CN105818391A - 对流双循环3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对流双循环3D打印机，包括安装架、挤出装置、移位装置、冷却装置及加工平台，冷却装置包括内冷却机构、外冷却机构及风扇，内冷却机构成冷却逆流废料的内循环腔，外冷却机构构成冷却喷嘴出料的外循环腔。本发明提供一种充分冷却且不影响加工精度的对流双循环3D打印机。

Description

对流双循环3D打印机

技术领域

本发明涉及一种打印设备，具体涉及一种对流双循环3D打印机。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种以数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体，现阶段广泛应用于制造产品。

现有的3D打印机包括安装架、挤出装置、移位装置及加工平台，移位装置设置于安装架并驱动挤出装置相对安装架沿横向、纵向及竖向移动，加工平台设置于安装架并位于挤出头下方，其中，挤出装置包括挤出支架、加热机构及挤出管道，挤出管道竖向设置于挤出支架，挤出管道内设置有供线形打印材料通过的挤出通道，加热机构围绕设置于挤出管道的下端，线形打印材料从挤出管道上端进入挤出通道并到达挤出管道下端时被加热机构所融化至胶状，被后方的线形打印材料继续挤压至挤出管道外，由于线形打印材料与挤出通道之间存在间隙，部分融化呈胶状的打印材料会从该间隙内逆流，在逆流过程中逐渐冷却形成较长的围绕线形打印材料的废料层，该废料层与后方进入挤出通道的线形打印材料产生摩擦阻碍正常进料；而采用风机冷却时，单方向的气流影响出料口的准确出料，影响加工精度。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种充分冷却且不影响加工精度的对流双循环3D打印机。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：包括安装架、挤出装置、移位装置及加工平台，所述的移位装置设置于安装架并驱动挤出装置相对安装架沿横向、纵向及竖向移动，所述的加工平台设置于安装架并位于挤出头下方，所述的挤出装置包括挤出支架、加热机构及挤出管道，所述的挤出管道竖向设置于挤出支架，所述的挤出管道内设置有供线形打印材料通过的挤出通道，所述的加热机构围绕设置于挤出管道的下端，其特征在于：还包括冷却装置，所述的冷却装置包括内冷却机构、外冷却机构及风扇，所述的挤出支架包括安装板，所述的挤出管道的下端穿过安装板并与安装板的下端面呈对齐设置，所述的外冷却机构包括固定于安装板上方并围绕挤出管道及加热机构设置的外循环套，所述的外循环套与加热机构及挤出管道之间设置有环状的外循环腔，该外循环腔延伸至安装板下端面将外循环腔的底部与外界相联通，所述的风扇相对挤出管道的中心轴分别对称设置于外循环套壁内，所述风扇将外循环腔的顶部与外界相联通，所述的内冷却机构包括位于外循环套内并围绕挤出管道设置的内循环套，所述的内循环套固定于加热机构上方，所述的内循环套与挤出管道之间设置有内循环腔，所述的内循环套开设还有将外循环腔与内循环腔联通的循环气孔，所述的风扇与循环气孔相对设置。

通过采用上述技术方案，将挤出管道移位至安装板上面，使下方喷料的高度更高，所打印产品的加工范围更大，外循环腔相当于静压箱，使给予出料管道下端冷却的气流相对挤出管道平行且稳定，风扇在冷却逆流的打印材料的同时也用于加速冷却需要成型的打印材料，保证风扇形成的气流不会直接冲击呈半胶状的打印材料，导致打印成品精度下降，同时，气流从外循环腔底部流出，经外界冷却，重新从外循环腔顶部流入，而内循环腔合理利用进入其内的气流，迅速冷却形成最小长度的废料层，从而降低废料层与线状打印材料之间的接触面积，即降低两者之间的摩擦力，避免由于摩擦力过大造成阻塞，从而保证挤出管道的进料舒畅，由于气流呈螺旋状，循环气孔两侧的半圆形使气流更利于进入及排除，且该种结构的循环气孔在保证尽可能大的开口面积的同时也保证了内循环套的强度，一部分热量由内循环套进行传导，另一部分由风扇产生的气流在气流腔循环传导，两者配合进行快速传导，加速冷却效果。

本发明进一步设置为：所述的内循环腔内沿竖向等距设置有若干个传热隔板，该传热隔板将内循环腔沿竖向等分为若干个气流分腔，所述的循环气孔与各气流分腔对应设置。

通过采用上述技术方案，传送隔板缩小气流腔的体积，增加气流分腔的气流循环效率，且增加金属传导热量的面积，单位时间内金属能散发更多热量。

本发明进一步设置为：所述的内循环套相对各气流分腔的内周面的竖向截面为呈向外侧凸起的弧形面。

通过采用上述技术方案，弧形面可以让气流腔内形成螺旋状气流，使气流单位面积接触热交换面积更大，进一步增加热交换的效率。

本发明进一步设置为：所述的循环气孔的形状由中部的矩形及两侧的半圆形组成，所述的循环气孔沿内循环套周向等距设置于内循环套外周面。

通过采用上述技术方案，由于气流呈螺旋状，循环气孔两侧的半圆形使气流更利于进入及排除，且该种结构的循环气孔在保证尽可能大的开口面积的同时也保证了套环的强度。

本发明进一步设置为：所述的加热机构包括壳体及壳体内的加热组件，所述的壳体上外周面包覆保温材料，所述的壳体外周设置有引导气流垂直流向的引导面。

通过采用上述技术方案，风扇在冷却逆流的打印材料的同时也用于加速冷却需要成型的打印材料，引导面保证风扇形成的气流不会直接冲击呈半胶状的打印材料，导致打印成品精度下降。

本发明进一步设置为：所述的移位装置由三组移位组件组成，所述的三组移位组件沿以挤出装置为中心的水平圆周等角度设置，所述的移位组件包括移位轨道、移位块、调节杆、传送带、传送带循环组件，所述的移位轨道沿竖向固定设置于安装架，所述的移位块滑移设置于移位轨道，所述的调节杆一端铰接于移位块，另一端铰接于安装板，所述的传送带沿竖向并呈环状设置，所述的传送带穿过移位块并与移位块固定设置，所述的传送带循环组件驱动传动带沿环形旋转转动。

本发明进一步设置为：所述的安装架由安装架顶部、安装架底部及安装架支撑部组成，所述的安装架底部由呈正三角形排布的型材及相邻型材端部间的转角固定件组成，所述的转角固定件包括主体及设置于主体并分别与相邻型材内侧贴合并固定的安装部，该主体设置有型材端部相抵配的限位面，所述的安装部之间设置有加强部，所述的传送带循环组件安装于加强部。

通过采用上述技术方案，限位面限位型材的位置，然后通过安装部构成型材与转角固定件的固定，加强转角固定件的强度，其次，将传送带循环组件安装于加强部增加转角固定件的稳定性，并简化结构。

本发明进一步设置为：所述的型材的截面呈正方形状，该型材的截面的各边上分别沿型材长度方向贯穿设置的导向槽，各所述的转角固定件的安装部上水平设置有两个以上与相对应型材内侧的导向槽形状相适配的导块，所述的加工平台位于型材上方，所述的加工平台边缘与各型材分别对应设置有托举组件，该托举组件包括托举板、调节座及滑块，所述的托举板固定于调节座并位于加工平台下方，所述的滑块固定设置于调节座并滑移设置于型材朝向上方的导向槽上，所述的转角固定件位于型材朝向上方的导向槽的两端分别设置有供滑块进入导向槽的安装槽。

通过采用上述技术方案，各端面上的导向槽构成不同的功能，朝向内侧的导向槽作为与导块的配合件，在不使用固定件的前提下稳定安装型材，而上端面的则用于安装及调节调节座的位置，支撑加工平台及快速调节加工平台的位置，由于各端面的导向槽的结构一样，故无论以什么面放置均不会错误安装，且在一个端面损坏时可转向继续使用，充分提高安装的便捷性，其次，采用同一型材组装便于加工、生产、搬运及安装。

本发明进一步设置为：所述的安装架支撑部包括分别竖向插设于各转角固定件的型材，所述的转角固定件的上设置有型材插槽，该型材插槽与外周面形状相适配，所述的转角固定件内侧面设置有限位于各导向槽开口处的限位块，所述的限位块两侧分别设置有与导向槽开口处形状相适配的转角。

通过采用上述技术方案，型材既水平放置组成底座，也可竖直放置作为安装架支撑部，由于型材插槽的内侧面的加工存在一定的公差，故安装完成后仍会有间隙使型材产生摆动，合理利用型材的导向槽，由限位块的转角对型材进行导向及限位，弱化间隙对安装产生的影响。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的立体图；

图2为本发明具体实施方式中挤出装置的立体图；

图3为本发明具体实施方式中挤出管道的立体图；

图4为发明具体实施方式中安装架底部的立体图；

图5为本发明具体实施方式中托举组件的立体图；

图6为本发明具体实施方式中转角固定件的立体图；

图7为图6中B的放大图；

图8为本发明具体实施方式中型材的立体图；

图9为图1中A的放大图。

具体实施方式

如图1—9所示，本发明公开了一种对流双循环3D打印机，包括安装架1、挤出装置、移位装置及加工平台4，移位装置设置于安装架1并驱动挤出装置相对安装架1沿横向、纵向及竖向移动，加工平台4设置于安装架1并位于挤出头下方，挤出装置包括挤出支架2、加热机构21及挤出管道22，挤出管道22竖向设置于挤出支架2，挤出管道22内设置有供线形打印材料通过的挤出通道，加热机构21围绕设置于挤出管道22的下端，还包括冷却装置，冷却装置包括内冷却机构、外冷却机构及风扇26，挤出支架包括安装板23，挤出管道22的下端穿过安装板23并与安装板23的下端面呈对齐设置，外冷却机构包括固定于安装板23上方并围绕挤出管道22及加热机构21设置的外循环套24，外循环套24与加热机构21及挤出管道22之间设置有环状的外循环腔241，该外循环腔241延伸至安装板23下端面将外循环腔241的底部与外界相联通，风扇26相对挤出管道22的中心轴分别对称设置于外循环套24壁内，风扇26将外循环腔241的顶部与外界相联通，内冷却机构包括位于外循环套24内并围绕挤出管道22设置的内循环套25，内循环套25固定于加热机构21上方，内循环套25与挤出管道22之间设置有内循环腔251，内循环套25开设还有将外循环腔241与内循环腔251联通的循环气孔252，风扇26与循环气孔252相对设置，内循环腔251内沿竖向等距设置有若干个传热隔板253，该传热隔板253将内循环腔251沿竖向等分为若干个气流分腔254，循环气孔252与各气流分腔254对应设置，内循环套25相对各气流分腔254的内周面的竖向截面为呈向外侧凸起的弧形面255，循环气孔252的形状由中部的矩形2521及两侧的半圆形2522组成，循环气孔252沿内循环套25周向等距设置于内循环套外周面，将挤出管道22移位至安装板23上面，使下方喷料的高度更高，所打印产品的加工范围更大，外循环腔241相当于静压箱，使给予出料管道下端冷却的气流更加稳定，而内循环腔251合理利用进入其内的气流，迅速冷却形成最小长度的废料层，从而降低废料层与线状打印材料与废料层之间的接触面积，即降低两者之间的摩擦力，避免由于摩擦力过大造成阻塞，从而保证挤出管道22的进料舒畅，一部分热量由内循环套进行传导，另一部分由风扇26产生的气流在气流腔循环传导，两者配合进行快速传导，加速冷却效果，传送隔板缩小气流腔的体积，增加气流分腔254的气流循环效率，且增加金属传导热量的面积，单位时间内金属能散发更多热量，弧形面可以让气流腔内形成螺旋状气流，使气流单位面积接触热交换面积更大，进一步增加热交换的效率，由于气流呈螺旋状，循环气孔252两侧的半圆形使气流更利于进入及排除，且该种结构的循环气孔252在保证尽可能大的开口面积的同时也保证了内循环套的强度。

加热机构21包括壳体211及壳体内的加热组件，壳体211上外周面包覆保温材料，壳体211外周设置有引导气流垂直流向的引导面212，风扇26在冷却逆流的打印材料的同时也用于加速冷却需要成型的打印材料，引导面212保证风扇26形成的气流不会直接冲击呈半胶状的打印材料，导致打印成品精度下降。

移位装置由三组移位组件3组成，三组移位组件3沿以挤出装置为中心的水平圆周等角度设置，移位组件3包括移位轨道31、移位块32、调节杆33、传送带34、传送带循环组件，移位轨道31沿竖向固定设置于安装架1，移位块32滑移设置于移位轨道31，调节杆33一端铰接于移位块32，另一端铰接于安装板23，传送带34沿竖向并呈环状设置，传送带34穿过移位块32并与移位块32固定设置，传送带循环组件驱动传动带沿环形旋转转动，传送带循环组件驱动传送带34循环转动，即带动移位块32在移位轨道31上往复移动，各移位组件3配合调节挤出装置的位置，这里的传送带循环组件由电机35及电机驱动的带轮351组成。

安装架1由安装架顶部11、安装架底部12及安装架支撑部13组成，安装架底部12由呈正三角形排布的型材121及相邻型材121端部间的转角固定件122组成，转角固定件122包括主体1221及设置于主体1221并分别与相邻型材121内侧贴合并固定的安装部1222，该主体1221设置有型材121端部相抵配的限位面，安装部1222之间设置有加强部1223，传送带循环组件安装于加强部1223，限位面限位型材121的位置，然后通过安装部1222构成型材121与转角固定件122的固定，加强转角固定件122的强度，其次，将传送带循环组件安装于加强部1223增加转角固定件122的稳定性，并简化结构，加强部1223与两侧的安装部1222之间的空间作为水平截面为三角形的保护腔1224，加强部1223上设置有供电机轴伸入保护腔1224的开孔，带轮与传送带34的配合处位于保护腔1224内，由于带轮与传送带34的配合处较易受到外力相脱，安装腔避免这种情况的发生。

型材121的截面呈正方形状，该型材121的截面的各边上分别沿型材121长度方向贯穿设置的导向槽1211，各转角固定件122的安装部1222上水平设置有两个以上与相对应型材121内侧的导向槽1211形状相适配的导块12221，加工平台4位于型材121上方，加工平台4边缘与各型材121分别对应设置有托举组件，该托举组件包括位于托举板41、调节座42及滑块43，托举板41固定于调节座42并位于加工平台4下方，滑块43固定设置于调节座42并滑移设置于型材121朝向上方的导向槽1211上，转角固定件122位于型材121朝向上方的导向槽1211的两端分别设置有供滑块43进入导向槽1211的安装槽1225，各端面上的导向槽1211构成不同的功能，朝向内侧的导向槽1211作为与导块12221的配合件，在不使用固定件的前提下稳定安装型材121，而上端面的则用于安装及调节调节座42的位置，支撑加工平台4及快速调节加工平台4的位置，由于各端面的导向槽1211的结构一样，故无论以什么面放置均不会错误安装，且在一个端面损坏时可转向继续使用，充分提高安装的便捷性，其次，采用同一型材121组装便于加工、生产、搬运及安装，导向槽1211也可安装外侧的操作面板14，也便于夹装其他功能件，使功能更多元化。

安装架支撑部13包括分别竖向插设于各转角固定件122的型材121，转角固定件122的上设置有型材插槽1226，该型材插槽1226与外周面形状相适配，转角固定件122内侧面设置有限位于各导向槽1211开口处的限位块1227，限位块1227两侧分别设置有与导向槽1211开口处形状相适配的转角12271，型材121既水平放置组成底座，也可竖直放置作为安装架支撑部13，由于型材插槽1226的内侧面的加工存在一定的公差，故安装完成后仍会有间隙使型材121产生摆动，合理利用型材121的导向槽1211，由限位块1227的转角12271对型材121进行导向及限位，弱化间隙对安装产生的影响。

Claims (8)

1.一种对流双循环3D打印机，包括安装架、挤出装置、移位装置及加工平台，所述的移位装置设置于安装架并驱动挤出装置相对安装架沿横向、纵向及竖向移动，所述的加工平台设置于安装架并位于挤出头下方，所述的挤出装置包括挤出支架、加热机构及挤出管道，所述的挤出管道竖向设置于挤出支架，所述的挤出管道内设置有供线形打印材料通过的挤出通道，所述的加热机构围绕设置于挤出管道的下端，其特征在于：还包括冷却装置，所述的冷却装置包括内冷却机构、外冷却机构及风扇，所述的挤出支架包括安装板，所述的挤出管道的下端穿过安装板并与安装板的下端面呈对齐设置，所述的外冷却机构包括固定于安装板上方并围绕挤出管道及加热机构设置的外循环套，所述的外循环套与加热机构及挤出管道之间设置有环状的外循环腔，该外循环腔延伸至安装板下端面将外循环腔的底部与外界相联通，所述的风扇相对挤出管道的中心轴分别对称设置于外循环套壁内，所述风扇将外循环腔的顶部与外界相联通，所述的内冷却机构包括位于外循环套内并围绕挤出管道设置的内循环套，所述的内循环套固定于加热机构上方，所述的内循环套与挤出管道之间设置有内循环腔，所述的内循环套开设还有将外循环腔与内循环腔联通的循环气孔，所述的风扇与循环气孔相对设置。

2.根据权利要求1所述的对流双循环3D打印机，其特征在于：所述的内循环腔内沿竖向等距设置有若干个传热隔板，该传热隔板将内循环腔沿竖向等分为若干个气流分腔，所述的循环气孔与各气流分腔对应设置。

3.根据权利要求2所述的对流双循环3D打印机，其特征在于：所述的内循环套相对各气流分腔的内周面的竖向截面为呈向外侧凸起的弧形面，

根据权利要求3所述的对流双循环3D打印机，其特征在于：所述的循环气孔的形状由中部的矩形及两侧的半圆形组成，所述的循环气孔沿内循环套周向等距设置于内循环套外周面。

4.根据权利要求1所述的对流双循环3D打印机，其特征在于：所述的加热机构包括壳体及壳体内的加热组件，所述的壳体上外周面包覆保温材料，所述的壳体外周设置有引导气流垂直流向的引导面。

5.根据权利要求1所述的对流双循环3D打印机，其特征在于：所述的移位装置由三组移位组件组成，所述的三组移位组件沿以挤出装置为中心的水平圆周等角度设置，所述的移位组件包括移位轨道、移位块、调节杆、传送带、传送带循环组件，所述的移位轨道沿竖向固定设置于安装架，所述的移位块滑移设置于移位轨道，所述的调节杆一端铰接于移位块，另一端铰接于安装板，所述的传送带沿竖向并呈环状设置，所述的传送带穿过移位块并与移位块固定设置，所述的传送带循环组件驱动传动带沿环形旋转转动。

6.根据权利要求1所述的对流双循环3D打印机，其特征在于：所述的安装架由安装架顶部、安装架底部及安装架支撑部组成，所述的安装架底部由呈正三角形排布的型材及相邻型材端部间的转角固定件组成，所述的转角固定件包括主体及设置于主体并分别与相邻型材内侧贴合并固定的安装部，该主体设置有型材端部相抵配的限位面，所述的安装部之间设置有加强部，所述的传送带循环组件安装于加强部。

7.根据权利要求1所述的对流双循环3D打印机，其特征在于：所述的型材的截面呈正方形状，该型材的截面的各边上分别沿型材长度方向贯穿设置的导向槽，各所述的转角固定件的安装部上水平设置有两个以上与相对应型材内侧的导向槽形状相适配的导块，所述的加工平台位于型材上方，所述的加工平台边缘与各型材分别对应设置有托举组件，该托举组件包括位于托举板、调节座及滑块，所述的托举板固定与调节座并位于加工平台下方，所述的滑块固定设置于调节座并滑移设置于型材朝向上方的导向槽上，所述的转角固定件位于型材朝向上方的导向槽的两端分别设置有供滑块进入导向槽的安装槽。

8.根据权利要求1所述的对流双循环3D打印机，其特征在于：所述的安装架支撑部包括分别竖向插设于各转角固定件的型材，所述的转角固定件的上设置有型材插槽，该型材插槽与外周面形状相适配，所述的转角固定件内侧面设置有限位于各导向槽开口处的限位块，所述的限位块两侧分别设置有与导向槽开口处形状相适配的转角。