一种多自由度双喷头履带移动式3D打印装置

一种多自由度双喷头履带移动式3d打印装置
技术领域
1.本发明涉及3d打印领域，具体涉及的是一种双喷头3d打印机器人的履带式行走装置及3d打印机器人。


背景技术：

2.三维打印(3d printing)，即快速成形技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
3.现有的3d打印设备主要为箱体式3d打印设备，打印成品的尺寸受箱体大小限制，同时缺少灵活性，设备无法自主进行3d打印。
4.现有的3d打印机器人都采取单喷头工作方式，打印速度及效率较慢，于是多喷头3d打印机器人便应运而生。
5.有鉴于此，本技术人针对现有技术中的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种多自由度双喷头履带式行走3d打印机器人装置，具有双喷头协同打印，双喷头同步打印，行走精度高，打印速度快打印产品体积受限小等特点。
7.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
8.一种多自由度双喷头履带移动式3d打印装置，包括底盘、履带、驱动轮组、从动轮组、履带车上壳、第一舵机、第二舵机、第一支架、第三舵机、第二支架、第四舵机、第三支架、打印端；所述驱动轮组包括主动齿轮装配轴、主动齿轮、驱动电机；所述从动轮组包括板弹簧、从动轮支架、第一从动轮、轴承、轴杆、轴承套孔和第二从动轮；所述打印端包括第五舵机、移动导轨和3d打印喷头组件；
9.所述底盘的顶部固定安装有履带车上壳，所述底盘一端的左右两侧壁相对称地安装有主动齿轮装配轴，底盘另一端的左右两侧壁上设有轴承套孔，轴承套孔的内腔与轴承的外圈过渡配合，轴承与第二从动轮通过轴杆连接；
10.主动齿轮装配轴的首端与位于底盘内部的驱动电机连接，末端与主动齿轮连接，所述主动齿轮和履带内侧设有相互啮合的驱动齿，所述第一从动轮、第二从动轮与履带内侧的凹槽形成配合；
11.所述底盘左右两侧壁上相对称的设有弧形的板弹簧，所述板弹簧的两端安装有从动轮支架，所述从动轮支架通过轴承与第一从动轮活动连接；
12.所述履带车上壳设有与第一舵机的驱动轴固定连接的孔，第一舵机能够做相对于履带车上壳的旋转运动；第一舵机与第二舵机连接，第二舵机通过第一支架与第三舵机连接，第三舵机通过第二支架与第四舵机连接，第四舵机通过第三支架与打印端连接。
13.所述移动导轨与第五舵机固定连接，所述3d打印喷头组件与移动导轨活动连接。
14.进一步的，所述从动轮支架为三角形，每个从动轮支架的顶角端与板弹簧连接，每
个从动轮支架的两个底角端各安装有一个第一从动轮。
15.进一步的，所述3d打印喷头组件内设有两个3d打印喷头。
16.与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
17.1.本发明的行走装置采用履带式底座，行走精度高不易滑动，同时可以通过编程实现自主式行走3d打印，自动行走修复材料的损伤表面，同时3d打印产品长度与宽度理论上为无限制，高度受限于机械臂高度。
18.2.本发明采用多自由度机械臂进行打印喷头定位，使打印喷头能够实现6个自由度的移动，可以调整角度垂直于斜面进行3d打印，从而实现在斜面上进行3d打印，比传统的3d打印设备有了更多的使用场景。
19.3.本发明的打印装置使用了移动导轨来移动打印喷头，移动精度高，同时由于第五舵机的存在，在打印圆时可以像圆规一样进行打印，比起传统3d打印设备打印圆弧的精度更高
20.4.本发明采取双喷头打印，双喷头可以协同打印同一产品，加快打印速度，也可以同步打印2个一样的产品，同时可以使用2钟颜色的材料实现双色打印，也可以通过更换不同种类的打印喷头以此来实现2种不同材料的混合3d打印。
21.5.从动轮支架为三角形，每个从动轮支架的两个底角端各安装有一个第一从动轮，有助于履带带动底盘稳定可靠移动，确保打印精度。
附图说明
22.图1为本多自由度双喷头履带式行走3d打印机器人装置的三维立体结构示意图。
23.图2a和图2b为本发明2个打印喷头同步打印2个相同产品打印过程示意图。
24.图3a和图3b为本发明2个打印喷头协同打印同一产品且以第五舵机的输出轴为圆心打印圆弧的打印过程示意图。
25.图4a和图4b为本发明履带车底盘的部分装配细节结构示意图。
26.图5位发明双喷头打印组装配细节结构示意图
27.附图标记：1-底盘，2-履带，3-驱动轮组，4-从动轮组，5-履带车上壳，6-第一舵机，7-第二舵机，8-第一支架，9-第三舵机，10-第二支架，11-第四舵机，12-第三支架，13-打印端，301-主动齿轮装配轴，302-主动齿轮，303-驱动电机，401-板弹簧，402-从动轮支架，403-第一从动轮，404-轴承，405-轴杆，406-轴承套孔，407-第二从动轮，1301-第五舵机，1302-移动导轨，1303-3d打印喷头组件。
具体实施方式
28.下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
29.如图1至图5所示，本发明提供了一种多自由度双喷头履带式行走3d打印机器人装置，包括底盘1、履带2、驱动轮组3、从动轮组4、履带车上壳5、第一舵机6、第二舵机7、第一支架8、第三舵机9、第二支架10、第四舵机11、第三支架12、打印端13；驱动轮组包括主动齿轮装配轴301、主动齿轮302、驱动电机303；从动轮组包括板弹簧401、从动轮支架402、第一从
动轮403、轴承404、轴杆405、轴承套孔406和第二从动轮407；打印端13包括第五舵机1301、移动导轨1302和3d打印喷头组件1303；
30.所述底盘1的顶部固定安装有履带车上壳5，所述底盘1一端的左右两侧壁相对称地安装有主动齿轮装配轴301，底盘1另一端的左右两侧壁上设有轴承套孔406，轴承套孔406的内腔与轴承404的外圈过渡配合，轴承404与第二从动轮407通过轴杆405连接。这里可以采用两种方式，其中一种方式是轴承404采用圆锥滚子轴承，轴承404的内圈与第二从动轮407的凸台贴合后，轴杆405采用中间光滑末端带有螺纹的结构并设有2根，两根轴杆各自穿过轴承404和第二从动轮407后在底盘1内部拧上螺母；另一种方式是轴杆405采用两端设有螺纹的结构且只设有一根，轴杆405与两个轴承套孔406内的轴承404转动连接，轴杆405两端分别与第二从动轮407连接并通过螺母固定。
31.主动齿轮装配轴301的首端与位于底盘1内部的驱动电机303连接，末端与主动齿轮302连接，所述主动齿轮302和履带2内侧设有相互啮合的驱动齿，第一从动轮403、第二从动轮407与履带2内侧的凹槽形成配合；其中，主动齿轮302与主动齿轮装配轴301使用螺栓组固定连接，主动齿轮装配轴301与底盘1侧边的孔相配合，驱动电机303输出轴后半段为方形与主动齿轮装配轴301末端开有的方形孔配合连接，驱动电机303与底盘1用螺栓组固定连接，第一从动轮403内圈与轴承404外圈过盈配合，轴承404内圈与从动轮支架402过渡配合。
32.本实施例中的履带内侧两边均设有齿，用于与主动齿轮302啮合，履带中部设有凹槽。
33.底盘1左右两侧壁上相对称的设有弧形的板弹簧401，板弹簧401与底盘1侧边的凸台固定连接，板弹簧401的两端安装有从动轮支架402，从动轮支架402通过轴承404与第一从动轮403活动连接；本实施例中从动轮支架402为三角形，每个从动轮支架402的顶角端与板弹簧401连接，每个从动轮支架402的两个底角端各安装有一个第一从动轮403。
34.所述履带车上壳设有一孔与第一舵机6的驱动轴固定连接，第一舵机6能够做相对于履带车上壳5的旋转运动，第一舵机6与第二舵机7连接，第二舵机7通过第一支架8与第三舵机9连接，第三舵机9通过第二支架10与第四舵机11连接，第四舵机11通过第三支架12与打印端13连接。移动导轨1302与第五舵机1301固定连接，所述3d打印喷头组件1303与移动导轨1302活动连接。
35.具体的，上述多自由度双喷头履带式行走3d打印机器人装置打印方式为：
36.以双喷头同步打印2个相同产品为例，如图2a和图2b所示，当产品的尺寸较小时本发明可以做到同时打印2个相同产品，首先驱动履带式机车，将装置移动到打印位置，将打印喷头移动到打印平面，在电脑中输入打印产品的参数模型，系统将自动生成打印程序，在此期间只要保证2个3d打印喷头相对位置不发生改变，同时保证2个3d打印喷头两个顶点所连直线一直与打印平面平行，接着设备按照程序自动运行，即可完成双喷头同步打印，在打印结束后打印设备能够按照预设程序返回指定位置。
37.以双喷头协同打印同一个产品为例，如图3a和图3b所示，首先驱动履带式机车，将装置移动到打印位置，将打印喷头移动到打印平面，在电脑中输入打印产品的参数模型，系统将自动生成打印程序，双喷头将协同打印同一产品，比传统的打印设备打印速度快出1倍，由于第五舵机的存在，打印过程中能够以第五舵机输出轴为圆心进行圆弧的打印，将3d
打印喷头当做圆规，在打印圆弧过程中打印精度更高，同时可以更换不同种类的喷头和打印材料，更换程序，使装置能够进行双色打印或者同时打印不同材料，免除人工更换材料和喷头的步骤，节省人力成本，并且由于移动式3d打印机器人的特性，打印设备能够做到随走随打，可以直接在一些受损表面进行修复打印，打印产品的高度受机械臂高度限制，但打印产品的长度与宽度理论上没有上限，打印机器人可以先从产品中心开始打印，围绕中心转圈，边走边打，也可以从产品边缘开始打印，将产品分为若干行，进行逐行打印，这是传统箱体式3d打印机无法做到的。
38.本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。