力大；成形空間大等。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明結構原理立體圖；
[0015]圖2為本發明第一種狀態示意圖；
[0016]圖3為本發明第二種狀態示意圖；
[0017]圖4為本發明第二種狀態不意圖。
【具體實施方式】
[0018]實施例:一種多噴頭機構，包括安裝于3D打印設備上的噴頭基礎4、驅動機構和控制系統，噴頭基礎4上安裝有至少兩個軸線相交的噴頭，驅動機構能夠驅動噴頭基礎4運動使其中一個噴頭軸線處于鉛垂狀態，控制系統控制驅動機構動作，在噴頭基礎4上安裝多個噴頭，通過驅動機構驅動噴頭基礎4運動，使使得噴頭基礎4上只有一個噴頭處于鉛垂狀態，只有處于鉛垂狀態的噴頭方可進行成形掃描，以達到成形的最高精度，而其它不處于鉛垂狀態的噴頭則停止掃描。這樣，任何一個噴頭都可進行成形掃描，但每次只有一個噴頭處于工作狀態，因此各個噴頭可為不同顏色或不同材料的噴頭，它們可以互相切換并在每一姿態下完成成形掃描，這就是多噴頭機構，其沒有復雜的多噴頭切換機構，可靠性高、重量輕，響應速度快，掃描精度高。
[0019]所述噴頭基礎4上安裝有三個軸線互相相交的噴頭，通過三個噴頭，可實現三種不同顏色或三種不同材料的3D成型，當然也可以是兩個噴頭或者四個、五個以及更多個噴頭O
[0020]所述驅動機構包括第一、二、三驅動裝置和第一、二、三工作桿1、2、3，所述第一、二、三工作桿1、2、3—端分別與噴頭基礎4上三個不同位置相連，第一、二、三工作桿1、2、3另一端分別與3D打印設備機身6上三個不同的部位相連，且第一、二、三工作桿1、2、3延伸方向始終相互交叉，第一、二、三驅動裝置分別能夠驅動第一、二、三連桿兩連接端之間的長度改變，工作桿兩端分別與3D打印設備機身6和噴頭基礎4相連，其功能為根據控制系統(計算機)指令改變第一、二、三工作桿1、2、3兩連接端之間的長度L1、L2、L3，當L1、L2、L3長度改變時，其傾角也隨之改變。在成形空間K中，任意一點的坐標X，Y，Z均可轉換成唯——組L1、L2、L3。反之，任意一組L1、L2、L3均對應了成形空間中的某一點的坐標X，Y，Z。上述分析說明并聯機構可作為熔融沉積制造工藝和激光熔覆沉積工藝的空間掃描系統。
[0021]本發明在上述機構和軟件基礎上，提出另外一種重要的功能。第一、二、三工作桿
1、2、3下端均與噴頭基礎4相連，通過改變L1、L2和L3也可以方便地改變噴頭基礎4的姿態，使得噴頭基礎4上只有第一個噴頭5處于鉛垂狀態(圖2)或只有第二個噴頭8處于鉛垂狀態(圖3)或只有第三個噴頭9處于鉛垂狀態。只有處于鉛垂狀態的噴頭方可進行成形掃描，以達到成形的最高精度，而其它兩個不處于垂直狀態的噴頭則停止掃描。這樣，圖2、圖3和圖4表示的任何一種情況均可進行成形掃描，但每種情況下只有一個噴頭處于工作狀態。因此第一、二、三個噴頭可為三種不同顏色或三種不同材料的噴頭，它們可以互相切換并在每一姿態下完成成形掃描，這就是多噴頭機構，此外還可以通過旋轉驅動帶動噴頭基礎4發生旋轉，使其中一個噴頭處于鉛垂狀態，如電機驅動噴頭基礎4繞水平軸旋轉，噴頭沿噴頭基礎4徑向延伸分布于噴頭基礎4外周上。
[0022]所述第一、二、三工作桿1、2、3另一端分別與3D打印設備機身6通過萬向鉸7連接，第一、二、三驅動裝置分別驅動三個萬向鉸7運動，通過控制萬向鉸7即可方便實現第一、二、三工作桿1、2、3長度發生變化，進而帶動噴頭基礎4運動來改變其傾斜角度，實現噴頭基礎4上不同噴頭處于工作狀態，該結構簡單，不需要額外的位置補償等復雜的算法，響應速度快。
[0023]所述第一、二、三工作桿1、2、3—端分別與噴頭基礎4上三個不同位置樞接，第一、
二、三工作桿1、2、3另一端分別與3D打印設備機身6螺接，第一、二、三驅動裝置分別驅動第一、二、三工作桿1、2、3旋轉。
[0024]所述第一、二、三工作桿1、2、3另一端分別與3D打印設備機身6滑動連接，第一、二、三驅動裝置分別驅動第一、二、三工作桿1、2、3沿其長度方向滑動。
[0025]所述第一、二、三工作桿1、2、3另一端與3D打印設備機身6鉸接，第一、二、三工作桿1、2、3的長度能夠自由伸縮，第一、二、三驅動裝置分別驅動第一、二、三工作桿1、2、3長度伸縮。
[0026]所述噴頭包括恪融沉積制造工藝(即FDM，Fused Deposit1n Manufacturing)的噴頭和激光恪覆沉積工藝(即IXD，Laser Cladding Deposit1n也就是LENS，LaserEngineered Net Shaping)的噴頭。
[0027]所述噴頭基礎4為球形結構和多面體結構中的一種。
【主權項】
1.一種多噴頭機構，其特征在于:包括安裝于3D打印設備上的噴頭基礎(4)、驅動機構和控制系統，噴頭基礎上安裝有至少兩個軸線相交的噴頭，驅動機構能夠驅動噴頭基礎運動使其中一個噴頭軸線處于鉛垂狀態，控制系統控制驅動機構動作。
2.如權利要求1所述的多噴頭機構，其特征是:所述噴頭基礎上安裝有三個軸線互相相交的噴頭。
3.如權利要求1或2所述的多噴頭機構，其特征是:所述驅動機構包括第一、二、三驅動裝置和第一、二、三工作桿(1、2、3)，所述第一、二、三工作桿一端分別與噴頭基礎上三個不同位置相連，第一、二、三工作桿另一端分別與3D打印設備機身(6)上三個不同的部位相連，且第一、二、三工作桿延伸方向始終相互交叉，第一、二、三驅動裝置分別能夠驅動第一、二、三連桿兩連接端之間的長度改變。
4.如權利要求3所述的多噴頭機構，其特征是:所述第一、二、三工作桿另一端分別與3D打印設備機身通過萬向鉸(7)連接，第一、二、三驅動裝置分別驅動三個萬向鉸運動。
5.如權利要求3所述的多噴頭機構，其特征是:所述第一、二、三工作桿一端分別與噴頭基礎上三個不同位置樞接，第一、二、三工作桿另一端分別與3D打印設備機身螺接，第一、二、三驅動裝置分別驅動第一、二、三工作桿旋轉。
6.如權利要求4所述的多噴頭機構，其特征是:所述第一、二、三工作桿另一端分別與3D打印設備機身滑動連接，第一、二、三驅動裝置分別驅動第一、二、三工作桿沿其長度方向滑動。
7.如權利要求4所述的多噴頭機構，其特征是:所述第一、二、三工作桿另一端與3D打印設備機身鉸接，第一、二、三工作桿的長度能夠自由伸縮，第一、二、三驅動裝置分別驅動第一、二、三工作桿長度伸縮。
8.如權利要求1所述的多噴頭機構，其特征是:噴頭包括執行熔融沉積制造工藝的噴頭和執行激光熔覆沉積工藝的噴頭。
9.如權利要求1所述的多噴頭機構，其特征是:所述噴頭基礎為球形結構和多面體結構中的一種。
【專利摘要】本發明公開了一種多噴頭機構，包括安裝于3D打印設備上的噴頭基礎、驅動機構和控制系統，噴頭基礎上安裝有至少兩個軸線相交的噴頭，驅動機構能夠驅動噴頭基礎運動使其中一個噴頭軸線處于鉛垂狀態，控制系統控制驅動機構動作，本發明的多噴頭機構沒有復雜的多噴頭切換機構，可靠性高、重量輕，響應速度快；該多噴頭機構是基于并聯機構的，不需要額外的位置補償等復雜的算法；該多噴頭機構也具有并聯機構的優點，無累積誤差，定位精度高；結構緊湊，剛度高，承載能力大；成形空間大等。
【IPC分類】B22F3-115, B33Y30-00, C23C24-10
【公開號】CN104874795
【申請號】CN201510306805
【發明人】荊紅, 顏永年
【申請人】荊紅, 昆山永年先進制造技術有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月8日