CN106855028A - 一种风能驱动的3d打印装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风能驱动的3D打印装置，装置主体为由12根杆件组成的框架结构，所述框架结构的底部放置有承台板，承台板与框架结构底部相对称的两个杆件通过活塞杆相连接，框架结构的4根竖直杆件由伸缩杆件构成，框架结构顶部相对称的两个杆件上相对应的设有导轨，导轨内滑动连接有水平滑杆，水平滑杆上滑动连接有3D打印喷头，框架结构的底部设有电路控制系统和可拆卸的蓄电池，伸缩杆件上设置有风力发电装置，风力发电装置包括发电舱室和可伸缩的旋转轴，发电舱室通过锁紧装置固定在伸缩杆件上，发电舱室的上部与所述旋转轴相连，旋转轴上可折叠的安装有叶片。本发明打印装置可折叠，整体体积小，方便运输，可在电力缺乏地区进行使用。

Description

一种风能驱动的3D打印装置

技术领域

本发明涉及风能发电技术、3D打印技术领域，具体的说，是涉及便携版利用风能进行户外3D打印装置。

背景技术

3D打印技术是新世纪新兴的一门制造技术。其优势是十分明显的，直接成形。无需准备模具、刀具和工装夹具，快速打印新设计的样件、金属铸件零件、模具和模型等。提高了制造复杂零部件的能力，无需高档数控加工机床。可以节省材料。只打印需要的部分，无需去除多余材料。有利于新产品的开发。大大缩短新产品研制周期，降低研发成本。所以其具有非常广泛的市场前景。现阶段，市场上的机器确实很多，可是只适合在室内应用，必须连接外部电源进行驱动。但是，人们的生产生活活动不仅仅局限于此，也常常遇到继续3D打印设备但是没有充足的电力作为保障，或是一般的打印机体积过大不易携带。

另一方面我们也可以看到在新能源领域，风力发电的技术已经相当成熟，而且工作原理相对简单。并且对于高海拔、海上的环境，风能相对充裕，具有较高的经济效益。

着眼于这些问题和机遇，并利用目前的前沿技术。以集成化、便携化、小型化、可靠性型为目标的风能3D打印机便应运而生。专注风能充足地区户外作业条件，使传统的3D打印机真正的成为一个“个人移动设备”。

目前国内关于3D打印机的研究正是蒸蒸日上。专利《利用太阳能的三维打印线聚光光源和打印方法》(申请号201210432975.2)，主要强调太阳能与3D打印机的结合，但是光伏发电存在效率低，受昼夜间限制的缺陷。专利《桌面式三维打印机》(申请号，201230308183.5)，是对其结构和外观的优化，但未考虑能源供给方式改变，依然只能靠传统电网供电。

虽然现在对风能发电相关技术的研究已有一定成果，但是尚未出现大量对风能与3D打印机结合的研究。如此看来，本发明则具有一定的前瞻性和必要性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，着眼于3D打印技术的便携化推广，考虑环境的多变性，常常遇到需要使3D打印机时却无法找到与其适配的能源进行驱动，提供一种风能驱动的3D打印装置，通过对该打印装置中整体框架结构的折叠和风力发电装置的安装，减小整个装置整体的体积，方便运输，从而在电力缺乏地区进行使用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种风能驱动的3D打印装置，所述装置主体为由12根杆件组成的框架结构，所述框架结构的底部放置有承台板，所述承台板与框架结构底部相对称的两个杆件通过活塞杆相连接，以使所述承台板上下移动，所述框架结构的4根竖直杆件由伸缩杆件构成，所述框架结构顶部相对称的两个杆件上相对应的设有导轨，所述导轨内滑动连接有水平滑杆，所述水平滑杆上滑动连接有3D打印喷头，所述框架结构的底部设有电路控制系统和可拆卸的蓄电池，所述伸缩杆件上设置有风力发电装置，所述风力发电装置包括发电舱室和可伸缩的旋转轴，所述发电舱室通过锁紧装置固定在所述伸缩杆件上，所述发电舱室的上部与所述旋转轴相连，所述旋转轴上可折叠的安装有叶片，所述叶片高于所述框架结构的上表面，所述发电舱室通过电线为所述蓄电池供电，蓄电池为装置主体提供3D打印所需电能。

所述导轨分别设置在所述框架结构顶部的左右两侧杆件上，所述水平滑杆可沿导轨前后移动，所述3D打印喷头可沿滑杆左右移动。

所述发电舱室通过锁紧装置可沿所述伸缩杆件上下移动。

所述伸缩杆件由内径不同的杆件相互套接构成，伸缩杆件的上部分内径大于下部分内径且通过弹簧插销进行固定。

所述旋转轴为由内杆和套杆相互套接构成，所述套杆的外部通过锁紧装置周向等间距的连接有三组连接杆，所述连接杆的末端通过螺栓与所述叶片相连接，以使所述叶片可折叠收缩，所述旋转轴的顶部安装有磁铁用于约束处于折叠收缩状态下的叶片。

每组连接杆由两个相互平行的连接杆组成。

所述内杆和套杆之间设置有锁紧装置用于调节叶片高度并固定。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1.本发明装置中大部分结构均为可折叠式，可以通过基本框架结构上的可伸缩的竖直杆件整和可折叠的叶片来改变设备的高度。通过有效的伸缩，运输或储存时能够缩小体积，使用时能够保证打印区域拥有足够的空间。

2.本发明中的风力发电装置具有折叠的功能。叶片与旋转轴之间通过平面四杆机构连接。叶片靠自身重力展开，锁紧装置保证叶片在预订的位置充分展开。不使用时可以利用旋转轴顶部的磁铁约束叶片，充分折叠，收回于设备内部，减少不必要的磕碰、损伤。具有较高的便携性和整体性。

3.本发明采用新能源为主要能源驱动3D打印机工作。外界风力直接作用于叶片，带动旋转轴旋转，旋转轴通过减速齿轮组将动力传给发电机，产生电能，驱动3D打印机工作。专门针对于野外环境，利用风能进行工作。环境适应能力强，使用成本较低。

4.本发明装置采用竖轴的风机进行发电，可吸收任意风向的能量，且自身不需要转向调节装置，能最大程度吸收风能。

5.本发明设置有储能装置。在外界风能较强时，可以把多余的电能进行储存，并在风能较弱时再释放出来回供给打印机。此项可以保证设备工作的连续性。

附图说明

图1为本发明装置整体折叠时的结构示意图。

图2为框架结构展开时的结构示意图。

图3为本发明装置正常工作状态下的整体展开状态示意图。

图4为单个叶片展开时的局部结构示意图。

图5为单个叶片折叠后的结构示意图。

1-框架结构，2-承台板，3-活塞杆，4-导轨，5-水平滑杆，6-3D打印喷头，7-蓄电池，8-电路控制系统，9-风力发电装置，10-旋转轴，10a-内杆，10b-套杆，11-连接杆，12-叶片，13-锁紧装置，14-锁紧装置，15-磁铁

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

一种风能驱动的3D打印装置，如图1所示，装置主体为由12根杆件组成的框架结构1，框架结构1底部放置有承台板2，承台板2与连接在框架结构1底部对称的两个杆件上的活塞杆3相连，从而使得承台板2上下移动，框架结构1的4根竖直杆件1a、1b、1c和1d均为伸缩杆件，伸缩杆件由内径不同的杆件相互套接构成，伸缩杆件的上部分内径大于下部分内径且通过弹簧插销进行固定。框架结构1的顶部左右杆上设有导轨4，导轨4内滑动连接有水平滑杆5，水平滑杆5可沿导轨4前后移动，水平滑杆5上安装有可延滑杆左右移动的3D打印喷头6，框架结构1的底部为电路控制系统8和可拆卸的蓄电池7，本实施例中竖直杆件1a和竖直杆件1b上放置有风力发电装置9，风力发电装置9的发电舱室套于竖直杆件1a和竖直杆件1b上部，发电舱室通过锁紧装置固定在竖直杆件上，发电舱室上部安装有风力发电的可伸缩的旋转轴10，旋转轴10上安装有可折叠的叶片12。需保证叶片12高于框架结构1的上表面。发电舱室通过电线为蓄电池7供电，进而蓄电池7提供3D打印所需电力。

图2所示为基本框架结构1展开时的结构示意图，竖直杆件1a、1b、1c和1d均伸长，将上部结构顶起。

图3为该装置正常工作状态下的整体展开状态示意图。竖直杆件伸长将上部结构顶起之后，旋转轴10伸长，套杆10b延内杆10a升高，将叶片12升至框架结构1上表面的高度以上。接着，可将叶片12展开，准备工作。

图4所示的是叶片的展开图。叶片12可直接采用等剖面的NACA翼型。单个叶片12与旋转轴10相连，旋转轴10由内杆10a和套杆10b相互套接构成，套杆10b的外部通过锁紧装置14周向等间距的连接有三组连接杆11，每组连接杆由两个相互平行的连接杆11组成，连接杆11的末端通过螺栓与叶片12相连接，在展开时，先去掉旋转轴10顶部的磁铁15，撤销对叶片12的约束，令其在自身重力的作用下展开。锁紧装置14的存在可保证叶片12不会自由下垂，而是在预定的位置展开。套杆10b内部下端和内杆10a上端设有锁紧装置13，保证旋转轴在液压力伸长的时候在预定的位置停止伸长并保持。

图5为单个叶片折叠完成后的结构示意图。在折叠的时候，可以人为将磁铁15放回旋转轴顶部，再将叶片12拨回折叠位置。因为此时磁铁15已经安放在预定位置，可以通过磁力将叶片12约束，使其不会发生位移。

本发明实际操作过程如下：

本发明在运输和使用前，应保持如图1的完全折叠状态。竖直杆件1a、1b、1c和1d处于收缩状态，叶片12通过磁铁15的约束，保持在折叠的位置，旋转轴10也保持收缩的状态。保证结构体积最小、体积规则，防止运输过程中对装置造成损害。

具体工作时，如果不采用风能，采用传统的电能，可只将打印机展开，如图2，仅仅使竖直杆件1a、1b、1c和1d伸长，而不展开叶片12。如果再特定条件下，没有可靠的电源，可在图2的基础上，伸长转旋转轴10，再打开叶片12，装置达到完全展开的形式。外界风力直接作用于叶片12，通过转轴传动，输入稳定电流驱动打印机正常工作。

在工作完毕时，先折叠叶片12。在折叠的时候，可以人为将磁铁15放回旋转轴顶部，再将叶片12拨回折叠位置，可以通过磁力将叶片约束，使其不会发生位移。接着，便是自动设置好的运动，旋转轴10收缩，套杆10b延内杆10a下降，接着，竖直杆件1a、1b、1c和1d再缩短，使整个装置形状接近于长方体，减小存放体积。

本发明装置是一种强调利用风能的3D打印装置，旨在提高对环境的适应能力，和便携能力。同时在日常使用时，也可以利用风能工作，达到减少“碳排放”的效果。在人力方面使用与普通打印机没有较大的出入，展开和折叠的大部分工作为预先已经设定好的程式工作，使用者在使用商业化产品时，仅仅需按下电钮，对叶片的收放进行操作。

本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种风能驱动的3D打印装置，其特征在于，所述装置主体为由12根杆件组成的框架结构，所述框架结构的底部放置有承台板，所述承台板与框架结构底部相对称的两个杆件通过活塞杆相连接，以使所述承台板上下移动，所述框架结构的4根竖直杆件由伸缩杆件构成，所述框架结构顶部相对称的两个杆件上相对应的设有导轨，所述导轨内滑动连接有水平滑杆，所述水平滑杆上滑动连接有3D打印喷头，所述框架结构的底部设有电路控制系统和可拆卸的蓄电池，所述伸缩杆件上设置有风力发电装置，所述风力发电装置包括发电舱室和可伸缩的旋转轴，所述发电舱室通过锁紧装置固定在所述伸缩杆件上，所述发电舱室的上部与所述旋转轴相连，所述旋转轴上可折叠的安装有叶片，所述叶片高于所述框架结构的上表面，所述发电舱室通过电线为所述蓄电池供电，蓄电池为装置主体提供3D打印所需电能。

2.根据权利要求1所述一种风能驱动的3D打印装置，其特征在于，所述导轨分别设置在所述框架结构顶部的左右两侧杆件上，所述水平滑杆可沿导轨前后移动，所述3D打印喷头可沿滑杆左右移动。

3.根据权利要求1所述一种风能驱动的3D打印装置，其特征在于，所述发电舱室通过锁紧装置可沿所述伸缩杆件上下移动。

4.根据权利要求1所述一种风能驱动的3D打印装置，其特征在于，所述伸缩杆件由内径不同的杆件相互套接构成，伸缩杆件的上部分内径大于下部分内径且通过弹簧插销进行固定。

5.根据权利要求1所述一种风能驱动的3D打印装置，其特征在于，所述旋转轴为由内杆和套杆相互套接构成，所述套杆的外部通过锁紧装置周向等间距的连接有三组连接杆，所述连接杆的末端通过螺栓与所述叶片相连接，以使所述叶片可折叠收缩，所述旋转轴的顶部安装有磁铁用于约束处于折叠收缩状态下的叶片。

6.根据权利要求5所述一种风能驱动的3D打印装置，其特征在于，每组连接杆由两个相互平行的连接杆组成。

7.根据权利要求5所述一种风能驱动的3D打印装置，其特征在于，所述内杆和套杆之间设置有锁紧装置用于调节叶片高度并固定。