自动化流水线3D打印机的制作方法

自动化流水线3d打印机
技术领域
1.本技术涉及3d打印领域，具体而言，涉及一种自动化流水线3d打印机。


背景技术：

2.3d打印机，应用于艺术创意、教育、珠宝、医疗等行业。目前单体3d打印机中普遍存在打印效率低，打印模型颜色单一的问题。单体打印机打印完成后，需要人工及时取料，不能实现自动化，效率问题得不到解决；而解决打印模型颜色单一问题的方法多是增加挤出头的数量，由于设备结构的限制，目前常用是双挤出头，也就是双色打印；显然双色打印是不能满足日益剧增的3d打印需求。
3.为解决上述问题，相关技术中提供了一种多工位式3d打印机，由不同工位的打印机打印模型的不同部分，从而提高打印效率，但是该类型的3d打印机在打印过程中打印平台放置在传送带上进行打印，因此参与打印的打印平台全部完成模型打印后，才能投入下一轮的打印，例如，相关技术中采用5个打印平台和5个3d 打印机组成一套多工位式3d打印机，由于打印平台在传送带上进行打印，因此当第一个打印平台完成整个模型的打印后需要等待剩余4个打印平台全部完成后才能整体由传送带反转输送至起始位置进行下一轮打印，并且在打印过程中部分3d 打印机处于长时间停机状态，导致整个打印效率依然不能满足需求。
4.针对相关技术中的3d打印机的打印效率较低，无法满足使用需求的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.本技术的主要目的在于提供一种自动化流水线3d打印机，以解决相关技术中的3d打印机的打印效率较低，无法满足使用需求的问题。
6.为了实现上述目的，本技术提供了一种自动化流水线3d打印机，该自动化流水线3d打印机包括：固定架、3d打印机模组和传送系统；其中，所述3d打印机模组设于所述固定架上，3d打印机模组设置为n个并沿所述传送系统的输送方向布置，n为大于1的整数；所述传送系统上沿输送方向至少设置有n 1个打印平台，所述打印平台与所述传送系统可分离设置；所述打印机还包括用于控制所述打印平台升降并将打印平台固定在传送系统上方的升降固定组件，所述传送系统设为双向输送。
7.进一步的，升降固定组件包括控制所述打印平台升降的升降机构以及用于在所述打印平台上升后固定打印平台的固定机构。
8.进一步的，传送系统设置为倍速链输送装置，所述倍速链输送装置穿过所述固定架，所述3d打印机模组固设在所述固定架上并位于所述倍速链输送装置的上方。
9.进一步的，升降机构与所述3d打印机模组对应，升降机构包括设于所述倍速链输送装置下方的顶升机构以及设于所述顶升机构输出端的顶升平台，所述打印平台位于所述顶升平台上方。
10.进一步的，升降机构还包括导向板以及分布在所述导向板四周的导向轴，所述导向轴的第一端滑动贯穿所述导向板，第二端与所述顶升平台固定连接。
11.进一步的，导向板固定在所述固定架下部。
12.进一步的，固定机构设于所述固定架的上部并位于固定架相对的两侧，每侧固定机构均设置为两个；所述固定机构包括固定在所述固定架上的旋转机构，所述旋转机构的输出端垂直朝下并设置有承载件，所述承载件沿水平方向设置。
13.进一步的，旋转机构包括固定在所述固定架上的固定板，所述固定板下端垂直设置有电机，所述电机的输出端朝下并与所述承载件传动连接。
14.进一步的，承载件包括水平设置的卡块，所述卡块的第一端与所述电机的输出端传动连接，第二端垂直设置有支撑杆。
15.进一步的，支撑杆与所述卡块螺纹连接并通过螺母锁紧，以使所述支撑杆的支撑高度可调。
16.进一步的，固定板的下端还垂直设置有限位杆，所述限位杆与所述支撑杆上下对应，且二者之间具有固定间距，所述固定间距与所述打印平台的高度匹配。
17.进一步的，打印平台的四周设置有定位孔，所述固定框上部还设置有与所述定位孔对应的定位销。
18.进一步的，3d打印机模组包括水平运动装置、垂直运动装置和耗材挤出装置；其中，所述耗材挤出装置固定在所述垂直运动装置上，所述垂直运动装置固定在所述水平运动装置上，所述水平运动装置固定在所述固定架上。
19.进一步的，耗材挤出装置包括：挤出机、旋转机构和旋转驱动机构；其中，所述旋转机构可绕水平轴旋转，旋转机构的第一端与所述挤出机传动连接，第二端与所述旋转驱动机构传动连接。
20.进一步的，打印机还包括接料装置和固定在所述固定架上的刮刀，所述刮刀位于所述倍速链输送装置的上方，刮刀垂直于所述倍速链输送装置的输送方向设置，刮刀与所述打印平台的上表面位于同一水平面；所述接料装置位于所述倍速链输送装置的下方，用于接取刮刀从打印平台上刮下的模型。
21.根据本技术的另一方面，提供一种3d打印方法，使用自动化流水线3d打印机并包括如下步骤：
22.(1)将打印模型分为与3d打印机模组数量相同的n个部分；
23.(2)将n 1个打印平台逐一放置在传送系统上；
24.(3)控制传送系统将第一打印平台依次输送至第一至第n个3d打印机模组的打印工位，并在各个打印工位上通过升降固定组件对打印平台的上升和固定完成对应部分打印模型的打印；
25.(4)在此过程中，控制传送系统将第二打印平台至第n打印平台依次输送至第一至第n个3d打印机模组的打印工位，并在各个打印工位上通过升降固定组件对打印平台的上升和固定完成对应部分打印模型的打印；
26.(5)控制传送系统将第一个打印平台输送至卸料工位进行打印模型卸料，与此同时将第n 1个打印平台输送至第一个3d打印机模组的打印工位进行打印模型的第一部分打印；
27.(6)在第二个打印平台至第n 1个打印平台处于打印过程中时，控制传送系统反转将卸料后的第一个打印平台输送至起始位置；
28.(7)重复步骤(3)，并在此过程中，依次对第二个打印平台至第n 1个打印平台上的打印模型卸料，并在卸料过程中控制传送系统反转将对应的打印平台输送至起始位置进行第二轮打印。
29.在本技术实施例中，通过设置固定架、3d打印机模组和传送系统；其中，所述3d打印机模组设于所述固定架上，3d打印机模组设置为n个并沿所述传送系统的输送方向布置，n为大于1的整数；所述传送系统上沿输送方向至少设置有n 1个打印平台，所述打印平台与所述传送系统可分离设置；所述打印机还包括用于控制所述打印平台升降并将打印平台固定在传送系统上方的升降固定组件，所述传送系统设为双向输送，达到了将打印平台上升固定进行打印，使得完成模型打印的打印平台可由反转的传送系统输送至起始位置进行第二轮打印的目的，从而实现了提高3d打印机的打印速度和效率的技术效果，进而解决了相关技术中的3d打印机的打印效率较低，无法满足使用需求的问题。
附图说明
30.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，使得本技术的其它特征、目的和优点变得更明显。本技术的示意性实施例附图及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
31.图1是根据本技术实施例的轴测结构示意图；
32.图2是根据本技术实施例的正视结构示意图；
33.图3是根据本技术实施例的侧视结构示意图；
34.图4是根据本技术实施例的另一轴测结构示意图；
35.图5是根据本技术实施例中耗材挤出装置的结构示意图；
36.图6是根据本技术实施例中耗材挤出装置打印过程的示意图；
37.其中，1挤出机，2旋转驱动机构，21电机安装件，22主动齿轮，23驱动电机，3从动齿轮，4转轴，5轴承，6套体，7传动套，8连接座，9字体，10 支撑平台，11传送系统，110倍速链输送装置，12打印平台，13固定架，143d 打印机模组，15顶升平台，16顶升机构，17承载件，18旋转机构，19定位销， 20耗材挤出装置，24限位杆，25支撑杆，27刮刀，28导向轴，29导向板。
具体实施方式
38.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
39.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。
40.在本技术中，术语“上”、“下”、“内”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的
方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
41.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
42.此外，术语“设置”、“设有”、“连接”、“固定”等应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
43.另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
44.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
45.如图1至图6所示，本技术实施例提供了一种自动化流水线3d打印机，该自动化流水线3d打印机包括：固定架13、3d打印机模组14和传送系统11；其中， 3d打印机模组14设于固定架13上，3d打印机模组14设置为n个并沿传送系统 11的输送方向布置，n为大于1的整数；传送系统11上沿输送方向至少设置有n 1 个打印平台12，打印平台12与传送系统11可分离设置；打印机还包括用于控制打印平台12升降并将打印平台12固定在传送系统11上方的升降固定组件，传送系统11设为双向输送。
46.本实施例中，固定架13用于安装和支撑3d打印机模组14，传送系统11位于3d打印机模组14的下方并用于输送打印平台12，3d打印机模组14设置为n 个，打印平台12设置为n 1个，本实施例以n为5进行说明。将待打印模型分为5个部分，5个3d打印机模组14各负责其中一个部分的打印，将位于第一个3d 打印机模组14之前的工位设为起始工位。
47.在使用时将第一个打印平台12放置在起始工位并启动传送系统11将第一个打印平台12输送至第一个3d打印机模组14对应的打印工位，然后通过升降固定组件使第一个打印平台12上升并固定，完成模型第一部分的打印。与此同时将第二个打印平台12放置在起始位置，当第一个打印平台12完成打印后通过升降固定组件下降至传送系统11上，此时传送系统11动作将第一个打印平台12和第二个打印平台12分别输送至第二个3d打印机模组14对应的打印工位和第一个3d 打印机模组14对应的打印工位，同理完成第一个打印平台12上模型第二部分和第一个打印平台12上模型第一部分的打印。以此类推当第一个打印平台12在第五个3d打印机模组14上进行打印时，第二打印平台12、第三打印平台12、第四打印平台12和第五打印平台12分别在第四打印机模组、第三打印机模组、第二打印机模组和第一打印机模组上进行打印，而第六打印平台12则位于传送系统11 的起始位置。
48.此时传送系统11继续动作将已完成模型打印的第一打印平台12输送至下一个位置并进行模型卸料，而第六打印平台12则被输送至第一打印机模组对应的打印工位进行打印，由于在各个3d打印机模组14的打印过程中均通过升降固定组件上升固定对应的打印平台12，因此在第一打印平台12卸料完毕后，其他打印平台12均不位于传送系统11上，即可控制传送系统11反转将第一打印平台12反向输送至起始位置，以此类推完成各个打印平台12的循环打印。
49.本实施例达到了将打印平台12上升固定进行打印，使得完成模型打印的打印平台
12可由反转的传送系统11输送至起始位置进行第二轮打印的目的，从而实现了提高3d打印机的打印速度和效率的技术效果，进而解决了相关技术中的3d 打印机的打印效率较低，无法满足使用需求的问题。
50.如图1至图6所示，升降固定组件包括控制打印平台12升降的升降机构以及用于在打印平台12上升后固定打印平台12的固定机构，本实施例中由升降机构和固定机构分别负责打印平台12的升降和固定，具体的，升降机构可采用气缸、液压缸或丝杆机构实现，固定机构可采用吸盘和卡具实现固定，此处不做限制。
51.如图1至图6所示，传送系统11设置为倍速链输送装置110，倍速链输送装置110穿过固定架13，3d打印机模组14固设在固定架13上并位于倍速链输送装置110的上方。本实施例中利用倍速链输送装置110结构的框架结构，使得其中部具有升降机构的动作空间。
52.如图1至图6所示，升降机构与3d打印机模组14对应，升降机构包括设于倍速链输送装置110下方的顶升机构16以及设于顶升机构16输出端的顶升平台15，打印平台12位于顶升平台15上方。
53.具体的，顶升机构16采用顶升气缸，顶升平台15固定在顶升气缸的输出端，通过顶升气缸的动作带动位于顶升平台15上的打印平台12上升和下降，同理顶升机构16也可采用液压缸，为提高打印平台12升降过程中的准确性，升降机构还包括导向板29以及分布在导向板29四周的导向轴28，导向轴28的第一端滑动贯穿导向板29，第二端与顶升平台15固定连接，导向板29固定在固定架13下部，在打印平台12升降的过程中，导向轴28也随之在导向板29内上下滑动，从而实现对打印平台12升降过程的准确导向。
54.如图1至图6所示，固定机构设于固定架13的上部并位于固定架13相对的两侧，每侧固定机构均设置为两个，从而实现对打印平台12两侧的固定，保障打印平台12固定的稳定性；固定机构包括固定在固定架13上的旋转机构18，旋转机构18的输出端垂直朝下并设置有承载件17，承载件17沿水平方向设置，承载件17和旋转机构18的输出端共同组成l形构件，当打印平台12上升时，承载件 17朝外设置，在打印平台12上升至设定高度时，旋转机构18带动承载件17旋转至位于打印平台12的下方，然后顶升机构16复位，打印平台12有承载件17进行支撑固定，此处旋转机构18包括固定在固定架13上的固定板，固定板下端垂直设置有电机，电机的输出端朝下并与承载件17传动连接。
55.如图1至图6所示，承载件17包括水平设置的卡块，卡块的第一端与电机的输出端传动连接，第二端垂直设置有支撑杆25，通过支撑杆25上端与打印平台12 下表面接触实现打印平台12的支撑固定，支撑杆25与卡块螺纹连接并通过螺母锁紧，以使支撑杆25的支撑高度可调。
56.如图1至图6所示，为进一步提高打印平台12在固定后的稳定性，在固定板的下端还垂直设置有限位杆24，限位杆24与支撑杆25上下对应，且二者之间具有固定间距，固定间距与打印平台12的高度匹配，打印平台12的四周设置有定位孔，固定框上部还设置有与定位孔对应的定位销19，打印平台12上升至设定高度时，定位销19插设在对应的定位孔内。
57.如图1至图6所示，3d打印机模组14包括水平运动装置、垂直运动装置和耗材挤出装置20；其中，耗材挤出装置20固定在垂直运动装置上，垂直运动装置固定在水平运动装置上，水平运动装置固定在固定架13上。
58.如图1至图6所示，目前3d打印机的挤出装置可以实现水平面和垂直面的动作，在
打印的过程中挤出装置移动的路径与模型保持平行并逐层打印，在打印某些模型(例如字体时)，从第一个字到第二个字会有一个过渡段，当挤出装置在打印完第一个字后关闭打印材料的出口后再移动至第二个字的起始打印位置，由于挤出装置关闭出口后依然会有部分打印材料残留，会在重力的作用下掉落在平台上，从而在挤出装置在过渡段上移动的过程中形成一条连线，在经过多层打印后连线较为明显，最终影响打印产品的质量。
59.为解决相关技术中受限于挤出装置机械结构的限制，挤出装置在打印过渡段上移动的过程中形成多余连线，在经过多层打印后连线较为明显，最终影响打印产品的质量的问题，对耗材挤出装置20进行改进，具体的，耗材挤出装置20 包括：挤出机1、旋转机构和旋转驱动机构；其中，所述旋转机构可绕水平轴旋转，旋转机构的第一端与所述挤出机1传动连接，第二端与所述旋转驱动机构传动连接。
60.本实施例中，挤出机1可采用相关技术中的挤出机1结构，其与旋转机构的第一端固定连接，旋转机构呈水平设置，并在旋转驱动机构2的带动下可绕水平轴旋转，从而带动挤出机1绕水平轴旋转一定的角度，使得原本垂直的挤出机1 偏转至倾斜，由于打印平台12呈水平设置，而挤出机1打印平面为与挤出机1垂直的平面，因此打印平面为倾斜于打印平台12的平面，如图3中的a部，挤出机 1沿打印平面的倾斜方向运动进行3d打印。
61.更为具体的，本实施例以打印支撑平台10以及位于支撑平台10上的两个字体9模型为例进行说明，两个字体9之间的间距为过渡段，采用倾斜的平面对待打印的模型进行切片，每份切片所在的平面为与挤出机1垂直的打印平面，部分打印平面仅包含支撑平台10(如图3中的a部)，其余打印平面包含支撑平台10 和部分字体9(如图3中的b部)，对于包含支撑平台10和部分字体9的打印平面，挤出机1以字体9部位为起点沿打印平面倾斜方向进行打印，当该打印平面上第一字体9的部分(b1)打印完毕后，挤出机1移动至支撑平台10的部分 (b2)进行打印，然后水平移动至两个字体9之间的过渡段对支撑平台10部分进行打印，最后移动至第二字体9的部分进行打印，使得挤出机1在过渡段的移动过程中进行了支撑平台10的打印，不但消除了相关技术中位于过渡段的连线，还可使得整个打印过程挤出机1不用关闭，可持续进行打印，提高了打印效率，节省了打印时间。
62.如图1至图6所示，旋转机构包括传动套7、套设在传动套7内的轴承5以及套设在轴承5内的转轴4，转轴4的第一端与挤出机1构传动连接，第二端与旋转驱动机构2传动连接。通过转轴4与轴承5配合实现转轴4与传动套7之间的相对转动，使得转动过程更为稳定。
63.如图1至图6所示，旋转驱动机构2包括固设在传动套7上的驱动电机组件，驱动电机组件的输出端设置有主动齿轮22；转轴4的第二端设置有与主动齿轮22 啮合的从动齿轮3。通过启动驱动电机组件带动主动齿轮22转动，从而带动与其啮合的从动齿轮3转动，继而带动转轴4和挤出机1转动，实现挤出机1的偏转，通过驱动电机组件控制，达到控制精度更好，控制速度更快的优点。
64.如图1至图6所示，挤出机1包括挤出电机6，所述挤出电机6的端面固设有法兰盘8，所述转轴4的第一端与所述法兰盘8固定连接。驱动电机组件包括固设在传动套7上的电机安装件21和固设在电机安装件21上的驱动电机23，驱动电机23的输出端可绕水平轴旋转并与主动齿轮22传动连接，驱动电机23可采用步进电机或伺服电机。
65.如图1至图6所示，打印机还包括接料装置和固定在固定架13上的刮刀27，刮刀27位于倍速链输送装置110的上方，刮刀27垂直于倍速链输送装置110的输送方向设置，刮刀
27与打印平台12的上表面位于同一水平面；接料装置位于倍速链输送装置110的下方，用于接取刮刀27从打印平台12上刮下的模型。
66.具体的，需要说明的是，刮刀27固定在固定架13上，倍速链输送装置110 带动放置有模型的打印平台12移动至刮刀27位置，此时倍速链输送装置110继续带动打印平台12移动，通过刮刀27将位于打印平台12上的模型刮下后落入接料装置内，而打印平台12则从刮刀27与倍速链输送装置110之间的间隙内通过，接料装置可设置为接料小车，便于转运。
67.根据本技术的另一方面，提供一种3d打印方法，使用自动化流水线3d打印机并包括如下步骤：
68.(1)将打印模型分为与3d打印机模组14数量相同的n个部分；
69.(2)将n 1个打印平台12逐一放置在传送系统11上；
70.(3)控制传送系统11将第一打印平台12依次输送至第一至第n个3d打印机模组14的打印工位，并在各个打印工位上通过升降固定组件对打印平台12的上升和固定完成对应部分打印模型的打印；
71.(4)在此过程中，控制传送系统11将第二打印平台12至第n打印平台12 依次输送至第一至第n个3d打印机模组14的打印工位，并在各个打印工位上通过升降固定组件对打印平台12的上升和固定完成对应部分打印模型的打印；
72.(5)控制传送系统11将第一个打印平台12输送至卸料工位进行打印模型卸料，与此同时将第n 1个打印平台12输送至第一个3d打印机模组14的打印工位进行打印模型的第一部分打印；
73.(6)在第二个打印平台12至第n 1个打印平台12处于打印过程中时，控制传送系统11反转将卸料后的第一个打印平台12输送至起始位置；
74.(7)重复步骤(3)，并在此过程中，依次对第二个打印平台12至第n 1个打印平台12上的打印模型卸料，并在卸料过程中控制传送系统11反转将对应的打印平台12输送至起始位置进行第二轮打印。
75.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。