CN107283595A - 一种实现大尺寸半流体浆料3d打印的循换快速换料装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种实现大尺寸半流体浆料3D打印的循换快速换料装置，基板上方设置有减速机，减速机通过螺栓连接驱动步进电机，减速机输出端连接滚珠丝杆，滚珠丝杆外侧设置有滚珠丝杆螺母，滚珠丝杆螺母连接L型支架36，L型支架36连接导轨滑块，导轨滑块上设置有触发片，导轨滑块连接导轨，导轨设置在基板上方，滚珠丝杆螺母一端连接顶轴A，本发明通过明采用连杆滑块机构，实现了3D打印机不停机添加材料，持续打印的功能，通过采用新结构设计并提高打印成型尺寸，实现了结构简单，保证换料准确安全的功能，通过采用传感器信号反馈时时检测装料筒内部压力，实现了保证设备安全可靠，随时调节驱动电机转速，保证打印质量的功能。

Description

一种实现大尺寸半流体浆料3D打印的循换快速换料装置

技术领域

本发明涉及增材制造领域，具体的说是一种实现大尺寸半流体浆料3D打印的循换快速换料装置。

背景技术

3D打印技术是一种快速成形技术，它是以数字模型文件为基础，运用粉末状或流体等材料，通过逐层打印的方式来构造模型的技术。

随着3D打印技术的发展，陶泥3D打印技术进入到陶瓷制作行业中，颠覆了传统陶艺制作工艺，而且凭借3D打印独特成型工艺，制作了许多传统制陶技艺所无法制造出的独特器型。更重要的是，陶泥3D打印技术提供了一条使传统陶艺技术从手工走向机械化和自动化的途径。

目前，市场上的陶泥3D打印机、面粉3D打印机和巧克力3D打印机等3D打印机，所用原料为半流体浆料，其工作原理都是先将半流体浆料装入到一定容积的容器中，然后通过压力以挤压的方式将半流体浆料从喷嘴部位挤出，同时喷嘴部位按着预先规划好的轨迹运动直至整个模型打印成型，在实际运用中，这类打印机在打印较大模型时，由于容器所容纳的材料有限，容器中的材料往往不够用，因此需要停止打印，然后添加材料，材料添加完毕后再继续打印，这样不仅增加了整体打印时间，影响了打印质量，也增加了打印机的操作复杂程度，严重限制了打印模型的大小，也限制了该类3D打印机的应用与推广。

因此设计一种持续打印快速换料，大幅度增加打印成型尺寸，不停机持续打印快速换料，缩短打印时间，极大地提高生产效率的自动换料装置，正是发明人要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种实现大尺寸半流体浆料3D打印的循换快速换料装置，能实现持续打印快速换料，大幅度增加打印成型尺寸，不停机持续打印快速换料，缩短打印时间，极大地提高生产效率的功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种实现大尺寸半流体浆料3D打印的循换快速换料装置，其包括驱动步进电机、减速机、螺栓、滚珠丝杆、导轨、滚珠丝杆螺母、定位轴、顶轴A、后卡箍A、后卡箍底座、料筒A、前卡箍A、转轴杆、前卡箍底座、轴承、球头轴、前卡箍B、料筒B、后卡箍B、顶轴托架、顶轴B、顶轴堵头、连杆A、基板、活动铰链、支座、连杆B、连杆C、下限位开关、导轨滑块、触发片、L型支架、上限位开关、顶塞、活塞，所述基板上方设置有减速机，所述减速机通过螺栓连接驱动步进电机，所述减速机输出端连接滚珠丝杆，所述滚珠丝杆外侧设置有滚珠丝杆螺母，所述滚珠丝杆螺母连接L型支架，所述L型支架36连接导轨滑块，所述导轨滑块上设置有触发片，所述导轨滑块连接导轨，所述导轨设置在基板上方，所述滚珠丝杆螺母一端连接顶轴A，所述滚珠丝杆螺母一侧通过定位轴连接连杆C，所述连杆C通过活动铰链连接连杆B，所述连杆B通过活动铰链连接栏杆A，所述连杆A连接顶轴堵头，所述顶轴堵头连接顶轴B，所述顶轴B外侧下方设置有顶轴托架，所述滚珠丝杆一端设置在顶轴A内侧，所述顶轴A、顶轴B末端外侧均设置有顶塞，所述两个顶塞外侧均设置有活塞，所述两个活塞外侧分别设置有料筒A、料筒B，所述料筒A一端通过前卡箍A固定在前卡箍底座上，所述料筒A另一端通过后卡箍A固定在后卡箍底座上，所述料筒B一端通过前卡箍B固定在前卡箍底座上，所述料筒B另一端通过后卡箍B固定在后卡箍底座上，所述连杆C与连杆A之间设置有支座，所述球头轴一端连接连杆B且穿过支座、前卡箍底座、后卡箍底座，所述连杆B与前卡箍底座、后卡箍底座之间均设置有轴承，所述减速机侧面设置有下限位开关，所述顶轴A侧面设置有上限位开关。

进一步，所述驱动步进电机、减速机、螺栓、滚珠丝杆、导轨、滚珠丝杆螺母、定位轴、顶轴A、后卡箍A、后卡箍底座、料筒A、前卡箍A、转轴杆、前卡箍底座、轴承、球头轴、前卡箍B、料筒B、后卡箍B、顶轴托架、顶轴B、顶轴堵头、连杆A、基板、活动铰链、支座、连杆B、连杆C、下限位开关、导轨滑块、触发片、L型支架、上限位开关、顶塞、活塞，除基板外所有部件均设置在基板上方，且减速机、导轨、支座、后卡箍底座、前卡箍底座、顶轴托架均连接基板。

进一步，所述球头轴一端与连杆B通过销钉连接，作为固定铰链。

进一步，所述上限位开关、下限位开关设置在滚珠丝杆同侧，且处在触发片运动轨迹上。

进一步，所述所述顶轴A、顶轴B均为管状结构。

进一步，所述前卡箍A、前卡箍B均通过转轴杆固定在前卡箍底座上，所述后卡箍A、后卡箍B均通过转轴杆固定在后卡箍底座上，且前卡箍A、前卡箍B、后卡箍A、后卡箍B均能绕转轴杆转动一定角度，便于料筒拆卸和快速安装与固定。

进一步，所述减速机用于减少输出转速，以调节滚珠丝杆的转速，使半流体浆料更易于流出，所述半流体浆料包含但不限于陶泥、陶土、水泥、奶油、面粉和巧克力材料。

进一步，所述顶轴A用于推着活塞移动并保证活塞的不变形, 所述顶轴A在运动的过程中会进入料筒A内部，推动活塞向前运动，以保证浆料的挤出，所述两个顶塞前段均设有传感器，用于检测两个活塞的压力。

进一步，所述料筒A、料筒B主要用于装取打印原料，并用分别用两个活塞进行密封，防止浆料泄漏，所述料筒A、料筒B出口端直接与快接插头相连，并通过输料管将浆料输送至喷头以便打印。

本发明的有益效果是：

1. 本发明通过明采用连杆滑块机构巧妙地将退料过程转换成挤出过程，实现了3D打印机在不停机的情况下添加材料，从而实现了持续打印的功能。

2.本发明通过采用新颖的结构设计并提高打印成型尺寸，实现了结构简单，操作方便，保证换料准确安全，提高生产效率的功能。

3.本发明通过采用传感器信号反馈时时检测装料筒内部压力，实现了保证设备的安全可靠，随时调节驱动电机的转速，保证打印质量的功能。

附图说明

图1是本发明结构主视图。

图2是本发明结构俯视图。

图3是本发明立体视图。

图4是本发明局部剖视图。

附图标记说明：1-驱动步进电机；2-减速机；3-动作执行装置；4-挤出结构A；5-挤出结构B；6-连杆滑块机构；7-螺栓；8-滚珠丝杆；9-导轨；10-滚珠丝杆螺母；11-定位轴；12-顶轴A；13-后卡箍A；14-后卡箍底座；15-料筒A；16-前卡箍A；17-转轴杆；18-前卡箍底座；19-轴承；20-球头轴；21-前卡箍B；22-料筒B；23-后卡箍B；24-顶轴托架；25-顶轴B；26-顶轴堵头；27-连杆A；28-基板；29-活动铰链；30-支座；31-连杆B；32-连杆C； 33-下限位开关；34-导轨滑块；35-触发片；36-L型支架；37-上限位开关；38-顶塞；39-活塞。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。

参见图1至4是本发明结构主视图、结构俯视图、立体视图、局部剖视图，其包括驱动步进电机1、减速机2、螺栓7、滚珠丝杆8、导轨9、滚珠丝杆螺母10、定位轴11、顶轴A12、后卡箍A13、后卡箍底座14、料筒A15、前卡箍A16、转轴杆2917、前卡箍底座18、轴承19、球头轴20、前卡箍B21、料筒B22、后卡箍B13、顶轴托架24、顶轴B25、顶轴堵头26、连杆A27、基板28、活动铰链29、支座30、连杆B31、连杆C32、下限位开关33、导轨滑块34、触发片35、L型支架36、上限位开关37、顶塞38、活塞39，基板28上方设置有减速机2，减速机2通过螺栓7连接驱动步进电机1，减速机2输出端连接滚珠丝杆8，滚珠丝杆8外侧设置有滚珠丝杆螺母10，滚珠丝杆螺母10连接L型支架36，L型支架36连接导轨滑块34，导轨滑块34上设置有触发片35，导轨滑块34连接导轨9，导轨9设置在基板28上方，滚珠丝杆螺母10一端连接顶轴A12，滚珠丝杆螺母10一侧通过定位轴11连接连杆C32，连杆C32通过活动铰链29连接连杆B31，连杆B31通过活动铰链29连接栏杆A，连杆A27连接顶轴堵头26，顶轴堵头26连接顶轴B25，顶轴B25外侧下方设置有顶轴托架24，滚珠丝杆8一端设置在顶轴A12内侧，顶轴A12、顶轴B25末端外侧均设置有顶塞38，两个顶塞38外侧均设置有活塞39，两个活塞39外侧分别设置有料筒A15、料筒B22，料筒A15一端通过前卡箍A16固定在前卡箍底座18上，料筒A15另一端通过后卡箍A13固定在后卡箍底座14上，料筒B22一端通过前卡箍B21固定在前卡箍底座18上，料筒B22另一端通过后卡箍B13固定在后卡箍底座14上，连杆C32与连杆A27之间设置有支座30，球头轴20一端连接连杆B31且穿过支座30、前卡箍底座18、后卡箍底座14，连杆B31与前卡箍底座18、后卡箍底座14之间均设置有轴承19，减速机2侧面设置有下限位开关33，顶轴A12侧面设置有上限位开关37。

驱动步进电机1、减速机2、螺栓7、滚珠丝杆8、导轨9、滚珠丝杆螺母10、定位轴11、顶轴A12、后卡箍A13、后卡箍底座14、料筒A15、前卡箍A16、转轴杆2917、前卡箍底座18、轴承19、球头轴20、前卡箍B21、料筒B22、后卡箍B13、顶轴托架24、顶轴B25、顶轴堵头26、连杆A27、基板28、活动铰链29、支座30、连杆B31、连杆C32、下限位开关33、导轨滑块34、触发片35、L型支架36、上限位开关37、顶塞38、活塞39，除基板28外所有部件均设置在基板28上方，且减速机2、导轨9、支座30、后卡箍底座14、前卡箍底座18、顶轴托架24均连接基板28，球头轴20一端与连杆B31通过销钉连接，作为固定铰链，上限位开关37、下限位开关33设置在滚珠丝杆8同侧，且处在触发片35运动轨迹上，顶轴A12、顶轴B25均为管状结构，前卡箍A16、前卡箍B21均通过转轴杆17固定在前卡箍底座18上，后卡箍A13、后卡箍B23均通过转轴杆17固定在后卡箍底座14上，且前卡箍A16、前卡箍B21、后卡箍A13、后卡箍B23均能绕转轴杆17转动一定角度，便于料筒拆卸和快速安装与固定，减速机2用于减少输出转速，以调节滚珠丝杆8的转速，使半流体浆料更易于流出，半流体浆料包含但不限于陶泥、陶土、水泥、奶油、面粉和巧克力材料，顶轴A12用于推着活塞39移动并保证活塞39的不变形, 顶轴A12在运动的过程中会进入料筒A15内部，推动活塞39向前运动，以保证浆料的挤出，两个顶塞38前段均设有传感器，用于检测两个活塞39的压力，料筒A15、料筒B22主要用于装取打印原料，并用分别用两个活塞39进行密封，防止浆料泄漏，料筒A15、料筒B22出口端直接与快接插头相连，并通过输料管将浆料输送至喷头以便打印。

本发明采用驱动步进电机1提供动力，减速机2减少输出转速，以调节滚珠丝杆8的转速，使浆料更易于流出，设备启动，驱动步进电机1转动带动滚珠丝杆8转动，使滚珠丝杆螺母10向前运动，与滚珠丝杆8连接在一起的顶轴A12推着活塞39同向前运动，打印原料连续流畅的从出口处流出，即挤出结构A4有浆料流出，由于滚珠丝杆螺母10处侧面与定位轴11相连，料筒A15在出料的同时，也就是滚珠丝杆螺母10在向前运动时，带动连杆B31向前运动，根据杠杆原理，与顶轴B25连接的连杆A27带动顶轴B25向后运动，料筒B22中的顶塞38退出，两个顶塞38前端均装有传感器，用于实时检测两个活塞39的压力，当固定在导轨滑块34上的触发片35触发上限位开关37时，料筒A15中的原料全部挤出，料筒B22中的顶塞38也全部退出料筒B22，立即更换料筒，并安装固定好料筒，完成换料，导轨滑块34上的触发片35触发上限位开关37时，顶轴A12后退，顶轴B25前进，顶轴B25将料筒B22中的原料流畅挤出，当固定在导轨滑块34上的触发片35触发下限位时，料筒B22中的原料全部被挤出，顶轴B25开始后退，顶轴A12向前运动，料筒A15中的泥料挤出，如此反复，可以提供接连不断的原料，实现持续打印。

本发明通过明采用连杆滑块机构巧妙地将退料过程转换成挤出过程，实现了3D打印机在不停机的情况下添加材料，从而实现了持续打印的功能，通过采用新颖的结构设计并提高打印成型尺寸，实现了结构简单，操作方便，保证换料准确安全，提高生产效率的功能，通过采用传感器信号反馈时时检测装料筒内部压力，实现了保证设备的安全可靠，随时调节驱动电机的转速，保证打印质量的功能。

Claims (9)

1.一种实现大尺寸半流体浆料3D打印的循换快速换料装置，其特征在于：包括驱动步进电机、减速机、螺栓、滚珠丝杆、导轨、滚珠丝杆螺母、定位轴、顶轴A、后卡箍A、后卡箍底座、料筒A、前卡箍A、转轴杆、前卡箍底座、轴承、球头轴、前卡箍B、料筒B、后卡箍B、顶轴托架、顶轴B、顶轴堵头、连杆A、基板、活动铰链、支座、连杆B、连杆C、下限位开关、导轨滑块、触发片、L型支架、上限位开关、顶塞、活塞，所述基板上方设置有减速机，所述减速机通过螺栓连接驱动步进电机，所述减速机输出端连接滚珠丝杆，所述滚珠丝杆外侧设置有滚珠丝杆螺母，所述滚珠丝杆螺母连接L型支架，所述L型支架连接导轨滑块，所述导轨滑块上设置有触发片，所述导轨滑块连接导轨，所述导轨设置在基板上方，所述滚珠丝杆螺母一端连接顶轴A，所述滚珠丝杆螺母一侧通过定位轴连接连杆C，所述连杆C通过活动铰链连接连杆B，所述连杆B通过活动铰链连接栏杆A，所述连杆A连接顶轴堵头，所述顶轴堵头连接顶轴B，所述顶轴B外侧下方设置有顶轴托架，所述滚珠丝杆一端设置在顶轴A内侧，所述顶轴A、顶轴B末端外侧均设置有顶塞，所述两个顶塞外侧均设置有活塞，所述两个活塞外侧分别设置有料筒A、料筒B，所述料筒A一端通过前卡箍A固定在前卡箍底座上，所述料筒A另一端通过后卡箍A固定在后卡箍底座上，所述料筒B一端通过前卡箍B固定在前卡箍底座上，所述料筒B另一端通过后卡箍B固定在后卡箍底座上，所述连杆C与连杆A之间设置有支座，所述球头轴一端连接连杆B且穿过支座、前卡箍底座、后卡箍底座，所述连杆B与前卡箍底座、后卡箍底座之间均设置有轴承，所述减速机侧面设置有下限位开关，所述顶轴A侧面设置有上限位开关。

2.根据权利要求1所述的一种实现大尺寸半流体浆料3D打印的循换快速换料装置，其特征在于：所述驱动步进电机、减速机、螺栓、滚珠丝杆、导轨、滚珠丝杆螺母、定位轴、顶轴A、后卡箍A、后卡箍底座、料筒A、前卡箍A、转轴杆、前卡箍底座、轴承、球头轴、前卡箍B、料筒B、后卡箍B、顶轴托架、顶轴B、顶轴堵头、连杆A、基板、活动铰链、支座、连杆B、连杆C、下限位开关、导轨滑块、触发片、L型支架36、上限位开关、顶塞、活塞，除基板外所有部件均设置在基板上方，且减速机、导轨、支座、后卡箍底座、前卡箍底座、顶轴托架均连接基板。

3.根据权利要求1所述的一种实现大尺寸半流体浆料3D打印的循换快速换料装置，其特征在于：所述球头轴一端与连杆B通过销钉连接，作为固定铰链。

4.根据权利要求1所述的一种实现大尺寸半流体浆料3D打印的循换快速换料装置，其特征在于：所述上限位开关、下限位开关设置在滚珠丝杆同侧，且处在触发片运动轨迹上。

5.根据权利要求1所述的一种实现大尺寸半流体浆料3D打印的循换快速换料装置，其特征在于：所述所述顶轴A、顶轴B均为管状结构。

6.根据权利要求1所述的一种实现大尺寸半流体浆料3D打印的循换快速换料装置，其特征在于：所述前卡箍A、前卡箍B均通过转轴杆固定在前卡箍底座上，所述后卡箍A、后卡箍B均通过转轴杆固定在后卡箍底座上，且前卡箍A、前卡箍B、后卡箍A、后卡箍B均能绕转轴杆转动一定角度，便于料筒拆卸和快速安装与固定。

7.根据权利要求1所述的一种实现大尺寸半流体浆料3D打印的循换快速换料装置，其特征在于：所述减速机用于减少输出转速，以调节滚珠丝杆的转速，使半流体浆料更易于流出，所述半流体浆料包含但不限于陶泥、陶土、水泥、奶油、面粉和巧克力材料。

8.根据权利要求1所述的一种实现大尺寸半流体浆料3D打印的循换快速换料装置，其特征在于：所述顶轴A用于推着活塞移动并保证活塞的不变形, 所述顶轴A在运动的过程中会进入料筒A内部，推动活塞向前运动，以保证浆料的挤出，所述两个顶塞前段均设有传感器，用于检测两个活塞的压力。

9.根据权利要求1所述的一种实现大尺寸半流体浆料3D打印的循换快速换料装置，其特征在于：所述料筒A、料筒B主要用于装取打印原料，并用分别用两个活塞进行密封，防止浆料泄漏，所述料筒A、料筒B出口端直接与快接插头相连，并通过输料管将浆料输送至喷头以便打印。