CN108580904B - 一种打印装置的填料机构及打印装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种打印装置的填料机构及打印装置，包括:将颗粒物料送往下一级单元的物料出料管，其起始段开设有滴液孔；通过所述液滴孔向所述物料出料管的内部注入抗氧化剂的液料系统，其输出管道与所述液滴孔连通。本发明通过在颗粒物料的路径上滴涂除抗氧化剂，使抗氧化剂在该路径表面形成抗氧化剂层，颗粒物料在经过该路径时，可在颗粒物料的表面沾附抗氧化剂，并迅速与颗粒物料上的金属氧化物发生置换反应，将金属氧化物中的金属离子置换为金属单质，以避免金属氧化物参与后续各种液态金属的处理过程，保证打印机的稳定性和可靠性，并保证液态金属印制品的质量及特殊性质不受影响。

Description

一种打印装置的填料机构及打印装置

技术领域

本发明属于打印机设备组件技术领域，尤其涉及一种打印装置的填料机构及打印装置。

背景技术

液态金属是一种熔点在300℃以下的金属材料，在低温下呈现固体金属性状而在常温或高温下呈现液体形态。液态金属通常以镓金属及其合金为主，包括镓铟合金以及镓铟锡合金等。其具有良好的导电性能以及导热性能，同时具有金属光泽，在液体状态下具有良好的流动性能以及表面张力等特性。液态金属具有一定的浸润性，利用液态金属墨水，可以制成柔性力学传感器，或电子打印电路。也可以结合其导电性能以及流动性能制成可直接使用电力驱动的电磁泵。在液态金属电子打印技术中，液态金属打印原料主要是以固体线材的结构使用，通过牵引的方式逐步将线材金属带入高温熔腔中，通过高温使线材金属熔化成液态，再利用液态金属进行喷涂等打印操作。

目前由于液态金属在空气中极易发生氧化反应，使液态金属表面形成液态金属氧化物，对液态金属打印成型具有较大影响；一、液态金属的氧化物的熔点高于液态金属，在设定温度下不易熔化，容易对打印头造成阻塞，又或是在液态金属印制品中形成残渣，影响打印质量。二、液态金属氧化物的阻抗较大，在利用液态金属打印成型印制电路的情况下，将影响印制电路的电学性质，造成电阻变大。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的是提出一种打印装置的填料机构,以解决现有技术中液态金属的氧化物对打印装置及印制品存在较大影响的问题。

在一些说明性实施例中，所述打印装置的填料机构，包括:将颗粒物料送往下一级单元的物料出料管，其起始段开设有滴液孔；通过所述滴液孔向所述物料出料管的内部注入抗氧化剂的液料系统，其输出管道与所述滴液孔连通。

在一些可选地实施例中，所述物料出料管以一定角度向下倾斜。

在一些可选地实施例中，所述填料机构，还包括：调节所述物料出料管的倾斜角度的转动轴。

在一些可选地实施例中，所述物料出料管的末尾段开设有集液孔，其孔径小于颗粒物料的粒径。

在一些可选地实施例中，所述集液孔沿孔壁向下延伸，形成管状结构。

在一些可选地实施例中，所述液料系统，包括：液料供应腔和液料回收腔；所述液料供应腔的输出管道与所述滴液孔连通；所述液料回收腔为上部开口结构，其位于所述集液孔的下方；所述液料回收腔与所述液料供应腔连通。

在一些可选地实施例中，所述填料机构，还包括：位置固定的套筒，其上不同位置开设有进料口和出料口；装配在所述套筒内部、以自身中心为轴心转动的物料步进轮；所述物料步进轮的外沿均匀分布有至少一个用以容纳颗粒物料的凹槽；在某一时刻，至少存在一个所述凹槽与所述进料口或所述出料口相对；其中，所述物料出料管位于所述套筒的出料口的下方、且与所述出料口连通。

在一些可选地实施例中，所述物料步进轮的外沿均匀分布有多个所述凹槽，每个所述凹槽的形状一致；在某一时刻，至少存在两个所述凹槽分别与所述进料口和所述出料口相对。

在一些可选地实施例中，所述填料机构，还包括：物料经过传感器，设置在所述物料出料管上；带动所述物料步进轮转动的驱动电机；震动电机；以及控制器，与所述物料经过传感器、所述驱动电机和震动电机电连接；所述液料系统，包括：滴液器，其安装在所述滴液孔上，与所述控制器或物料经过传感器电连接。

本发明的另一个目的在于提出一种打印装置，

与现有技术相比，本发明具有如下技术优势：

本发明通过在颗粒物料的路径上滴涂除抗氧化剂，使抗氧化剂在该路径表面形成抗氧化剂层，颗粒物料在经过该路径时，可在颗粒物料的表面沾附抗氧化剂，并迅速与颗粒物料上的金属氧化物发生置换反应，将金属氧化物中的金属离子置换为金属单质，以避免金属氧化物参与后续各种液态金属的处理过程，保证打印机的稳定性和可靠性，并保证液态金属印制品的质量及特殊性质不受影响。

附图说明

图1是本发明实施例中的填料机构的剖视图；

图2是本发明实施例中的填料机构的立体图；

图3是本发明实施例中的填料机构的立体图；

图4是本发明实施例中的填料机构的立体图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

如图1-3所示，本发明公开了一种固体物料的填料机构，包括：位置固定的套筒100，其上不同位置开设有进料口101和出料口102；装配在所述套筒100内部、以自身中心为轴心转动的物料步进轮200；所述物料步进轮200的外沿均匀分布有至少一个用以容纳颗粒物料300的凹槽201；在某一时刻，至少存在一个所述凹槽201与所述进料口101或所述出料口102相对。

在一些实施例中，所述套筒100的内壁与所述物料步进轮200的外沿之间存在小于所述颗粒物料300粒径的间隙，该间隙用于支持物料步进轮200在套筒100内转动；在一些其它的实施例中，物料步进轮200可通过轴承的方式在套筒100内转动。

该实施例中当填料机构处于工作状态下时，在任一时刻，至少存储一个凹槽201与进料口101或出料口102相对。当凹槽201与进料口101相对时，颗粒物料300可通过进料口102进入凹槽201中，当凹槽201与出料口102相对时，颗粒物料300可从凹槽201中向出料口102移出。

本发明通过选用物料步进轮完成对颗粒物料的填装，可实现单位质量的颗粒物料的

精确送料，在已知颗粒物料的出料数量及单颗质量的情况下，可计算出准确的填料量。

在一些实施例中，套筒100为圆形结构，其两个端面的延伸方向为水平方向，以套筒100在竖直方向上的中心进行横切划分为上半部和下半部，其中，进料口101的开设位置在所述套筒100的上半部，出料口102则开设在套筒100的下半部。该实施例中颗粒物料300可通过重力的方式进入进料口101，以及从出料口102下落移出。

上述实施例还可变形为圆形套筒100，其两个端面的延伸方向为竖直方向，进料口101开设在套筒100的上端面与凹槽对应的位置处，而出料口则开设在套筒100的下端面与凹槽对应的位置处，且进料口和出料口位置不相对。该实施例亦可在不加设外力的情况下，使颗粒物料300通过自身重力的影响完成进料和出料。

上述实施例还可以一定角度设置套筒100，其原理与上述实施例阐述的原理相同，在此不再赘述。

在一些实施例中，所述填料机构还包括：储料盒400，所述储料盒400的底部为开口结构，作为储料盒400的料口401；在某些实施例中，储料盒400的料口401位于所述套筒100上的进料口101的上方、且可直接与进料口101连通。在另一些实施例中，储料盒400的料口401位于所述套筒100的上方，料口401和进料口101之间通过物料进料管道403连通。物料进料管道403可以采用一块用以限制物料运动轨迹的挡板，亦可以采用2块及2块以上挡板所组成的四周封闭式管型结构，或半封闭式槽状结构；多块挡板的情况下，挡板与挡板之间可以为紧密连接，又或是挡板与挡板之间存在一定间隙，该间隙小于物料的粒径。

物料进料管道403为自上至下逐渐缩口结构，即物料进料管道403与储料盒400的料口401相通的管口的口径较大，而另一端与套筒100的进料口101相通的管口的口径则较小，以便于限制颗粒物料300向套筒100的进料口101方向移动。

在一些优选地实施例中，物料进料管道403与水平方向呈0°-90°的夹角，以降低物料在从储料盒400的料口401向套筒100的进料口101移动过程中的压力，以避免多个颗粒物料300并排移动的情况下，多个颗粒物料300卡持在物料进料管道403中，所造成的输料阻塞的问题。优选地，物料进料管道403与水平方向呈30°-45°的夹角，在这个范围内，颗粒物料300在运动的过程中基本不会形成阻塞。

在一些实施例中，储料盒400只有一个料口401，其料口401位置处的侧壁上开设有插槽404，通过与插槽404配合的插片405控制料口401的开合，同时亦可以通过控制插片405在插槽404中的伸入程度，以达到对料口401的开合大小进而控制。装料时，通过料口401将颗粒物料300装入储料盒400中，然后将插片405插入插槽404到头，再将储料盒400装配到设备中，工作时，将插片405从插槽404中拔出，颗粒物料300将会自动从料口401沿物料进料管道403进入套筒100的进料口101中。该实施例中储料盒400只有一个料口401，储料盒400中的颗粒物料300的装填均通过该料口401，使得储料盒400的装填结构极为简单。在另一些实施例中，储料盒400也可以除料口401之外，还包括一个或多个料口，料口401用以出料，而所述一个或多个料口则用于进料。

在一些实施例中，所述储料盒400的料口401中可为格栅结构，以增大颗粒物料300在下落移动过程中的间隙。

在一些实施例中，本发明中的填料机构用以逐个的装填颗粒物料300，其套筒100内的物料步进轮200的凹槽201与单个颗粒物料300的体积对应，以实现填料机构单颗物料的送料精度控制，套筒100上的进料口101和出料口102与凹槽201相匹配。在本发明的另一些实施例中，凹槽201亦可同时装填多个颗粒物料300，例如填装颗粒物料300的数量级为2个、3个或5个。

在一些实施例中，物料步进轮200上的凹槽201的数量为多个，每个凹槽201的容量一致，凹槽201沿物料步进轮200的外沿呈均匀分布，每两个相邻的凹槽201之间所形成的弧度相同。在某一时刻，至少存在两个所述凹槽201分别与套筒100的所述进料口101和所述出料口102相对。即物料步进轮200的任意转动时刻，其至少有一个凹槽201与套筒100的进料口101相通，并且至少有另一个凹槽201与套筒100的出料口102相通。该实施例实现填料机构每装填一个颗粒物料，即送出一个颗粒物料，保证最大送料效率的情况下仍对送料精度的有效控制。

在一些实施例中，所述填料机构还包括：位于所述套筒100的出料口102下方、以一定角度向下倾斜的物料出料管406，与所述出料口102相通；以及用以调节所述物料出料管406的倾斜角度的转动轴407。该实施例通过转动轴407调节物料出料管406的倾斜角度，可实现调整颗粒物料300脱离物料出料管406时的运动轨迹，可解决不同体积、不同质量的颗粒物料从物料出料管406尾端离开时，物料运动轨迹不一，无法准确进入下一物料处理单元的问题，便于实现针对不同质量、体积的物料以最佳的运动轨迹进入其下一物料处理单元。其中，物料出料管406可为四周封闭的管状结构或半封闭的槽状结构。

在一些实施例中，所述填料机构还包括：物料经过传感器500，其设置在物料出料管406的任意位置上，例如物料出料管406的起始段、又或者设置在中段等。该实施例中，物料经过传感器500可检测颗粒物料300的出料情况，物料出料管406上每通过一个颗粒物料300，物料经过传感器500则向上级单元反馈送料数量+1。其中，上级单元可以为计算机控制中枢(例如控制器(含计算机、处理器CPU等))、状态显示装置，例如显示器、声音或光发生器，以向外界传达送料+1的状态。

在一些实施例中，所述物料步进轮200可采用手动、半自动、全自动的转动控制方式，对应不同的控制方式，物料步进轮200可安装不同的操作结构，例如采用手动控制方式进行控制的情况下，物料步进轮200可通过连接的转动手柄使其转动。优选地，物料步进轮200通过驱动电机600进行控制，驱动电机优选采用步进电机，步进电机每步进一次，物料步进轮200则转动相应的单位距离。该实施例中，物料步进轮200的凹槽201位置及间距、套筒100的进料口101和出料口102、步进电机600之间具有相应的配合关系。

在一些实施例中，所述填料结构还包括：控制器700，与所述物料经过传感器500和驱动电机600之间电连接，用于接收物料经过传感器500所反馈的物料出料状态信号/数据，以及向驱动电机600传输控制信号。本发明实施例中的控制器700可为现有技术中功能较完全的计算机、处理器、又或是具有完成上述功能的工业控制器或工业芯片。该实施例中控制器700、物料经过传感器500、驱动电机600相互配合，可实现颗粒物料的全自动填装。

在一些实施例中，所述填料机构还包括：震动电机，与所述控制器700电连接或物料出料传感器500电连接，用以再接收到驱动信号时，对整个填料结构进行震动，使卡持的颗粒物料松散为自由状态，保障颗粒物料300的送料的稳定性及可靠性。

本发明的另一个目的在于提出一种打印装置，该打印装置具有上述任一一种实施例中阐述的固体物料的填料机构，以使该打印装置实现上述填料机构所具备的功能特性。

在液态金属打印技术领域中，主要是以液态金属作为打印的主要原材料，一般是将固态的液态金属送入打印机，然后再在打印机内将固态的液态金属进行熔化，以熔化呈液态的液态金属进行打印喷涂等印制。但由于液态金属在空气中极易发生氧化反应，使液态金属表面形成液态金属氧化物，对液态金属打印成型具有较大影响；一、液态金属的氧化物的熔点高于液态金属，在设定温度下不易熔化，容易对打印头造成阻塞，又或是在液态金属印制品中形成残渣，影响打印质量。二、液态金属氧化物的阻抗较大，在利用液态金属打印成型印制电路的情况下，将影响印制电路的电学性质，造成电阻变大。

如图4，针对上述问题，本发明还提出了一种在颗粒物料的填料过程中消除颗粒物料表面氧化物的打印装置的填料机构，该填料机构，包括:将颗粒物料300送往下一级物料处理单元的物料出料管406，其起始段开设有滴液孔408；通过所述滴液孔408向所述物料出料管406的内部注入抗氧化剂801的液料系统800，其输出管道与所述滴液孔408连通。

本发明通过在颗粒物料300的路径上滴涂除抗氧化剂，使抗氧化剂在该路径表面形成抗氧化剂层，颗粒物料300在经过该路径时，可在颗粒物料300的表面沾附抗氧化剂，并迅速与颗粒物料300上的金属氧化物发生置换反应，将金属氧化物中的金属离子置换为金属单质，以避免金属氧化物参与后续各种液态金属的处理过程，保证打印机的稳定性和可靠性，并保证液态金属印制品的质量及特殊性质不受影响。

在一些实施例中，所述物料出料管以一定角度向下倾斜，其倾斜角度与液料系统800的出液量及颗粒物料300的质量与体积相关，以同时保证颗粒物料300以最佳的运动轨迹进入打印机的下一个物料处理单元，以及避免多余抗氧化剂进入打印机的下一个物料单元。优选地，该倾斜角度为30-45度。并且，其倾斜角度可通过转动轴407进行调节。

在一些实施例中，所述物料出料管406的末尾段开设有集液孔409，其孔径小于颗粒物料300的粒径，以收集多余的抗氧化剂。优选地，所述集液孔沿孔壁向下延伸，形成管状结构。在集液孔的下方放置有液料系统的液料回收腔，所述液料回收腔为上部开口结构，用于收集滴落的抗氧化剂。液料系统还包括液料供应腔，所述液料供应腔的输出管道与所述滴液孔连通；所述液料回收腔与所述液料供应腔连通。

本发明该实施例中的物料出料管406、液料系统800可通过替换和/或添加的方式与本发明上述各实施例相结合，再次不再对其结合方案进行赘述。

本发明的另一个目的在于提出一种打印装置，该打印装置具有上述任一一种实施例中阐述的打印装置的填料机构，以使该打印装置实现上述填料机构所具备的功能特性。

本发明上述各实施例中，颗粒物料300为圆球结构、圆柱状结构、长方体结构等规则形状，亦可以采用不规则形状的颗粒物料，本发明上述各实施例中所使用的颗粒物料300的粒径可理解为各形状的颗粒物料的最短部位的长度。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (8)

1.一种打印装置的填料机构，其特征在于，包括:

将颗粒物料送往下一级单元的物料出料管，所述物料出料管以一定角度向下倾斜，其起始段开设有滴液孔；

通过所述滴液孔向所述物料出料管的内部注入抗氧化剂的液料系统，其输出管道与所述滴液孔连通；

位置固定的套筒，其上不同位置开设有进料口和出料口；

装配在所述套筒内部、以自身中心为轴心转动的物料步进轮；所述物料步进轮的外沿均匀分布有至少一个用以容纳颗粒物料的凹槽；

在某一时刻，至少存在一个所述凹槽与所述进料口或所述出料口相对；

其中，所述物料出料管位于所述套筒的出料口的下方、且与所述出料口连通。

2.根据权利要求1所述的填料机构，其特征在于，还包括：调节所述物料出料管的倾斜角度的转动轴。

3.根据权利要求1所述的填料机构，其特征在于，所述物料出料管的末尾段开设有集液孔，其孔径小于颗粒物料的粒径。

4.根据权利要求3所述的填料机构，其特征在于，所述集液孔沿孔壁向下延伸，形成管状结构。

5.根据权利要求3所述的填料结构，其特征在于，所述液料系统，包括：液料供应腔和液料回收腔；

所述液料供应腔的输出管道与所述滴液孔连通；

所述液料回收腔为上部开口结构，其位于所述集液孔的下方；

所述液料回收腔与所述液料供应腔连通。

6.根据权利要求1所述的填料机构，其特征在于，所述物料步进轮的外沿均匀分布有多个所述凹槽，每个所述凹槽的形状一致；

在某一时刻，至少存在两个所述凹槽分别与所述进料口和所述出料口相对。

7.根据权利要求1所述的填料机构，其特征在于，还包括：

物料经过传感器，设置在所述物料出料管上；

带动所述物料步进轮转动的驱动电机；

震动电机；以及

控制器，与所述物料经过传感器、所述驱动电机和震动电机电连接；

所述液料系统，包括：滴液器，其安装在所述滴液孔上，与所述控制器或物料经过传感器电连接。

8.一种打印装置，其特征在于，具有如权利要求1-7任一项所述的填料机构。