[发明专利]曲面压电陶瓷电流体喷射打印成型装置

权利要求书

1.一种曲面压电陶瓷电流体喷射打印成型装置，其特征在于，所述的曲面压电陶瓷电流体喷射打印成型装置包括电喷射压电陶瓷模块和曲面基底六轴联动模块；

所述的电喷射压电陶瓷模块包括PC工控机(1)、CCD观察相机(2)、微量注射泵(4)、精密注射器(5)、软管(6)、喷针(7)和高压电源(8)；所述的精密注射器(5)固定在微量注射泵(4)上，通过软管(6)和喷针(7)相连，且喷针(7)固定在三维移动装置(10)的Z轴滑块上，位于三维旋转装置(9)的上方；所述的高压电源(8)，其正极输出端与喷针(7)相连接，其负极输出端与三维旋转装置(9)中的可换夹具(19)相连接；陶瓷浆料作为原材料墨汁，储存在精密注射器(5)中；所述的微量注射泵(4)供电后，控制精密注射器(5)以稳定的流量将原材料墨汁经过软管(6)后从喷针(7)口喷出，实现电喷射打印；所述的CCD观察相机(2)、微量注射泵(4)和高压电源(8)，均与PC工控机(1)连接，通过CCD观察相机(2)观察打印过程中射流的稳定性，通过PC工控机(1)控制微量注射泵(4)的注射以及高压电源(8)通电情况；

所述的曲面基底六轴联动模块包括PC工控机(1)、定位相机(3)、三维旋转装置(9)和三维移动装置(10)；所述的三维旋转装置(9)包括导电滑环(11)、周向旋转架(12)、Y向旋转步进电机(13)、Y向旋转架(14)、X向旋转架(16)、调平配重(17)、可换夹具(19)、X向旋转步进电机(20)、周向旋转电机(22)、X向旋转限位传感器(18)、Y向旋转限位传感器(15)和Z向旋转限位传感器(21)；所述的Y向旋转架(14)和X向旋转架(16)为框架结构，二者分别由Y向旋转步进电机(13)和X向旋转步进电机(20)控制并提供Y向和X向的旋转力矩；可换夹具(19)固定安装在X向旋转架(16)上，X向旋转架(16)通过安装轴安装在Y向旋转架(14)，X向旋转架(16)绕轴旋转；所述的Y向旋转架(14)通过安装轴安装在周向旋转架(12)上，Y向旋转架(14)绕轴旋转；所述的周向旋转架(12)通过周向旋转电机(22)提供周向的旋转力矩并保证打印的均匀性，使周向旋转架(12)绕底座周向旋转；从而通过电机和旋转架的配合带动可换夹具(19)做曲面运动；所述的X向旋转步进电机(20)和调平配重(17)均安装在Y向旋转架(14)上，且二者的安装位置相对称，通过调平配重(17)平衡X向旋转步进电机(20)的重量；所述的X向旋转限位传感器(18)、Y向旋转限位传感器(15)和Z向旋转限位传感器(21)分别安装在X向旋转架(16)、Y向旋转架(14)和周向旋转架(12)上，并与PC工控机(1)相连接，为模块的旋转运动提供基准原点和限位点，并通过PC工控机(1)反馈限位和回零；所述的导电滑环(11)安装在周向旋转架(12)的下方，解决周向电机22的旋转导致Y向旋转步进电机(13)和X向旋转步进电机(20)以及X向旋转限位传感器(18)、Y向旋转限位传感器(15)和Z向旋转限位传感器(21)的控制线发生绕线问题；所述的曲面基底(23)固定在可换夹具(19)上，并通过紧定螺钉(26)进行紧固；所述的三维旋转装置(9)安装在三维移动装置(10)的X/Y二维移动平台上，三维移动装置(10)实现三维旋转装置(9)的X和Y轴平移运动，通过调节三维移动装置(10)的Z轴滑块的位置以调整喷针(7)与曲面基底(23)之间的距离；三维旋转装置(9)和三维移动装置(10)均与PC工控机(1)相连接，PC工控机(1)协同控制三维旋转装置(9)和三维移动装置(10)实现六轴联动运动，实现曲面基底(23)的X、Y轴旋转运动以及周向旋转运动，从而实现复杂压电陶瓷曲面轨迹的运动；所述的定位相机(3)固定在三维移动装置(10)的Z轴滑块上，位于三维旋转装置(9)的上方，且与PC工控机(1)连接，通过定位相机(3)和三维移动装置(10)的共同配合实现曲面基底(23)轨迹的精确重复定位。

2.根据权利要求1所述的一种曲面压电陶瓷电流体喷射打印成型装置，其特征在于，所述的微量注射泵(4)由220V交流电压供电，可实现100nL/min级溶液流量；所述的高压电源(8)输出的电压范围为0-5kV。