本發(fā)明涉及增材制造領(lǐng)域，特別涉及一種3D增材印花機(jī)刮刀控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

增材制造(Additive Manufacturing，AM)技術(shù)是采用材料逐漸累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的材料去除切削加工技術(shù)，是一種"自下而上"的制造方法；近二十年來，AM技術(shù)取得了快速的發(fā)展，"快速原型制造(Rapid Prototyping)"、"三維打印(3D Printing)"、"實(shí)體自由制造(Solid Free-form Fabrication)"之類各異的叫法分別從不同側(cè)面表達(dá)了這一技術(shù)的特點(diǎn)。

增材制造技術(shù)是指基于離散、堆積原理，由零件三維數(shù)據(jù)驅(qū)動直接制造零件的科學(xué)技術(shù)體系?；诓煌姆诸愒瓌t和理解方式，增材制造技術(shù)還有快速原型、快速成形、快速制造、3D打印、3D增材印花機(jī)刮刀控制系統(tǒng)等多種稱謂，其內(nèi)涵仍在不斷深化，外延也不斷擴(kuò)展。

近年來，增材制造在紡織行業(yè)也得到了應(yīng)用，特別是在服裝和鞋業(yè)面料上得到了廣泛的應(yīng)用；其印刷一般工序?yàn)樵诿媪媳砻嬗∷D案，接著烘干，然后在根據(jù)需要在圖案上面再次印刷，再次烘干；而第兩次印刷時，因?yàn)闊o法精確定位和印刷力無法準(zhǔn)確控制，印刷墨料無法均勻分布在圖案上；這在于普通絲網(wǎng)印刷機(jī)，絲網(wǎng)為具有彈性的通透膜，四周固定在網(wǎng)框上，刮刀掛過時其越靠近中間位置越有彈性；因此普通刮刀和網(wǎng)膜之間的印刷墨料所受到的刮刀力是不均勻的，造成印刷墨料其滲透網(wǎng)膜多少是不均勻的，從而造成印刷墨料無法準(zhǔn)確疊加，因此無法提高增材制造的厚度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種3D增材印花機(jī)刮刀控制系統(tǒng)，旨在解決目前3D增材印刷時印刷墨料無法準(zhǔn)確疊加，無法提高增材制造的厚度等問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種3D增材印花機(jī)刮刀控制系統(tǒng)，印刷支架、刮刀和刮刀控制系統(tǒng)；所述刮刀通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)安裝在印刷支架上；所述刮刀控制系統(tǒng)為刮刀在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上運(yùn)動提供動力，并調(diào)整刮刀的刮力；所述刮刀控制系統(tǒng)包刮力傳感器、處理器和隨動調(diào)整機(jī)構(gòu)；所述力傳感器感應(yīng)刮刀刮力，并將信號發(fā)送至處理器；所述處理器接收力傳感器感應(yīng)到的刮刀刮力信號并指令隨動調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保持刮刀預(yù)設(shè)的刮力；所述隨動調(diào)整機(jī)構(gòu)根據(jù)處理器的指令，對刮刀進(jìn)行位置調(diào)整，以保持刮刀按預(yù)設(shè)的刮力工作。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括刮刀安裝座和豎直導(dǎo)軌，所述豎直導(dǎo)軌安裝在印刷支架上，所述刮刀安裝座一端與豎直導(dǎo)軌配合，所述刮刀安裝可以在豎直導(dǎo)軌上上下移動，所述刮刀安裝在刮刀安裝座上，所述刮力感器安裝與刮刀安裝座上，用于感應(yīng)刮刀刮力；所述隨動調(diào)整機(jī)構(gòu)包括刮刀安裝座驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述刮刀安裝座驅(qū)動機(jī)構(gòu)為刮刀安裝座在豎直導(dǎo)軌上運(yùn)動提供動力，所述刮刀安裝座驅(qū)動機(jī)構(gòu)與處理器信號連接，接收處理處理器指令，使刮刀安裝座上的刮刀保持預(yù)設(shè)刮力。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述刮刀安裝座驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括絲桿、絲桿螺母和絲桿驅(qū)動器；所述絲桿安裝在印刷支架上，所述絲桿螺母與絲桿配合連接，所述絲桿驅(qū)動器為絲桿旋轉(zhuǎn)提供動力，用于驅(qū)動配合在絲桿上的絲桿螺母做上下運(yùn)動；所述絲桿螺母一端與刮刀安裝座連接，所述絲桿螺母運(yùn)動時帶動刮刀安裝座在豎直導(dǎo)軌上運(yùn)動；所述絲桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)與處理器信號連接，用于執(zhí)行處理器的指令，調(diào)整刮刀安裝座的上下位置，以保持刮刀在的刮力。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述絲桿驅(qū)動器為伺服電機(jī)，所述絲桿設(shè)置在伺服電機(jī)輸出軸上，所述伺服電機(jī)與處理器連接，用于執(zhí)行處理器命令，帶動絲桿旋轉(zhuǎn)，調(diào)整刮刀安裝座在絲桿上的上下運(yùn)動，以保持刮刀在網(wǎng)框上的刮力。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述絲桿為滾珠絲桿。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述的3D增材印花機(jī)刮刀控制系統(tǒng)，包括刀架、軸承座、轉(zhuǎn)軸、刀片夾和刮刀片；所述刀架設(shè)置在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上，所述軸承座數(shù)量為2，所述轉(zhuǎn)軸左右兩端分別安裝在軸承座上，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置刀架正下方，所述刀片通過刀片夾安裝在刀片夾上；所述隨動調(diào)整機(jī)構(gòu)包括刮刀調(diào)整機(jī)構(gòu)，所述刮刀調(diào)整機(jī)構(gòu)為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動提供動力，使刮刀與水平面之間成一定角度；所述刮刀調(diào)整機(jī)構(gòu)與處理器信號連接，用于執(zhí)行根據(jù)處理器的指令，調(diào)整轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)軸上的刮刀保持預(yù)設(shè)刮力。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述刮刀調(diào)整機(jī)構(gòu)包括刮刀調(diào)整電機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)，所述刮刀調(diào)整電機(jī)設(shè)置在刀架上，所述刮刀調(diào)整電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)軸連接，所述連接位置為轉(zhuǎn)軸中部，所述刮刀調(diào)整電機(jī)與處理器連接，用于執(zhí)行處理器命令，通過傳動機(jī)構(gòu)調(diào)整轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)軸上的刮刀保持預(yù)設(shè)刮力。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述刮刀調(diào)整電機(jī)為伺服電機(jī)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述傳動機(jī)構(gòu)為同步帶傳動機(jī)構(gòu)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述刮刀片為彈性刮刀片。

有益效果：3D增材印花機(jī)印刷，刮刀在網(wǎng)板上刮動時，刮力傳感器將感應(yīng)到的刮力信息傳遞給處理器，處理器對信號判斷后向隨動調(diào)整機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，所述隨動調(diào)整機(jī)構(gòu)根據(jù)處理器的指令，對刮刀進(jìn)行位置調(diào)整，以保持刮刀隨時按照按預(yù)設(shè)的刮力工作，從而保證刮刀的刮力在這個刮印過程中即便網(wǎng)膜彈性變動下依舊恒定，從而使得墨料能夠均勻的滲透過絲網(wǎng)，均勻的分布在印刷標(biāo)的上，從而實(shí)現(xiàn)多次準(zhǔn)確疊加，達(dá)到增材制造的厚度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明3D增材印花機(jī)刮刀控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選實(shí)施例結(jié)果示意圖；

標(biāo)號說明：

101.印刷支架

200.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

201.刮刀安裝座

202.豎直導(dǎo)軌

300.刮刀安裝座驅(qū)動機(jī)

301.絲桿驅(qū)動器

302.絲桿

303.絲桿螺母

400.刮刀

401.刀架

402.軸承座

403.轉(zhuǎn)軸

404.刀片夾

405.刀片

500.刮刀調(diào)整機(jī)構(gòu)

501.刮刀調(diào)整電機(jī)

502.傳動機(jī)構(gòu)

601.刮力感應(yīng)器

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說明。

本案所指的3D增材印花機(jī)是指通過改造現(xiàn)有絲網(wǎng)印刷達(dá)到增材制造的機(jī)械設(shè)備，3D增材印花機(jī)包括機(jī)架、行走裝置、印刷機(jī)構(gòu)和控制裝置，其印刷一般工序?yàn)闄C(jī)架通過行走裝置將印刷設(shè)備運(yùn)送到印刷標(biāo)上方，印刷標(biāo)常為衣服面料和鞋子面料，在印刷標(biāo)的面料表面印刷圖案，然后移走印刷機(jī)構(gòu)，之后用烘干設(shè)備烘干，烘干后再根據(jù)需要在圖案上面再次印刷，然后再次印刷；直到實(shí)現(xiàn)設(shè)定好的增材制造的厚度。

本案所指的3D增材印花機(jī)包括控機(jī)架、行走裝置、印刷機(jī)構(gòu)和控制裝置；其工作原理為所述機(jī)架上設(shè)有行走裝置，所述行走裝置包括與導(dǎo)軌匹配的行走輪、定位機(jī)構(gòu)和伺服電機(jī)，機(jī)架在伺服電機(jī)的帶動下通過行走輪行走，定位系統(tǒng)采用兩步定位法，實(shí)現(xiàn)3D增材印花機(jī)定位，做好印花準(zhǔn)備，即粗定位和精定位結(jié)合實(shí)現(xiàn)的快速定位，在機(jī)架上設(shè)有兩個傳感器，首先機(jī)架在伺服電機(jī)的帶動下行走，直到第一傳感器檢測到預(yù)設(shè)好的定位標(biāo)的后，定位標(biāo)可為定位柱，伺服電機(jī)減速慢行，當(dāng)?shù)诙鞲衅鳈z測到定位標(biāo)的時伺服電機(jī)停止運(yùn)動，機(jī)架與定位柱的相對位置因機(jī)器慣性力的原因并不確定，但接近確定值，此時精確定位的導(dǎo)向輪停在定位柱的附近，接著對位導(dǎo)向輪在齒輪齒條的作用下頂向定位柱，接觸后，對位導(dǎo)向輪產(chǎn)生沿行走方向的力，從而實(shí)現(xiàn)精確定位，從而使3D增材印花機(jī)停在跑臺的預(yù)設(shè)位置上，此時印刷機(jī)構(gòu)開始工作，刮刀在驅(qū)動機(jī)構(gòu)作用下在網(wǎng)框上刮印，然而在3D增材印花時，要求刮刀的刮印力、刮印角度能夠調(diào)整，尤其是刮印力需實(shí)時調(diào)整，若不考慮刮刀機(jī)構(gòu)重力的影響，刮印力是刮刀經(jīng)絲網(wǎng)刮壓層印面而產(chǎn)生的彈性變形力、摩擦力的合力，摩擦力的大小受彈性變形力的影響，所以，調(diào)整刮印力只需改變刮刀的角度和上下位置。

為了便于統(tǒng)一說明，本文中提到的刮力為刮印力，即在絲網(wǎng)印刷時刮刀對絲網(wǎng)膜的刮印力度。

請一并參照圖1，如圖1所示可知，本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例為一種3D增材印花機(jī)刮刀控制系統(tǒng)，包括：印刷支架101、刮刀400和刮刀控制系統(tǒng)；

如圖1所示，本發(fā)明所述印刷支架在一種優(yōu)選實(shí)施例中的數(shù)量為2，所述刮刀400兩端分別通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)安裝在印刷支架101上；在另外一些優(yōu)選實(shí)施例中所述印刷支架數(shù)量為1，此時刀架401中部通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)安裝在印刷支架上。

為了能快速的上下調(diào)整刮刀位置，從而調(diào)整刮印力，本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)200包括刮刀安裝座201和豎直導(dǎo)軌202，所述豎直導(dǎo)軌安裝在印刷支架上，在一些優(yōu)選實(shí)施例中豎直導(dǎo)軌可選擇圓弧形溝槽導(dǎo)軌或哥德式溝槽導(dǎo)軌，所述刮刀安裝座的一端設(shè)有與導(dǎo)軌溝槽相匹配的配合件，所述刮刀安裝座可以在豎直導(dǎo)軌上沿著導(dǎo)槽上下移動，所述刮刀安裝在刮刀安裝座上，因此刮刀也能夠順著軌道方向做豎直運(yùn)動；所述刮力感器601安裝與刮刀安裝座上，用于感應(yīng)刮刀刮力。

所述隨動調(diào)整機(jī)構(gòu)包括刮刀安裝座驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)在有些優(yōu)選實(shí)施例中可以是電機(jī)、齒輪和齒條組成的傳動結(jié)構(gòu)，將齒條設(shè)置在刮刀安裝座上，電機(jī)帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪帶動齒條做上下運(yùn)動，從而帶動刮刀安裝座在導(dǎo)軌上做上運(yùn)動，所述刮刀安裝座驅(qū)動機(jī)構(gòu)為刮刀安裝座在豎直導(dǎo)軌上運(yùn)動提供動力，所述刮刀安裝座驅(qū)動機(jī)構(gòu)與處理器信號連接，接收處理處理器指令，使刮刀安裝座上的刮刀保持預(yù)設(shè)刮力。

在另外的一些實(shí)施例中，為了使刮刀上下移動更加穩(wěn)定，所述刮刀安裝座驅(qū)動機(jī)構(gòu)300包括絲桿302、絲桿螺母303和絲桿驅(qū)動器301；所述絲桿可選用精密旋轉(zhuǎn)式絲桿，所述絲桿安裝在印刷支架上，所述絲桿螺母與絲桿配合連接，所述絲桿驅(qū)動器為絲桿旋轉(zhuǎn)提供動力，絲桿驅(qū)動器可選擇同步電機(jī)或異步電機(jī)，用于驅(qū)動配合在絲桿上的絲桿螺母做上下運(yùn)動；所述絲桿螺母一端與刮刀安裝座連接，所述絲桿螺母運(yùn)動時帶動刮刀安裝座在豎直導(dǎo)軌上運(yùn)動；所述絲桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)與處理器信號連接，用于執(zhí)行處理器的指令，調(diào)整刮刀安裝座的上下位置，以保持刮刀在的刮力。

為了能夠使控制更加穩(wěn)定，且實(shí)現(xiàn)隨動控制，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，所述絲桿驅(qū)動器為伺服電機(jī)，因?yàn)樗欧姍C(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象；伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，且具有機(jī)電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性；所述絲桿設(shè)置在伺服電機(jī)輸出軸上，如此設(shè)置可增加穩(wěn)定性和提高反應(yīng)時間；所述伺服電機(jī)與處理器連接，用于執(zhí)行處理器命令，帶動絲桿旋轉(zhuǎn)，調(diào)整刮刀安裝座在絲桿上的上下運(yùn)動，以保持刮刀在網(wǎng)框上的刮力。

為了提高傳輸效率和穩(wěn)定性，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，所述絲桿為滾珠絲桿；因?yàn)闈L珠絲杠螺母副傳動摩擦系數(shù)小，無滑移，且傳輸效率高。

為了根據(jù)精確的調(diào)整刮力，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述的3D增材印花機(jī)刮刀控制系統(tǒng)，包括刀架401、軸承座402、轉(zhuǎn)軸403、刀片夾404和刮刀片405；所述刀架設(shè)置在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上，所述軸承座數(shù)量為2，所述轉(zhuǎn)軸左右兩端分別安裝在軸承座上，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置刀架正下方，所述刀片通過刀片夾安裝在刀片夾上，通過刀片夾夾裝刀片便于快速更換刀片；在絲網(wǎng)印刷時，要求刮刀的刮印力、刮印角度能夠調(diào)整，尤其是刮印力需實(shí)時精確調(diào)整，若不考慮刮刀機(jī)構(gòu)重力的影響，刮印力是刮刀經(jīng)絲網(wǎng)刮壓層印面而產(chǎn)生的彈性變形力、摩擦力的合力，摩擦力的大小受彈性變形力的影響，所以，調(diào)整刮印力只需改變刮刀的角度和上下位置；當(dāng)需要微小調(diào)整時候，只需要通過刮刀調(diào)整機(jī)構(gòu)給轉(zhuǎn)軸輸出轉(zhuǎn)動力，使刮刀與水平面之間成一定角度，這樣刮刀與絲網(wǎng)之間的力就改變了；所述刮刀調(diào)整機(jī)構(gòu)與處理器信號連接，用于執(zhí)行根據(jù)處理器的指令，調(diào)整轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)軸上的刮刀保持預(yù)設(shè)刮力。

為了使刮刀在轉(zhuǎn)動時，兩邊的刮力均勻，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，所述刮刀調(diào)整機(jī)構(gòu)包括刮刀調(diào)整電機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)，所述刮刀調(diào)整電機(jī)501設(shè)置在刀架上，所述刮刀調(diào)整電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)502與轉(zhuǎn)軸連接，所述連接位置為轉(zhuǎn)軸中部，所述刮刀調(diào)整電機(jī)與處理器連接，用于執(zhí)行處理器命令，通過傳動機(jī)構(gòu)調(diào)整轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)軸上的刮刀保持預(yù)設(shè)刮力，將傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置在中部可以均勻的帶動整個刮刀的轉(zhuǎn)動，使得兩邊受力更均勻。

為了提高整個刮刀的調(diào)整反應(yīng)時間，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，所述刮刀調(diào)整電機(jī)為伺服電機(jī)，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，且具有機(jī)電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性；所述絲桿設(shè)置在伺服電機(jī)輸出軸上，如此設(shè)置可增加穩(wěn)定性和提高反應(yīng)時間。

為了提高傳送穩(wěn)定性，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，所述傳動機(jī)構(gòu)為同步帶傳動機(jī)構(gòu)；同步帶傳送它綜合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動各自的優(yōu)點(diǎn)，轉(zhuǎn)動時，通過帶齒與輪的齒槽相嚙合來傳遞動力，傳輸用同步帶傳動具有準(zhǔn)確的傳動比，無滑差，可獲得恒定的速比，傳動平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動比范圍大。

為了更好保護(hù)網(wǎng)框和絲網(wǎng)作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述刮刀片為彈性刮刀片，彈性刮刀片可選用橡膠刀片。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效形狀或結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。