CN105729814A - 一种新型fdm打印机出料控制系统 - Google Patents

一种新型fdm打印机出料控制系统 Download PDF

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张勇
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    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

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Abstract

本发明提供一种新型FDM打印机出料控制系统，包括丝材、连杆、弹簧、挤出齿轮、压力传感器、挤出电机、电路板和支架；其中，所述连杆的底端设有挤出滚轮，顶端通过所述弹簧与所述压力传感器输入端连接；所述丝材从所述挤出滚轮与所述挤出齿轮中间穿过；所述挤出齿轮通过转动轴与所述挤出电机连接；所述压力传感器的输出端通过导线与所述电路板连接；所述电路板通过导线与所述挤出电机连接。本发明提供的新型FDM打印机出料控制系统通过检测丝材的直径调节挤出速度，稳定丝材供给量，保证成型质量。

Description

一种新型FDM打印机出料控制系统
技术领域
本发明涉及三维打印成型技术领域，尤其涉及一种新型FDM打印机出料控制系统。
背景技术
三维打印技术是基于增材制造法原理的一种高新技术，是快速成形技术的延续和发展，实现三维打印技术的关键是三维打印机和三维打印自由成型工艺。目前常见的5种商品化三维打印工艺：激光固化式（SLA），激光烧结式（SLS），贴片刻写式（LOM），喷墨粘粉式（3DP），熔融挤出成型（FDM）。
熔融挤出成型（FDM）又称为熔丝沉积成型，其主要材料为热塑性材料，如蜡、ABS、PLA等，以丝状供料。材料在喷头内被加热融化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，沉积在打印工作台面板或者前一层已固化的材料上，温度低于固化温度后开始固化，通过材料的层层堆积形成最终产品。
FDM技术的优势在于制造简单，运行维护成本低廉，但是目前FDM打印机普遍存在一个问题：当前的FDM打印机并不是智能的，它是在假定丝材直径非常均匀的条件下运行的。所以不管丝材是变粗还是变细，它只是保持恒定的速度挤出线材，由于各种因素丝材的直径并不均匀，一般较好的线材可以将线材直径控制在0.05mm，很多丝材的直径变动会超过这个数值，因此在打印中就会出现打印材料挤出过多或者过少的情况，从而导致打印对象出现缺陷，甚至可能导致打印失败。
中国实用新型（201320612986.9：一种用于FDM成型技术的3D打印机送丝装置）公开了一种用于FDM成型技术的3D打印机送丝装置，包括安装在3D打印机机头的步进电机，其特征在于，所述步进电机输出端固定一设有料丝进出口的料丝导入块，料丝导入块设有的型腔中安装的调节杠杆端头插接一送丝移动块，送丝移动块与料丝导入块一侧安装的弹簧压块之间固定一压缩弹簧，所述送丝移动块开口槽安装的压紧轴承与步进电机输出轴端安装的送丝滚轮在进出料丝口中心位置相抵，并由压块在轴端固定。
中国实用新型（201420845618.3：一种熔丝线材送料装置）公开了一种熔丝线材送料装置，该装置包括打印线材、步进电机、步进电机固定装置、冷却风扇、滚轮、紧固螺钉；其特征在于，步进电机固定装置下端固定于3D打印机喷头装置上，步进电机固定装置内设有固定的两个步进电机；步进电机固定装置前后两侧分别设有两个长方形槽口，左右两侧分别设有一个冷却风扇窗口；冷却风扇窗口内安装冷却风扇。
上述两个实用新型公开了丝材的送料出料装置，第一个实用新型是通过按下料丝导入块型腔中安装的调节杠杆，使进丝顺畅；第二个实用新型是通过使用两个步进电机提高对打印机线材的挤压力，可实现稳定的挤出线材；上述的两个实用新型均可以实现线材的出料，但是不能实现在出料过程实时控制出料线材直径的大小，可能会造成出料丝材不均匀。
发明内容
针对现有技术中FDM打印机的不足，本发明提供了一种新型FDM打印机出料控制系统，该系统可以实现出料线材直径的实时监控，保证出料线材的稳定性和均匀性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：本发明提供了一种新型FDM打印机出料控制系统，包括丝材、连杆、弹簧、挤出齿轮、压力传感器、挤出电机、电路板和支架；
所述连杆的底端设有挤出滚轮，顶端通过所述弹簧与所述压力传感器输入端连接；
所述丝材从所述挤出滚轮与所述挤出齿轮中间穿过；所述挤出齿轮通过转动轴与所述挤出电机连接；
所述压力传感器的输出端通过导线与所述电路板连接；
所述电路板的输出端通过导线与所述挤出电机连接。
优选地，所述新型FDM打印机出料控制系统还包括固定杆，所述固定杆的一端与所述连杆中部通过销轴实现铰链连接，固定杆的另一端通过螺栓固定于支架。
优选地，所述压力传感器通过双面胶固定于所述支架上。
优选地，所述挤出滚轮与所述挤出齿轮设置于同一水平面。
优选地，所述新型FDM打印机出料控制系统还包括喷头，所述丝材经所述挤出滚轮与所述挤出齿轮间的间隙穿到所述喷头内。
优选地，所述挤出电机通过电机支座固定于支架。
优选地，所述连杆、压力传感器、挤出电机和喷头通过所述支架形成固定连接。
与现有技术相对比，本发明产生的有益效果是：
（1）本发明提供的新型FDM打印机出料控制系统通过检测丝材的直径调节挤出速度，稳定丝材供给量，保证成型质量；
（2）本发明提供的新型FDM打印机出料控制系统喷头与连杆、压力传感器、挤出电机通过支架固定连接为一体，优化了整体系统的空间；
（3）本发明提供的新型FDM打印机出料控制系统可以实现实时监测出料丝材的直径，控制丝材供给量，保证挤出丝材的均匀性。
附图说明
图1是本发明提供的新型FDM打印机出料控制系统的正视示意图；
图2是本发明提供的新型FDM打印机出料控制系统的右后45度俯视示意图；
附图中，各标记的具体含义如下：
1：丝材；2：连杆；3：弹簧；4：挤出齿轮；5：电路板；6：喷头；7：挤出滚轮；8：导线；9：支架；10：压力传感器；11：挤出电机；12：固定杆；13：销轴；14：电机支座。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施例作详细的阐述。
参图1、图2所示，图1是本发明提供的新型FDM打印机出料控制系统的正视示意图，图2是本发明提供的新型FDM打印机出料控制系统的右后45度俯视示意图。本发明提供的新型FDM打印机出料控制系统包括丝材1、连杆2、弹簧3、挤出齿轮4、电路板5、喷头6、挤出滚轮7、导线8、支架9、压力传感器10、挤出电机11、固定杆12、销轴13、电机支座14。
其中，连杆2的底端设有挤出滚轮7，顶端通过弹簧3与压力传感器10的输入端连接，连杆2的中部与固定杆12的一端通过销轴13实现铰链连接；固定杆12的另一端通过螺栓固定于支架9；压力传感器10固定于支架9；挤出电机11固定于电机支座14，电机支座14通过螺栓连接固定于支架9；挤出齿轮4通过转动轴与挤出电机11连接，挤出齿轮4与挤出滚轮7设置于同一水平面；压力传感器10的输出端通过导线8与电路板5连接，可将压力传感器10检测到的压力传送到电路板5；电路板5通过导线8与挤出电机11连接，可将经电路板5整理后的数据发送给挤出电机11；丝材1从挤出滚轮7与挤出齿轮4中间的间隙穿到喷头6内，可实现出料装置与喷头6的一体化，优化了出料控制系统的整体空间。
本发明提供的新型FDM打印机出料控制系统对丝材出料进行控制时，由于丝材1粗细不均，丝材1经过挤出滚轮7与挤出齿轮4之间的间隙时，挤出滚轮7将在弹簧3的作用下向两侧有一定的侧移，弹簧3会伸缩，压力传感器10测得压力也会改变。当丝材1直径小于标准直径时，挤出滚轮7在弹簧3的作用下向内偏移，弹簧3伸长，压力传感器10测得的压力值减小，压力传感器10通过导线8将检测到的压力值传输到电路板5，电路板5对数据整理并转化为控制挤出电机11增大电压的命令，挤出电机11发出的电压增大，转速随之增大，丝材挤出速度变大，从而稳定了丝材的供给量，避免了丝材供给过少的现象；当丝材1的直径大于标准直径时，挤出滚轮7在弹簧3的作用下向外偏移，弹簧3缩短，压力传感器10测得的压力值增大，压力传感器10通过导线8将检测到的压力值传输到电路板5，电路板5对数据整理并转化为控制挤出电机11减小电压的命令，挤出电机11发出的电压减小，转速也随之减小，丝材挤出速度变小，从而稳定了丝材的供给量，避免了丝材挤出过多甚至堵头的现象。
另外，给压力传感器10设定一个值域，当压力超出这个值域范围时，压力传感器10会通过导线8传送给电路板5，电路板接收检测到的压力值时，再通过导线8给挤出电机11下达一个停止的命令，挤出电机停止工作，由此可以避免因丝材过细或过粗导致材料供给量难以调控的风险，避免不必要的浪费。
上文所述的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并不是用以限制本发明的保护范围，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种新型FDM打印机出料控制系统，包括丝材、连杆、弹簧、挤出齿轮、压力传感器、挤出电机、电路板和支架，其特征在于，
所述连杆的底端设有挤出滚轮，顶端通过所述弹簧与所述压力传感器输入端连接；
所述丝材从所述挤出滚轮与所述挤出齿轮中间穿过；
所述挤出齿轮通过转动轴与所述挤出电机连接；
所述压力传感器的输出端通过导线与所述电路板连接；
所述电路板的输出端通过导线与所述挤出电机连接。
2.如权利要求1所述的新型FDM打印机出料控制系统，其特征在于，所述新型FDM打印机出料控制系统还包括固定杆，所述固定杆的一端与所述连杆中部通过销轴实现铰链连接，固定杆的另一端通过螺栓固定于支架。
3.如权利要求1所述的新型FDM打印机出料控制系统，其特征在于，所述压力传感器通过双面胶固定于所述支架上。
4.如权利要求1所述的新型FDM打印机出料控制系统，其特征在于，所述挤出滚轮与所述挤出齿轮设置于同一水平面。
5.如权利要求1所述的新型FDM打印机出料控制系统，其特征在于，所述新型FDM打印机出料控制系统还包括喷头，所述丝材经所述挤出滚轮与所述挤出齿轮间的间隙穿到所述喷头内。
6.如权利要求1所述的新型FDM打印机出料控制系统，其特征在于，所述挤出电机通过电机支座固定于支架。
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