CN108454092B - 自动调节夹紧力与送丝装置 - Google Patents

Abstract

自动调节夹紧力与送丝装置，包括两个同样大小的圆柱形送丝轮、一对大小相同的外啮合齿轮与连杆组成的三角形摆杆机构，利用电机带动大小相同的两个外啮合齿轮驱动两个大小相同的圆柱形送丝轮同步转动，当丝料直径变化时可自动调整两送丝轮之间的中心距，实现丝线夹紧和夹紧力基本恒定。通过三角形摆杆机构的摆动部分质量及其轴向尺寸确定夹紧力大小。此装置无需专门的夹紧力调节和锁紧装置，自动适应不同直径的丝线送进与夹紧，具有结构简单，便于调整与维护方便的优点。

Description

自动调节夹紧力与送丝装置

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，涉及一种自动调节夹紧力与送丝装置，用来实现熔融沉积法3D打印技术中的送丝过程适应不同直径的丝料夹紧与连续送进。

背景技术

熔融沉积成形方法是3D打印技术中较为成熟的实现形式，其中的送丝机构是其重要的组成部分，关系到加工过程的连续性和一致性。现有的送丝机构类型较多，但是存在一些不同程度的缺陷，如CN204309267U公开的一种3D打印机的丝料挤出装置中，采用手动手柄调节弹簧方式，其主动齿轮连接于驱动电机，从动齿轮连接主动齿轮并与活动手柄相连，活动手柄一端活动连接在基座上，另一端连接弹簧，弹簧横向连接基座。再如CN203876233U公开的一种FDM的3D扫描打印装置送料机构中，电机输出端固定设有料丝进出口的料丝导入块,料丝导入块设有的型腔中安装的调节杠杆端头插接送丝移动块,送丝移动块与料丝导入块一侧安装的弹簧压块之间固定压缩弹簧,料丝导入块一侧固定在支架上。其共同缺点在于：不能自动适应不同直径丝料的送给；机构较复杂；不能保证夹紧力恒定。

为了解决现有技术的不足，特提出一种自动调节夹紧力与送丝装置，用来实现熔融沉积法3D打印技术中的送丝过程中自动适应不同直径的丝料夹紧与连续送进，且保持夹紧力恒定。

发明内容

本发明提供一种自动调节夹紧力与送丝装置，实现3D打印机通过送丝轮送料时根据丝料直径的不同而利用送丝轮的自重调整间距。

本发明采取的技术方案如下：

自动调节夹紧力与送丝装置，包括一个三角形机构，三角形机构由支架1、主动送丝轮2、从动送丝轮3、主动齿轮4、从动齿轮5、连杆6、支撑块7、连接块8组成；主动送丝轮2和从动送丝轮3为直径相同的一对外圆柱体；主动齿轮4和从动齿轮5为一对大小相同的外啮合齿轮；主动送丝轮2与主动齿轮4同轴连接，从动送丝轮3与从动齿轮5同轴连接；连接块8固定在支架1上，连杆6一端与连接块8铰接，连杆6的另一端与从动齿轮5铰接，支撑块7固定在支架1的下横梁上，主动齿轮4与从动齿轮5外啮合；主动送丝轮2半径、从动送丝轮3半径和丝线最小直径三者之和与主动齿轮4和从动齿轮5的中心距相同；主动齿轮4一端与支撑块7铰接，另一端与主动送丝轮2铰接，使得主动齿轮4与主动送丝轮2位置固定，丝料9通过主动送丝轮2与从动送丝轮3进行送给。

所述主动齿轮4固定连接在电机轴上，电机固定在支架1上，电机带动主动齿轮4转动，主动齿轮4与从动齿轮5啮合转动。

本发明采用伺服电机作为动力源，以外啮合齿轮的同步转动实现送丝，将从动齿轮的自重分力作为夹紧力，从动送丝轮与主动送丝轮之间的间隙随丝料的直径变化而变化，无需其他的外加机构与装置，具有结构简单、夹紧可靠和送丝连续等优点。具有较高的工程实用价值。

附图说明

图1自动调节夹紧力与送丝装置的前视图。

图2自动调节夹紧力与送丝装置的后视图。

图3自动调节夹紧力与送丝装置的侧向视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施过程进行描述。

如图1、图2和图3，自动调节夹紧力与送丝装置，包括一个三角形机构，三角形机构由支架1、主动送丝轮2、从动送丝轮3、主动齿轮4、从动齿轮5、连杆6、支撑块7、连接块8组成；主动送丝轮2与主动齿轮4同轴连接，从动送丝轮3与从动齿轮5同轴连接；连接块8固定在支架1上，连杆6一端与连接块8铰接，连杆6的另一端与从动齿轮5铰接，支撑块7固定在支架1的下横梁上，主动齿轮4与从动齿轮5外啮合；主动送丝轮2半径、从动送丝轮3半径和丝线最小直径三者之和与主动齿轮4和从动齿轮5的中心距相同；主动齿轮4一端与支撑块7铰接，另一端与主动送丝轮2铰接，使得主动齿轮4与主动送丝轮2位置固定，丝料9通过主动送丝轮2与从动送丝轮3进行送给。

此三角形机构中的三个顶点依次为主动齿轮4的中心、从动齿轮5的中心和连杆6的摆动中心；主动齿轮4的中心和连杆6的摆动中心相对机架固定，而主动齿轮4的中心、从动齿轮5的中心之间的距离即为齿轮中心距，齿轮中心距随着丝线直径的变化而变化。由于丝线直径最小时，齿轮中心距为标准值，此时两齿轮标准啮合。当丝线直径变大时，齿轮中心距增大，两齿轮为非标准啮合，由于丝线直径变化范围较小，齿轮中心距的变化对齿轮啮合状态影响较小，可以忽略。

自动调节夹紧力与送丝装置的工作过程：

电机驱动带动主动齿轮4驱动，主动齿轮4带动主动送丝轮2转动，主动齿轮4与从动齿轮5外啮合使从动齿轮5反向转动，从动齿轮5带动从动送丝轮3转动，通过主动送丝轮2与从动送丝轮3相反向转动与丝料9间的摩擦力对丝料9进行送给。当丝料9直径变小时，从动送丝轮3依靠自重使主动齿轮4与从动齿轮5的啮合点向主动齿轮4靠近，使得从动送丝轮3向主动送丝轮2移动，对丝料9进行夹紧，由于是三角形机构，主动齿轮4与从动齿轮5啮合点高度位置不会达到主动送丝轮2的中心点和连杆6一端与连接块8铰接的中心点间的水平高度；当丝料9变粗时，由于丝料9对从动送丝轮3的挤压作用，主动齿轮4与从动齿轮5啮合点偏离主动齿轮4，使得从动送丝轮3偏离主动送丝轮2，并对直径变大的丝料9进行夹紧。当没有丝料9供给时，使得三角形机构的面积最小，即高度下降到极限位置，再下一次供料时，通过丝料9直径的变化，对从动送丝轮3进行挤压，并依靠从动送丝轮3和从动齿轮5的自重，再次对丝料进行夹紧。由于调节过程中，丝料直径变化的幅度非常小，因此主动送丝轮2与从动送丝轮3分离和靠近的过程中并不影响主动齿轮4与从动齿轮5外啮合的正常啮合。

自动调节夹紧力与送丝装置的工作原理：

一对大小相同的圆柱形送丝轮分别与一对大小相同的外啮合齿轮同轴固定连接，齿轮由电机拖动，即两送丝轮在电机拖动下反向同步转动，丝线被夹持在两个送丝轮的外圆柱面之间。与从动齿轮连接的送丝轮相对于机架摆动，摆动的送丝轮外圆柱面与另一送丝轮的外圆柱面之间的间隙可变，当间隙变化较小时两送丝轮对丝线法向压力基本不变。此压力大小取决于摆动的送丝轮和同轴安装的齿轮质量及其摆杆的轴向长度。

Claims (1)

1.一种自动调节夹紧力与送丝装置，包括支架(1)、主动送丝轮(2)、从动送丝轮(3)、主动齿轮(4)、从动齿轮(5)、连杆(6)、支撑块(7)、连接块(8)；主动送丝轮(2)和从动送丝轮(3)为直径相同的一对外圆柱体；主动齿轮(4)和从动齿轮(5)为一对大小相同的外啮合齿轮；主动送丝轮(2)与主动齿轮(4)同轴连接，从动送丝轮(3)与从动齿轮(5)同轴连接；连接块(8)固定在支架(1)上，连杆(6)一端与连接块(8)铰接，连杆(6)的另一端与从动齿轮(5)铰接，支撑块(7)固定在支架(1)的下横梁上，主动齿轮(4)与从动齿轮(5)外啮合；主动送丝轮(2)半径、从动送丝轮(3)半径和丝线最小直径三者之和与主动齿轮(4)和从动齿轮(5)的中心距相同；主动齿轮(4)一端与支撑块(7)铰接，另一端与主动送丝轮(2)铰接，使得主动齿轮(4)与主动送丝轮(2)位置固定，丝料(9)通过主动送丝轮(2)与从动送丝轮(3)进行送给；

所述主动齿轮(4)固定连接在电机轴上，电机固定在支架(1)上，电机带动主动齿轮(4)转动，主动齿轮(4)与从动齿轮(5)啮合转动；

当丝料(9)直径变小时，从动送丝轮(3)依靠自重使主动齿轮(4)与从动齿轮(5)的啮合点向主动齿轮(4)靠近，使得从动送丝轮(3)向主动送丝轮(2)移动，对丝料(9)进行夹紧；当丝料(9)变粗时，由于丝料(9)对从动送丝轮(3)的挤压作用，主动齿轮(4)与从动齿轮(5)啮合点偏离主动齿轮(4)，使得从动送丝轮(3)偏离主动送丝轮(2)，并对直径变大的丝料(9)进行夹紧；

摆动的送丝轮外圆柱面与另一送丝轮的外圆柱面之间的间隙可变，当间隙变化较小时两送丝轮对丝线法向压力基本不变；此压力大小取决于摆动的送丝轮和同轴安装的齿轮质量及其摆杆的轴向长度。