阅读说明：本技术 一种模块式六轴机械臂颗粒料挤出成型装置 (Modular six-axis mechanical arm particle material extrusion molding device ) 是由 宫一纯 季志辉 徐春红 王宁 时超 石晨龙 龚子禹 裘文飞 徐航 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及机械领域,具体为一种模块式六轴机械臂颗粒料挤出成型装置,其包括Z轴组件所述Z轴组件的两侧上方设置有XY轴组件,所述XY轴组件固定在Z轴组件上,所述XY轴组件上设置有机械臂,所述机械臂固定在XY组件横向运动的滑台上,所述机械臂前部输出端连接有打印头,所述Z轴组件中间为底板组件,所述Z轴组件与底板组件通过底板安装定位孔及磁铁固定及定位置,该模块式六轴机械臂颗粒料挤出成型装置,采用各单元运动部件之间独立的安装,降低安装难度,也为后续维修提供便利,同时增加各独立单元组件的装配精度,减少误差,实现高精度精准打印。(The invention relates to the field of machinery, in particular to a modular six-axis mechanical arm granular material extrusion molding device which comprises a Z-axis assembly, wherein XY-axis assemblies are arranged above two sides of the Z-axis assembly, the XY-axis assemblies are fixed on the Z-axis assembly, mechanical arms are arranged on the XY-axis assemblies, the mechanical arms are fixed on a sliding table in transverse motion of the XY-axis assemblies, the output end of the front part of each mechanical arm is connected with a printing head, a bottom plate assembly is arranged in the middle of the Z-axis assembly, the Z-axis assembly and the bottom plate assembly are fixed and positioned through a bottom plate mounting positioning hole and a magnet, and the modular six-axis mechanical arm granular material extrusion molding device adopts independent mounting among all unit moving parts, reduces mounting difficulty, provides convenience for subsequent maintenance, increases the assembly precision of each independent unit assembly.)

一种模块式六轴机械臂颗粒料挤出成型装置

技术领域

本发明涉及机械领域，具体为一种模块式六轴机械臂颗粒料挤出成型装置。

背景技术

挤出成型是高分子材料加工领域中变化众多、生产率高、适应性强、用途广泛、所占比重最大的成型加工方法。挤出成型是使高聚物的熔体(或粘性流体)在挤出机的螺杆或者柱塞的挤压作用下通过一定形状的口摸而连续成型，所得的制品为具有恒定断向形状的连续型材。

挤出成型工艺适合于所有的高分子材料。塑料挤出成型亦称挤出模塑，几乎能成型所有的热塑性塑料，也可用于热固性塑料，但仅限于酚醛等少数几种热固塑料，且可挤出的热固性塑料制品种类也很少。塑料挤出的制品有管材、板材、棒材、片材、薄膜、单丝、线缆包裹层、各类异型材以及塑料与其他材料复合物，目前约50％的热塑性材料制品是挤出成型的。

目前挤出成型大都需要模具先制造出公母模，然后通过模具灌浆成型，前期工作时间长，制备模具费用高，在小批量个性化没有任何优势，市面上有使用3D打印机来打印的工艺，大都是三轴运动加上材料挤出或者激光烧结而成，也能达到需要的效果。但效率比较慢，在打印复杂零件时往往需要大量支撑物，还不能在现有的物体立体表面进行添加打印，因此受到一定限制。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种模块式六轴机械臂颗粒料挤出成型装置，解决了现有的注塑挤出需要模具，采用3D打印工艺效率不高，复杂零件需要大量支撑等难以解决的问题。

(二)技术方案

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种模块式六轴机械臂颗粒料挤出成型装置，包括Z轴组件，其特征在于：所述Z轴组件的两侧上方设置有XY轴组件，所述XY轴组件固定在Z轴组件上，所述XY轴组件上设置有机械臂，所述机械臂固定在XY组件横向运动的滑台上，所述机械臂前部输出端连接有打印头，所述Z轴组件中间为底板组件，所述Z轴组件与底板组件通过底板安装定位孔及磁铁固定及定位置。

优选的，所述Z轴组件包括Z轴侧板、侧板底部脚架、Z轴导轨、Z轴滑块、滑块连接件、Z轴电机、Z轴滚珠、Z轴丝杆、底板定位磁铁，所述Z轴侧板上两侧垂直安装Z轴导轨，所述Z轴导轨与Z轴滑块连接，所述Z轴导轨中间位置为Z轴丝杆，所述Z轴丝杆底部安装有Z轴电机，所述Z轴电机提供动能，所述Z轴滑块Z轴滚珠通过滑块连接件将他们连接为一个运动整体，所述滑块连接件上安装有底板定位磁铁。

优选的，所述XY轴组件底端安装Y轴左模组及Y轴右模组，所述Y轴左模组及Y轴右模组中间通过Y轴连接杆同步连接，所述Y轴连接杆右边顶端处连接有Y轴电机，所述X轴下模组、X轴上模组、X轴电机、均在Y轴模组上构成X轴滑块的左右运动。

优选的，所述机械臂上机械臂底座安装在X轴滑块上，A轴电机B轴电机C轴电机分别安装在机械臂底座一端，所述机械臂底座另一端连接机械轴臂管，所述机械臂管可自身旋转，所述机械臂管另一端连接机械臂转接腔，所述机械臂转接腔随着机械臂管转动，所述机械臂转接腔两侧连接机械臂输出端腔体，所述机械臂输出端腔体可绕机械臂转接腔呈180度摆动，所述机械臂输出端腔体前端为机械臂输出轴，所述机械臂输出轴为自由转动；

进一步的，所述A轴电机电机轴连接A轴第一直齿轮，所述A轴第一直齿轮与A轴第二直齿轮啮合，所述A轴第二直齿轮与A轴第三斜齿轮为同轴不同端同步输出，所述A轴第三斜齿轮与A轴第四斜齿轮垂直啮合，所述A轴电机传向的转动力最终使机械臂顶端部件摇摆180度；

进一步的，所述B轴电机电机轴连接B轴第一直齿轮，所述B轴第一直齿轮与B轴第二直齿轮啮合，所述B轴第三斜齿轮与B轴第四斜齿轮为同轴不同端同步输出，所述第四斜齿轮与B轴第五直齿轮垂直啮合，所述B轴第五直齿轮与B轴第六直齿轮啮合，所述六直齿轮与B轴第七斜齿轮同轴，所述B轴第七斜齿轮与B轴第八斜齿轮垂直啮合，所述B轴第八斜齿轮另一端连接B轴输出端，所述B轴电机传向的转动力最终使机械臂顶端输出轴自由转动；

进一步的，所述C轴电机电机连接轴C轴第一直齿轮，所述C轴第一直齿轮与C轴第二直齿轮啮合，所述C轴电机传向的转动力最终使机械臂除机械臂底座固定部件外端整体旋转360度。

优选的，所述打印头包含打印头进料、打印头螺杆、打印头喷嘴及打印头加热线圈，所述打印头安装在B轴输出端从而实现打印头的六轴方向运动；所述打印头螺杆结构包含螺杆连接部、螺杆蛟龙、螺杆球头，该结构实现颗粒料有序输出。

优选的，所述底板组件包含打印装置底板、底板下部小车、底板滚轮，所述当底板组件降至最低位时，底板下部小车启动，底板滚轮可转出打印装置，方便打印后的物品运送。

(三)有益效果

本发明的有益效果在于：

1、该模块式六轴机械臂颗粒料挤出成型装置，采用各单元运动部件之间独立的安装，降低安装难度，也为后续维修提供便利，同时增加各独立单元组件的装配精度，减少误差，实现高精度精准打印。

2、该模块式六轴机械臂颗粒料挤出成型装置，前三轴采用机床通用的XYZ三坐标设置，且每轴采用双导轨结构，保证整体结构的刚性同时也减少了重复定位精度误差，后三轴采用机械臂整体模块式安装，各轴之间的旋转角度充分，可根据打印物体的实际情况进行上垂直、左右倾斜角度及左右垂直打印，再复杂的零件也可打印出来，且最大量减少打印支撑材料使用，减少打印时间。

3、该模块式六轴机械臂颗粒料挤出成型装置，打印头中的螺杆与B轴的输出单元直接连接，通过B轴的运动输出可实现物料的连续均衡等压挤出以及不粘结，实现精准高质量打印。

4、该模块式六轴机械臂颗粒料挤出成型装置，打印底板采用定位磁铁安装，在物体打印完成后降到最低位置，底板下部的运输小车工作，运输打印件出货，方便简化了取货流程。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明升降Z轴部分的结构示意图；

图3为本发明XY模组立体结构示意图；

图4为本发明机械臂的结构示意图；

图5为本发明机械臂的主动端局部放大结构示意图；

图6为本发明机械臂的从动端局部放大结构示意图；

图7为本发明打印头结构示意图；

图8为本发明底板组件结构示意图；

图9为本发明打印头螺杆结构示意图。

图中：1Z轴组件、2XY轴组件、3机械臂、4打印头、5底板组件、1001Z轴侧板、1002侧板底部脚架、1003Z轴导轨、1004Z轴滑块、1005滑块连接件、1006Z轴电机、1007Z轴滚珠、1008Z轴丝杆、1009底板定位磁铁、2001Y轴左模组、2002Y轴连接杆、2003Y轴右模组、2004Y轴电机、2005X轴下模组、2006X轴上模组、2007X轴电机、2008X轴滑块、3001机械臂底座、3002A轴电机、3003B轴电机、3004C轴电机、3005机械轴臂管、3006机械臂转接腔、3007机械臂输出端腔体、3008机械臂输出轴、3009B轴第一直齿轮、3010B轴第二直齿轮、3011A轴第一直齿轮、3012A轴第二直齿轮、3013C轴第一直齿轮、3014C轴第二直齿轮、3015A轴第三斜齿轮、3016B轴第三斜齿轮、3017B轴第四斜齿轮、3018A轴第四斜齿轮、3019B轴第五直齿轮、3020B轴第六直齿轮、3021B轴第七斜齿轮、3022B轴第八斜齿轮、3023B轴输出端、4001打印头进料、4002打印头螺杆、4003打印头喷嘴、4004打印头加热线圈、4002-1螺杆连接部、4002-2螺杆蛟龙、4002-3螺杆球头、5001打印装置底板、5002底板安装定位孔、5003底板下部小车、5004、底板滚轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-9所示，本发明提供一种技术方案：一种模块式六轴机械臂颗粒料挤出成型装置，包括Z轴组件1，Z轴组件1的两侧上方设置有XY轴组件2，XY轴组件2固定在Z轴组件1上，XY轴组件2上设置有机械臂3，机械臂3固定在XY组件2横向运动的滑台上，机械臂3前部输出端连接有打印头4，Z轴组件1中间为底板组件5，Z轴组件1与底板组件5通过底板安装定位孔5002及磁铁固定及定位置。

本实施例中，具体的，Z轴组件1包括Z轴侧板1001、侧板底部脚架1002、Z轴导轨1003、Z轴滑块1004、滑块连接件1005、Z轴电机1006、Z轴滚珠1007、Z轴丝杆1008、底板定位磁铁1009，Z轴侧板1001上两侧垂直安装Z轴导轨1003，Z轴导轨1003与Z轴滑块1004连接，Z轴导轨1003中间位置为Z轴丝杆1008，Z轴丝杆1008底部安装有Z轴电机1006，Z轴电机1006提供动能，Z轴滑块1004Z轴滚珠1007通过滑块连接件1005将他们连接为一个运动整体，滑块连接件1005上安装有底板定位磁铁1009。

本实施例中，具体的，XY轴组件2底端安装Y轴左模组2001及Y轴右模组2003，所述Y轴左模组2001及Y轴右模组2003中间通过Y轴连接杆2002同步连接，所述Y轴连接杆2002右边顶端处连接有Y轴电机2004，所述X轴下模组2005、X轴上模组2006、X轴电机2007、均在Y轴模组上构成X轴滑块2008的左右运动。

本实施例中，具体的，机械臂3上机械臂底座3001安装在X轴滑块2008上，3001一端，机械臂底座3001另一端连接机械轴臂管3005，机械臂管3005可自身旋转，机械臂管3005另一端连接机械臂转接腔3006，机械臂转接腔3006随着机械臂管3005转动，机械臂转接腔3006两侧连接机械臂输出端腔体，机械臂输出端腔体3007可绕机械臂转接腔3006呈180度摆动，机械臂输出端腔体前端为机械臂输出轴，机械臂输出轴为自由转动。

A轴电机3002电机轴连接A轴第一直齿轮3011，A轴第一直齿轮3011与A轴第二直齿轮3012啮合，A轴第二直齿轮3012与A轴第三斜齿轮3015为同轴不同端同步输出，A轴第三斜齿轮3015与A轴第四斜齿轮3018垂直啮合，A轴电机3002传向的转动力最终使机械臂顶端部件摇摆180度。

B轴电机3003电机轴连接B轴第一直齿轮3009，B轴第一直齿轮3009与B轴第二直齿轮3010啮合，B轴第三斜齿轮3016与B轴第四斜齿轮3017为同轴不同端同步输出，第四斜齿轮3017与B轴第五直齿轮3019垂直啮合，B轴第五直齿轮3019与B轴第六直齿轮3020啮合，六直齿轮3020与B轴第七斜齿轮3021同轴，B轴第七斜齿轮3021与B轴第八斜齿轮3022垂直啮合，B轴第八斜齿轮3022另一端连接B轴输出端3023，B轴电机3003传向的转动力最终使机械臂顶端输出轴自由转动。

C轴电机3004电机连接轴C轴第一直齿轮3013，C轴第一直齿轮与C轴第二直齿轮啮合，轴电机3004传向的转动力最终使机械臂除机械臂底座3001固定部件外端整体旋转360度。

本实施例中，具体的，打印头4包含打印头进料4001、打印头螺杆4002、打印头喷嘴4003及打印头加热线圈4004，所述打印头4安装在B轴输出端3023从而实现打印头4的六轴方向运动，打印头螺杆4002结构包含螺杆连接部4002-1、螺杆蛟龙4002-2、螺杆球头4002-3，该结构实现颗粒料有序输出。

本实施例中，具体的，底板组件5包含打印装置底板5001、底板下部小车5003、底板滚轮5004所述当底板组件5降至最低位时，底板下部小车5003启动，底板滚轮5004可转出打印装置，方便打印后的物品运送。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。