CN108790143A - 一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置及其使用方法，其中，所述活塞式挤出喷头装置包括一安装块，所述安装块上固设一左料筒和一右料筒，所述左料筒和右料筒的底部均开设有进料口和出料口，所述左料筒和右料筒的出料口通过一喷嘴转换器与一喷嘴连接；所述安装块上还固设一第一驱动电机和第二驱动电机，通过第一驱动电机和第二驱动电机的驱动，使得左料筒和右料筒的交替工作，实现打印耗材从喷嘴中连续挤出。在高粘度糊状耗材的打印中，对于大体积物件的3D打印，无需中途停机、人工加料，降低了操作人员的劳动强度。

Description

一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及3D打印领域，特别涉及一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置及其使用方法。

背景技术

3D打印技术已经诞生三十多年，经过长时间的发展，尤其是最近几年来的发展，其技术优越性已在众多领域初步显现出来，甚至在某些领域起着不可替代的作用。

在现有技术中，用于糊状耗材3D打印的喷头装置多采用柱塞式喷头装置，由于糊状耗材不适宜卷制成丝，因此，柱塞式喷头装置的连续打印能力差，打印大体积物件的适用性差，且操作过程中，操作者全程参与度高，劳动强度大。

国内针对柱塞式喷头装置连续打印还需要进一步研究，如国家知识产权局公布的申请号为201610301577.5发明名称为一种自吸式生物3D打印喷头装置及其方法，靠弹簧的作用可以实现自动吸料和出料，在打印粘稠度较低耗材时，可以获得较好的效果，但是对于粘稠度较高的面塑、香皂等打印耗材，连续打印效果较差。因此，对于高粘度糊状材料3D打印时，打印大体积物件还存在困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置和其使用方法，以解决现有的柱塞式喷头装置对于高粘度糊状材料3D打印时打印大体积物件困难、连续打印效果差的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置，包括一安装块，所述安装块上固设一左料筒和一右料筒，所述左料筒和右料筒的底部均开设有进料口和出料口，所述左料筒和右料筒的出料口同时通过一喷嘴转换器与一喷嘴连接；

所述左料筒和右料筒的底端分别固设一左滑台和一右滑台，所述左滑台和右滑台上均设有进料口和出料口；

所述左滑台和右滑台内分别通过一弹性件弹性连接一左滑块和一右滑块，所述左滑块和右滑块的一端分别横向穿过所述左料筒和右料筒，所述左滑块和右滑块上均设有进料口和出料口，移动所述左滑台，所述左滑台的进料口通过所述左滑块的进料口与所述左料筒的进料口连通，或所述左滑台的出料口通过所述左滑块的出料口与所述左料筒的出料口连通；移动所述右滑台，所述右滑台的进料口2501通过所述右滑块的进料口与所述右料筒的进料口连通，或所述右滑台的出料口通过所述右滑块的出料口与所述右料筒的出料口连通；

所述安装块上还固设一第一驱动电机，所述第一驱动电机与一左丝杠驱动连接，所述左丝杠竖向设置，所述左丝杠上设置一主动齿轮和一左丝杠螺母，所述主动齿轮固定设置在所述左丝杠上，所述左丝杠螺母与所述左丝杠形成螺旋副；所述左丝杠螺母固定连接一左压片，所述左压片通过一左推杆与一左密封盖板固定连接，所述左密封盖板动密封在所述左料筒内，所述左密封盖板可在所述左料筒内上下滑动；

所述安装块上还竖向转动设置一右丝杠，所述右丝杠上设置一从动齿轮和一右丝杠螺母，所述从动齿轮固定设置在所述右丝杠上，所述右丝杠螺母与所述右丝杠形成螺旋副，所述主动齿轮和从动齿轮外啮合；所述右丝杠螺母固定连接一右压片，所述右压片通过一右推杆与一右密封盖板固定连接，所述右密封盖板动密封在所述右料筒内，所述右密封盖板可在所述右料筒内上下滑动；

所述安装块上还设置一第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴上固定连接一齿轮，所述齿轮和一齿条啮合，该齿条滑动设置在所述安装块上，所述齿条滑动时可推动所述左滑块或右滑块移动。

较佳地，所述左滑台通过左弹簧与所述左滑块弹性连接，所述右滑台通过右弹簧与所述右滑块弹性连接。

较佳地，所述左滑块和右滑块的靠近所述齿条的端面为斜面，所述齿条的两端分别设有与所述左滑块和右滑块适配的斜面。

较佳地，所述左滑块和右滑块的斜面倾斜角为30°～60°，所述齿条的左端斜面的倾斜角A为120°～150°，所述齿条的右端斜面的倾斜角B为30°～60°。

较佳地，所述第一驱动电机固定设置在一第一驱动电机座内，所述第一驱动电机座内固定设置在所述安装块上。

较佳地，所述第二驱动电机固定设置在一第二驱动电机座内，所述第二驱动电机座固定设置在所述安装块上。

较佳地，所述第一驱动电机座和第二驱动电机座均与一侧板固定连接，所述侧板的上下两端分别设置两水平板，所述左丝杠和右丝杠的上下两端均通过轴承与所述侧板上下端的两水平板转动连接。

较佳地，所述左料筒和右料筒的外壁均设有加热片。

较佳地，所述喷嘴转换器上还设置一温度传感器。

本发明还提供一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置的使用方法，包括以下几个步骤：

在初始状态下，左料筒内填充打印耗材，左密封盖板位于左料筒的顶部，所述左滑块的出料口打开、进料口关闭；右料筒内无打印耗材，右密封盖板位于右料筒的底部，右滑块的出料口关闭、进料口打开；

第一步，待左加热片将耗材加热至适温后，第一驱动电机正转，左丝杠螺母带着左密封盖板下移，耗材在所述左密封盖板的挤压下经左滑块的出料口从喷嘴中被挤出；与此同时，在所述主动齿轮和从动齿轮的反向传动下，右丝杠反转，右密封盖板跟着右丝杠螺母升高，通过与右料筒的进料口连接的右进料管对右料筒进料，直至第一驱动电机的脉冲数达到设定值；

第二步，在第一驱动电机的脉冲数达到预设值之后，脉冲数目归零；第二驱动电机正转，齿条左移，右弹簧产生回弹，右滑块后移，右滑块的进料口关闭、出料口打开，而左弹簧受压，左滑块前移，所述左滑块的进料口打开，所述左滑块的出料口关闭；

第三步，待右加热片将耗材加热至适温后，第一驱动电机反转，左密封盖板升高，由与左料筒的进料口连接的左进料管对所述左料筒进料，与此同时，在主动齿轮和从动齿轮的反向传动下，右丝杠正转，打印耗材在右密封盖板的挤压下，经由右滑块的出料口从喷嘴中被挤出，直到脉冲数目达到预设值；

第四步，在第一驱动电机的脉冲数目达到预设值之后，脉冲数目归零，第二驱动电机反转，齿条右移，左弹簧回弹，左滑块后移，所述左滑块的进料口关闭，出料口打开；右弹簧受压，右滑块前移，所述右滑块的进料口打开，所述右滑块的出料口关闭；

以上四个步骤不断重复，实现糊状材料的连续打印。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

本发明提供一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置和其使用方法，通过第一驱动电机和第二驱动电机的驱动，使得左料筒和右料筒的交替工作，实现打印耗材从喷嘴中连续挤出。在高粘度糊状耗材的打印中，对于大体积物件的3D打印，无需中途停机、人工加料，降低了操作人员的劳动强度。

本设备结构简单可靠，易于实现自动化控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1为本发明一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置的结构示意图；

图2为本发明左料筒与其内的左滑台、左滑台的连接结构示意图；

图3为本发明的左料筒的结构示意图；

图4为本发明的右料筒的结构示意图；

图5为本发明的左滑台的剖视图；

图6为本发明的右滑台的立体图；

图7为本发明的左滑块的结构示意图；

图8为本发明的齿条的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合图1至图8对本发明提供的一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置进行详细的描述，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，本领域技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。

请参考图1至图8，一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置，包括一安装块4，所述安装块4上固设一左料筒7和一右料筒19，在本实施例中，左料筒7和右料筒19左右对称设置。所述左料筒7和右料筒19的底部均开设有进料口和出料口，所述左料筒的进料口701通过与左进料管5连接进料，所述右料筒的进料口1901通过与右进料管连接进料，所述左料筒7和右料筒19的出料口通过一喷嘴转换器29与一喷嘴28连接；所述左料筒7和右料筒19的外壁均设有加热片6。

所述左滑台3和右滑台25分别设置在所述左料筒7和右料筒19内，所述左料筒7和右料筒19的底端分别固设左滑台3和右滑台25，所述左滑台3和右滑台25上均设有进料口和出料口；在本实施例中，左滑台3和右滑台25的外边缘分别与左料筒7和右料筒19的内壁之间密封连接，即料筒内的打印耗材不会通过滑台的外边缘渗入到滑台的下方。在本实施例中，所述左滑台3和右滑台25左右对称设置。

所述左滑台3和右滑台25内分别通过一弹性件弹性连接一左滑块1和一右滑块26，作为一种实施例，所述左滑台3通过左弹簧2与所述左滑块1弹性连接，所述右滑台25通过右弹簧与所述右滑块26弹性连接；所述左滑块1和右滑块26的一端分别横向穿过所述左料筒7和右料筒19。在本实施例中，左滑块1的内端通过左弹簧2弹性连接在左滑台3内，外端横向依次穿过左滑台3、左料筒7至左料筒7外侧，同理，右滑块26的内端通过右弹簧弹性连接在右滑台25内，外端横向依次穿过右滑台25、右料筒19至右料筒19外侧。在本实施例中，左滑块1和右滑块26的外端分别从所述左料筒7和右料筒19的后端伸出。在本实施例中，所述左滑块1和右滑块26左右对称设置。

所述左滑块1和右滑块26上均设有进料口和出料口，移动所述左滑块1，所述左滑台的进料口301通过所述左滑块的进料口101与所述左料筒的进料口701连通，所述左滑台的进料口301打开、出料口302闭合，或所述左滑台的出料口302通过所述左滑块的出料口102与所述左料筒的出料口702连通，所述左滑台的出料口302打开、进料口301闭合；移动所述右滑块26，所述右滑台的进料口2501通过所述右滑块26的进料口与所述右料筒的进料口1901连通，所述右滑台的进料口2501打开、出料口2502闭合，或所述右滑台的出料口2502通过所述右滑块26的出料口与所述右料筒19的出料口连通，所述右滑台的出料口2502打开、进料口2501闭合。

作为一种实施例，左料筒7和右料筒19的进料口均横向开设在料筒侧面，左料筒7和右料筒19的出料口均竖向开设在料筒底面，对应的，左滑块1和右滑块26的进料口既是横向也是竖向的开设在端部，左滑块1和右滑块26的出料口竖直开设，左滑台3和右滑台25的进料口和出料口均竖向开设，左料筒7与左滑台3的进料口或出料口是否连通需要右左滑块1的位置决定，左料筒7与左滑台3的进料口和出料口不同时连通；右料筒19与右滑台25的进料口或出料口连通是否连通需要由右滑块26的位置决定，右料筒19与右滑台25的进料口和出料口不同时连通。

所述安装块4上还固设一第一驱动电机21，所述第一驱动电机21与一左丝杠10驱动连接，所述左丝杠10竖向设置，所述左丝杠10上设置一主动齿轮17和一左丝杠螺母，所述主动齿轮17固定设置在所述左丝杠10上，所述左丝杠螺母与所述左丝杠10形成螺旋副；所述左丝杠螺母固定连接一左压片，所述左压片通过一左推杆9与一左密封盖板8固定连接，所述左密封盖板8动密封在所述左料筒7内，所述左密封盖板8可在所述左料筒7内上下滑动。

所述安装块4上还竖向转动设置一右丝杠16，所述右丝杠16上设置一从动齿轮18和一右丝杠螺母15，所述从动齿轮18固定设置在所述右丝杠16上，所述右丝杠螺母15与所述右丝杠16形成螺旋副，所述主动齿轮17和从动齿轮18外啮合；所述右丝杠螺母15固定连接一右压片14，所述右压片14通过一右推杆与一右密封盖板固定连接，所述右密封盖板动密封在所述右料筒19内，所述右密封盖板可在所述右料筒19内上下滑动。

所述安装块4上还设置一第二驱动电机20，所述第二驱动电机20的输出轴上固定连接一齿轮23，所述齿轮23和一齿条24啮合，该齿条24滑动设置在所述安装块4上，所述齿条24滑动时可推动所述左滑块1或右滑块26移动。

作为一种实施例，所述左滑台3和右滑台25的靠近所述齿条24的端面为斜面，所述齿条24的两端分别设有与所述左滑台3和右滑台25适配的斜面。

优选的，所述左滑台3和右滑台25的斜面倾斜角为30°～60°，所述齿条24的左端斜面的倾斜角A为120°～150°，所述齿条24的右端斜面的倾斜角B为30°～60°。

进一步的，第一驱动电机21固定设置在一第一驱动电机座内，所述第一驱动电机座内固定设置在所述安装块4上。

所述第二驱动电机20固定设置在一第二驱动电机座22内，所述第二驱动电机座22固定设置在所述安装块4上。右丝杠16位于第二驱动电机座22上方。

所述第一驱动电机座和第二驱动电机座22均与一侧板13固定连接，所述侧板13的上下两端分别设置两水平板，所述左丝杠10和右丝杠16的上下两端均通过轴承11与所述侧板13上下端的两水平板转动连接。在本实施例中，水平板上开设有轴承孔，轴承孔内固定设有轴承座12，轴承11设置在轴承座12内。在本实施例中，轴承11可选用滚动轴承。

进一步的，左料筒7和右料筒19内的密封盖板均为橡胶材质。

进一步的，所述左滑块1和右滑块26的出料口分别连接一导流器30，左右两侧的导流器30均与所述喷嘴转换器29连接，喷嘴转换器29与喷嘴28连接。

进一步的，所述喷嘴转换器29上还设置一温度传感器27。

活塞式挤出喷头装置在使用时，包括以下几个步骤：

在初始状态下，左料筒7内填充打印耗材，左密封盖板8位于左料筒7的顶部，所述左滑块的出料口102打开、进料口101关闭；右料筒19内无打印耗材，右密封盖板位于右料筒19的底部，右滑块26的出料口关闭、进料口打开。在初始状态下，齿条24压缩右滑块26，右弹簧受压。

第一步，待左加热片6将耗材加热至适温后，第一驱动电机21正转，左丝杠螺母带着左密封盖板8下移，耗材在所述左密封盖板8的挤压下经左滑块的出料口102从喷嘴28中被挤出；与此同时，在所述主动齿轮17和从动齿轮18的反向传动下，右丝杠16反转，右密封盖板跟着右丝杠螺母15升高，通过与右料筒的进料口1901连接的右进料管对右料筒19进料，直至第一驱动电机21的脉冲数达到设定值；

第二步，在第一驱动电机21的脉冲数达到预设值之后，脉冲数目归零；第二驱动电机20正转，齿条24左移，右弹簧产生回弹，右滑块26后移，右滑块26的进料口关闭、出料口打开，而左弹簧2受压，左滑块1前移，所述左滑块的进料口101打开，所述左滑块的出料口102关闭；

第三步，待右加热片6将耗材加热至适温后，第一驱动电机21反转，左密封盖板8升高，由与左料筒的进料口701连接的左进料管5对所述左料筒7进料，与此同时，在主动齿轮17和从动齿轮18的反向传动下，右丝杠16正转，打印耗材在右密封盖板的挤压下，经由右滑块26的出料口从喷嘴28中被挤出，直到脉冲数目达到预设值；

第四步，在第一驱动电机21的脉冲数目达到预设值之后，脉冲数目归零，第二驱动电机20反转，齿条24右移，左弹簧2回弹，左滑块1后移，所述左滑块的进料口101关闭，出料口102打开；右弹簧受压，右滑块26前移，所述右滑块26的进料口打开，所述右滑块26的出料口关闭；

以上四个步骤不断重复，实现糊状材料的连续打印。

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置，其特征在于，包括一安装块，所述安装块上固设一左料筒和一右料筒，所述左料筒和右料筒的底部均开设有进料口和出料口，所述左料筒和右料筒的出料口同时通过一喷嘴转换器与一喷嘴连接；

所述左料筒和右料筒的底端分别固设一左滑台和一右滑台，所述左滑台和右滑台上均设有进料口和出料口；

所述左滑台和右滑台内分别通过一弹性件弹性连接一左滑块和一右滑块，所述左滑块和右滑块的一端分别横向穿过所述左料筒和右料筒，所述左滑块和右滑块上均设有进料口和出料口，移动所述左滑块，所述左滑台的进料口通过所述左滑块的进料口与所述左料筒的进料口连通，或所述左滑台的出料口通过所述左滑块的出料口与所述左料筒的出料口连通；移动所述右滑块，所述右滑台的进料口通过所述右滑块的进料口与所述右料筒的进料口连通，或所述右滑台的出料口通过所述右滑块的出料口与所述右料筒的出料口连通；

所述安装块上还固设一第一驱动电机，所述第一驱动电机与一左丝杠驱动连接，所述左丝杠竖向设置，所述左丝杠上设置一主动齿轮和一左丝杠螺母，所述主动齿轮固定设置在所述左丝杠上，所述左丝杠螺母与所述左丝杠形成螺旋副；所述左丝杠螺母固定连接一左压片，所述左压片通过一左推杆与一左密封盖板固定连接，所述左密封盖板动密封在所述左料筒内，所述左密封盖板可在所述左料筒内上下滑动；

所述安装块上还竖向转动设置一右丝杠，所述右丝杠上设置一从动齿轮和一右丝杠螺母，所述从动齿轮固定设置在所述右丝杠上，所述右丝杠螺母与所述右丝杠形成螺旋副，所述主动齿轮和从动齿轮外啮合；所述右丝杠螺母固定连接一右压片，所述右压片通过一右推杆与一右密封盖板固定连接，所述右密封盖板动密封在所述右料筒内，所述右密封盖板可在所述右料筒内上下滑动；

所述安装块上还设置一第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴上固定连接一齿轮，所述齿轮和一齿条啮合，该齿条滑动设置在所述安装块上，所述齿条滑动时可推动所述左滑块或右滑块移动。

2.如权利要求1所述的一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置，其特征在于，所述左滑台通过左弹簧与所述左滑块弹性连接，所述右滑台通过右弹簧与所述右滑块弹性连接。

3.如权利要求2所述的一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置，其特征在于，所述左滑块和右滑块的靠近所述齿条的端面为斜面，所述齿条的两端分别设有与所述左滑块和右滑块适配的斜面。

4.如权利要求3所述的一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置，其特征在于，所述左滑块和右滑块的斜面倾斜角为30°～60°，所述齿条的左端斜面的倾斜角A为120°～150°，所述齿条的右端斜面的倾斜角B为30°～60°。

5.如权利要求1所述的一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置，其特征在于，所述第一驱动电机固定设置在一第一驱动电机座内，所述第一驱动电机座内固定设置在所述安装块上。

6.如权利要求5所述的一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置，其特征在于，所述第二驱动电机固定设置在一第二驱动电机座内，所述第二驱动电机座固定设置在所述安装块上。

7.如权利要求6所述的一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置，其特征在于，所述第一驱动电机座和第二驱动电机座均与一侧板固定连接，所述侧板的上下两端分别设置两水平板，所述左丝杠和右丝杠的上下两端均通过轴承与所述侧板上下端的两水平板转动连接。

8.如权利要求1所述的一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置，其特征在于，所述左料筒和右料筒的外壁均设有加热片。

9.如权利要求1所述的一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置，其特征在于，所述喷嘴转换器上还设置一温度传感器。

10.一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置的使用方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

在初始状态下，左料筒内填充打印耗材，左密封盖板位于左料筒的顶部，所述左滑块的出料口打开、进料口关闭；右料筒内无打印耗材，右密封盖板位于右料筒的底部，右滑块的出料口关闭、进料口打开；

第一步，待左加热片将耗材加热至适温后，第一驱动电机正转，左丝杠螺母带着左密封盖板下移，耗材在所述左密封盖板的挤压下经左滑块的出料口从喷嘴中被挤出；与此同时，在所述主动齿轮和从动齿轮的反向传动下，右丝杠反转，右密封盖板跟着右丝杠螺母升高，通过与右料筒的进料口连接的右进料管对右料筒进料，直至第一驱动电机的脉冲数达到设定值；

第二步，在第一驱动电机的脉冲数达到预设值之后，脉冲数目归零；第二驱动电机正转，齿条左移，右弹簧产生回弹，右滑块后移，右滑块的进料口关闭、出料口打开，而左弹簧受压，左滑块前移，所述左滑块的进料口打开，所述左滑块的出料口关闭；

第三步，待右加热片将耗材加热至适温后，第一驱动电机反转，左密封盖板升高，由与左料筒的进料口连接的左进料管对所述左料筒进料，与此同时，在主动齿轮和从动齿轮的反向传动下，右丝杠正转，打印耗材在右密封盖板的挤压下，经由右滑块的出料口从喷嘴中被挤出，直到脉冲数目达到预设值；

第四步，在第一驱动电机的脉冲数目达到预设值之后，脉冲数目归零，第二驱动电机反转，齿条右移，左弹簧回弹，左滑块后移，所述左滑块的进料口关闭，出料口打开；右弹簧受压，右滑块前移，所述右滑块的进料口打开，所述右滑块的出料口关闭；

以上四个步骤不断重复，实现糊状材料的连续打印。