[发明专利]一种基于气浮原理的增材制造装备

说明书

本发明涉及一种基于气浮原理的增材制造装备。该设备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。通过气浮导轨单元驱动3D打印喷头在三维方向运动，实现了无摩擦和无振动的平滑移动，消除了现有技术中因结构精度较低产生的运动误差，测量单元结合控制单元实现了自动测距与反馈调节，实现了3D打印时的精准定位，拓展了3D打印的应用范围。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种基于气浮原理的增材制造装备。

背景技术

增材制造技术（俗称3D打印）是一种快速成型技术，它以数字模型为基础，将金属粉末、流体材质、塑料等各种类型的可粘合材料，通过计算机软件程序控制，使用逐层堆叠材料的方式来构建物体的立体成型技术。

现有技术中，3D打印机三轴的主要运动机构为滚珠丝杠与丝母的直线导轨方式，其减速机多存在一定的回程差，因此三轴尤其是垂直运动的Z轴定位精度一般较低，行程范围较小且受结构限制，现有技术的3D打印机功能较单一，通常只能完成增材制造功能。

气浮导轨是基于空气轴承的基本原理，能够实现无摩擦和无振动的平滑移动。它具有运动精度高、清洁无污染等特点。同时还具有误差均化作用，因而可用比较低的制造精度来获得较高的导向精度。

将气浮导轨技术应用到增材制造装备中，可集成出一种高精度和大尺寸系列化的3D打印装置。满足了采用增材制造方式的大型零部件在高精度和大尺寸领域的要求。

因此，发明人创造性的提供了一种基于气浮原理的增材制造装备。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于气浮原理的增材制造装备，创造性的应用了增材制造技术和气浮导轨技术，解决了现有增材制造设备定位精度低和行程范围小的问题。

本发明的实施例提出了一种高精度的增材制造装备，该装备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。

在第一种可能的实现方式中，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。

结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，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。

结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，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。

结合上述可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，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。