高效离心复位多材料3D打印头及其复位方法与流程

本发明涉及一种高效离心复位多材料3d打印头，属于3d打印。

背景技术：

1、离心式多材料光固化3d打印技术已经被提出，当前一种材料打印完成后需要进入到下一种材料时，其采用离心的方法将残留在打印平台、打印件上的残余树脂通过离心去除。离心虽然能够非常高效地去除残余树脂，但是离心之后的打印平台位置却是随机的，这对于3d打印这种层层堆叠的打印方法是无法适用的。因此磁吸式复位的方案被提出，通过采用双出轴式电机，在打印平台的另一端增加永磁体定位块，在磁场的作用下复位，并通过夹紧气缸定位。这样便使得打印平台无论旋转至任何位置，始终都能回复至初始状态。

2、然而磁吸式复位定位方案也存在缺陷，由于左右两侧的磁场在吸引中间转子的过程中，也会排斥，所以要等摩擦力将这些都损耗了才会停下来，导致复位时间相对较长；而且永磁体必须无磁力损耗，如果有磁力损耗，则吸引力不够，无法正常复位，造成错位，打印就失败了。这对于多材料3d打印这种高频离心复位而言，显然是无法胜任的。因此亟需一种既能高效离心又能高效复位的装置来适应多材料光固化3d打印的高频离心与复位。

技术实现思路

1、本发明的主要目的即在于提出一种高效离心复位多材料3d打印头，以解决现有的磁吸复位方式存在的复位时间较长且会因磁力损耗导致无法正确复位、错位的技术问题。

2、为达上述目的，本发明提出以下技术方案：

3、一种高效离心复位多材料3d打印头，包括：打印平台、离心电机、复位装置以及定位装置，所述打印平台固定连接于所述离心电机的输出端；所述打印头被配置为具有打印状态、离心状态以及复位状态；在所述打印状态下，所述打印平台处于初始位置，所述定位装置工作于夹持模式以夹持住所述打印平台；在所述离心状态下，所述定位装置由所述夹持模式转换至半张开模式以释放所述打印平台；在所述复位状态下，所述定位装置由所述半张开模式转换至完全张开模式以挤压所述复位装置，所述复位装置在所述挤压的作用下与所述离心电机的输出端紧接触，使得所述复位装置的复位驱动力能通过所述紧接触作用至所述离心电机的输出端及所述打印平台，以使所述打印平台能由离心后的位置复位至所述初始位置。

4、本发明上述提供的技术方案，其有益效果体现在：本发明的打印头被配置为具有三种状态，在打印状态下，打印平台处于正确的位置，可进行打印；在离心状态下，打印平台不受定位装置的夹持限位，离心电机可以旋转打印平台进行离心操作；完成离心后，由于打印平台处于随机位置，此时通过定位装置与复位装置的相互配合联动作用，使得复位装置与离心电机输出端之间由于发生紧密接触而可产生相互摩擦作用，在此情况下，复位装置的复位驱动力便能基于这种相互摩擦作用来带动离心电机输出端旋转，而由于打印平台固定连接于离心电机输出端，从而打印平台便可随之旋转以进行复位。这种复位方式克服了现有的磁吸复位方式存在的缺陷，能够实现快速、精确的复位并且不会因多材料打印这种高频离心复位而导致复位准确度下降甚至错位的问题。

5、进一步地，所述复位装置包括：复位电机、复位片、复位传感器、主动轮、从动轮以及摩擦带，所述复位片固定连接于所述离心电机的输出端，所述复位传感器用于检测所述复位片的位置以确定所述打印平台是否复位到所述初始位置；所述复位电机的输出端连接于所述主动轮，所述摩擦带套设在所述主动轮和所述从动轮上；所述离心电机的输出端位于所述主动轮与所述从动轮之间且处于所述摩擦带的内侧。更进一步地，所述复位片套设于所述离心电机的输出端实现固定连接。

6、进一步地，所述定位装置包括：夹爪单元以及张紧柱，所述张紧柱设置于所述夹爪单元上且位于所述摩擦带外侧；在所述打印状态下，所述夹爪单元夹持住所述打印平台，所述张紧柱未接触所述摩擦带，所述摩擦带未接触所述离心电机的输出端；在所述离心状态下，所述夹爪单元半张开以释放所述打印平台，所述张紧柱随所述夹爪单元的张开而朝所述主动轮的方向平移至接触但不挤压所述摩擦带，所述摩擦带未接触所述离心电机的输出端；在所述复位状态下，所述夹爪单元完全张开，所述张紧柱继续平移至挤压所述摩擦带，所述摩擦带在所述挤压的作用下与所述离心电机的输出端紧接触，使得所述离心电机的输出端能在所述摩擦带的带动下旋转，以带动所述打印平台进行复位。在该进一步的技术方案中，巧妙地利用张紧柱与摩擦带之间的关系，来控制摩擦带与离心电机输出端之间的关系，使得在打印状态下和离心状态下，离心电机输出端与摩擦带之间不会产生摩擦防止无谓的磨损，而在复位状态下又通过摩擦作用使摩擦带带动离心电机输出端旋转进行打印平台复位。

7、进一步地，所述主动轮的直径大于所述从动轮的直径；所述夹爪单元包括分设于所述打印平台两对侧的左夹爪和右夹爪，其中所述左夹爪位于所述从动轮一侧，所述右夹爪位于所述主动轮一侧，所述张紧柱设置在所述右夹爪上；所述打印平台上部设有供所述左夹爪和所述右夹爪夹持的两个相对的端面。在该进一步的技术方案中，通过左右夹爪夹持打印平台，防止在打印过程中打印平台发生偏转。

8、进一步地，所述打印平台上部固定有一固定块，所述两个相对的端面设于所述固定块上。

9、进一步地，所述左夹爪和所述右夹爪均连接于夹爪电机，所述夹爪电机固定于夹爪安装座上。

10、进一步地，所述复位片上设有检测标记；在所述复位状态下复位电机工作的过程中，所述离心电机的输出端在所述摩擦带的带动下旋转，从而带动所述复位片同步旋转，当所述复位片旋转到所述检测标记位于所述复位传感器的检测区域内时，完成复位，所述打印平台回到所述初始位置。在该进一步的技术方案中，根据复位传感器是否检测到复位片上的标记来判断打印平台是否复位到正确的初始位置，使得复位更加准确和快速。

11、进一步地，所述离心电机为交流无刷主轴电机。本发明用交流无刷主轴电机，转速可以更高，撤去交流电后立刻就停，可以实现高效离心；而现有技术采用的双出轴电机为直流有刷电机，因为两端都很重，所以惯性也很大，需要几十秒才停下来，离心效率低。

12、本发明另还提出了前述的高效离心复位多材料3d打印头的复位方法，包括：打印时，所述打印平台处于初始位置，控制所述定位装置工作于夹持模式以夹持住所述打印平台；离心时，控制所述定位装置由所述夹持模式转换至半张开模式以释放所述打印平台，此时启动离心电机，实施离心操作；复位时，控制所述定位装置由所述半张开模式转换至完全张开模式以挤压所述复位装置，所述复位装置在所述挤压的作用下与所述离心电机的输出端紧接触；此时启动所述复位装置，所述复位装置的复位驱动力通过所述紧接触作用至所述离心电机的输出端及所述打印平台，以使所述打印平台由离心后的位置复位至所述初始位置。

技术特征：

1.一种高效离心复位多材料3d打印头，其特征在于，包括：打印平台、离心电机、复位装置以及定位装置，所述打印平台固定连接于所述离心电机的输出端；

2.如权利要求1所述的高效离心复位多材料3d打印头，其特征在于，所述复位装置包括：复位电机、复位片、复位传感器、主动轮、从动轮以及摩擦带，所述复位片固定连接于所述离心电机的输出端，所述复位传感器用于检测所述复位片的位置以确定所述打印平台是否复位到所述初始位置；所述复位电机的输出端连接于所述主动轮，所述摩擦带套设在所述主动轮和所述从动轮上；所述离心电机的输出端位于所述主动轮与所述从动轮之间且处于所述摩擦带的内侧。

3.如权利要求2所述的高效离心复位多材料3d打印头，其特征在于，所述复位片套设于所述离心电机的输出端实现固定连接。

4.如权利要求2所述的高效离心复位多材料3d打印头，其特征在于，所述定位装置包括：夹爪单元以及张紧柱，所述张紧柱设置于所述夹爪单元上且位于所述摩擦带外侧；

5.如权利要求4所述的高效离心复位多材料3d打印头，其特征在于，所述主动轮的直径大于所述从动轮的直径；所述夹爪单元包括分设于所述打印平台两对侧的左夹爪和右夹爪，其中所述左夹爪位于所述从动轮一侧，所述右夹爪位于所述主动轮一侧，所述张紧柱设置在所述右夹爪上；所述打印平台上部设有供所述左夹爪和所述右夹爪夹持的两个相对的端面。

6.如权利要求5所述的高效离心复位多材料3d打印头，其特征在于，所述打印平台上部固定有一固定块，所述两个相对的端面设于所述固定块上。

7.如权利要求5所述的高效离心复位多材料3d打印头，其特征在于，所述左夹爪和所述右夹爪均连接于夹爪电机，所述夹爪电机固定于夹爪安装座上。

8.如权利要求4所述的高效离心复位多材料3d打印头，其特征在于，所述复位片上设有检测标记；在所述复位状态下复位电机工作的过程中，所述离心电机的输出端在所述摩擦带的带动下旋转，从而带动所述复位片同步旋转，当所述复位片旋转到所述检测标记位于所述复位传感器的检测区域内时，完成复位，所述打印平台回到所述初始位置。

9.如权利要求1所述的高效离心复位多材料3d打印头，其特征在于，所述离心电机为交流无刷主轴电机。

10.如权利要求1-9任一项所述的高效离心复位多材料3d打印头的复位方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了高效离心复位多材料3D打印头及其复位方法，该打印头包括：打印平台、离心电机、复位装置及定位装置，打印平台固定连接于离心电机的输出端；该打印头被配置为具有打印状态、离心状态及复位状态；在打印状态下，打印平台处于初始位置，定位装置工作于夹持模式以夹持住打印平台；在离心状态下，定位装置由夹持模式转换至半张开模式以释放打印平台；在复位状态下，定位装置由半张开模式转换至完全张开模式以挤压复位装置，复位装置在挤压作用下与离心电机的输出端紧接触，使得复位装置的复位驱动力能通过紧接触作用至离心电机的输出端及打印平台，以使打印平台能由离心后的位置复位至初始位置。技术研发人员：李媛媛,程健翔受保护的技术使用者：深圳制多三维科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4