CN107718559A - 一种手持式挤料设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种手持式挤料设备，属于3D打印辅助设备技术领域。所述挤料设备包括设备壳体、加热单元防护罩、螺杆送料机构，电机驱动及温控电路，加热温度显示屏、螺杆转动减速机构、挤料驱动电机和握柄。本发明所述手持式挤料设备应用于3D打印物品修复领域，具有体积小，重量轻等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种手持式挤料设备，属于3D打印辅助设备技术领域。
背景技术
现在流行的熔融沉积(FDM)3D打印的实践中，经常出现打印工件打印过程当中开裂的现象，尤其是打印大型工件时候，一旦出现打印工件开裂不能及时控制，会导致打印失败，打印工件报废。这些失败是由于打印工件内部变形的应力扩散不均匀导致的，而不同的打印材料应力也是不一样的，对于开裂的部分，很多同志认为用粘性较强的粘合剂黏上就可以，实践中这种方法是不行的，此处开裂你可能黏住，另一处还会开裂，甚至很多3D打印材料是不太好找合适的粘合剂的。现有常见的螺杆加热挤料设备(注塑设备)存在设备昂贵，体积庞大，使用成本高，能耗大，一次启用材料浪费比较严重等缺点。
发明内容
本发明为了解决现有技术中加热挤料装置设备体积庞大，耗能大、无法使用打印体本身材料的问题，提出了一种手持式挤料设备，所采取的技术方案如下：
一种手持式挤料设备，所述挤料设备包括设备壳体a、加热单元防护罩1、螺杆送料机构13，电机驱动及温控电路，加热温度显示屏3、螺杆转动减速机构4、挤料驱动电机5和握柄11；所述加热单元防护罩1设置于设备壳体a的前端；所述加热单元防护罩1内部设置有物料输送管槽，所述物料输送管槽中设置有螺杆送料机构13和加热部件14；所述加热部件14环套于螺杆送料机构13的前端；在所述加热单元防护罩1的前端面，与物料输送管槽的物料出口对应位置处设有物料喷嘴8；所述设备壳体a的上表面设有送料口17；所述设备壳体a后端依次安装有螺杆转动减速机构4和挤料驱动电机5；所述设备壳体a底部设有握柄11；在所述握柄11内部设有电机驱动及温控电路；所述设备壳体a的一侧侧壁上设有加热温度显示屏3；所述电机驱动及温控电路的电机控制信号输出端与所述挤料驱动电机5的驱动控制信号输入端相连；所述电机驱动及温控电路的温度控制信号端与所述加热部件14的加热端相连。
进一步地，所述设备壳体a的侧壁上，位于所述加热温度显示屏3的下方设有温度控制旋钮7和转速控制旋钮6；在所述设备壳体a内部位于送料口17下方设有冷却扇，并且在于冷却扇对应的设备壳体a的壳臂上设有冷却扇散热孔15。
进一步地，所述握柄11正面柄身上设有运动开关锁紧钮12，在所述运动开关锁紧钮12下方设有电机正反转切换开关10；述所述握柄11的柄身前端设有运动控制开关9；所述握柄11的柄身后端设有外接电源线16；所述电源线与220V交流电源相连。
进一步地，所述加热单元防护罩1的侧壁上开有多个散热孔2。
进一步地，所述物料喷嘴8采用圆锥形喷嘴结构；所述圆锥形喷嘴的锥尖口径范围为0.2～3mm。
进一步地，所述电机驱动及温控电路包括电机驱动电路和温控电路；所述电机驱动电路包括电阻R1、电机调节电阻、电容C1、两端交流开关元件VT1和三端交流开关元件T1；所述电阻R1的一端与三端交流开关元件T1的一端电极相连；所述电阻R1的另一端与所述电机调节电阻的一端相连；所述电机调节电阻的另一端分别与所述电容C1的一端和两端交流开关元件VT1的一端电极相连；所述电容C1的另一端与所述三端交流开关元件T1的另一端电极相连；所述两端交流开关元件VT1的另一端电极与所述三端交流开关元件T1的栅极相连；
所述温控电路包括电阻R2、发热功率调节电阻、电容C2、两端交流开关元件VT2和三端交流开关元件T2；所述电阻R2的一端与三端交流开关元件T2的一端电极相连；所述电阻R2的另一端与所述发热功率调节电阻的一端相连；所述发热功率调节电阻的另一端分别与所述电容C2的一端和两端交流开关元件VT2的一端电极相连；所述电容C2的另一端与所述三端交流开关元件T2的另一端电极相连；所述两端交流开关元件VT2的另一端电极与所述三端交流开关元件T2的栅极相连。
本发明有益效果：
1、本发明所述手持挤料设备应用于3D打印物品修复领域中，应用于熔融沉积式3D打印工件的维护修补工作，本发明所述设备通过以下三种设计减小了设备体积：(1)减小挤出螺杆的比例。(2)螺杆套筒材料用铝合金材料替换传统钢制材料。将原有的传统挤出机螺杆尺寸比例大大缩小，热转换效率大大提高。(3)由于匹配的动力来源照比传统挤出机也大大功率缩减，所以动力电机体积也大幅度减小。通过上述三种设计结合有效实现加热挤料设备减重，在保证设备轻量化的前提下增加了手持控制结构，方便灵活操控，单手即可灵活取用操控，方便操作；电子操控本设备单元整合进设备握柄(握把)之中，有效减小设备体积。
2、本发明所述手持挤料设备通过增加减速结构比值1:10，减小对动力源动力的消耗。
3、本发明所述手持挤料设备减小控制单元的体积控制单元体积占总设备30％，在减小控制单元体积的情况下，保证了增加控制电路温控和电机驱动的效率，增加挤料设备的功效。
4、本发明所述手持挤料设备整体机械运动由手柄把握及相应按钮控制，其中，温度控制旋钮用于控制物料加热的温度，转速控制旋钮用于调节电机转速，控制物料进出料速度；运动控制开关用于启动和停止电机运行，电机正反转切换开关用于切换电机正反转。其中，螺杆反转作用是：设备维护时候挤料反向回退，能让进入料筒的颗粒完成回退等操作。
5、本发明所述手持挤料设备采用螺杆螺旋送料方式，使推送原料过程稳定强劲，不会出现断料或溢料的状况。采用调速电机+减速机构为加热挤料机螺杆提供动力来源，速度可控并且动力稳定。同时，本发明所述挤料设备的温控电路在结构简单的情况下，能够精准控制挤料机加热温度，扩大加热区间至50摄氏度至300摄氏度，增加了挤料设备可应用的范围。此外，本发明所述手持挤料设备采用风冷降温，有效保障设备正常运转
6、本发明所述手持挤料设备通过结构的合理设计，使本发明所述手持挤料设备的重量仅为现有挤料设备重量的60％，方便携带，便于使用。同时，通过驱动设备的设计和电路设计，使本发明所述手持挤料设备的能耗仅为现有手持挤料设备能耗的20％，大大降低了能源消耗。同时，本发明所述手持挤料设备通过喷嘴尺寸、形状设计结合电机驱动电路及减速机构，大大减少物料的使用，修复同等规模裂缝的情况下，本发明所述手持设备由于能够精确控制融化温度和物料挤出速度，其物料使用比现有手持挤料设备的物料使用减少了45％，极大程度上节约了物料资源。另外，本发明采用的是电力作为动力来源，用螺杆螺旋运动推送材料进入到熔料区，运用精准的温度和进料速度控制，来达到充分融化，最终通过喷嘴挤出进行最终塑形。挤出材料运用热熔性颗粒原料，相比较传统线材塑料焊接机，应用范围更加广阔。
附图说明
图1为本发明所述手持挤料设备的正视图。
图2为本发明所述手持挤料设备的后视图。
图3为本发明所述手持挤料设备的立体结构示意图。
图4为本发明所述手持挤料设备中电机驱动及温控电路的电路原理图。
(a，设备壳体；1，加热单元防护罩；2，散热孔；3，加热温度显示屏；4，螺杆转动减速机构4；5，挤料驱动电机；6，转速控制旋钮；7，温度控制旋钮；8，物料喷嘴；9，运动控制开关；10，电机正反转切换开关；11，握柄；12，运动开关锁紧钮；13，螺杆送料机构；螺杆送料机构；14，加热部件；15，冷却扇散热孔；16，外接电源线；17，送料口)
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
实施例1：
一种手持式挤料设备，所述挤料设备包括设备壳体a、加热单元防护罩1、螺杆送料机构13，电机驱动及温控电路，加热温度显示屏3、螺杆转动减速机构4、挤料驱动电机5和握柄11；所述加热单元防护罩1设置于设备壳体a的前端；所述加热单元防护罩1内部设置有物料输送管槽，所述物料输送管槽中设置有螺杆送料机构13和加热部件14；所述加热部件14环套于螺杆送料机构13的前端；在所述加热单元防护罩1的前端面，与物料输送管槽的物料出口对应位置处设有物料喷嘴8；所述设备壳体a的上表面设有送料口17；所述设备壳体a后端依次安装有螺杆转动减速机构4和挤料驱动电机5；所述设备壳体a底部设有握柄11；在所述握柄11内部设有电机驱动及温控电路；所述设备壳体a的一侧侧壁上设有加热温度显示屏3；所述电机驱动及温控电路的电机控制信号输出端与所述挤料驱动电机5的驱动控制信号输入端相连；所述电机驱动及温控电路的温度控制信号端与所述加热部件14的加热端相连。
其中，所述设备壳体a的侧壁上，位于所述加热温度显示屏3的下方设有温度控制旋钮7和转速控制旋钮6；在所述设备壳体a内部位于送料口17下方设有冷却扇，并且在于冷却扇对应的设备壳体a的壳臂上设有冷却扇散热孔。
所述握柄11正面柄身上设有运动开关锁紧钮12，在所述运动开关锁紧钮12下方设有电机正反转切换开关10；述所述握柄11的柄身前端设有运动控制开关9；所述握柄11的柄身后端设有外接电源线16；所述电源线与220V交流电源相连。所述加热单元防护罩1的侧壁上开有多个散热孔2。
所述物料喷嘴8采用圆锥形喷嘴结构；所述圆锥形喷嘴的锥尖口径范围为0.2～3mm。
所述电机驱动及温控电路包括电机驱动电路和温控电路；所述电机驱动电路包括电阻R1、电机调节电阻、电容C1、两端交流开关元件VT1和三端交流开关元件T1；所述电阻R1的一端与三端交流开关元件T1的一端电极相连；所述电阻R1的另一端与所述电机调节电阻的一端相连；所述电机调节电阻的另一端分别与所述电容C1的一端和两端交流开关元件VT1的一端电极相连；所述电容C1的另一端与所述三端交流开关元件T1的另一端电极相连；所述两端交流开关元件VT1的另一端电极与所述三端交流开关元件T1的栅极相连；
所述温控电路包括电阻R2、发热功率调节电阻、电容C2、两端交流开关元件VT2和三端交流开关元件T2；所述电阻R2的一端与三端交流开关元件T2的一端电极相连；所述电阻R2的另一端与所述发热功率调节电阻的一端相连；所述发热功率调节电阻的另一端分别与所述电容C2的一端和两端交流开关元件VT2的一端电极相连；所述电容C2的另一端与所述三端交流开关元件T2的另一端电极相连；所述两端交流开关元件VT2的另一端电极与所述三端交流开关元件T2的栅极相连。
本实施例所述手持挤料设备通过结构的合理设计，使本发明所述手持挤料设备的重量仅为现有挤料设备重量的60％，方便携带，便于使用。同时，通过驱动设备的设计和电路设计，使本发明所述手持挤料设备的能耗仅为现有手持挤料设备能耗的20％，大大降低了能源消耗。同时，本发明所述手持挤料设备通过喷嘴尺寸、形状设计结合电机驱动电路及减速机构，大大减少物料的使用，修复同等规模裂缝的情况下，本发明所述手持设备由于能够精确控制融化温度和物料挤出速度，其物料使用比现有手持挤料设备的物料使用减少了45％，极大程度上节约了物料资源。另外，本发明采用的是电力作为动力来源，用螺杆螺旋运动推送材料进入到熔料区，运用精准的温度和进料速度控制，来达到充分融化，最终通过喷嘴挤出进行最终塑形。挤出材料运用热熔性颗粒原料，相比较传统线材塑料焊接机，应用范围更加广阔。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (6)
1.一种手持式挤料设备，其特征在于，所述挤料设备包括设备壳体(a)、加热单元防护罩(1)、螺杆送料机构(13)，电机驱动及温控电路，加热温度显示屏(3)、螺杆转动减速机构(4)、挤料驱动电机(5)和握柄(11)；所述加热单元防护罩(1)设置于设备壳体(a)的前端；所述加热单元防护罩(1)内部设置有物料输送管槽，所述物料输送管槽中设置有螺杆送料机构(13)和加热部件(14)；所述加热部件(14)环套于螺杆送料机构(13)的前端；在所述加热单元防护罩(1)的前端面，与物料输送管槽的物料出口对应位置处设有物料喷嘴(8)；所述设备壳体(a)的上表面设有送料口(17)；所述设备壳体(a)后端依次安装有螺杆转动减速机构(4)和挤料驱动电机(5)；所述设备壳体(a)底部设有握柄(11)；在所述握柄(11)内部设有电机驱动及温控电路；所述设备壳体(a)的一侧侧壁上设有加热温度显示屏(3)；所述电机驱动及温控电路的电机控制信号输出端与所述挤料驱动电机(5)的驱动控制信号输入端相连；所述电机驱动及温控电路的温度控制信号端与所述加热部件(14)的加热端相连。
2.根据权利要求1所述手持式挤料设备，其特征在于，所述设备壳体(a)的侧壁上，位于所述加热温度显示屏(3)的下方设有温度控制旋钮(7)和转速控制旋钮(6)；在所述设备壳体(a)内部位于送料口(17)下方设有冷却扇，并且在于冷却扇对应的设备壳体(a)的壳臂上设有冷却扇散热孔。
3.根据权利要求1所述手持式挤料设备，其特征在于，所述握柄(11)正面柄身上设有运动开关锁紧钮(12)，在所述运动开关锁紧钮(12)下方设有电机正反转切换开关(10)；述所述握柄(11)的柄身前端设有运动控制开关(9)；所述握柄(11)的柄身后端设有外接电源线(16)；所述电源线与220V交流电源相连。
4.根据权利要求1所述手持式挤料设备，其特征在于，所述加热单元防护罩(1)的侧壁上开有多个散热孔(2)。
5.根据权利要求1所述手持式挤料设备，其特征在于，所述物料喷嘴(8)采用圆锥形喷嘴结构；所述圆锥形喷嘴的锥尖口径范围为0.2-3mm。
6.根据权利要求1所述手持式挤料设备，其特征在于，所述电机驱动及温控电路包括电机驱动电路和温控电路；所述电机驱动电路包括电阻R1、电机调节电阻、电容C1、两端交流开关元件VT1和三端交流开关元件T1；所述电阻R1的一端与三端交流开关元件T1的一端电极相连；所述电阻R1的另一端与所述电机调节电阻的一端相连；所述电机调节电阻的另一端分别与所述电容C1的一端和两端交流开关元件VT1的一端电极相连；所述电容C1的另一端与所述三端交流开关元件T1的另一端电极相连；所述两端交流开关元件VT1的另一端电极与所述三端交流开关元件T1的栅极相连；
所述温控电路包括电阻R2、发热功率调节电阻、电容C2、两端交流开关元件VT2和三端交流开关元件T2；所述电阻R2的一端与三端交流开关元件T2的一端电极相连；所述电阻R2的另一端与所述发热功率调节电阻的一端相连；所述发热功率调节电阻的另一端分别与所述电容C2的一端和两端交流开关元件VT2的一端电极相连；所述电容C2的另一端与所述三端交流开关元件T2的另一端电极相连；所述两端交流开关元件VT2的另一端电极与所述三端交流开关元件T2的栅极相连。
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