一种基于解耦并联机构的五轴3D打印机

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；

2.根据权利要求1所述的五轴3d打印机，其特征在于：所述第一分支运动链（l1）包括顺次连接的第一转动副（r11）、第一连杆（l11）、第一万向铰（u11）、第二连杆（l12）、第二转动副（r13）、第三连杆（l13）和第二万向铰（u12）；第二万向铰（u12）与所述动平台（400）固定连接；第一转动副（r11）为主动副，由设置在静平台（500）上的运动链驱动器（700）驱动转动；第一万向铰（u11）中具有转动轴线互相垂直的两个转动副，分别是第一万向铰转动副一（r12-1）和第一万向铰转动副二（r12-2）；第二万向铰（u12）中具有转动轴线互相垂直的两个转动副，分别是第二万向铰转动副一（r14-1）和第二万向铰转动副二（r14-2）；所述第一转动副（r11）的转动轴线、第一万向铰转动副一（r12-1）的转动轴线均与o-xyz坐标系的z轴平行；第一万向铰转动副二（r12-2）的转动轴线、第二转动副（r13）的转动轴线和第二万向铰转动副一（r14-1）的转动轴线均与o-xyz坐标系的y轴平行；第二万向铰转动副二（r14-2）的转动轴线与o-xyz坐标系的x轴平行。

3.根据权利要求1所述的五轴3d打印机，其特征在于：所述第二分支运动链（l2）包括顺次连接的第三转动副（r21）、第四连杆（l21）、第三万向铰（u21）、第五连杆（l22）、第四转动副（r23）、第六连杆（l23）和第四万向铰（u22）；第四万向铰（u22）与所述动平台（400）固定连接，第三转动副（r21）为主动副，由设置在静平台（500）上的运动链驱动器（700）驱动转动；第三万向铰（u21）中具有转动轴线互相垂直的两个转动副，分别是第三万向铰转动副一（r22-1）和第三万向铰转动副二（r22-2）；第四万向铰（u22）中具有转动轴线互相垂直的两个转动副，分别是第四万向铰转动副一（r24-1）和第四万向铰转动副二（r24-2）；第三转动副（r21）的转动轴线和第三万向铰转动副一（r22-1）的转动轴线均与o-xyz坐标系的y轴平行；第三万向铰转动副二（r22-2）的转动轴线、第四转动副（r23）的转动轴线以及第四万向铰转动副一（r24-1）的转动轴线与o-xyz坐标系的z轴平行；第四万向铰转动副二（r24-2）的转动轴线与o-xyz坐标系的x轴平行。

4.根据权利要求1所述的五轴3d打印机，其特征在于：所述第三分支运动链（l3）包括顺次连接的第五转动副（r31）、第七连杆（l31）、第五万向铰（u3）、第八连杆（l32）、第六转动副（r33）、第九连杆（l33）和第七转动副（r34）；第七转动副（r34）与动平台（400）连接，第五转动副（r31）为主动副，由设置在静平台（500）的运动链驱动器（700）驱动转动；第五万向铰（u3）具有转动轴线互相垂直的两个转动副，分别是第五万向铰转动副一（r32-1）和第五万向铰转动副二（r32-2）；第五转动副（r31）以o-xyz坐标系的y轴为转动轴线，第五万向铰转动副一（r32-1）的转动轴线与o-xyz坐标系的y轴平行；第五万向铰转动副二（r32-2）的转动轴线、第六转动副（r33）的转动轴线以及第七转动副（r34）的转动轴线均与o-xyz坐标系的x轴平行。

5.根据权利要求1所述的五轴3d打印机，其特征在于：所述第四分支运动链（l4）包括顺次连接的第一移动副（p41）、第二移动副（p42）、第十连杆（l41）和第八转动副（r4）；第一移动副（p41）与静平台（500）连接，第八转动副（r4）与动平台（400）连接；第一移动副（p41）移动方向平行于o-xyz坐标系的x轴，第二移动副（p42）的移动方向平行于o-xyz坐标系的y轴，第八转动副（r4）的转动轴线与o-xyz坐标系的x轴平行，第十连杆（l41）垂直于第二移动副（p42）的移动方向，并与o-xyz坐标系的z轴平行。

6.根据权利要求5所述的五轴3d打印机，其特征在于：所述第四分支运动链（l4）还设有虚约束移动副（p41-1），虚约束移动副（p41-1）的运动方向与第一移动副（p41）的运动方向平行；第一移动副（p41）和虚约束移动副（p41-1）均由直线导轨（600）和对应的滑块（601）组成，直线导轨（600）固定在静平台（500）上；第二移动副（p42）由直线导轨（600）和第十连杆（l41）的第一端滑动连接组成，第二移动副（p42）的直线导轨（600）的两端分别固定在第一移动副（p41）和虚约束移动副（p41-1）的两个滑块（601）上。

7.根据权利要求1所述的五轴3d打印机，其特征在于：所述升降组件包括直线导轨（600）、同步丝杠（302）、平台连接架（303）和支撑平台（304），直线导轨（600）设置在所述热床框架（301）的立柱内侧，用于实现所述支撑平台（304）沿直线导轨（600）的移动，所述同步丝杠（302）设置在所述热床框架（301）的每根立柱外侧，同步丝杠（302）端部通过联轴器（308）与第二步进电机（309）连接，支撑平台（304）的两端分别通过平台连接架（303）与所述直线导轨（600）滑动连接，平台连接架（303）与所述同步丝杠（302）配合连接；所述热床平台（307）通过热床驱动组件设置在所述支撑平台（304）上。

8.根据权利要求7所述的五轴3d打印机，其特征在于：所述热床驱动组件包括热床转轴（310）、滚动轴承（311）、固定块（305）、同步带传动机构（312）和第三步进电机（313）；所述热床转轴（310）固定连接在热床平台（307）相背于打印喷头（200）的一侧，热床转轴（310）与所述支撑平台（304）的升降方向平行，热床转轴（310）穿过支撑平台（304）和固定块（305）并通过同步带传动机构（312）连接第三步进电机（313），固定块（305）内设有与热床转轴（310）配合的滚动轴承（311）。

9.根据权利要求8所述的五轴3d打印机，其特征在于：所述热床平台（307）和所述支撑平台（304）之间还设置有套设在热床转轴（310）上的硅胶垫（306）。

10.根据权利要求1所述的五轴3d打印机，其特征在于：所述运动链驱动器（700）包括光轴（702）、固定光轴（702）的光轴支架（701）、安装在光轴（702）上的滚动轴承（703）、安装在滚动轴承（703）上的主动运动链起始端、与主动运动链起始端固接的被动同步轮（704-1）、第一步进电机（706）、安装在第一步进电机（706）上的驱动同步轮（704-2）以及与被动同步轮（704-1）和驱动同步轮（704-2）啮合传动的同步带（705）；主动运动链起始端和光轴（702）形成主动运动链的主动副，所述光轴支架（701）和第一步进电机（706）固定在静平台（500）上，第一步进电机（706）通过对驱动同步轮（704-2）的驱动，带动主动运动链起始端转动，从而驱动主动运动链运动。