CN105500494A - 一种粘土3d打印机及其挤出装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粘土3D打印机，包括机架、设置于机架上的储料装置和挤出装置；储料装置包括储料罐、空压机、活塞和输料管；空压机与储料罐的顶部进气口相连通，活塞设置于储料罐内；挤出装置包括壳体、送料部件、设置于所述壳体内的挤出料筒和设置于挤出料筒下部的喷嘴。本发明解决了打印过程中材料夹杂着气泡的难题，有效克服材料黏度的问题，同时还能使喷嘴挤出量得到有效控制，保证产品的打印质量和精致度。本发明还可根据不同黏度的粘土更换不同尺寸的储料罐，扩大了该粘土3D打印机的适用范围，本发明的输料管采用PU软管，可减少流态粘土阻力，防止粘土阻塞于输料管内。

Description

一种粘土3D打印机及其挤出装置

技术领域

本发明涉及3D打印设备技术领域，具体涉及一种粘土3D打印机。

背景技术

现有的粘土3D打印机一般采用注射泵或蠕动泵，这种结构发热量大，效率低，打印过程中材料往往存在气泡，造成断丝现象，显著降低了产品的强度，无法打印黏度大的粘土材料，并且流态粘土材料黏度也无法准确控制。现有的粘土3D打印机在打印过程中不能够实现精确微量喷射，并且不能进行连续喷射而需要另外向挤出料筒注入流态粘土。

发明内容

提供一种解决了打印过程中材料夹杂着气泡的难题，实现连续补充材料，精确微量喷射，且喷射出黏度较大的粘土材料的粘土3D打印机。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种粘土3D打印机的挤出装置，所述挤出装置包括壳体、送料部件、设置于所述壳体内的挤出料筒和设置于所述挤出料筒下部的喷嘴，所述送料部件包括设置于所述壳体顶部的电动机和设置于所述壳体内中心位置的螺杆，所述螺杆与所述电动机通过联轴器对应连接，所述螺杆延伸至所述挤出料筒的下部喷嘴处，在所述螺杆的上部设有连接轴承和密封垫；在所述壳体上设有进料口，粘土3D打印机的储料罐通过输料管与所述进料口相连通。

优选的，所述连接轴承为深沟球轴承，所述密封垫为密封橡胶垫；所述联轴器为刚性联轴器，所述输料管为PU软管。

优选的，所述挤出料筒内位于所述螺杆下端的位置设置有U形密封环。

一种粘土3D打印机,包括机架、设置于所述机架上的储料装置以及上所述的挤出装置；

所述机架包括底座、设置于所述底座上的工作台和至少两个竖向支杆，在所述竖向支杆的顶端设有将各竖向支杆固定连接在一起的横杆，所述竖向支杆与横杆通过连接件连接；在每个竖向支杆上均设有一组移动组件，所述挤出装置通过所述移动组件与各竖向支杆对应连接，所述挤出装置位于由各竖向支杆围成的工作区域内、所述工作台的上方；所述储料罐安装在其中一个竖向支杆的外侧；

所述储料装置包括储料罐、空压机和活塞；所述空压机与所述储料罐的顶部进气口相连通，所述活塞设置于所述储料罐内；所述储料罐下部的出料口通过输料管与所述挤出装置上的进料口相连通。

优选的，所述移动组件包括拉杆、设置于所述竖向支杆上的直线导轨、与所述直线导轨配合安装的滑块，以及同步带，设置于所述竖向支杆底端的控制电机和设置于所述竖向支杆顶端的同步轴承，所述控制电机通过所述同步带与所述同步轴承传动连接，所述滑块对应安装于所述同步带上；所述拉杆的一端与所述滑块对应连接，另一端与所述挤出装置对应连接。

优选的，所述同步轴承为法兰轴承。

优选的，在所述底座上设有至少一个用于压紧所述工作台的压紧板。

优选的，所述工作台为玻璃工作台；所述支杆为铝合金型材。

优选的，还包括设置于所述工作台一侧的数控装置，所述数控装置包括数字显示模块、编码器和控制板，所述数字显示模块和所述编码器分别与所述控制板电连接。

优选的，所述空压机与所述储料罐之间、所述输料管与所述储料罐之间、所述输料管与所述挤出装置的壳体之间分别通过快速接头相连接。

本发明的有益效果是：

1.该粘土3D打印机的挤出装置与传统粘土3D打印机相比较，克服了现有技术中粘土3D打印机存在气泡的技术难题。

2.本粘土3D打印机的储料罐上端进入的压缩空气迫可使储料罐活塞向下运动，连续向挤出料筒补充材料。并且本发明能够通过软件控制电机转速，来实现螺杆喷头的精确微量喷射，且能够对挤出料筒内的流态粘土材料施加较大的压力，因此可以喷射出黏度较大的粘土材料。与其他粘土挤出装置相比，控制更稳定且操作简单，保证产品的打印质量和精致度。

3.该粘土3D打印机可根据不同黏度的粘土更换不同尺寸的储料罐，扩大了该粘土3D打印机的适用范围，该发明的输料管采用PU软管，可减少流态粘土阻力，防止粘土阻塞于输料管内。

附图说明

图1为本发明的储料装置和挤出装置结构示意图；

图2为图1中挤出装置的剖视图；

图3为图1中的挤出装置分解图；

图4为本发明中的整体结构示意图；

图5为图4中的玻璃工作台下端结构示意图；

其中，1为三棱柱形整体支架，2为玻璃工作台，3为压紧板，4为上端连接件，5为下端连接件，6为拉杆，7为控制电机，8为同步带，9为法兰轴承，10为滑块，11为直线导轨，121、122、123为快速接头，13为储料罐上盖，14为储料罐，15为PU软管，16为挤出机外壳，17为步进电动机，18为刚性联轴器，19为螺杆，20为深沟球轴承，21为密封橡胶垫，22为U型密封环，23为挤出料筒，24为喷嘴，25为数字显示模块，26为编码器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

实施例1：一种粘土3D打印机的挤出装置，如图1、图2和图3所示，挤出装置包括挤出机外壳16、快速接头123、步进电动机17、刚性联轴器18、螺杆19、深沟球轴承20、密封橡胶垫21、U型密封环22、挤出料筒23和喷嘴24；快速接头123通过螺纹连接安装于挤出机外壳16上，步进电动机17通过螺纹连接安装于挤出机外壳16上端，步进电动机17的转轴通过刚性联轴器18与螺杆19连接，深沟球轴承20和密封橡胶垫21安装于螺杆19上端，挤出料筒23通过螺纹安装于挤出机外壳16下端，喷嘴24为固定尺寸，通过螺纹安装于挤出料筒23下端，螺杆19下端延伸至挤出料筒23的下部喷嘴24处。螺杆19通过步进电动机17驱动螺杆19转动，使挤出料筒23中的流态粘土向下运动并从喷嘴24喷出。螺杆19能够对挤出料筒23内的流态粘土材料施加较大的压力，因此可以喷射出非常粘稠的粘土材料，并且能够通过精确控制步进电动机17的转速和功率来控制螺杆19的旋转，以此实现喷头24的微量喷射，与其他粘土挤出装置相比，控制更稳定和操作简单。为了固定整个挤出装置，挤出机外壳16下端设置有多个螺纹孔。

实施例2：一种粘土3D打印机，包括机架、储料装置、挤出装置和数控装置；

如图1所示，储料装置包括空压机、快速接头121和122、储料罐上盖13、储料罐14、活塞和PU软管15；为了粘土3D打印机工作方便，设置有不同尺寸储料罐14，可根据粘土黏度的不同更换不同尺寸的储料罐14。空压机与储料罐上盖13通过快速接头121连接，快速接头121通过螺纹安装于储料罐上盖13上端中间处，储料罐上盖13通过螺纹安装于储料罐14上端，储料罐14内设置有活塞；快速接头122通过螺纹安装于储料罐14底端外侧中心处，PU软管15通过快速接头122与储料装置连接，储料装置与挤出装置通过PU软管15连接。PU软管15可以有效地减少流态粘土阻力，空压机向储料罐14输入压缩空气，压缩空气迫使储料罐14活塞向下运动，压缩流态粘土经过PU软管15向挤出料筒补充材料。

如图1、图2和图3所示，挤出装置包括挤出机外壳16、快速接头123、步进电动机17、刚性联轴器18、螺杆19、深沟球轴承20、密封橡胶垫21、U型密封环22、挤出料筒23和喷嘴24；快速接头123通过螺纹连接安装于挤出机外壳16上，步进电动机17通过螺纹连接安装于挤出机外壳16上端，步进电动机17的转轴通过刚性联轴器18与螺杆19连接，深沟球轴承20和密封橡胶垫21安装于螺杆19上端，挤出料筒23通过螺纹安装于挤出机外壳16下端，喷嘴24为固定尺寸，通过螺纹安装于挤出料筒23下端，螺杆19下端延伸至挤出料筒23的下部喷嘴24处。螺杆19通过步进电动机17驱动螺杆19转动，使挤出料筒23中的流态粘土向下运动并从喷嘴24喷出。螺杆19能够对挤出料筒23内的流态粘土材料施加较大的压力，因此可以喷射出非常粘稠的粘土材料，并且能够通过精确控制步进电动机17的转速和功率来控制螺杆19的旋转，以此实现喷头24的微量喷射，与其他粘土挤出装置相比，控制更稳定和操作简单。为了固定整个挤出装置，挤出机外壳16下端设置有多个螺纹孔。

如图4和图5所示，机架包括三角形底座、设置于底座上的玻璃工作台2、设置于底座上的压紧板3和3条竖向支杆1，竖向支杆1上端通过上端连接件4与三条横杆相连接，竖向支杆1下端分别通过下端连接件5安装于三角形底座的三个角上，支架1和横杆均为铝合金型材；在每个竖向支杆上均设有一组移动组件，挤出装置通过移动组件与各竖向支杆对应连接，挤出装置位于由各竖向支杆围成的工作区域内，玻璃工作台2的上方；储料装置安装于其中任意一条竖向支杆的外侧。移动组件包括拉杆6、控制电机7、同步带8、法兰轴承9、滑块10和直线导轨11；直线轨道11设置于支杆1上，滑块10对应安装于直线轨道11上，法兰轴承9设置于支杆顶端，控制电机7对应安装于支杆的下端，法兰轴承9、滑块6和控制电机7处于一条竖直线上，滑块6安装于同步带8上，控制电机7和法兰轴承9通过同步带8传动连接；拉杆6的一端安装于滑块10上，拉杆6的另一端安装于挤出装置上。

数控装置包括数字显示模块25、编码器26和控制板；数字显示模块25与控制板电连接，编码器26与控制板也进行电连接，数控装置安装于底座上的任意一个侧面上。数制装置是打印机运动的电子器件，电子器件内运行的固件可与打印控制软件相通，控制各部分协同工作。

本实施例是基于笛卡尔坐标系开发而来的，挤出装置在数控装置控制下可以沿着三个相互垂直的X轴、Y轴和Z轴方向直线移动，X轴、Y轴通常是由同步带控制电机进行定位，Z轴则大多数是由拉杆进行定位。

上面结合附图和实施例对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下进行变更或改变。

Claims (10)

1.一种粘土3D打印机的挤出装置，其特征为：所述挤出装置包括壳体、送料部件、设置于所述壳体内的挤出料筒和设置于所述挤出料筒下部的喷嘴，所述送料部件包括设置于所述壳体顶部的电动机和设置于所述壳体内中心位置的螺杆，所述螺杆与所述电动机通过联轴器对应连接，所述螺杆延伸至所述挤出料筒的下部喷嘴处，在所述螺杆的上部设有连接轴承和密封垫；在所述壳体上设有进料口，粘土3D打印机的储料罐通过输料管与所述进料口相连通。

2.根据权利要求1所述的一种粘土3D打印机的挤出装置，其特征为：所述连接轴承为深沟球轴承，所述密封垫为密封橡胶垫；所述联轴器为刚性联轴器，所述输料管为PU软管。

3.根据权利要求1所述的一种粘土3D打印机的挤出装置，其特征为：所述挤出料筒内位于所述螺杆下端的位置设置有U形密封环。

4.一种粘土3D打印机,其特征为：包括机架、设置于所述机架上的储料装置以及权利要求1所述的挤出装置；

所述机架包括底座、设置于所述底座上的工作台和至少两个竖向支杆，在所述竖向支杆的顶端设有将各竖向支杆固定连接在一起的横杆，所述竖向支杆与横杆通过连接件连接；在每个竖向支杆上均设有一组移动组件，所述挤出装置通过所述移动组件与各竖向支杆对应连接，所述挤出装置位于由各竖向支杆围成的工作区域内、所述工作台的上方；所述储料罐安装在其中一个竖向支杆的外侧；

所述储料装置包括储料罐、空压机和活塞；所述空压机与所述储料罐的顶部进气口相连通，所述活塞设置于所述储料罐内；所述储料罐下部的出料口通过输料管与所述挤出装置上的进料口相连通。

5.根据权利要求4所述的一种粘土3D打印机，其特征为：所述移动组件包括拉杆、设置于所述竖向支杆上的直线导轨、与所述直线导轨配合安装的滑块，以及同步带，设置于所述竖向支杆底端的控制电机和设置于所述竖向支杆顶端的同步轴承，所述控制电机通过所述同步带与所述同步轴承传动连接，所述滑块对应安装于所述同步带上；所述拉杆的一端与所述滑块对应连接，另一端与所述挤出装置对应连接。

6.根据权利要求5所述的一种粘土3D打印机，其特征为：所述同步轴承为法兰轴承。

7.根据权利要求4所述的一种粘土3D打印机，其特征为：在所述底座上设有至少一个用于压紧所述工作台的压紧板。

8.根据权利要求4所述的一种粘土3D打印机，其特征为：所述工作台为玻璃工作台；所述支杆为铝合金型材。

9.根据权利要求4所述的一种粘土3D打印机，其特征为：还包括设置于所述工作台一侧的数控装置，所述数控装置包括数字显示模块、编码器和控制板，所述数字显示模块和所述编码器分别与所述控制板电连接。

10.根据权利要求4所述的一种粘土3D打印机，其特征为：所述空压机与所述储料罐之间、所述输料管与所述储料罐之间、所述输料管与所述挤出装置的壳体之间分别通过快速接头相连接。