本發(fā)明涉及一種3d打印和并聯(lián)機構(gòu)領(lǐng)域的驅(qū)動機構(gòu)，更確切地說，本發(fā)明涉及一種高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)。

背景技術(shù)：

3d打印技術(shù)是一種新興的快速成型技術(shù)，以“每層的疊加”為加工生產(chǎn)方式。自推出以來，形成了一股風靡全球的科技旋風，在航空航天、醫(yī)學、汽車工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。3d打印機的驅(qū)動機構(gòu)分為直角坐標式、串聯(lián)式和并聯(lián)式三種。

目前國內(nèi)外3d打印機的驅(qū)動機構(gòu)以直角坐標結(jié)構(gòu)居多，但該類設(shè)備的打印空間直接受到導(dǎo)軌長度的限制，使得打印機占用空間較大而打印空間較小，同時打印機的打印速度受到三個方向上聯(lián)動響應(yīng)速度的限制，打印速度較慢。若零件尺寸過小，則會出現(xiàn)打印頭抖動情況，影響打印精度。

中國專利公告(布)號為cn203936378u，公告(布)日為2014年11月12日，發(fā)明名稱為“一種3d打印機用的打印結(jié)構(gòu)”，該案中提供了一類串聯(lián)式3d打印機用的打印結(jié)構(gòu)，能夠在打印機內(nèi)部空間內(nèi)實現(xiàn)多角度、多高度的打印,能夠?qū)σ呀?jīng)成型的產(chǎn)品進行二次打印,同時模型工作臺還可以對模型進行快速夾持定位。以解決現(xiàn)有3d打印機打印頭角度固定，不能對產(chǎn)品實現(xiàn)二次打印等問題。但是串聯(lián)機械臂剛度較差，且串聯(lián)機械臂的逆運動學求解結(jié)果為多解，響應(yīng)速度較慢，造成了打印精度和打印速度均不夠理想。

陰賀生等發(fā)表了題為“基于三臂并聯(lián)結(jié)構(gòu)的桌面3d打印機”的文獻，文獻期刊來源《機械》2015年第2期36-40頁，該案中提供了一種基于三臂并聯(lián)結(jié)構(gòu)的桌面3d打印機，可以提升3d打印機豎直方向打印空間。但是無論支鏈的連桿長度如何，該打印機在水平方面的打印空間都不可能超出3根立柱的限制，打印空間有待提高。

中國專利公告(布)號為cn203485190u，公告(布)日為2014年3月19日，發(fā)明名稱為“一種基于并聯(lián)機構(gòu)的3d打印機”，該案中提供了一類三維平移并聯(lián)機構(gòu)即一種基于并聯(lián)機構(gòu)的3d打印機，以解決現(xiàn)有3d打印機打印空間小和打印速度慢的問題；

并聯(lián)機構(gòu)經(jīng)過改裝，也可用于3d打印領(lǐng)域，目前已經(jīng)運用到3d打印系統(tǒng)的并聯(lián)機構(gòu)包括各delta機構(gòu)的改型。北京交通大學的常定勇等發(fā)表了題為“多輸出3d打印冗余并聯(lián)機器人的設(shè)計與分析”的文獻，文獻來源《中國機械工程》2015年第26卷12期1595-1602頁，該案中設(shè)計了一種新型多輸出3d打印機器人,該機器人機構(gòu)以delta并聯(lián)機構(gòu)為主要構(gòu)型，以stewart并聯(lián)機構(gòu)為輔助構(gòu)型。輔助構(gòu)型是為了確保打印機末端執(zhí)行器的剛度和運動的精度，為動平臺提供支撐力，并且通過控制動平臺運動時產(chǎn)生的振動提高打印機末端執(zhí)行器的運動平穩(wěn)性。在末端執(zhí)行器上布置多個打印頭，以實現(xiàn)多輸出。

許意華等發(fā)表了題為“串并聯(lián)微動操作指運動學分析”的文獻，文獻來源《機械科學與技術(shù)》2001年第20卷第6期862-866頁，該案中提出兩個3-prs并聯(lián)機構(gòu)串聯(lián)而成的操作指用于微動操作。將該結(jié)構(gòu)改裝成3d打印設(shè)備，打印空間將會很小。

中國專利公告(布)號為cn204367426u，公告(布)日為2015年6月3日，發(fā)明名稱為“一種并聯(lián)機構(gòu)3d打印機”，該案中提供了一種由delta并聯(lián)機構(gòu)組成的3d打印機，以解決目前三軸聯(lián)動3d打印機占用空間大和打印速度慢的問題。但是該3d打印機采用立柱式設(shè)計直接導(dǎo)致該3d打印機的打印空間有限。

中國專利公告(布)號為cn105818381u，公告(布)日為2016年8月3日，發(fā)明名稱為“一種基于平面并聯(lián)機構(gòu)的3d打印機”，該案中提供了一種由平面并聯(lián)機構(gòu)組成的3d打印機，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但是受平面打印范圍影響，只適合打印零件長度寬度較小的零件；打印平臺上下移動，受其承載能力限制，不適合于打印零件過重。

直角坐標式、串聯(lián)式和并聯(lián)式3d打印機，其最大打印空間均與打印頭到打印機底座的最遠距離呈正比。而且3d打印速度要求較高，一般采用電機驅(qū)動方式。如果該最遠距離過大，則在打印尺寸較小的零件或零件上尺寸較小的部位時，電機需要頻繁正反轉(zhuǎn)，此時受驅(qū)動機構(gòu)尺寸較大的影響，打印頭的方向改變的速度出現(xiàn)滯后，導(dǎo)致打印出現(xiàn)斷層或者錯位，嚴重影響打印精度；如果該最遠距離過小，則最大打印空間就小。目前的研究設(shè)備，尚無法解決打印空間與小尺寸打印時出現(xiàn)斷層或錯位的矛盾。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的打印空間與小尺寸打印時出現(xiàn)斷層或錯位的矛盾的問題，提供了一種高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：所述的高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)包括定平臺、支架、第一動平臺、第二動平臺、3條結(jié)構(gòu)相同的1號并聯(lián)支鏈與3條結(jié)構(gòu)相同的2號并聯(lián)支鏈。

所述的支架位于定平臺的下方，并通過支架中的第一支撐板、第二支撐板與第三支撐板的上固定端和定平臺螺栓固定連接，第一支撐板、第二支撐板與第三支撐板的上固定端在定平臺上均勻分布；第一動平臺位于支架的下方，3條結(jié)構(gòu)相同的1號并聯(lián)支鏈連接在支架與第一動平臺之間；第二動平臺位于第一動平臺的下方，3條結(jié)構(gòu)相同的2號并聯(lián)支鏈連接在第一動平臺與第二動平臺之間。

技術(shù)方案中所述的定平臺為圓盤形結(jié)構(gòu)件，其上分布有3個結(jié)構(gòu)相同的豁口與3組支撐板安裝孔，3個結(jié)構(gòu)相同的豁口與3組支撐板安裝孔為配套設(shè)置，3個豁口沿圓周方向均勻地布置，豁口的寬度和支架中的第一支撐板、第二支撐板或第三支撐板的寬度相等，3組支撐板安裝孔均勻地布置在定平臺上并在3個結(jié)構(gòu)相同的豁口的里側(cè)，每組支撐板安裝孔由2個螺紋通孔組成，每組支撐板安裝孔與支架中的第一支撐板、第二支撐板或第三支撐板上固定端的支撐板定位孔對正。

技術(shù)方案中所述的支架包括支撐板、支撐桿和支撐底板；其中：支撐板包括第一支撐板、第二支撐板與第三支撐板，第一支撐板、第二支撐板與第三支撐板結(jié)構(gòu)相同；支撐桿包括第一支撐桿、第二支撐桿與第三支撐桿，第一支撐桿、第二支撐桿與第三支撐桿結(jié)構(gòu)相同；所述的第一支撐桿為矩形橫截面的直桿類結(jié)構(gòu)件，第一支撐桿的下端焊接在第一支撐板內(nèi)側(cè)的中間處，第一支撐桿的頂端平面與第一支撐板上固定端的底平面平行，兩平行平面的距離為定平臺的厚度。

所述的第一支撐板為等矩形橫截面的板類結(jié)構(gòu)件，第一支撐板兩端向同一側(cè)折彎成上固定端與下固定端，上固定端與下固定端相平行，第一支撐板的上固定端設(shè)置有1對支撐板定位孔，為螺紋通孔，1對支撐板定位孔與定平臺上的1對支撐板安裝孔對正；第一支撐板的中部設(shè)置有2個結(jié)構(gòu)相同的用于連接定平臺絲杠組件的定平臺絲杠組件安裝孔，為螺紋通孔；第一支撐板的下固定端設(shè)置有1對支撐板緊固孔；第一支撐板、第二支撐板與第三支撐板通過其下端安裝在支撐底板上，第一支撐板、第二支撐板與第三支撐板中的任意兩者之間的夾角相等。

技術(shù)方案中所述的第一動平臺為六邊形的板狀結(jié)構(gòu)件，該六邊形的第一動平臺是在1個大等邊三角形的三個頂角處切去3個小正三角形得到的，在第一動平臺的每條短邊處設(shè)置有2個結(jié)構(gòu)相同的第一u型連接塊安裝孔，2個結(jié)構(gòu)相同的第一u型連接塊安裝孔為螺紋通孔，2個結(jié)構(gòu)相同的第一u型連接塊安裝孔與固定連接在第一動平臺上的第一u型連接塊的第一u型連接塊下孔對正，在每條六邊形短邊中點與六邊形中心連線上設(shè)置有2個結(jié)構(gòu)相同的動平臺絲杠組件安裝孔，動平臺絲杠組件安裝孔為螺紋通孔，2個結(jié)構(gòu)相同的動平臺絲杠組件安裝孔與第一動平臺絲杠組件上的動平臺絲杠組件定位孔對正，第一動平臺的中心處設(shè)置有1個通絲孔。

技術(shù)方案中所述的第二動平臺為六邊形的板狀結(jié)構(gòu)件，該六邊形的第二動平臺是在1個大等邊三角形的三個頂角處切去3個小正三角形得到的，在第二動平臺的每條短邊處設(shè)置有2個結(jié)構(gòu)相同的第二u型連接塊安裝孔，2個結(jié)構(gòu)相同的第二u型連接塊安裝孔為螺紋通孔，2個結(jié)構(gòu)相同的第二u型連接塊安裝孔與固定在第二動平臺上的第二u型連接塊的第二u型連接塊下孔對正，在第二動平臺的中心設(shè)置有打印頭安裝孔，打印頭安裝孔為光通孔；在打印頭安裝孔的周圍均勻地設(shè)置有3個結(jié)構(gòu)相同的打印頭定位孔，打印頭定位孔為螺紋通孔。

技術(shù)方案中所述的1號并聯(lián)支鏈包括有定平臺絲杠組件、第一級絲杠螺母、第一級虎克鉸、長連桿、第二級虎克鉸與第一u型連接塊；所述的定平臺絲杠組件采用螺栓固定連接在支架中的第一支撐板的底面上，第一級絲杠螺母安裝在定平臺絲杠組件上，兩者之間為滑動連接；長連桿的上端通過第一級虎克鉸與第一級絲杠螺母連接，長連桿的下端通過第二級虎克鉸與第一u型連接塊連接，第一u型連接塊采用螺栓安裝在第一動平臺的上表面上。

技術(shù)方案中所述的定平臺絲杠組件包括定平臺驅(qū)動電機、定平臺驅(qū)動電機減速器、定平臺絲杠組件支架、2根結(jié)構(gòu)相同的定平臺絲杠組件光杠與定平臺絲杠組件滾珠絲杠；所述的定平臺驅(qū)動電機采用螺栓安裝在定平臺驅(qū)動電機減速器的右端上，定平臺驅(qū)動電機的輸出端與定平臺驅(qū)動電機減速器的輸入端固定連接，定平臺驅(qū)動電機減速器采用螺栓安裝在定平臺絲杠組件支架的右支撐臂上，定平臺絲杠組件滾珠絲杠采用軸承安裝在定平臺絲杠組件支架的左支撐臂與右支撐臂上的定平臺絲杠組件滾珠絲杠安裝孔中為轉(zhuǎn)動連接，定平臺驅(qū)動電機減速器的輸出端與定平臺絲杠組件滾珠絲杠的右端固定連接，2個結(jié)構(gòu)相同的定平臺絲杠組件光杠安裝在定平臺絲杠組件支架的左支撐臂與右支撐臂的定平臺絲杠組件光杠安裝孔中為螺紋連接，2個結(jié)構(gòu)相同的定平臺絲杠組件光杠位于定平臺絲杠組件滾珠絲杠的兩側(cè)，2個結(jié)構(gòu)相同的定平臺絲杠組件光杠和定平臺絲杠組件滾珠絲杠平行。

技術(shù)方案中所述的第一級絲杠螺母的上部設(shè)置有2個結(jié)構(gòu)相同的第一級絲杠螺母耳部，每個第一級絲杠螺母耳部的上端設(shè)置有1個第一級絲杠螺母上孔，第一級絲杠螺母上孔為用于安裝第一級虎克鉸的光通孔，2個結(jié)構(gòu)相同的第一級絲杠螺母耳部上的第一級絲杠螺母上孔的回轉(zhuǎn)軸線共線，第一級絲杠螺母的長方體形的下部設(shè)置有2個個結(jié)構(gòu)相同的第一級絲杠螺母光杠孔與1個第一級絲杠螺母絲杠孔，2個結(jié)構(gòu)相同的第一級絲杠螺母光杠孔位于第一級絲杠螺母絲杠孔的兩側(cè)，2個結(jié)構(gòu)相同的第一級絲杠螺母光杠孔的回轉(zhuǎn)軸線和第一級絲杠螺母絲杠孔的回轉(zhuǎn)軸線平行且共處同一水平面內(nèi)；2個第一級絲杠螺母耳部上的第一級絲杠螺母上孔的回轉(zhuǎn)軸線和2個結(jié)構(gòu)相同的第一級絲杠螺母光杠孔的回轉(zhuǎn)軸線與第一級絲杠螺母絲杠孔的回轉(zhuǎn)軸線所在平面平行且和第一級絲杠螺母絲杠孔的回轉(zhuǎn)軸線垂直交叉。

技術(shù)方案中所述的第一u型連接塊為“u”字形叉類結(jié)構(gòu)件，第一u型連接塊由左支撐臂、右支撐臂與底座組成，左支撐臂與右支撐臂結(jié)構(gòu)相同，左支撐臂、右支撐臂與底座的寬度與厚度相等，左支撐臂、右支撐臂的底端和底座的兩端對稱垂直并連成一體，左支撐臂、右支撐臂相互平行，第一u型連接塊的左支撐臂、右支撐臂的上端分別設(shè)置有1個第一u型連接塊上孔，2個第一u型連接塊上孔的結(jié)構(gòu)相同，2個結(jié)構(gòu)相同的第一u型連接塊上孔的回轉(zhuǎn)軸線共線并和底座平行，第一u型連接塊的底座上設(shè)置有2個結(jié)構(gòu)相同的第一u型連接塊下孔，2個結(jié)構(gòu)相同的第一u型連接塊上孔為用于連接第二級虎克鉸的光通孔，2個結(jié)構(gòu)相同的第一u型連接塊下孔為光通孔，2個結(jié)構(gòu)相同的第一u型連接塊下孔與第一動平臺上的2個結(jié)構(gòu)相同的第一u型連接塊安裝孔對正。

技術(shù)方案中所述的2號并聯(lián)支鏈包括第一動平臺絲杠組件、第二級絲杠螺母、第三級虎克鉸、短連桿、第四級虎克鉸與第二u型連接塊。所述的第一動平臺絲杠組件通過其中的動平臺絲杠組件支架安裝在第一動平臺的底面上，第一動平臺絲杠組件與第一動平臺之間采用螺栓連接；第二級絲杠螺母套裝在第一動平臺絲杠組件中的動平臺絲杠組件滾珠絲杠與2根結(jié)構(gòu)相同的動平臺絲杠組件光杠上，第二級絲杠螺母和動平臺絲杠組件滾珠絲杠與2根結(jié)構(gòu)相同的動平臺絲杠組件光杠之間為滑動連接；短連桿的上端通過第三級虎克鉸與第二級絲杠螺母連接；短連桿的下端通過第四級虎克鉸與第二u型連接塊連接；第二u型連接塊采用螺栓安裝在第二動平臺的上表面上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明所述的高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)不僅能實現(xiàn)大尺寸打印，而且在小尺寸打印時，可減少出現(xiàn)斷層或錯位的情況。

2.本發(fā)明所述的高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)在保持三維平動的同時提高了并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)的打印空間。

3.本發(fā)明所述的高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)僅由低副構(gòu)成，運動副自由度總數(shù)較少，結(jié)構(gòu)簡單，便于制造、加工和裝配，生產(chǎn)成本低；

4.本發(fā)明所述的高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)在打印復(fù)雜構(gòu)件時，只需要裝夾一次，不需要更換打印設(shè)備或者打印頭，能減少裝夾誤差，提高打印精度。適于作為高速運動且復(fù)雜構(gòu)件打印場合的執(zhí)行機構(gòu)。

綜上，本發(fā)明所述的高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)具有較高的實用價值和廣闊的應(yīng)用前景，為并聯(lián)機器人、數(shù)控機床、坐標測量機與遙操作等技術(shù)領(lǐng)域提供一種新的結(jié)構(gòu)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明：

圖1為本發(fā)明所述的高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；

圖2為本發(fā)明所述的高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)中所采用的定平臺結(jié)構(gòu)組成的主視圖；

圖3為本發(fā)明所述的高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)中所采用的支架結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；

圖4為本發(fā)明所述的高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)中所采用的定平臺絲杠組件結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；

圖5為本發(fā)明所述的高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)中所采用的第一級絲杠螺母結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；

圖6為本發(fā)明所述的高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)中所采用的第一u型連接塊結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；

圖7為本發(fā)明所述的高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)中所采用的動平臺絲杠組件結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；

圖8為本發(fā)明所述的高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)中所采用的第一動平臺結(jié)構(gòu)組成的軸測投影圖；

圖9為本發(fā)明所述的高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)中所采用的第二級絲杠螺母結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；

圖10為本發(fā)明所述的高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)中所采用的第二u型連接塊結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；

圖11為本發(fā)明所述的高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)中所采用的第二動平臺結(jié)構(gòu)組成的軸測投影視圖；

圖中：1.定平臺，2.支架，3.定平臺絲杠組件，4.第一級絲杠螺母，5.第一級虎克鉸，6.長連桿，7.第二級虎克鉸，8.第一u型連接塊，9.第一動平臺絲杠組件，10.第一動平臺，11.第二級絲杠螺母，12.第三級虎克鉸，13.短連桿，14.第四級虎克鉸，15.第二u型連接塊，16.第二動平臺，17.豁口，18.支撐板安裝孔，19.支撐板定位孔，20.定平臺絲杠組件安裝孔，21.第一支撐板，22.第一支撐桿，23.第二支撐板，24.第二支撐桿，25.支撐板緊固孔，26.支撐底板，27.支撐底板安裝孔，28.第三支撐桿，29.第三支撐板，30.定平臺驅(qū)動電機，31.定平臺驅(qū)動電機減速器，32.定平臺絲杠組件支架，33.定平臺絲杠組件光杠，34.定平臺絲杠組件定位孔，35.定平臺絲杠組件滾珠絲杠，36.定平臺絲杠組件光杠安裝孔，37.定平臺絲杠組件滾珠絲杠安裝孔，38.第一級絲杠螺母上孔，39.第一級絲杠螺母耳部，40.第一級絲杠螺母光杠孔，41.第一級絲杠螺母絲杠孔，42.第一u型連接塊上孔，43.第一u型連接塊下孔，44.動平臺驅(qū)動電機，45.動平臺驅(qū)動電機減速器，46.動平臺絲杠組件支架，47.動平臺絲杠組件光杠，48.動平臺絲杠組件定位孔，49.動平臺絲杠組件滾珠絲杠，50.動平臺絲杠組件光杠安裝孔，51.動平臺絲杠組件滾珠絲杠安裝孔，52.第一u型連接塊安裝孔，53.動平臺絲杠組件安裝孔，54.通絲孔，55.第二級絲杠螺母上孔，56.第二級絲杠螺母耳部，57.第二級絲杠螺母光杠孔，58.第二級絲杠螺母絲杠孔，59.第二u型連接塊上孔，60.第二u型連接塊下孔，61.第二u型連接塊安裝孔，62.打印頭定位孔，63.打印頭安裝孔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細的描述：

參閱圖1，本發(fā)明所述的一種高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)包括有定平臺1、支架2、第一動平臺10、第二動平臺16、連接支架2與第一動平臺10的3條1號并聯(lián)支鏈、連接第一動平臺10與第二動平臺16的3條2號并聯(lián)支鏈。

參閱圖2，所述的定平臺1為圓盤形結(jié)構(gòu)件，其上分布有3個結(jié)構(gòu)相同的豁口17和3組支撐板安裝孔18，3個結(jié)構(gòu)相同的豁口17和3組支撐板安裝孔18為配套設(shè)置，3個豁口18沿圓周方向均勻地布置，豁口18的寬度和支架2中的第一支撐板22、第二支撐板23或第三支撐板29的寬度相等，限制支撐板的1個平移自由度；3組支撐板安裝孔18均勻地布置在定平臺1上并在3個結(jié)構(gòu)相同的豁口18的里側(cè)，每組支撐板安裝孔18由2個通孔組成，每組支撐板安裝孔18與支架2中的第一支撐板21、第二支撐板23或第三支撐板29上端的支撐板定位孔19對正，并采用螺栓將定平臺1和第一支撐板21、第二支撐板23與第三支撐板29上端連接，限制第一支撐板21、第二支撐板23或第三支撐板29的6個自由度。定平臺1與支架2的連接為超靜定連接，目的是為了增強結(jié)構(gòu)的剛度。

參閱圖3，所述的支架2為爪形結(jié)構(gòu)件，包括支撐板、支撐桿和支撐底板26。其中：支撐板包括第一支撐板21、第二支撐板23和第三支撐板29,第一支撐板21、第二支撐板23與第三支撐板29結(jié)構(gòu)相同；支撐桿包括第一支撐桿22、第二支撐桿24與第三支撐桿28，第一支撐桿22、第二支撐桿24與第三支撐桿28結(jié)構(gòu)相同。設(shè)置該類型的支架2是為了驅(qū)動機構(gòu)在運動過程中出現(xiàn)避免奇異位姿；可將滾珠絲杠受到的力進行分解，減小使?jié)L珠絲杠產(chǎn)生彎矩的力；可增加第一級絲杠螺母豎直方向上的位移，進而增加整個機構(gòu)的工作空間。

第一支撐板21與第一支撐桿22組成第一個連接單元，第二支撐板23與第二支撐桿24組成第二個連接單元，第三支撐板29與第三支撐桿28組成第三個連接單元，3個連接單元的結(jié)構(gòu)與連接方式完全相同。第一支撐板21、第二支撐板23與第三支撐板29中的任意兩者之間的夾角相等。第一支撐桿22、第二支撐桿24與第三支撐桿28中的任意兩者之間的夾角相等。下面僅以第一個連接單元為例說明連接關(guān)系。

所述的第一支撐桿22為矩形橫截面的直桿類結(jié)構(gòu)件，第一支撐桿22的下端焊接在第一支撐板21內(nèi)側(cè)的中間處，第一支撐桿22的頂端平面與第一支撐板21上固定端的底平面平行，兩平行平面的距離為定平臺1的厚度，當?shù)谝恢伟?1上固定端通過螺栓固定在定平臺1上表面時，第一支撐桿22的頂端平面正好與定平臺1的下表面充分接觸；支撐桿可分擔支撐板受到的力，并能與支撐底板26聯(lián)合作用，減小支撐板的形變量，增強結(jié)構(gòu)的剛度，進而確保打印精度。

所述的第一支撐板21為等矩形橫截面的板類結(jié)構(gòu)件，第一支撐板21兩端向同一側(cè)折彎成上固定端與下固定端，上固定端與下固定端相平行，第一支撐板21的上固定端設(shè)置有1對支撐板定位孔19，為通孔，與定平臺1上的1對支撐板安裝孔18對正并采用螺栓將定平臺1與第一支撐板21連接；第一支撐板21的中部設(shè)置有2個結(jié)構(gòu)相同的定平臺絲杠組件安裝孔21，為螺紋通孔，用于連接定平臺絲杠組件3；第一支撐板22的下固定端設(shè)置有1對支撐板緊固孔25，通過螺栓與支撐底板26進行連接。

所述的支撐底板26為六邊形板類結(jié)構(gòu)件，該六邊形是由正三角形的每個角去掉1個小的正三角形而得到的；支撐底板26上設(shè)置有3組支撐底板安裝孔27；3組支撐底板安裝孔27均勻地布置在支撐底板26上靠近六邊形短邊的里側(cè)，每組支撐底板安裝孔27由2個螺紋通孔組成，每組支撐底板安裝孔27與支架2中的第一支撐板21、第二支撐板23或第三支撐板29下端的支撐板緊固孔25對正，并采用螺栓將支撐底板27和第一支撐板21、第二支撐板23與第三支撐板29下端連接。

支撐底板26通過螺栓連接安裝在3個支撐板的下端；支撐底板26與3個支撐板之間存在耦合，該耦合與3個支撐桿聯(lián)合作用，限制了3個支撐板的自由度，而將3個支撐板的上端固定在定平臺1上同樣限制了它們的6個自由度，故此處為超靜定結(jié)構(gòu)。此處設(shè)置能減小支撐板在受力時產(chǎn)生的形變量，增強結(jié)構(gòu)的剛度，進而確保打印精度。

所述的連接支架2與第一動平臺10的3條1號并聯(lián)支鏈的結(jié)構(gòu)完全相同，并且它們和支架2、第一動平臺10的連接方式完全相同；連接第一動平臺10與第二動平臺16的3條2號并聯(lián)支鏈的結(jié)構(gòu)完全相同，并且它們和第一動平臺10、第二動平臺16的連接方式完全相同。

所述的支架2位于定平臺1的下方，通過第一支撐板21、第二支撐板23和第三支撐板29的上固定端與定平臺1連接，第一支撐板21、第二支撐板23和第三支撐板29的上固定端與定平臺1采用螺栓連接；第一支撐板21、第二支撐板23和第三支撐板29的上固定端在定平臺1上均勻分布，并且第一支撐板21、第二支撐板23和第三支撐板29中的任意兩個支撐板的縱向?qū)ΨQ線在定平臺1上的投影呈120度夾角。

所述的第一動平臺10位于支架2的下方，連接支架2與第一動平臺10的3條結(jié)構(gòu)相同的1號并聯(lián)支鏈位于支架2與第一動平臺10之間；初始位置時3條結(jié)構(gòu)相同的1號并聯(lián)支鏈在定平臺1上的投影呈y字形，且每兩條線之間的夾角為120度?，F(xiàn)以其中一條1號并聯(lián)支鏈為例說明連接支架2與第一動平臺10的3條結(jié)構(gòu)相同的1號并聯(lián)支鏈的結(jié)構(gòu)與連接方式。

所述的1號并聯(lián)支鏈包括有定平臺絲杠組件3、第一級絲杠螺母4、第一級虎克鉸5、長連桿6、第二級虎克鉸7與第一u型連接塊8。

所述的定平臺絲杠組件3采用螺栓固定連接在支架2上的第一支撐板21的底面上，第一級絲杠螺母4安裝在定平臺絲杠組件3上，為滑動連接；長連桿6的上端與第一級絲杠螺母4之間設(shè)置有第一級虎克鉸5將兩者連接，即長連桿6的上端與第一級絲杠螺母4采用螺栓和第一級虎克鉸5進行連接；長連桿6的下端與第一u型連接塊8之間設(shè)置有第二級虎克鉸7將兩者連接，即長連桿6的下端與第一u型連接塊8采用螺栓和第二級虎克鉸7進行連接；第一u型連接塊8采用螺栓安裝在第一動平臺10的上表面上。

參閱圖4，所述的定平臺絲杠組件3包括定平臺驅(qū)動電機30、定平臺驅(qū)動電機減速器31、定平臺絲杠組件支架32、2根結(jié)構(gòu)相同的定平臺絲杠組件光杠33和定平臺絲杠組件滾珠絲杠35。

所述的定平臺驅(qū)動電機30采用螺栓安裝在定平臺驅(qū)動電機減速器31的右端上，定平臺驅(qū)動電機30的輸出端與定平臺驅(qū)動電機減速器31的輸入端固定連接，定平臺驅(qū)動電機減速器31采用螺栓安裝在定平臺絲杠組件支架32的右支撐臂上，定平臺絲杠組件滾珠絲杠35采用軸承安裝在定平臺絲杠組件支架32的左支撐臂、右支撐臂上的定平臺絲杠組件滾珠絲杠安裝孔37中為轉(zhuǎn)動連接，定平臺驅(qū)動電機減速器31的輸出端與定平臺絲杠組件滾珠絲杠35的右端固定連接，2個結(jié)構(gòu)相同的定平臺絲杠組件光杠33安裝在定平臺絲杠組件支架32的左支撐臂、右支撐臂的定平臺絲杠組件光杠安裝孔36中，定平臺絲杠組件光杠33的兩端設(shè)置有螺紋，通過螺紋連接將定平臺絲杠組件光杠33固定在定平臺絲杠組件支架32的左右支撐臂上，2個結(jié)構(gòu)相同的定平臺絲杠組件光杠33位于定平臺絲杠組件滾珠絲杠35的兩側(cè)，2個結(jié)構(gòu)相同的定平臺絲杠組件光杠33和定平臺絲杠組件滾珠絲杠35平行。

所述的定平臺絲杠組件支架32為“u”字形結(jié)構(gòu)件，由左側(cè)板、右側(cè)板與底板組成。左側(cè)板上設(shè)置有2個結(jié)構(gòu)相同的定平臺絲杠組件光杠安裝孔36和1個定平臺絲杠組件滾珠絲杠安裝孔37，定平臺絲杠組件光杠安裝孔36為通孔，用于安裝定平臺絲杠組件光杠33的左端；定平臺絲杠組件滾珠絲杠安裝孔37為階梯孔，用于安裝定平臺絲杠組件滾珠絲杠35的左端和軸承。右側(cè)板上設(shè)置有2個與定平臺絲杠組件光杠安裝孔36相同的2號定平臺絲杠組件光杠安裝孔、1個與定平臺絲杠組件滾珠絲杠安裝孔37相同的2號定平臺絲杠組件滾珠絲杠安裝孔和4個在2號定平臺絲杠組件滾珠絲杠安裝孔周圍均勻地布置的減速器安裝孔；2號定平臺絲杠組件光杠安裝孔為通孔，用于安裝定平臺絲杠組件光杠33的右端；2號定平臺絲杠組件滾珠絲杠安裝孔為階梯孔，用于安裝定平臺絲杠組件滾珠絲杠35的右端和軸承；減速器安裝孔用于裝配電機減速器。底板上設(shè)置有2個定平臺絲杠組件定位孔34，為通孔，和第一支撐板21、第二支撐板23或第三支撐板29上的定平臺絲杠組件安裝孔20對正，采用螺栓連接將定平臺絲杠組件3安裝在支架2中的第一支撐板21、第二支撐板23或第三支撐板29上。

參閱圖5，所述的第一級絲杠螺母4為帶耳部的塊狀結(jié)構(gòu)件。第一級絲杠螺母4的上部設(shè)置有2個結(jié)構(gòu)相同的第一級絲杠螺母耳部39，每個第一級絲杠螺母耳部39的上端設(shè)置有1個第一級絲杠螺母上孔38，其為通孔，用于安裝第一級虎克鉸7，2個第一級絲杠螺母耳部39上的第一級絲杠螺母上孔38的回轉(zhuǎn)軸線共線。第一級絲杠螺母4的下部設(shè)置有2個第一級絲杠螺母光杠孔40和1個第一級絲杠螺母絲杠孔41，2個結(jié)構(gòu)相同的第一級絲杠螺母光杠孔40位于第一級絲杠螺母絲杠孔41的兩側(cè)，2個結(jié)構(gòu)相同的第一級絲杠螺母光杠孔40的回轉(zhuǎn)軸線和第一級絲杠螺母絲杠孔41的回轉(zhuǎn)軸線平行且共處同一水平面內(nèi)；2個第一級絲杠螺母耳部39上的第一級絲杠螺母上孔38的回轉(zhuǎn)軸線和2個結(jié)構(gòu)相同的第一級絲杠螺母光杠孔40的回轉(zhuǎn)軸線與第一級絲杠螺母絲杠孔41的回轉(zhuǎn)軸線所在平面平行且和第一級絲杠螺母絲杠孔41的回轉(zhuǎn)軸線垂直交叉。第一級絲杠螺母光杠孔40與定平臺絲杠組件光杠33進行配合，用于支撐和定位第一級絲杠螺母4，并具有導(dǎo)向作用；第一級絲杠螺母絲杠孔41與定平臺絲杠組件滾珠絲杠35進行配合，用于輸出位移。

采用1根定平臺絲杠組件光杠33和1根定平臺絲杠組件滾珠絲杠35可以限制第一級絲杠螺母4的5個自由度，使之只能沿著絲杠的軸向進行運動，同時分擔第一級絲杠螺母4施加給定平臺絲杠組件滾珠絲杠35一半的力；而本發(fā)明設(shè)置2根定平臺絲杠組件光杠33，可使定平臺絲杠組件滾珠絲杠35之承受第一級絲杠螺母4施加給的三分之一的力；同時可增強定平臺絲杠組件3的系統(tǒng)剛度，提高打印精度。

參閱圖6，所述的第一u型連接塊8為“u”字形叉類結(jié)構(gòu)件，第一u型連接塊8由左支撐臂、右支撐臂與底座組成，左支撐臂與右支撐臂結(jié)構(gòu)相同，左支撐臂、右支撐臂與底座的寬度與厚度相等，左支撐臂、右支撐臂的底端和底座的兩端對稱垂直并連成一體，左支撐臂、右支撐臂相互平行，第一u型連接塊8的左支撐臂、右支撐臂的上端分別設(shè)置有1個第一u型連接塊上孔42，2個第一u型連接塊上孔42的結(jié)構(gòu)相同，2個第一u型連接塊上孔42的回轉(zhuǎn)軸線共線并和底座平行，第一u型連接塊8的底座上設(shè)置有2個結(jié)構(gòu)相同的第一u型連接塊下孔43。2個第一u型連接塊上孔42為通孔，用于連接第二級虎克鉸7；2個第一u型連接塊下孔43為通孔，與第一動平臺10上的2個第一u型連接塊安裝孔52對正，采用螺栓將第一u型連接塊8安裝在第一動平臺10上。

所述的第二動平臺16位于第一動平臺10的下方，連接第一動平臺10與第二動平臺16的3條結(jié)構(gòu)相同的2號并聯(lián)支鏈位于第一動平臺10與第二動平臺16之間；初始位置時3條結(jié)構(gòu)相同的2號并聯(lián)支鏈在第二動平臺16上的投影呈y字形，且每兩條線之間的夾角為120度?，F(xiàn)以其中一條2號并聯(lián)支鏈為例說明其結(jié)構(gòu)與連接方式。

所述的2號并聯(lián)支鏈包括第一動平臺絲杠組件9、第二級絲杠螺母11、第三級虎克鉸12、短連桿13、第四級虎克鉸14和第二u型連接塊15。

第一動平臺絲杠組件9通過其中的動平臺絲杠組件支架46安裝在第一動平臺10的下表面上，第一動平臺絲杠組件9與第一動平臺10之間采用螺栓連接；第二級絲杠螺母11套裝在第一動平臺絲杠組件9中的動平臺絲杠組件滾珠絲杠49上，第二級絲杠螺母11與動平臺絲杠組件滾珠絲杠49之間為滑動連接；短連桿13的上端采用螺栓與第三級虎克鉸12和第二級絲杠螺母11連接；短連桿13的下端采用螺栓與第四級虎克鉸14與第二u型連接塊15連接；第二u型連接塊15安裝在第二動平臺16的上表面上，第二u型連接塊15與第二動平臺16之間采用螺栓連接。

參閱圖7，所述的第一動平臺絲杠組件9包括動平臺驅(qū)動電機44、動平臺驅(qū)動電機減速器45、動平臺絲杠組件支架46、2根結(jié)構(gòu)相同的動平臺絲杠組件光杠47與動平臺絲杠組件滾珠絲杠49。

所述的動平臺驅(qū)動電機44安裝在動平臺驅(qū)動電機減速器45上，通過螺栓進行連接；動平臺驅(qū)動電機減速器45安裝在動平臺絲杠組件支架46上，通過螺栓進行連接；動平臺絲杠組件光杠47安裝在動平臺絲杠組件支架46上，為螺紋連接；動平臺絲杠組件滾珠絲杠49安裝在動平臺絲杠組件支架46上，為螺紋連接。

所述的動平臺絲杠組件支架46為“u”字形結(jié)構(gòu)件，由左壁、右壁和底壁組成。左壁上設(shè)置有2個結(jié)構(gòu)相同的動平臺絲杠組件光杠安裝孔50與1個動平臺絲杠組件滾珠絲杠安裝孔51，2個結(jié)構(gòu)相同的動平臺絲杠組件光杠安裝孔50為光通孔，用于安裝動平臺絲杠組件光杠47的左端；動平臺絲杠組件光杠47的左端通過螺紋連接固定在動平臺絲杠組件支架46的左壁上。動平臺絲杠組件滾珠絲杠安裝孔51為階梯通孔，用于安裝動平臺絲杠組件滾珠絲杠49的左端和軸承。右壁上設(shè)置有2個與動平臺絲杠組件光杠安裝孔50相同的2號動平臺絲杠組件光杠安裝孔、1個與動平臺絲杠組件滾珠絲杠安裝孔51相同的2號動平臺絲杠組件滾珠絲杠安裝孔和4個在2號動平臺絲杠組件滾珠絲杠安裝孔周圍均勻地布置的減速器安裝孔；動平臺絲杠組件光杠安裝孔50為光通孔，用于定位動平臺絲杠組件光杠47的右端；動平臺絲杠組件光杠47的右端通過螺紋連接固定在動平臺絲杠組件支架46的右壁上。動平臺絲杠組件滾珠絲杠安裝孔51為階梯通孔，用于安裝動平臺絲杠組件滾珠絲杠49的左端和軸承；減速器安裝孔用于安裝動平臺驅(qū)動電機減速器45。底壁上設(shè)置有2個動平臺絲杠組件定位孔48，2個動平臺絲杠組件定位孔48為光通孔，2個動平臺絲杠組件定位孔48與動平臺絲杠組件安裝孔53對正，采用螺栓連接將第一動平臺絲杠組件9安裝在第一動平臺10的下表面上。

參閱圖8，所述的第一動平臺10為六邊形的板狀結(jié)構(gòu)件，該六邊形的第一動平臺10是在等邊三角形的三個頂角處切去3個小正三角形得來的。在靠近六邊形每條短邊處設(shè)置有2個結(jié)構(gòu)相同的第一u型連接塊安裝孔52，2個結(jié)構(gòu)相同的第一u型連接塊安裝孔52為螺紋通孔，2個結(jié)構(gòu)相同的第一u型連接塊安裝孔52與第一u型連接塊8上的第一u型連接塊下孔43對正，將第一u型連接塊8固定連接在第一動平臺10的頂端面上。在每條六邊形短邊中點與六邊形中心連線上設(shè)置有2個結(jié)構(gòu)相同的動平臺絲杠組件安裝孔53，動平臺絲杠組件安裝孔53為螺紋通孔，2個結(jié)構(gòu)相同的動平臺絲杠組件安裝孔53與第一動平臺絲杠組件9上的動平臺絲杠組件定位孔48對正，將第一動平臺絲杠組件9安裝在第一動平臺10的底面上。六邊形中心處設(shè)置有1個通絲孔54，打印絲從其中穿過，避免出現(xiàn)纏繞的情況。

參閱圖9，所述的第二級絲杠螺母11為帶耳部的方塊狀結(jié)構(gòu)件。第二級絲杠螺母11的上部設(shè)置有2個第二級絲杠螺母耳部56，每個第二級絲杠螺母耳部56的上端設(shè)置有1個第一級絲杠螺母上孔55，其為光通孔，用于安裝第三級虎克鉸12。第二級絲杠螺母11的下部設(shè)置有2個結(jié)構(gòu)相同的第二級絲杠螺母光杠孔57和1個第二級絲杠螺母絲杠孔58；2個結(jié)構(gòu)相同的第二級絲杠螺母光杠孔57位于第二級絲杠螺母絲杠孔58的兩側(cè)，2個結(jié)構(gòu)相同的第二級絲杠螺母光杠孔57的回轉(zhuǎn)軸線和第二級絲杠螺母絲杠孔58的回轉(zhuǎn)軸線平行且共面；2個第二級絲杠螺母耳部56上的第二級絲杠螺母上孔55的回轉(zhuǎn)軸線和2個結(jié)構(gòu)相同的第二級絲杠螺母光杠孔57的回轉(zhuǎn)軸線與第二級絲杠螺母絲杠孔58的回轉(zhuǎn)軸線所在平面平行且和第二級絲杠螺母絲杠孔58的回轉(zhuǎn)軸線垂直交叉。第二級絲杠螺母光杠孔57與動平臺絲杠組件光杠47進行配合，用于支撐和定位第二級絲杠螺母11，并具有導(dǎo)向作用；第二級絲杠螺母絲杠孔58與動平臺絲杠組件滾珠絲杠49進行配合，用于輸出位移。

所述的第二級絲杠螺母11與第一級絲杠螺母4結(jié)構(gòu)形式雷同，只是尺寸上有所差異；二者的工作方式和原理完全相同。

參閱圖10，所述的第二u型連接塊15為“u”字形結(jié)構(gòu)件，第二u型連接塊15由左支臂、右支臂與安裝底座組成，第二u型連接塊15的左支臂、右支臂的上端分別設(shè)置有1個第二u型連接塊上孔59，2個第二u型連接塊上孔59的結(jié)構(gòu)相同，2個第二u型連接塊上孔59的回轉(zhuǎn)軸線共線并和安裝底座平行，第二u型連接塊15的底座上設(shè)置有2個結(jié)構(gòu)相同的第二u型連接塊下孔60。第二u型連接塊上孔59為通孔，用于連接第四級虎克鉸14。2個結(jié)構(gòu)相同的第二u型連接塊下孔60為光通孔，與第二動平臺16上的2個結(jié)構(gòu)相同的第二u型連接塊安裝孔61對正，通過螺栓將第二u型連接塊15安裝在第二動平臺16上。

參閱圖11，所述的第二動平臺16為六邊形的板狀結(jié)構(gòu)件，該六邊形是在大正三角形的三個角處切去3個小正三角形得到的。在靠近六邊形每條短邊處設(shè)置有2個第二u型連接塊安裝孔61，為螺紋通孔，與第二u型連接塊下孔60對正，將第二u型連接塊15固連在第二動平臺16的上表面上。在六邊形的中心設(shè)置有打印頭安裝孔63，為光通孔；打印頭從打印頭安裝孔63伸出。在靠近打印頭安裝孔63的周圍均勻地設(shè)置有3個打印頭定位孔62，其為螺紋通孔，用于固定打印頭。

本發(fā)明所述的一種高速3d打印并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)的工作原理：

在打印尺寸較大的零件或者零件上尺寸較大的部位時，定平臺驅(qū)動電機30和動平臺驅(qū)動電機44均處于工作狀態(tài)。定平臺驅(qū)動電機30驅(qū)動由第一級絲杠螺母4、第一級虎克鉸5、長連桿6、第二級虎克鉸7和第一u型連接塊8組成的3條1號并聯(lián)支鏈運動，進而驅(qū)動第一動平臺10運動實現(xiàn)三維平動。動平臺驅(qū)動電機44驅(qū)動由第一動平臺絲杠組件9、第二級絲杠螺母11、第三級虎克鉸12、短連桿13、第四級虎克鉸14、第二u型連接塊15組成的3條2號并聯(lián)支鏈運動，進而驅(qū)動打印頭實現(xiàn)三維平動。

當打印頭運行到即將需要換向的位置時，定平臺驅(qū)動電機30先減速并反轉(zhuǎn)，動平臺驅(qū)動電機44繼續(xù)運行；當打印頭正好運行到需要換向的位置時，定平臺驅(qū)動電機30繼續(xù)運行，動平臺驅(qū)動電機44反轉(zhuǎn)；由于2號并聯(lián)支鏈承受的載荷較輕，慣性小，換向速度快，可避免由于驅(qū)動機構(gòu)換向速度過慢導(dǎo)致的打印分層或錯位的情況。

在打印尺寸較小的零件或零件上尺寸較小的部位時，定平臺驅(qū)動電機30處于停機狀態(tài)，由第一級絲杠螺母4、第一級虎克鉸5、長連桿6、第二級虎克鉸7和第一u型連接塊8組成的3個長支鏈處于靜止狀態(tài)，此時定平臺1、第一動平臺10以及由第一級絲杠螺母4、第一級虎克鉸5、長連桿6、第二級虎克鉸7和第一u型連接塊8組成的3條1號并聯(lián)支鏈可視為固定平臺。動平臺驅(qū)動電機44驅(qū)動由第一動平臺絲杠組件9、第二級絲杠螺母11、第三級虎克鉸12、短連桿13、第四級虎克鉸14、第二u型連接塊15組成的3條2號并聯(lián)支鏈運動，進而驅(qū)動打印頭實現(xiàn)3個自由度的平動。

在打印尺寸較小的零件或零件上尺寸較小的部位時，最容易造成斷層和錯位。而本設(shè)計的并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)正好能克服解決該問題。

本發(fā)明只能實現(xiàn)3個自由度的平動，限制了轉(zhuǎn)動自由度，可直接實現(xiàn)復(fù)合運動，正運動學可以顯式計算，逆運動學解唯一，提高了系統(tǒng)的解算速度和實時性問題，可實現(xiàn)高速打印，并能克服現(xiàn)有技術(shù)存在的打印較小尺寸的零件或零件上尺寸較小的部位時容易出現(xiàn)斷層或錯位的問題。