CN106945267A - 三维打印成形设备及个性化鞋底打印***和打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体公开一种三维打印成形设备及个性化鞋底打印***和打印方法，不需要开设鞋底模具，可减少生产成本，实现鞋底订制化服务。成形设备包括机架、挤出机构、承印载体及用于驱动承印载体和/或挤出机构做X向横移、Y向横移、Z向纵移、A向旋转和C向摆动运动的驱动装置，挤出机构以逐层熔融沉积方式在承印载体上结合打印成形出预设产品结构；打印***包括控制***、云端服务器、3D光学扫描仪及成形设备，控制***以带楦帮体的外轮廓曲面为基准，对选取鞋底的初始3D模型的相应面进行修正，得到鞋底的修正3D模型及参数，根据鞋底的修正3D模型及参数，通过驱动装置按照路径由下往上逐层熔融沉积打印出与鞋帮相结合的鞋底结构。

Description

三维打印成形设备及个性化鞋底打印***和打印方法

技术领域

本发明涉及鞋类制造技术领域，特别是涉及一种三维打印成形设备及个性化鞋底打印***和打印方法。

背景技术

传统生产鞋底的工艺存在以下问题：1.鞋底的传统生产工艺是借助模具将原料定型成各种大小不同，款式不同的鞋底。针对不同款式，不同大小的鞋底需要开设不同的模具，导致生产成本增加，并且模具也需要定期更换。2.针对不同款式的鞋底需要开设不同的模具，而一幅模具的价格远远高于一双鞋子的较贵，厂家无法根据客户自选的鞋底款式专门为其开设一幅模具，导致鞋底无法进行私人定制。

另外，3D打印技术是通过计算机输入进行切片处理过后的三维模型，控制机构处理接收的计算机信息，利用熔融沉积技术、激光烧结技术或者光固化技术逐层打印的方式来完成物体的制作。现在能够在市面上看见的食品3D打印机主要以两轴或三轴联动为主，而上述结构的食品3D打印机普遍存在打印效率低下的问题，在打印由单一材料构成的复杂三维结构时，还需要用到支撑材料作为辅助，或打印由多种材料构成的复合三维结构时，需要多次更换打印头才能实现打印，在降低打印效率的同时，还增加了打印成本。

发明内容

本发明提供一种三维打印成形设备及个性化鞋底打印***和打印方法，其目的在于解决传统生产鞋底的工艺存在针对不同款式，不同大小的鞋底需要开设不同的模具，使得生产成本增加，并且导致客户无法对鞋底无法进行私人定制等的问题。

本发明采用的技术解决方案是：

三维打印成形设备，包括机架及设置在机架内的挤出机构、承印载体及用于驱动承印载体和/或挤出机构做X向横移、Y向横移、Z向纵移、A向旋转和C向摆动运动的驱动装置，所述挤出机构位于承印载体的上方，所述挤出机构以逐层熔融沉积方式在承印载体上结合打印成形出预设产品结构。

优选地，所述挤出机构包括竖向设置的挤料筒、固设在挤料筒顶部的驱动马达以及内置在挤料筒内并与驱动马达的输出轴同轴连接的螺纹输送杆，所述挤料筒的上段设有与储料仓相接的进料口并在挤料筒末端连接有打印喷嘴，所述挤料筒内还设有与温控***电连接的加热圈。

优选地，所述挤出机构设有四组，四组所述挤出机构通过安装架连接在一起；所述安装架的底板上设有工作孔且其中心处上凸设置有导向柱，所述安装架的顶部设置有驱动电机及同轴连接在驱动电机的输出轴上的旋转法兰，四组所述挤出机构周向均匀地布设在旋转法兰上，各挤出机构顶部与旋转法兰之间分别连接有第一连杆和复位弹簧，各挤出机构与导向柱之间通过第二连杆相连接，所述第二连杆的一端设为滑动套设在挤料筒外的第一套环，所述第二连杆的另一端设为周向转动且轴向固定地套设在导向柱外的第二套环；所述安装架顶部还连接有气缸，所述气缸的活塞杆上设有用以驱动挤出机构上下移动的驱动端。

优选地，所述挤出机构竖向设置在机架顶部，所述承印载体通过所述驱动装置设置在挤出机构下方的机架上并可沿X向横移、Y向横移、Z向纵移、A向旋转和C向摆动，所述驱动装置为六自由度并联平台或五轴机械臂。

优选地，所述驱动装置包括第一驱动机构和第二驱动机构，所述挤出机构通过第一驱动机构设置在机架顶部并可沿X向平移和Z向纵移，所述承印载体通过第二驱动机构设置在机架底部并可沿Y向平移、A向旋转和C向摆动。

优选地，该成形设备还包括助融***，所述助融***的作用点与挤出机构的打印点相交。

优选地，所述承印载体设为1个带楦帮体或两个成双配对的带楦帮体，各所述带楦帮体的楦底面朝上设置且分别由驱动装置独立控制。

本发明还提供一种个性化鞋底三维打印***，包括控制***、云端服务器、3D光学扫描仪及上述成形设备，所述云端服务器和3D光学扫描仪分别与控制***的信号端通信连接，所述驱动装置和挤出机构分别与控制***的控制端连接，其中所述云端服务器内建有含若干鞋底款式各码的数据库，所述3D光学扫描仪设置在挤出机构与带楦帮体所在的机架内部空间内。

本发明还进一步提供一种基于个性化鞋底三维打印***的鞋底打印方法，具体包括如下步骤：

1）根据用户的足部尺寸数据选取适宜尺码的鞋楦，将成型好的相配套的鞋帮拉帮套入鞋楦构成带楦帮体，然后将该带楦帮体装载在所述驱动装置上；

2）控制***根据用户的足部尺寸数据及选取的鞋底款式调取存储于云端服务器的相应尺码的鞋底数据，处理生成鞋底的初始3D模型；

3）控制***通过3D光学扫描仪扫描获取带楦帮体的图像并处理得到带楦帮体的外轮廓曲面，控制***以所述外轮廓曲面为基准，对步骤2）的初始3D模型的相应面进行修正，得到鞋底的修正3D模型及参数；

4）控制***对修正3D模型进行分层处理，确定打印坐标原点并进行路径规划；

5）根据鞋底的修正3D模型及参数，由成形设备将相应物料从所述挤出机构挤出，通过驱动装置按照路径以五轴联动方式或并联六自由度运动方式带动带楦帮体和/或挤出机构动作，由下往上逐层熔融沉积打印出与鞋帮相结合的鞋底结构。

优选地，在步骤5）过程中通过助融***增强打印物料与鞋帮之间及打印物料层间的结合力度，所述助融***的作用点与挤出机构的打印点相交。

本发明的有益效果：本发明通过驱动装置驱使承印载体和/或挤出机构做X向横移、Y向横移、Z向纵移、A向旋转和C向摆动运动，实现以逐层熔融沉积方式在承印载体上结合打印成形出复杂、精密、性能良好的预设产品结构（比如鞋底），打印体与承印载体结合紧密牢固、结合位置准确，对承印载体的表面是否平面没有限制或要求，且无需支撑材料作为辅助，极大地降低了打印成本，提高打印效率。另外，本发明个性化鞋底不需要开设模具，可以减少厂家生产成本，实现鞋底订制化服务。

附图说明

图1为本发明结构简图。

图2为本发明实施例一六自由度并联平台结构示意图。

图3为本发明实施例二五轴机械臂结构示意图。

图4为本发明实施例三驱动装置结构示意图（只示出其中一组A轴旋转机构和C轴摆动结构）。

图5为本发明挤出机构与安装架结构示意图。

图6为本发明四组挤出机构连接结构示意图。

图7为图6中所示A的局部放大图。

附图标记说明：

1、机架；10、挤出机构；11、挤料筒；12、驱动马达；13、打印喷嘴；14、驱动电机；15、旋转法兰；16、气缸；100、安装架；101、工作孔；102、导向柱；103、第二连杆；104、复位弹簧；20、带楦帮体；31、六自由度并联平台；32、五轴机械臂；33、X轴平移机构；34、Y轴平移机构；35、Z轴纵移机构；36、A轴旋转机构；37、C轴摆动机构；331、X轴电机；332、安装座；341、Y轴电机；342、支撑板；351、Z轴电机；352、Z轴丝母壳；361、A轴电机；362、旋转平台；371、C轴电机；372、第一U型板；373、第二U型板；40、助融***；50、3D光学扫描仪。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例一：

如图1、2、5-7所示，本实施例提供一种三维打印成形设备，包括机架1及设置在机架1内的挤出机构10、承印载体和驱动装置。

在本实施例中，所述驱动装置为六自由度并联平台31，所述承印载体优选为两个成双配对的带楦帮体20，所述带楦帮体20由鞋楦及适配拉帮套固在鞋楦上的成型鞋帮组成，各所述鞋楦倒置使得带楦帮体20的楦底面朝上设置并分别通过紧固件把带楦帮体20固装在六自由度并联平台31上且位于挤出机构10的下方，分别通过六自由度并联平台31独立控制相应的带楦帮体20并使之做X向横移、Y向横移、Z向纵移、A向旋转和C向摆动运动。所述挤出机构10以逐层熔融沉积方式在带楦帮体20上结合打印成形出预设鞋底结构。当然，本实施例的带楦帮体20也可只设置1个。

在本实施例中，所述挤出机构10设有四组，四组挤出机构10通过安装架100竖向设置在机架1顶部，如此可在四组挤出机构10内分别装填不同材质的打印物料或不同物性指标（硬度、颜色等）的打印物料，实现打印个性化鞋底。各组所述挤出机构10包括竖向设置的挤料筒11、固设在挤料筒11顶部的驱动马达12以及内置在挤料筒11内并与驱动马达12的输出轴同轴连接的螺纹输送杆，各驱动马达12分别与控制***电连接，在打印过程中根据打印物料的需求由控制***控制驱动马达12启闭：驱动马达12启动可带动相应挤料筒11内的螺纹输送杆转动挤出物料，驱动马达12停机可使相应挤料筒11内的物料停止挤出。所述挤料筒11的上段设有与储料仓相接的进料口并在挤料筒11末端连接有打印喷嘴13，所述挤料筒11内还设有与温控***电连接的加热圈，通过加热圈保证打印物料以熔融流态从打印喷嘴13挤出，并可通过温控***控制加热圈的加热温度在适宜水平上。优选地，所述储料仓与挤料筒11的进料口之间连接有输送管道和设置在输送管道上的电动阀门，通过电动阀门控制物料的供给或停供，实现连续性挤料。

在本实施例中，为保证在打印作业时处于作业状态的挤出机构10与其它挤出机构10不处于同一平面，避免其它挤出机构10对打印产品的干扰，所述安装架100的底板上设有工作孔101且其中心处上凸设置有导向柱102，所述安装架100的顶部设置有驱动电机14及同轴连接在驱动电机14的输出轴上的旋转法兰15，四组所述挤出机构10周向均匀地布设在旋转法兰15上，各挤出机构10顶部与旋转法兰15之间分别连接有第一连杆和复位弹簧104，各挤出机构10与导向柱102之间通过第二连杆103相连接，所述第二连杆103的一端设为滑动套设在挤料筒11外的第一套环，所述第二连杆103的另一端设为周向转动且轴向固定地套设在导向柱102外的第二套环，所述安装架100顶部还连接有气缸16，所述气缸16的活塞杆上设有用以驱动挤出机构10上下移动的驱动端。当驱动电机14工作带动挤出机构10旋转预设角度并使要进行打印工作的挤出机构10对应于工作孔101上，然后借助气缸16作用从工作孔101下伸而处于打印状态，另通过复位弹簧104使得在失去气缸16下顶作用后沿第一套环轴向上行复位，通过第一套环保证各挤料筒11上下轴向运动。换句话说，本实施例的各挤出机构10可轴向活动而在工作状态和暂停状态下适时切换，以满足不同路径的打印要求。

进一步地，本实施例成形设备还包括助融***40，所述助融***40的作用点与挤出机构10的打印点相交，所述助融***40优选采用热源照射处理方式，热处理温度在130℃～180℃，通过助融***40可促进鞋底打印料与鞋帮之间及鞋底打印层间的有力结合，增强结合力度。

本实施例还提供一种个性化鞋底三维打印***，包括控制***、云端服务器、3D光学扫描仪50及上述成形设备，所述云端服务器和3D光学扫描仪50分别与控制***的信号端通信连接，所述驱动装置和挤出机构10分别与控制***的控制端连接，其中所述云端服务器内建有含若干鞋底款式各码和鞋楦款式各码的数据库，所述3D光学扫描仪50设置在挤出机构10与带楦帮体20所在的机架1内部空间内，优选设有4个3D光学扫描仪50，分设在机架1的四个角。控制***可以采用授权公告号CN103948456B，名称为“自动化控制的转盘式气动多喷头生物3D打印成形***及方法”中的控制及数据处理***，该控制***包括计算机和控制器，其中计算机内装有采用点云识别技术生成3D模型的软件。

本实施例还进一步提供一种基于个性化鞋底三维打印***的鞋底打印方法，具体包括如下步骤：

1）根据用户的足部尺寸数据选取适宜尺码的鞋楦，将成型好的相配套的鞋帮拉帮套入鞋楦构成带楦帮体20，然后将该带楦帮体20装载在所述驱动装置上；

2）控制***根据用户的足部尺寸数据及选取的鞋底款式调取存储于云端服务器的相应尺码的鞋底数据，处理生成鞋底的初始3D模型，该鞋底款式可在一个基础鞋底的基础上根据客户的不同图案需求直接设计结合在一起；

3）控制***通过3D光学扫描仪50扫描获取带楦帮体20的图像并处理得到带楦帮体20的外轮廓曲面，控制***以所述外轮廓曲面为基准，对步骤2）的初始3D模型的相应面进行修正，得到鞋底的修正3D模型及参数；

4）控制***对修正3D模型进行分层处理，确定打印坐标原点并进行路径规划；

5）根据鞋底的修正3D模型及参数，由成形设备将相应物料从所述挤出机构10挤出，通过驱动装置按照路径以并联六自由度运动方式带动带楦帮体20动作，由下往上逐层熔融沉积打印出与鞋帮相结合的鞋底结构，具体的：控制***调取第一层横截面信息，打印喷嘴13的打印点空间位置不变，通过六自由度并联平台31的驱动带楦帮体20以使打印喷嘴13对应在第一层横截面边缘坐标的起始位置（通过3D光学扫描仪50获取打印喷嘴13末端与带楦帮体20之间的实时空间位置，再与理论设定坐标原点进行比对、校正和反馈，通过六自由度并联平台31驱使实时空间位置与坐标原点重叠），再通过六自由度并联平台31驱动带楦帮体20按照第一层路径运动，完成第一层的打印；然后通过六自由度并联平台31的驱动使带楦帮体20向上运动一个层厚，再在六自由度并联平台31的驱动下在带楦帮体20上完成第i层(i＝2、3····)的层打印，直到打印完最后一层。本实施例的第一层为与鞋帮相接且最靠近鞋帮顶端的一圈。进一步地，在步骤5）过程中通过助融***40增强打印物料与鞋帮之间及打印物料层间的结合力度，所述助融***40的作用点与挤出机构10的打印点相交。由于打印喷嘴13的空间位置不变，所以所述助融***40的作用点空间位置也不变，可将助融***40设置在打印空间一侧的机架1上。

实施例二：

如图1、3、5-7所示，本实施例提供一种三维打印成形设备，包括机架1及设置在机架1内的挤出机构10、承印载体和驱动装置。本实施例二与上述实施例一所述成型设备的技术方案相比的区别仅在于：本实施例的所述驱动装置为五轴机械臂32，各所述带楦帮体20分别连接在五轴机械臂32的执行端上且位于挤出机构10的下方，分别通过五轴机械臂32独立控制相应的带楦帮体20并使之做X向横移、Y向横移、Z向纵移、A向旋转和C向摆动运动。当然，本实施例的带楦帮体20也可只设置1个。

本实施例还提供一种个性化鞋底三维打印***，包括控制***、云端服务器、3D光学扫描仪50及上述成形设备，所述云端服务器和3D光学扫描仪50分别与控制***的信号端通信连接，所述驱动装置和挤出机构10分别与控制***的控制端连接，其中所述云端服务器内建有含若干鞋底款式各码和鞋楦款式各码的数据库，所述3D光学扫描仪50设置在挤出机构10与带楦帮体20所在的机架1内部空间内，优选设有4个3D光学扫描仪50，分设在机架1的四个角。控制***可以采用授权公告号CN103948456B，名称为“自动化控制的转盘式气动多喷头生物3D打印成形***及方法”中的控制及数据处理***，该控制***包括计算机和控制器，其中计算机内装有采用点云识别技术生成3D模型的软件。

本实施例还进一步提供一种基于个性化鞋底三维打印***的鞋底打印方法，具体包括如下步骤：

1）根据用户的足部尺寸数据选取适宜尺码的鞋楦，将成型好的相配套的鞋帮拉帮套入鞋楦构成带楦帮体20，然后将该带楦帮体20装载在所述驱动装置上；

2）控制***根据用户的足部尺寸数据及选取的鞋底款式调取存储于云端服务器的相应尺码的鞋底数据，处理生成鞋底的初始3D模型，该鞋底款式可在一个基础鞋底的基础上根据客户的不同图案需求直接设计结合在一起；

3）控制***通过3D光学扫描仪50扫描获取带楦帮体20的图像并处理得到带楦帮体20的外轮廓曲面，控制***以所述外轮廓曲面为基准，对步骤2）的初始3D模型的相应面进行修正，得到鞋底的修正3D模型及参数；

4）控制***对修正3D模型进行分层处理，确定打印坐标原点并进行路径规划；

5）根据鞋底的修正3D模型及参数，由成形设备将相应物料从所述挤出机构10挤出，通过驱动装置按照路径以五轴联动方式带动带楦帮体20动作，由下往上逐层熔融沉积打印出与鞋帮相结合的鞋底结构，具体的：控制***调取第一层横截面信息，打印喷嘴13的打印点空间位置不变，通过五轴机械臂32的驱动带楦帮体20以使打印喷嘴13对应在第一层横截面边缘坐标的起始位置（通过3D光学扫描仪50获取打印喷嘴13末端与带楦帮体20之间的实时空间位置，再与理论设定坐标原点进行比对、校正和反馈，通过五轴机械臂32驱使实时空间位置与坐标原点重叠），再通过五轴机械臂32驱动带楦帮体20按照第一层路径运动，完成第一层的打印；然后通过五轴机械臂32的驱动使带楦帮体20向上运动一个层厚，再在五轴机械臂32的驱动下在带楦帮体20上完成第i层(i＝2、3····)的层打印，直到打印完最后一层。本实施例的第一层为与鞋帮相接且最靠近鞋帮顶端的一圈。进一步地，在步骤5）过程中通过助融***40增强打印物料与鞋帮之间及打印物料层间的结合力度，所述助融***40的作用点与挤出机构10的打印点相交。由于打印喷嘴13的空间位置不变，所以所述助融***40的作用点空间位置也不变，可将助融***40设置在打印空间一侧的机架1上。

实施例三：

如图1、4-7所示，本实施例提供一种三维打印成形设备，包括机架1及设置在机架1内的挤出机构10、承印载体和驱动装置。本实施例二与上述实施例一所述成型设备的技术方案相比的区别在于：本实施例的所述驱动装置包括第一驱动机构和第二驱动机构，所述挤出机构10通过第一驱动机构设置在机架1顶部并可沿X向平移和Z向纵移，两个所述带楦帮体20分别通过各自的第二驱动机构设置在机架1底部并可沿Y向平移、A向旋转和C向摆动。

在本实施例中，所述第二驱动机构包括支撑框、支撑板342、Y轴平移机构34、两个A轴旋转机构36和两个C轴摆动机构37，所述第一驱动机构包括Z轴纵移机构35和X轴平移机构33。

所述Y轴平移机构34包括Y轴电机341、Y轴皮带、两个Y轴齿轮、两个Y轴导杆及两个滑动配合于相应Y轴导杆上的Y轴滑动轴承，所述Y轴电机341安装在支撑框上，其一Y轴齿轮安装在Y轴电机341的电机轴上，另一Y轴齿轮安装在支撑框另一侧，所述Y轴皮带传动连接在两个Y轴齿轮之间并与两个Y轴导杆相平行，两个所述Y轴导杆分别通过固定座安装在支撑框上，所述支撑板342底部与Y轴滑动轴承相接并与Y轴皮带固接，Y轴皮带传动可带动支撑板342沿Y轴平移。

两个C轴摆动机构37和两个A轴旋转机构36并排设置在所述支撑板342上。各所述C轴摆动机构37分别包括C轴电机371、固设在支撑板342上的开口向上的第一U型板372以及通过C轴杆和滚动轴承摆动设置在第一U型板372内的第二U型板373，所述第二U型板373与第一U型板372之间留有空间，所述C轴电机371安装在第一U型板372的一侧并与C轴杆传动连接，C轴电机371启动可带动第二U型板373绕C轴杆摆动。所述A轴旋转机构36包括A轴电机361及旋转平台362，所述A轴电机361安装在第二U型板373的底部且其电机轴向上凸伸连接旋转平台362的中心，所述带楦帮体20安装在旋转平台362上，A轴电机361启动后可带动旋转平台362和带楦帮体20旋转。一个C轴摆动机构37与一个A轴旋转机构36配套成组，用于分别控制相应一个带楦帮体20的摆动和旋转。当然，本实施例的带楦帮体20也可只设置1个，则相应的C轴摆动机构37与A轴旋转机构36都只设置1个。

所述Z轴纵移机构35包括两个Z轴电机351、两个Z轴支撑柱、两个Z轴丝杆和两个Z轴丝母壳352，两个所述Z轴支撑柱垂直向上连接在支撑框的X向两侧，两个Z轴丝杆垂直向上连接在支撑框的X向两侧并与同侧的Z轴支撑柱相邻，两个Z轴电机351分别安装在支撑框上且其电机轴分别与同侧的Z轴丝杆同轴连接，两个Z轴丝母壳352分别螺纹套设在同侧的Z轴丝杆上并与同侧的Z轴支撑柱相连接，Z轴电机351启动可带动Z轴丝母壳352沿Z轴丝杆上下纵移。

所述X轴平移机构33包括安装座332、X轴电机331、X轴皮带、两个X轴齿轮、两个X轴导杆和两个滑动配合于相应X轴导杆上的X轴滑动轴承，两个所述X轴齿轮分别可转动地设置在相应的Z轴丝母壳352内，两个所述X轴导杆安装在两个Z轴支撑柱之间，所述X轴电机331安装在其中一个Z轴丝母壳352外并与内部的X轴齿轮传动连接，所述X轴皮带传动连接在两个X轴齿轮之间并与两个X轴导杆相平行，所述安装座332与X轴滑动轴承相接并与X轴皮带固接，X轴电机331启动带动安装座332沿X轴平移，所述挤出机构10通过安装架100与安装座332相连接。

本实施例还提供一种个性化鞋底三维打印***，包括控制***、云端服务器、3D光学扫描仪50及上述成形设备，所述云端服务器和3D光学扫描仪50分别与控制***的信号端通信连接，所述驱动装置和挤出机构10分别与控制***的控制端连接，其中所述云端服务器内建有含若干鞋底款式各码和鞋楦款式各码的数据库，所述3D光学扫描仪50设置在挤出机构10与带楦帮体20所在的机架1内部空间内，优选设有4个3D光学扫描仪50，分设在机架1的四个角。控制***可以采用授权公告号CN103948456B，名称为“自动化控制的转盘式气动多喷头生物3D打印成形***及方法”中的控制及数据处理***，该控制***包括计算机和控制器，其中计算机内装有采用点云识别技术生成3D模型的软件。

本实施例还进一步提供一种基于个性化鞋底三维打印***的鞋底打印方法，具体包括如下步骤：

1）根据用户的足部尺寸数据选取适宜尺码的鞋楦，将成型好的相配套的鞋帮拉帮套入鞋楦构成带楦帮体20，然后将该带楦帮体20装载在所述第二驱动机构的旋转平台362上；

2）控制***根据用户的足部尺寸数据及选取的鞋底款式调取存储于云端服务器的相应尺码的鞋底数据，处理生成鞋底的初始3D模型，该鞋底款式可在一个基础鞋底的基础上根据客户的不同图案需求直接设计结合在一起；

3）控制***通过3D光学扫描仪50扫描获取带楦帮体20的图像并处理得到带楦帮体20的外轮廓曲面，控制***以所述外轮廓曲面为基准，对步骤2）的初始3D模型的相应面进行修正，得到鞋底的修正3D模型及参数；

4）控制***对修正3D模型进行分层处理，确定打印坐标原点并进行路径规划；

5）根据鞋底的修正3D模型及参数，由成形设备将相应物料从所述挤出机构10挤出，通过第一驱动机构和第二驱动机构按照路径以五轴联动方式带动带楦帮体20和挤出机构10动作，由下往上逐层熔融沉积打印出与鞋帮相结合的鞋底结构，具体的：控制***调取第一层横截面信息，通过第二驱动机构的驱动使打印喷嘴13移至坐标原点空间位置，通过第一驱动机构的驱动使带楦帮体20与打印喷嘴13的相对应点在第一层横截面边缘坐标的起始位置（通过3D光学扫描仪50获取打印喷嘴13末端与带楦帮体20之间的实时空间位置，再与理论设定坐标原点进行比对、校正和反馈，通过第一驱动机构和第二驱动机构的联合驱使实时空间位置与坐标原点重叠），再通过第一驱动机构和第二驱动机构的联合驱动使打印喷嘴13与带楦帮体20的结合点按照第一层路径运动，完成第一层的打印；然后通过Z轴纵移机构35的驱动使打印喷嘴13向上运动一个层厚，再在第一驱动机构和第二驱动机构的联合驱动下在带楦帮体20上完成第i层(i＝2、3····)的层打印，直到打印完最后一层。本实施例的第一层为与鞋帮相接且最靠近鞋帮顶端的一圈。进一步地，在步骤5）过程中通过助融***40增强打印物料与鞋帮之间及打印物料层间的结合力度，所述助融***40的作用点与挤出机构10的打印点相交。由于打印喷嘴13可在X轴平移机构33的驱动下沿X向平移并可在Z轴纵移机构35的驱动下沿Z向纵移，所以所述助融***40的作用点空间位置也可相应地在X轴和Z轴上变化位置，可将助融***40集成设置在安装座332上。

以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.三维打印成形设备，其特征在于，包括机架及设置在机架内的挤出机构、承印载体及用于驱动承印载体和/或挤出机构做X向横移、Y向横移、Z向纵移、A向旋转和C向摆动运动的驱动装置，所述挤出机构位于承印载体的上方，所述挤出机构以逐层熔融沉积方式在承印载体上结合打印成形出预设产品结构。

2.根据权利要求1所述的三维打印成形设备，其特征在于，所述挤出机构包括竖向设置的挤料筒、固设在挤料筒顶部的驱动马达以及内置在挤料筒内并与驱动马达的输出轴同轴连接的螺纹输送杆，所述挤料筒的上段设有与储料仓相接的进料口并在挤料筒末端连接有打印喷嘴，所述挤料筒内还设有与温控***电连接的加热圈。

3.根据权利要求2所述的三维打印成形设备，其特征在于，所述挤出机构设有四组，四组所述挤出机构通过安装架连接在一起；所述安装架的底板上设有工作孔且其中心处上凸设置有导向柱，所述安装架的顶部设置有驱动电机及同轴连接在驱动电机的输出轴上的旋转法兰，四组所述挤出机构周向均匀地布设在旋转法兰上，各挤出机构顶部与旋转法兰之间分别连接有第一连杆和复位弹簧，各挤出机构与导向柱之间通过第二连杆相连接，所述第二连杆的一端设为滑动套设在挤料筒外的第一套环，所述第二连杆的另一端设为周向转动且轴向固定地套设在导向柱外的第二套环；所述安装架顶部还连接有气缸，所述气缸的活塞杆上设有用以驱动挤出机构上下移动的驱动端。

4.根据权利要求1所述的三维打印成形设备，其特征在于，所述挤出机构竖向设置在机架顶部，所述承印载体通过所述驱动装置设置在挤出机构下方的机架上并可沿X向横移、Y向横移、Z向纵移、A向旋转和C向摆动，所述驱动装置为六自由度并联平台或五轴机械臂。

5.根据权利要求1所述的三维打印成形设备，其特征在于，所述驱动装置包括第一驱动机构和第二驱动机构，所述挤出机构通过第一驱动机构设置在机架顶部并可沿X向平移和Z向纵移，所述承印载体通过第二驱动机构设置在机架底部并可沿Y向平移、A向旋转和C向摆动。

6.根据权利要求1所述的三维打印成形设备，其特征在于，该成形设备还包括助融***，所述助融***的作用点与挤出机构的打印点相交。

7.根据权利要求1至6任一项所述的三维打印成形设备，其特征在于，所述承印载体设为1个带楦帮体或两个成双配对的带楦帮体，各所述带楦帮体的楦底面朝上设置且分别由驱动装置独立控制。

8.个性化鞋底三维打印***，其特征在于，包括控制***、云端服务器、3D光学扫描仪及如权利要求7所述的成形设备，所述云端服务器和3D光学扫描仪分别与控制***的信号端通信连接，所述驱动装置和挤出机构分别与控制***的控制端连接，其中所述云端服务器内建有含若干鞋底款式各码的数据库，所述3D光学扫描仪设置在挤出机构与带楦帮体所在的机架内部空间内。

9.一种基于如权利要求8所述的个性化鞋底三维打印***的鞋底打印方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1）根据用户的足部尺寸数据选取适宜尺码的鞋楦，将成型好的相配套的鞋帮拉帮套入鞋楦构成带楦帮体，然后将该带楦帮体装载在所述驱动装置上；

2）控制***根据用户的足部尺寸数据及选取的鞋底款式调取存储于云端服务器的相应尺码的鞋底数据，处理生成鞋底的初始3D模型；

3）控制***通过3D光学扫描仪扫描获取带楦帮体的图像并处理得到带楦帮体的外轮廓曲面，控制***以所述外轮廓曲面为基准，对步骤2）的初始3D模型的相应面进行修正，得到鞋底的修正3D模型及参数；

4）控制***对修正3D模型进行分层处理，确定打印坐标原点并进行路径规划；

5）根据鞋底的修正3D模型及参数，由成形设备将相应物料从所述挤出机构挤出，通过驱动装置按照路径以五轴联动方式或并联六自由度运动方式带动带楦帮体和/或挤出机构动作，由下往上逐层熔融沉积打印出与鞋帮相结合的鞋底结构。

10.根据权利要求9所述的基于个性化鞋底三维打印***的鞋底打印方法，其特征在于，在步骤5）过程中通过助融***增强打印物料与鞋帮之间及打印物料层间的结合力度，所述助融***的作用点与挤出机构的打印点相交。