CN107791361A - 一种陶瓷3d打印机喷嘴串联控制机构 - Google Patents

一种陶瓷3d打印机喷嘴串联控制机构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种陶瓷3D打印机喷嘴串联控制机构，涉及一种3D打印设备。它解决了现有技术中打印的材质单一的问题。本陶瓷3D打印机喷嘴串联控制机构，包括出料嘴，所述出料嘴包括依次逐级嵌套连接的锥形套管，所述出料嘴设置在套筒内，所述套筒包括上腔室及下腔室，上下腔室之间设置有控制上下腔室联通状态的开合阀，在最内层的锥形套管内设置有伸缩杆，所述伸缩杆包括外管和可相对外管伸缩的内杆，所述外管与内杆的端部均铰链连接一个杆体的一端，与外管及内杆铰链连接的两个杆体的另一端彼此铰链连接，所述外管由伸缩机构控制相对于出料嘴运动。本发明利用可变形的出料嘴结构可以方便调节出料嘴孔径的大小。

Description

一种陶瓷3D打印机喷嘴串联控制机构
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，涉及一种3D打印机部件，特别是一种陶瓷材料为主的3D打印机出料控制装置。
背景技术
3D打印（3DP)即快速成型技术的一种，本质是采用积分法制造三维实体，在成型过程中，先用三维造型软件在计算机生成部件的三维实体模型，而后用分层软件对其进行分层处理，即将三维模型分成一系列的层，将每一层的信息传送到成型机，通过液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出产品。
陶瓷材料具有优良高温性能、高强度、高硬度、低密度、好的化学稳定性，使用其在航天航空、汽车、生物等行业得到广泛应用。而陶瓷难以成型的特点又限制了它的使用，尤其是复杂陶瓷制件的成型均借助于复杂模具来实现。复杂模具需要较高的加工成本和较长的开发周期，而且，模具加工完毕后，就无法对其进行修改，这种状况越来越不适应产品的改进即更新换代。采用快速成型技术制备陶瓷制件可以克服上述缺点。陶瓷3D打印的方法很多，但对于陶瓷艺术品等的最简单经济的打印方法是采用陶泥堆积的方法打印出坯体，然后再进行烧结，即将用于成型坯体的陶泥从打印机出料嘴挤出，在挤出的同时控制出料嘴移动从而打印出所需的形状。
但是现有的陶瓷3D打印机的出料嘴的口径通常为固定的大小，不能够根据需要调节出料量，例如当打印结构较精细的坯体时需要有较细口径的出料嘴，而较粗糙的坯体时则可以用较粗口径的出料嘴，这样可以提高速度。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种陶瓷3D打印机喷嘴串联控制机构，本陶瓷3D打印机喷嘴串联控制机构可以方便调节出料嘴孔径的大小。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现： 一种陶瓷3D打印机喷嘴串联控制机构，包括出料嘴，所述出料嘴包括依次逐级嵌套连接的锥形套管，
所述出料嘴设置在套筒内，所述套筒包括上腔室及下腔室，上下腔室之间设置有控制上下腔室联通状态的开合阀，所述上腔室的端口具有封口端面；所述封口端面上设置有电磁铁，用于将锥形套管的底端面吸附在封口端面上，所有锥形套管可回缩回到上腔室内，所述下腔体的端口内壁具有与最外层锥形套管外壁轮廓匹配的锥形轮廓，开合阀打开后可使得上腔室内的锥形套管进入到下腔室内，所述下腔室与进料管联通，用于向下腔室内送入泥料；在最内层的锥形套管内设置有伸缩杆，所述伸缩杆包括外管和可相对外管伸缩的内杆，所述外管与内杆的端部均铰链连接一个杆体的一端，与外管及内杆铰链连接的两个杆体的另一端彼此铰链连接，所述外管由伸缩机构控制相对于出料嘴运动。
打印时，伸缩杆上铰链连接的杆体部分从锥形套管顶端口伸出，当内杆相对于外管伸缩时，使得铰链连接的杆体变形,使得铰链连接处在套管的径向做伸缩运动，类似于膨胀或收缩的运动，从而改变杆体的相对于伸缩杆张开的大小,使得杆体膨胀挡在某个锥形套管的顶端口上，然后打开开合阀使得上下腔体联通，去掉电磁力时，使得没有被杆体挡住的锥形套管掉落到下腔体内与下腔体的端口配合形成一定口径的出料口；需要将下腔体中的锥形套管拉回上腔体时，只要打开开合阀，使得杆体膨胀挡在下腔体内的锥形套管的顶端口上，再收缩内杆，即可将锥形套管拉回到上腔室内。通过控制锥形套管的组合伸出及缩回，从而控制出料口径的大小，继而控制料体的粗细。
进一步，外管与内杆的端部周向至少铰链连接两个杆体，所述杆体轴对称分布，以便对锥形套管跟方便的操作。
进一步，所述封口端面上设置有与每个锥形套管的底端口沿配合的凹槽，以便锥形套管在封口端面上的定位。
进一步，所述锥形套管由内向外的高度依次减小，这样可以方便控制某个锥形套管移动，而不影响别的锥形套管，且不必去掉磁力，即可将杆体张开，使得铰链处支撑在锥形套管顶端口的内壁，从而实现对套管的移动。
进一步，所述开合阀为 虹膜式光圈结构,即相机的虹膜式光圈大小的控制结构，这里用于控制阀的开口大小。
进一步，所述锥形套管的底端口设置有朝向锥形套管内腔的凸缘，所述凸缘的内侧口径与嵌套在该凸缘所在锥形套管内的锥形套管的底端口外边缘的口径相当，所述凸缘内侧形成有对嵌套在该凸缘所在锥形套管内的锥形套管的导向斜面，使得所有的锥形套管底端口均缩回到最外层的锥形套管的封口端面时，所有的锥形套管同轴。
与现有技术相比，本陶瓷3D打印机喷嘴串联控制机构具有以下优点：
本发明利用可变形的出料嘴结构可以方便调节出料嘴孔径的大小，可以实现不同材质的复合打印或方便的切换不同的材料进行打印，结构简单，操作方便，成本低，可大大提高效率。
附图说明
图1是所有锥形套管均收缩在上腔体中的状态示意图；
图2是第四、三锥形套管处于伸出状态的示意图；
图3是将第四锥形套管从下腔体拉回上腔体的示意图；
图4是所有锥形套管均处于伸出状态的示意图；
图5是第二、三、四锥形套管处于伸出状态的示意图；
图6是实施例二的示意图。
图中，套筒1、开合阀2、阀片201、进料管3、导向斜面4、第一锥形套管11、第二锥形套管22、第三锥形套管33、第四锥形套管44、封口端面441、凹槽4410、电磁铁5、外管6、内杆7、杆体8、伸缩铰链9。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
如图1至5所示，一种陶瓷3D打印机喷嘴串联控制机构，包括出料嘴，所述出料嘴包括依次逐级嵌套连接的锥形套管，所述出料嘴设置在套筒1内，所述套筒包括上腔室及下腔室，上下腔室之间设置有控制上下腔室联通状态的开合阀2，所述上腔室的端口具有封口端面；所述封口端面上设置有电磁铁，用于将锥形套管的底端面吸附在封口端面上，所有锥形套管可回缩回到上腔室内，所述下腔体的端口内壁具有与最外层锥形套管外壁轮廓匹配的锥形轮廓，开合阀打开后可使得上腔室内的锥形套管进入到下腔室内，所述下腔室与进料管3联通，用于向下腔室内送入泥料；
在最内层的锥形套管内设置有伸缩杆，所述伸缩杆包括外管和可相对外管伸缩的内杆，所述外管与内杆的端部均铰链连接一个杆体的一端，与外管及内杆铰链连接的两个杆体的另一端彼此铰链连接，所述外管由伸缩机构控制相对于出料嘴运动。
打印时，伸缩杆上铰链连接的杆体部分从锥形套管顶端口伸出，当内杆相对于外管伸缩时，使得铰链连接的杆体变形,使得铰链连接处在套管的径向做伸缩运动，类似于膨胀或收缩的运动，从而改变杆体的相对于伸缩杆张开的大小,使得杆体膨胀挡在某个锥形套管的顶端口上，然后打开开合阀的阀片201使得上下腔体联通，去掉电磁力时，使得没有被杆体挡住的锥形套管掉落到下腔体内与下腔体的端口配合形成一定口径的出料口；需要将下腔体中的锥形套管拉回上腔体时，只要打开开合阀，使得杆体膨胀挡在下腔体内的锥形套管的顶端口上，再收缩内杆，即可将锥形套管拉回到上腔室内。通过控制锥形套管的组合伸出及缩回，从而控制出料口径的大小，继而控制料体的粗细。
当内杆相对于外管伸缩时使得铰链连接的杆体变形,使得铰链连接处在套管的径向做伸缩运动，该处的铰链连接处定义为伸缩铰链9所述伸缩运动的控制可以用直线电机等机构。
外管与内杆的端部周向至少铰链连接两个杆体，所述杆体轴对称分布，以便对锥形套管跟方便的操作。
所述封口端面上设置有与每个锥形套管的底端口沿配合的凹槽，以便锥形套管在封口端面上的定位。
进一步，所述封口端面与打印机的控制臂端部连接，从而实现控制臂对整个出料嘴的移动。
为便于图中说明，由内向外的的锥形套管分别定义为第一锥形套管11，第二锥形套管22、第三锥形套管33、第四锥形套管44。
实施例二
与上述实施例不同的是，所述锥形套管由内向外的高度依次减小。这样可以方便控制某个锥形套管移动，而不影响别的锥形套管。
进一步，所述开合阀为 虹膜式光圈结构,即相机的虹膜式光圈大小的控制结构，这里用于控制阀的开口大小。
实施例三
如图6所示、与上述实施例不同的是，所述锥形套管截面为圆形，即圆锥形套管，所述锥形套管的底端口设置有朝向锥形套管内腔的凸缘，所述凸缘的内侧口径与嵌套在该凸缘所在锥形套管内的锥形套管的底端口外边缘的口径相当，所述凸缘内侧形成有对嵌套在该凸缘所在锥形套管内的锥形套管的导向斜面4，使得所有的锥形套管底端口均缩回到最外层的锥形套管的封口端面时，所有的锥形套管同轴。
尽管本文较多地使用了一些术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种陶瓷3D打印机喷嘴串联控制机构，包括出料嘴，其特征在于，所述出料嘴包括依次逐级嵌套连接的锥形套管；所述出料嘴设置在套筒内，所述套筒包括上腔室及下腔室，上下腔室之间设置有控制上下腔室联通状态的开合阀，所述上腔室的端口具有封口端面；所述封口端面上设置有电磁铁，用于将锥形套管的底端面吸附在封口端面上，所有锥形套管可回缩回上腔室内。
2.根据权利要求1所述的陶瓷3D打印机喷嘴串联控制机构，其特征在于，所述下腔体的端口内壁具有与最外层锥形套管外壁轮廓匹配的锥形轮廓，开合阀打开后可使得上腔室内的锥形套管进入到下腔室内，所述下腔室与进料管联通；在最内层的锥形套管内设置有伸缩杆，所述伸缩杆包括外管和可相对外管伸缩的内杆，所述外管与内杆的端部均铰链连接一个杆体的一端，与外管及内杆铰链连接的两个杆体的另一端彼此铰链连接，所述外管由伸缩机构控制相对于出料嘴运动。
3.根据权利要求1所述的陶瓷3D打印机喷嘴串联控制机构，其特征在于，外管与内杆的端部周向至少铰链连接两个杆体，所述杆体轴对称分布。
4.根据权利要求1所述的陶瓷3D打印机喷嘴串联控制机构，其特征在于，所述封口端面上设置有与每个锥形套管的底端口沿配合的凹槽。
5.根据权利要求1所述的陶瓷3D打印机喷嘴串联控制机构，其特征在于，所述锥形套管由内向外的高度依次减小。
6.根据权利要求1所述的陶瓷3D打印机喷嘴串联控制机构，其特征在于，所述开合阀为虹膜式光圈结构。
7.根据权利要求1所述的陶瓷3D打印机喷嘴串联控制机构，其特征在于，所述锥形套管的底端口设置有朝向锥形套管内腔的凸缘，所述凸缘的内侧口径与嵌套在该凸缘所在锥形套管内的锥形套管的底端口外边缘的口径相当，所述凸缘内侧形成有对嵌套在该凸缘所在锥形套管内的锥形套管的导向斜面。
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