CN106493828B - 一种浆料挤出系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浆料挤出系统，包括：凸轮盘1、柱塞杆2、送料盘组件4、进出料组件6、下壳体7、快拆螺母8和传动轴组件9。凸轮盘1水平固定在传动轴组件9的底端，其下端的环状表面105，表面光滑且有一定的倾斜变化规律。送料盘组件4包括压板401、和送料盘402，压板401的表面开有导向槽，在槽内放置有复位簧片3；在送料盘402上开设有储料孔408，各个储料孔408位于凸轮盘1的下端的环状表面105的下方；送料盘402通过传动轴组件与步进电机相联。各个柱塞杆2分别置于送料盘组件4的储料孔中；送料盘组件4与进出料组件6水平安装在凸轮盘1正下方，送料盘组件4可以相对进出料组件6转动。

Description

一种浆料挤出系统

技术领域

本发明涉及一种浆料挤出系统。

背景技术

目前3D打印，激光雕刻等快速成型技术的发展越来越快，所取得的进展，无论是从打印材料还是应用领域来说，都越来越受到人们的关注。针对医用领域的3D打印技术，比如打印义齿，打印骨骼的研究在国外已经非常普遍，但在国内，该方面的研究并不多见。国外一般集中针对义齿、骨骼成型材料等上游领域的研究，2015年美国DENTCA公司开发出新型3D打印义齿基托，并获得FDA批准上市。2016年7月，桑托斯大学的科学家们3D打印出仿生犬牙并成功取代了受伤拉布拉多犬的断齿。德国的EnvisionTEC于2016年推出新型3D打印材料并被FDA批准用于牙科。国外研究材料与设备造价昂贵，成本高，对普通消费人群难以接受。而且传统挤出方式有活塞式、螺杆式的挤出方式。但对于义齿成型精度要求来说，普通活塞挤出式由于易产生气泡，挤出速率不易控制，因此无法满足浆料成型的要求。螺杆挤出多见于黏土挤出，黏土颗粒大，摩擦力大，用螺杆易推送。而陶瓷、奶油等浆料颗粒微小，与螺杆表面摩擦力小，不易推送。

发明内容

针对所述问题，本发明提供一种可以满足高精度，高致密性要求并具有好的兼容性的浆料挤出系统。本发明的技术方案如下：

一种浆料挤出系统，包括：凸轮盘1、柱塞杆2、送料盘组件4、进出料组件6、下壳体7、快拆螺母8和传动轴组件9，其特征在于，

所述凸轮盘1水平固定在传动轴组件9的底端，其下端的环状表面105，表面光滑且有一定的倾斜变化规律，设分为ab段、bc段、cd段和da段，cd段为上升段圆弧，圆弧的Z向高度随角度改变而上升，ab段为下降段圆弧，圆弧Z向高度随角度改变而下降，其余各段为水平圆弧段；这种变化规律与柱塞杆2的运动规律相对应。

所述送料盘组件4包括压板401、O型密封圈403和送料盘402，O型密封圈403用于密封柱塞杆与储料孔之间的配合间隙，压板401压在O型密封圈403上，压板401的表面开有导向槽，在槽内放置有复位簧片3，导向槽用以对复位簧片起导向作用；在送料盘402上开设有储料孔408，各个储料孔408位于凸轮盘1的下端的环状表面105的下方；所述送料盘402通过传动轴组件与步进电机相联，由步进电机驱动送料盘组件4转动。

所述的各个柱塞杆2分别置于送料盘组件4的储料孔中，在复位簧片3的压力作用下，柱塞杆2顶端与凸轮盘1始终点接触；柱塞杆2在储料孔内上下移动，当柱塞杆2移动至最低点处时，柱塞杆2底面与送料盘402下端面平齐，当柱塞杆2上升至最高点时，储料孔内形成空腔；

所述送料盘组件4与进出料组件6水平安装在凸轮盘1正下方，送料盘组件4在上，进出料组件6在下，两者紧贴在一起，使送料盘组件4可以相对进出料组件6转动；

所述进出料组件6上开有进料孔602和出料孔601，进料孔602与凸轮盘1下端的环状表面105的上升段圆弧正对；出料空601与凸轮盘1下端的环状表面105的下降段圆弧正对；

所述下壳体7通过快拆螺母8将进出料组件6与送料盘组件4紧固，使两者的上下接触面紧密配合；送料盘组件与进出料口组件之间的配合间隙通过O型密封圈密封连接。

本发提供的浆料精密挤出系统，一方面可以保证浆料成型的高精度，高致密性要求，另一方面满足了打印不同浆料产品包括陶瓷、奶油、巧克力的兼容性，只需将设计尺寸进行改进，整体结构原理可以保持不变，从而真正实现方案的多功用性。

附图说明

图1为挤出机构整体结构图

a为挤出机构关键部件分布图

图中标号说明：1凸轮盘；2柱塞杆2；3复位簧片3；4送料盘组件；5螺钉；6进出料组件；7下壳体7；8快拆螺母

b为传动轴组件外形图

图中标号说明：9传动轴组件

图2为凸轮盘结构示意图

a为凸轮盘仰视图

图中标号说明：101过孔；102销孔；103销孔；104过孔；

b为下端面特征图

图中标号说明：105下端环形表面

图3为送料盘组件示意图

a为送料盘组件外形图

图中标号说明：401压板；402送料盘；403导向槽；404键槽

b为送料盘组件剖视图

图中标号说明：405O型密封圈；406O型密封圈；407O型密封圈；408储料孔

图4为进出料组件示意图

a为送料盘组件俯视图

图中标号说明：601出料口；602进料口

b为送料盘组件剖视图

图中标号说明：603喷头；604供料口接头

图5为传动轴组件示意图

图中标号说明：901上壳体；902轴；903半圆键；904销轴；

具体实施方式

本发明提供的多功用浆料精密挤出系统，包括：凸轮盘1、柱塞杆2、复位簧片3、送料盘组件4、螺钉5、进出料组件6、下壳体7、快拆螺母8、传动轴组件9。

参见图5，所述凸轮盘1特殊面朝下水平安装在传动轴组件9底端，挤出系统工作过程中凸轮盘1是固定不动的。参见图3，所述柱塞杆2安装在送料盘组件4的储料孔408中。复位簧片3安装在送料盘组件4上表面的导向槽403中。在复位簧片3的压力作用下，柱塞杆2顶端与凸轮盘1始终接触，且为点接触。所述送料盘组件4与进出料组件6水平安装在凸轮盘1正下方，送料盘组件4在上，进出料组件6在下，两者紧贴在一起，使送料盘组件4可以相对进出料组件6转动。所述进出料组件6上开有进料口和出料口。出料口正下方安装喷头603。

参见图2，所述凸轮盘1下端环状表面105进行精密加工，表面光滑且有一定的倾斜变化规律:cd段为35度角所对应的圆弧，圆弧Z向高度随角度改变而上升，总上升量为2mm，ab段为60度角所对应的圆弧，圆弧Z向高度随角度改变而下降，总下降量为2mm，其余各段为水平圆弧段。这种变化规律与柱塞杆2的运动规律相对应。凸轮盘上开有过孔101104，主要作用是通过螺钉将凸轮盘固定在上壳体901上，销孔102、103主要作用是将凸轮盘1定位。参见图5，凸轮盘1通过销轴904定位在传动轴组件下，并用螺钉将其与上壳体901固定。使凸轮盘的上升段cd与下降段ab分别于进出料组件上的进料孔602与出料孔601对正。

参见图1、图2、图3，所述柱塞杆2在复位簧片3的作用下，上端始终顶在凸轮盘1下端环状表面105上。在柱塞杆2随送料盘402旋转过程中，柱塞杆2会在凸轮盘1下端环状表面105压力的作用下，做规律性上下移动。

参见图3，所述送料盘组件4主要包括压板401、送料盘402、O型密封圈405、406、407。所述压板401主要作用为压住O型密封圈405，压板表面开有导向槽403，可以对复位簧片3起导向作用。所述O型密封圈406、407用于密封送料盘组件与进出料口组件之间的配合间隙，防止陶瓷浆料从配合间隙泄露。所述O型密封圈405用于密封柱塞杆与储料孔之间的配合间隙，防止挤出过程中浆料泄露。

参见图3和5，所述送料盘402的键槽404与轴902上半圆键903配合联接，轴902通过传动轴组件与步进电机相联，由步进电机驱动送料盘402转动。它与柱塞杆2，凸轮盘1均为挤出系统的核心部件。所述送料盘402上开有6个均匀分布的相同直径大小的储料孔408，每个储料孔都对应有一个柱塞杆2。柱塞杆2与储料孔间隙配合。柱塞杆2顶端为半球形，通过复位簧片3与送料盘相连接。在复位簧片3的作用下挤出杆始终顶在凸轮盘表面。复位簧片3放在送料盘组件4的导向槽内。柱塞杆2可在储料孔内上下移动，当柱塞杆2移动至最低点处时，刚好柱塞杆2底面与送料盘402下端面平齐，当柱塞杆2上升至最高点时，储料孔内形成空的容腔。

参见图1，所述螺钉5作用是将送料盘组件4进行轴向紧固，同时使复位簧片3产生初始压力，以便于柱塞杆顶端始终与凸轮盘1下端面保持接触。

参见图4，所述进出料组件6与送料盘组件4之间间隙配合安装,上下接触面紧密贴合。进出料组件内端面上开有进料口602和出料口601。所述进出料组件6在进料口601位置的侧面安装有供料口接头604，气泵通过该接头向进料口内持续供料。在出料口602位置的正下方安装有喷头603。

所述喷头603挤出成型段做成直径为0.4mm的针管状，长度L根据经验公式来取。

所述下壳体7通过快拆螺母8将进出料组件6与送料盘组件4紧固，使两者的上下接触面紧密配合。

所述挤出方案实际上采用的是一种多活塞、多容腔连续性挤出方式。将储料容腔离散化为若干小单位容腔储料孔，通过控制柱塞杆2运动的连续性来实现出料的持续性。

步进电机安装在机构上端，步进电机轴通过减速装置直接与送料盘组件4相连接，步进电机转动可直接驱动送料盘组件4。

所述进出料组件6的出料口601开成60度相邻储料孔之间的夹角圆弧所对应的凹槽，出口为开在凹槽中点位置的通孔。通孔处安装挤出机构的喷头603，喷头603的挤出成型长度可根据经验公式来定。

参考图1，当步进电机带动送料盘402转动时，安装在储料孔中的柱塞杆2与送料盘402同步转动。以其中一个储料孔为例，当该储料孔旋转进入进料口602区域，相应的柱塞杆2随凸轮盘上升段cd走势下而向上移动，储料孔料形成容腔，浆料进入储料孔内，当储料孔旋转至进料孔602一侧边缘时，柱塞杆2上升至最高点，此时储料孔充满浆料。送料盘继续旋转，在进入出料口区域之前，柱塞杆2是保持当前状态不变的。一旦该储料孔进入出料口601区域时，柱塞杆2在凸轮盘下降段ab表面压力作用下，开始向下移动，将浆料挤出；当旋转至出料口601区域边缘时，浆料被完全挤出，此时，该储料孔相邻的下一个储料孔刚好进入出料口区域开始挤出浆料，其他储料孔以此类推。这样就实现了各柱塞杆挤出动作的衔接性，保证了浆料的连续性挤出。

机构若要增大或减小浆料的挤出速度，则只需增大或减小步进电机的转速，送料盘402转速便会相应的增大或减小，导致柱塞杆2轴向运动速度的增大或减小,从而使挤出速度增大或减小。

机构若要停止挤出浆料，则只需控制送料盘402反转，使柱塞杆2回抽一定距离，即可中止浆料挤出动作。

在挤出系统开始工作时，可先让送料盘402预工作一段时间，使出料口601和进料口602的凹槽内全部充满浆料，这样在正常工作时，便可实现浆料从喷头挤出。

本发明涉及的是一种多功用浆料挤出系统的设计方法与设计原理，而不仅仅指的是一种具体的多功用浆料挤出机构。凡是依据本发明的技术原理所做的任何细微修改，等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种浆料挤出系统，包括：凸轮盘(1)、柱塞杆(2)、送料盘组件(4)、进出料组件(6)、下壳体(7)、快拆螺母(8)和传动轴组件(9)，其特征在于，

所述凸轮盘(1)水平固定在传动轴组件(9)的底端，其下端的环状表面(105)，表面光滑且有一定的倾斜变化规律，设分为ab段、bc段、cd段和da段，cd段为上升段圆弧，圆弧的Z向高度随角度改变而上升，ab段为下降段圆弧，圆弧Z向高度随角度改变而下降，其余各段为水平圆弧段；这种变化规律与柱塞杆(2)的运动规律相对应；

所述送料盘组件(4)包括压板(401)、O型密封圈(403)和送料盘(402)，O型密封圈(403)用于密封柱塞杆与储料孔之间的配合间隙，压板(401)压在O型密封圈(403)上，压板(401)的表面开有导向槽，在槽内放置有复位簧片(3)，导向槽用以对复位簧片起导向作用；在送料盘(402)上开设有储料孔(408)，各个储料孔(408)位于凸轮盘(1)的下端的环状表面(105)的下方；所述送料盘(402)通过传动轴组件与步进电机相联，由步进电机驱动送料盘组件(4)转动；

所述的各个柱塞杆(2)分别置于送料盘组件(4)的储料孔中，在复位簧片(3)的压力作用下，柱塞杆(2)顶端与凸轮盘(1)始终点接触；柱塞杆(2)在储料孔内上下移动，当柱塞杆(2)移动至最低点处时，柱塞杆(2)底面与送料盘(402)下端面平齐，当柱塞杆(2)上升至最高点时，储料孔内形成空腔；

所述送料盘组件(4)与进出料组件(6)水平安装在凸轮盘(1)正下方，送料盘组件(4)在上，进出料组件(6)在下，两者紧贴在一起，使送料盘组件(4)可以相对进出料组件(6)转动；

所述进出料组件(6)上开有进料孔(602)和出料孔(601)，进料孔(602)与凸轮盘(1)下端的环状表面(105)的上升段圆弧正对；出料孔(601)与凸轮盘(1)下端的环状表面(105)的下降段圆弧正对；

所述下壳体(7)通过快拆螺母(8)将进出料组件(6)与送料盘组件(4)紧固，使两者的上下接触面紧密配合；送料盘组件与进出料口组件之间的配合间隙通过O型密封圈密封连接。