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申请/专利权人：河南科技大学

摘要：本发明涉及一种基于解耦并联机构的五轴3D打印机，包括解耦并联机构、打印喷头和热床机构，解耦并联机构包括动平台、静平台和四条分支运动链，四条分支运动链的两端分别与静平台和动平台连接，打印喷头连接在动平台上；四条分支运动链包括第一分支运动链、第二分支运动链、第三分支运动链和纯约束运动链；第一分支运动链控制动平台沿y轴平移，第二分支运动链控制动平台绕u轴转动，第三分支运动链控制动平台沿x轴平移，纯约束分支运动链用于限制动平台沿z轴运动、绕v轴转动和绕w轴转动；热床机构的热床平台能够沿与z轴平行的方向平移以及绕与z轴平行的方向转动。本发明利用解耦并联机构的运动输出特性配合热床机构实现5轴3D打印。

主权项：1.一种基于解耦并联机构的五轴3D打印机，包括解耦并联机构（100）、打印喷头（200）和热床机构（300），其特征在于：所述解耦并联机构（100）包括动平台（400）、静平台（500）和四条分支运动链，四条分支运动链的两端分别与静平台（500）和动平台（400）连接；所述打印喷头（200）连接在所述动平台（400）上；四条分支运动链包括三条主动运动链和一条纯约束运动链（L4），三条主动运动链分别为第一分支运动链（L1）、第二分支运动链（L2）和第三分支运动链（L3）；从静平台（500）到动平台（400），所述第一分支运动链（L1）和第二分支运动链（L2）的结构组成均为RURU，运动链起始端的转动副与静平台（500）上对应的运动链驱动器（700）连接，运动链末端的万向铰与动平台（400）固接，转动副和万向铰之间以连杆连接；从静平台（500）到动平台（400），所述第三分支运动链（L3）的结构组成为RURR，运动链起始端的转动副与静平台（500）上对应的运动链驱动器（700）连接，运动链末端的转动副与动平台（400）连接，转动副和万向铰之间、转动副和转动副之间均以连杆连接；从静平台（500）到动平台（400），所述纯约束运动链（L4）的结构组成为PPR，运动链起始端的移动副与静平台（500）连接，运动链末端的转动副与动平台（400）连接，第二个移动副和转动副之间以连杆连接，并且两个移动副的运动方向垂直，并平行于静平台（500）平面；第一分支运动链（L1）、第三分支运动链（L3）和第四分支运动链（L4）连接在动平台（400）的同一侧面，第二分支运动链（L2）连接在动平台（400）上所述侧面的相对面，且第一分支运动链（L1）、第三分支运动链（L3）和第四分支运动链（L4）与动平台（400）相连处的转动轴线共线；以第三分支运动链（L3）起始端的转动副的转动轴线为y轴，该转动副上连杆延长线与y轴交点为原点O，垂直于静平台（500）平面的方向为z轴，并由右手定则确定x轴，建立空间坐标系O-xyz；以纯约束运动链（L4）末端的转动副转动轴线为u轴，与该转动副相连的连杆延长线与u轴交点为原点OD，垂直于动平台（400）平面的方向w轴，并由右手定则确定v轴，建立空间坐标系OD-uvw；所述第一分支运动链（L1）用于控制动平台（400）沿O-xyz坐标系的y轴平行运动，所述第二分支运动链（L2）控制动平台（400）绕OD-uvw坐标系的u轴转动，第三分支运动链（L3）控制动平台（400）沿O-xyz坐标系的x轴平行运动，纯约束分支运动链（L4）用于限制动平台（400）沿z轴运动、绕v轴转动和绕w轴转动，使得动平台（400）只具有沿x移动、沿y移动和绕u轴转动的自由度；所述热床机构（300）设有热床框架（301）和热床平台（307），所述热床平台（307）通过升降组件实现在热床框架（301）上的升降运动，升降运动方向与所述O-xyz坐标系的z轴平行；所述升降组件上设置有热床驱动组件，用于驱动热床平台（307）转动，且转动轴线与所述O-xyz坐标系的z轴平行。

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