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2024年6月18日发(作者:)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.6
(22)申请日 2016.05.25
(71)申请人 浙江大学
地址 310027 浙江省杭州市西湖区浙大路38号
(72)发明人 胡树根 许增辉 章伟坚 顾大炜 郑涛 胡豹
(74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公司
代理人 郑海峰
(51)
(10)申请公布号 CN 105818392 A
(43)申请公布日 2016.08.03
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
法
(57)摘要
本发明公开了一种家具制造的3D
家具制造的3D打印机及其打印方
打印机及其打印方法。它包括控制系统、
导轨、机械手、喷头、固定板、轮架、桁
架、钢丝绳、支撑架、升降轴、配重板、
从动链轮、链条、主动链轮、第一电机、
滑轮、第二电机、齿条、卷筒、第三电
机。本发明适用于小型日常的家具打印。
预先设定好需要打印的家具模型之后,第
一电机、第二电机、第三电机带动喷头在
XYZ三个方向上运动,将调配好的打印材
料经碰头喷出,打印材料层层叠加之后形
成家具。本发明结构简单,方式新颖,可
以打印出种类多样、形状复杂,具有个性
化的各类家具,同时打印时间短。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种家具制造的3D打印机,其特征在于包括控制系统、导轨(1)、机械手(2)、
轴
喷头(3)、固定板(4)、轮架(5)、桁架(6)、钢丝绳(7)、支撑架(8)、升降
(9)、配重板(10)、从动链轮(11)、链条(12)、主动链轮(13)、第
滑轮(15)、滑轮轴(16)、第二电机(17)、齿轮(18)、齿条
从动齿轮(21)、主动齿轮(22)、第三电机(23)、辅
水平地面上,滑轮轴(16)穿过滑轮(15)固
轮架(5)固定,齿轮(18)与第二电机
齿轮(18)与齿条(19)啮合,
板(4)固定,喷头(3)
重板(10)与链条(12)
轮(13)与链条
绳(7)
一电机(14)、
(19)、卷筒(20)、
助板(24);导轨(1)固定在
定在轮架(5)上,第二电机(17)与
(17)固定,齿条(19)与导轨(1)固定,
支撑架(8)与轮架(5)固定,机械手(2)与固定
与固定板(4)固定,固定板(4)与链条(12)固定,配
固定,第一电机(14)带动主动链轮(13)旋转,主动链
(12)啮合,从动链轮(11)与链条(12)啮合,桁架(6)与钢丝
固定,钢丝绳(7)缠绕在卷筒(20)上,卷筒(20)与升降轴(9)固定,
升降轴(9)穿过支撑架(8)与从动齿轮(21)固定,第三电机(23)与主动齿轮
(22)固定通过齿轮连接带动升降轴(9)旋转,控制系统与第一电机(14)
控制系统与第二电机连接(17)、控制系统与第三电机(23)
连接、
连接。
2.根据权利要求1所述的一种家具制造的3D打印机,其特征在于所述的喷头(3)
3.根据权利要求1所述的一种家具制造的3D打印机,其特征在于所述的机械手
(2)用于抓取放置预先打印好的辅助板(24)。
与打印材料传输管相连。
4.一种如权利要求1所述的家具制造的3D打印机的正向打印方法,其特征在于:
控制系统控制打印材料传输管将调制好的打印材料输送到喷头(3);
控制系统控制第一电机(14)、第二电机(17)旋转带动喷头(3)在X、Y轴两
控制系统控制第三电机(23)旋转带动喷头(3)在Z轴方向上竖直运动,到达
控制系统控制第一电机(14)、第二电机(17)旋转带动喷头(3)在X、Y轴两
下一个薄层高度处;
个方向上按照预定的轨迹运动,同时喷出打印材料,打印出一层家具薄层;
个方向上按照预定的轨迹运动,同时喷出打印材料,打印出下一层家具薄层,
层层叠加形成家具胚型; 如此
控制系统控制机械手(2)抓取辅助板(24)放在胚型顶部,成为家具上表面,
5.一种如权利要求1所述的家具制造的3D打印机的反向打印方法,其特征在于:
控制系统控制打印材料传输管将调制好的打印材料输送到喷头(3);
干燥,打印完成。
控制系统控制机械手(2)抓取辅助板(24)放置在预定位置;
控制系统控制第一电机(14)、第二电机(17)旋转带动喷头(3)在X、Y轴两
个方向上按照预定的轨迹运动,在辅助板上喷出打印材料,打印出一层家具
薄层;
控制系统控制第三电机(23)旋转带动喷头(3)在Z轴方向上竖直运动,到达
控制系统控制第一电机(14)、第二电机(17)旋转带动喷头(3)在X、Y轴两
下一个薄层高度处;
个方向上按照预定的轨迹运动,同时喷出打印材料,打印出下一层家具薄层,
层层叠加形成家具; 如此
干燥之后,控制系统控制机械手(2)将打印好的家具翻转180度,辅助层变成
6.一种如权利要求1所述的家具制造的3D打印机的侧向打印方法,其特征在
控制系统控制打印材料传输管将调制好的打印材料输送到喷头(3);
控制系统控制机械手(2)抓取辅助板(24)放置在预定位置;
控制系统控制第一电机(14)、第二电机(17)旋转带动喷头(3)在X、Y轴两
于:
上表面,打印完成。
个方向上按照预定的轨迹运动,在辅助板上喷出打印材料,打印出一层家具
薄层;
控制系统控制第三电机(23)旋转带动喷头(3)在Z轴方向上竖直运动,到达
控制系统控制第一电机(14)、第二电机(17)旋转带动喷头(3)在X、Y轴两
下一个薄层高度处;
个方向上按照预定的轨迹运动,同时喷出打印材料,打印出下一层家具薄层,
层层叠加形成家具; 如此
干燥之后,控制系统控制机械手(2)将打印好的家具翻转90度,辅助板(24)
变成侧表面,打印完成。
说 明 书
技术领域
本发明涉及一种家具制造的3D打印机,特别是用于打印小型日常家具,可打
背景技术
随着现代工业的快速发展,传统的减材制造模式在满足人类对复杂形状产品
需求方面遇到了瓶颈。3D打印技术是利用增材原理可以打印出复杂形状的
而且无需考虑产品工艺或模具,可以大大减少产品开发周期。
3D打印技术已经不仅仅局限于机械加工领域,
泛的认可。
印出各种形状复杂、艺术化的家具。
产品,
经过二十多年的发展,
其在社会各个领域的应用得到了广
而将3D打印技术与家具制造结合起来的方案,在当前的并没有被人们发现,而
且当前也没有关于这一方面的理论研究和打印的方法介绍,属于创新领域。
房屋建筑的同时考虑将住房所需要的家具也一同打印,极大的
减少了后期房屋装修的成本。
在打印
方便了住房者的入住,
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种家具制造的3D打印机及其使用
家具制造的3D打印机包括控制系统、导轨、机械手、喷头、固定板、轮架、桁
架、钢丝绳、支撑架、升降轴、配重板、从动链轮、链条、主动链轮、第一
滑轮、滑轮轴、第二电机、齿轮、齿条、卷筒、从动齿轮、主
辅助板;导轨固定在水平地面上,滑轮轴穿过滑
方法。
电机、
动齿轮、第三电机、
轮固定在轮架上,第二电机与轮架 固定,齿轮与第二电机固定,齿条
定,机械手与固定板
固定,
与导轨固定,齿轮与齿条啮合,支撑架与轮架固
固定,喷头与固定板固定,固定板与链条固定,配重板与链条
第一电机带动主动链轮旋转,主动链轮与链条啮合,从动链轮与链条啮合,
桁架与钢丝绳固定,钢丝绳缠绕在卷筒上,卷筒与升降轴固定,升降轴穿过
与从动齿轮固定,第三电机与主动齿轮固定通过齿轮连接带动
统与第一电机连接、控制系统与第二电机连接、
支撑架
升降轴旋转,控制系
控制系统与第三电机连接。
所述的喷头与打印材料传输管相连。
所述的机械手用于抓取放置预先打印好的辅助板。
家具制造的3D打印机的正向打印方法:
控制系统控制打印材料传输管将调制好的打印材料输送到喷头;
控制系统控制第一电机、第二电机旋转带动喷头在X、Y轴两个方向上按照预定
控制系统控制第三电机旋转带动喷头在Z轴方向上竖直运动,到达下一个薄层
控制系统控制第一电机、第二电机旋转带动喷头在X、Y轴两个方向上按照预定
的轨迹运动,同时喷出打印材料,打印出下一层家具薄层,如此层层叠加形
胚型;
高度处;
的轨迹运动,同时喷出打印材料,打印出一层家具薄层;
成家具
控制系统控制机械手抓取辅助板放在胚型顶部,成为家具上表面,干燥,打印
完成。
家具制造的3D打印机的反向打印方法:
控制系统控制打印材料传输管将调制好的打印材料输送到喷头;
控制系统控制机械手抓取辅助板放置在预定位置;
控制系统控制第一电机、第二电机旋转带动喷头在X、Y轴两个方向上按照预定
控制系统控制第三电机旋转带动喷头在Z轴方向上竖直运动,到达下一个薄层
控制系统控制第一电机、第二电机旋转带动喷头在X、Y轴两个方向上按照预定
的轨迹运动,同时喷出打印材料,打印出下一层家具薄层,如此层层叠加形
高度处;
的轨迹运动,在辅助板上喷出打印材料,打印出一层家具薄层;
成家具;
干燥之后,控制系统控制机械手将打印好的家具翻转180度,辅助层变成上表
家具制造的3D打印机的侧向打印方法:
控制系统控制打印材料传输管将调制好的打印材料输送到喷头;
控制系统控制机械手抓取辅助板放置在预定位置;
控制系统控制第一电机、第二电机旋转带动喷头在X、Y轴两个方向上按照预定
的轨迹运动,在辅助板上喷出打印材料,打印出一层家具薄层;
面,打印完成。
控制系统控制第三电机旋转带动喷头在Z轴方向上竖直运动,到达下一个薄层
控制系统控制第一电机、第二电机旋转带动喷头在X、Y轴两个方向上按照预定
的轨迹运动,同时喷出打印材料,打印出下一层家具薄层,如此层层叠加形
高度处;
成家具;
干燥之后,控制系统控制机械手将打印好的家具翻转90度,辅助层变成侧表面,
使用本发明,家具制造过程全部由控制系统控制完成,自动化程度高,操作简
单方便,极大地的降低了人力成本。同时能在短时间能制造出形状结构复杂
极大的提高了生产效率。而且使用者可以根据自己个人的喜好
个性化、艺术化的家具结构,满足不同人的额需
打印完成。
的家具,
设计出不同样式的、
求。
附图说明
图1为本发明家具制造的3D打印机的示意图;
图2为本发明家具制造的3D打印机的Y方向运动原理图;
图3为本发明家具制造的3D打印机的X、Z方向运动原理图;
图4为本发明家具制造的3D打印机的正向打印方法示意图;
图5为本发明家具制造的3D打印机的反向打印方法示意图;
图6为本发明家具制造的3D打印机的侧向打印方法示意图;
图中,导轨1、机械手2、喷头3、固定板4、轮架5、桁架6、钢丝绳7、支撑
架8、升降轴9、配重板10、从动链轮11、链条12、主动链轮13、第一电
轮15、滑轮轴16、第二电机17、齿轮18、齿条19、卷筒20、
轮22、第三电机23、辅助板24。
机14、滑
从动齿轮21、主动齿
具体实施方式
如图1、2、3所示,家具制造的3D打印机包括控制系统、导轨1、机械手2、
喷头3、固定板4、轮架5、桁架6、钢丝绳7、支撑架8、升降轴9、配重
动链轮11、链条12、主动链轮13、第一电机14、滑轮15、
齿轮18、齿条19、卷筒20、从动齿轮21、主动
在水平地面上,滑轮轴16穿过滑
齿轮18与第二电机
架8与
板10、从
滑轮轴16、第二电机17、
齿轮22、第三电机23;导轨1固定
轮15固定在轮架5上,第二电机17与轮架5固定,
17固定,齿条19与导轨1固定,齿轮18与齿条19啮合,支撑
轮架5固定,机械手2与固定板4固定,喷头3与固定板4固定,固定板4
与链条12固定,配重板10与链条12固定,第一电机14带动主动链轮13
动链轮13与链条12啮合,从动链轮11与链条12啮合,桁架
钢丝绳7缠绕在卷筒20上,卷筒20与升降轴9固定,
动齿轮21固定,第三电机23与主动齿轮22固
控制系统与第一电机14连接、控
23连接。控制系统
旋转,主
6与钢丝绳7固定,
升降轴9穿过支撑架8与从
定通过齿轮连接带动升降轴9旋转,
制系统与第二电机连接17、控制系统与第三电机
为计算机。输入三维模型,控制系统处理之后形成打印程序电流
所述的喷头3与打印材料传输管相连。
脉冲,控制第一电机14、第二电机17、第三电机23的转动。
所述的机械手2用于抓取放置预先打印好的辅助板24。
如图4所示,家具制造的3D打印机的正向打印方法,其特征在于:
控制系统控制打印材料传输管将调制好的打印材料输送到喷头3;
控制系统控制第一电机14、第二电机17旋转带动喷头3在X、Y轴两个方向上
控制系统控制第三电机23旋转带动喷头3在Z轴方向上竖直运动,到达下一个
控制系统控制第一电机14、第二电机17旋转带动喷头3在X、Y轴两个方向上
按照预定的轨迹运动,同时喷出打印材料,打印出下一层家具薄层,如此层
形成家具胚型;
薄层高度处;
按照预定的轨迹运动,同时喷出打印材料,打印出一层家具薄层;
层叠加
控制系统控制机械手2抓取辅助板24放在胚型顶部,成为家具上表面,干燥,
如图5所示,家具制造的3D打印机的反向打印方法,其特征在于:
控制系统控制打印材料传输管将调制好的打印材料输送到喷头3;
控制系统控制机械手2抓取辅助板24放置在预定位置;
控制系统控制第一电机14、第二电机17旋转带动喷头3在X、Y轴两个方向上
按照预定的轨迹运动,在辅助板上喷出打印材料,打印出一层家具薄层;
打印完成。
控制系统控制第三电机23旋转带动喷头3在Z轴方向上竖直运动,到达下一个
控制系统控制第一电机14、第二电机17旋转带动喷头3在X、Y轴两个方向上
按照预定的轨迹运动,同时喷出打印材料,打印出下一层家具薄层,如此层
形成家具;
薄层高度处;
层叠加
干燥之后,控制系统控制机械手2将打印好的家具翻转180度,辅助层变成上
如图6所示,家具制造的3D打印机的侧向打印方法,其特征在于:
控制系统控制打印材料传输管将调制好的打印材料输送到喷头3;
控制系统控制机械手2抓取辅助板24放置在预定位置;
控制系统控制第一电机14、第二电机17旋转带动喷头3在X、Y轴两个方向上
控制系统控制第三电机23旋转带动喷头3在Z轴方向上竖直运动,到达下一个
控制系统控制第一电机14、第二电机17旋转带动喷头3在X、Y轴两个方向上
按照预定的轨迹运动,同时喷出打印材料,打印出下一层家具薄层,如此层
形成家具;
薄层高度处;
按照预定的轨迹运动,在辅助板上喷出打印材料,打印出一层家具薄层;
表面,打印完成。
层叠加
干燥之后,控制系统控制机械手2将打印好的家具翻转90度,辅助板24变成
侧表面,打印完成。
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