[发明专利]一种基于气浮原理的增材制造装备

权利要求书

1.一种基于气浮原理的增材制造装备，其特征在于，包括用于打印物体的3D打印喷头，以及驱动所述 3D打印喷头在三维方向运动的三坐标测量系统，所述三坐标测量系统包括控制单元、气浮导轨单元和测量单元，所述测量单元用于测量打印物体的空间点的位置坐标以及所述三坐标轴的空间位置坐标，基于所述测量单元的测量结果，所述控制单元用于控制所述气浮导轨单元驱动所述3D打印喷头在三维方向运动。

2.根据权利要求1所述的基于气浮原理的增材制造装备，其特征在于，所述气浮导轨单元包括X轴气浮导轨组，所述X轴气浮导轨组包括沿X向设置的定导轨和X向滑枕，所述定导轨固定在支撑立柱上，所述X向滑枕与所述定导轨之间设有X轴气浮轴承，使所述X向滑枕相对于所述定导轨平稳往复滑动。

3.根据权利要求2所述的基于气浮原理的增材制造装备，其特征在于，所述气浮导轨单元还包括Y轴气浮导轨组，所述Y轴气浮导轨组包括沿Y向设置的Y导轨和Y向滑枕，所述Y导轨与所述X向滑枕固定连接，所述Y向滑枕与所述Y导轨之间设有Y轴气浮轴承，使所述Y向滑枕相对于所述Y导轨平稳往复滑动。

4.根据权利要求3所述的基于气浮原理的增材制造装备，其特征在于，所述气浮导轨单元还包括Z轴气浮导轨组，所述Z轴气浮导轨组包括沿Z向设置的Z导轨和Z向滑枕，所述Z导轨与所述Y向滑枕固定连接，所述Z向滑枕与所述Z导轨之间设有Z轴气浮轴承，使所述Z向滑枕相对于所述Z导轨平稳往复滑动；所述3D打印喷头通过仪器安装轴安装在所述Z向滑枕上。

5.根据权利要求4所述的基于气浮原理的增材制造装备，其特征在于，所述仪器安装轴为中空结构，所述三坐标测量系统的控制线和所述3D打印喷头的打印耗材均可布置在所述中空结构中，所述仪器安装轴的底部用于安装所述3D打印喷头、加热机构和所述三坐标测量系统的测量头。

6.根据权利要求5所述的基于气浮原理的增材制造装备，其特征在于，所述3D打印喷头的送料结构设置在所述仪器安装轴的上部，用于将所述3D打印的打印耗材通过所述仪器安装轴送入所述3D打印喷头。

7.根据权利要求4所述的基于气浮原理的增材制造装备，其特征在于，所述X、Y和Z轴的气浮轴承均包括金属气垫块和球头螺杆，所述球头螺杆连接所述金属气垫块和相应的所述滑枕，所述金属气垫块在所述滑枕与相应的所述导轨之间产生气膜。

8.根据权利要求7所述的基于气浮原理的增材制造装备，其特征在于，所述气膜的厚度为5μm-15μm之间。

9.根据权利要求5所述的基于气浮原理的增材制造装备，其特征在于，在所述X、Y和Z轴的气浮导轨组均设有相应轴向的所述控制单元，所述控制单元包括控制系统、电机、齿轮齿条副的传动机构、同步带轮减速器，所述控制系统控制相应轴向的所述电机回转运动，所述电机通过所述减速机驱动所述传动机构运动，所述电机的回转运动转化为所述传动机构的直齿条的直线运动，所述直齿条驱动相应轴向的所述滑枕直线往复滑动。

10.根据权利要求9所述的基于气浮原理的增材制造装备，其特征在于，所述测量单元包括所述测量头和光栅测距组件，所述控制系统通过所述测量头测量打印物体的空间点的位置坐标，在所述X、Y和Z轴的气浮导轨组均设有相应轴向的所述光栅测距组件，所述光栅测距组件包括光栅尺和读数头，所述光栅尺固设在所述直齿条上，所述读数头固设在相应轴向的所述滑枕上，所述控制系统通过所述读数头测量所述X、Y和Z轴的三坐标轴空间位置坐标，所述控制系统基于测量结果，反馈并控制相应轴向的所述电机运动。