CN109531991B - 一种3d打印机快速供料装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于3D打印设备技术领域，具体涉及一种3D打印机快速供料装置，包括电机、机架和水滴型球囊，水滴型球囊上端有进口，下端有出口，水滴型球囊出口设置有控制阀；还包括活塞缸，活塞缸内设有活塞；机架上还转动连接有由电机驱动的曲柄，并设有连杆将曲柄和活塞连接；活塞缸上有单向进气阀和单向出气阀，活塞缸内还有活塞杆，活塞杆一端与活塞固定连接，活塞杆另一端固定连接有齿条，齿条啮合有齿轮，齿轮转动连接在机架上，齿轮中间有通孔，通孔外形与水滴型球囊进口的外形一致，齿轮的通孔固定套接在水滴型球囊的进口处。本专利的目的在于解决3D打印机供料系统的水滴型球囊内部的液态原料搅拌效果不佳的问题。

Description

一种3D打印机快速供料装置

技术领域

本发明属于3D打印设备技术领域，具体涉及一种3D打印机快速供料裝置。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种以数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。

3D打印无需机械加工或模具就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地缩短了产品的生产周期，提高了生产率。尽管仍有待完善，但3D打印技术市场潜力巨大，势必会成为未来制造业的众多突破技术之一。

常规3D打印机的供料系统通常利用液态原料的自身流动性来实现打印供料，若液态原料的粘度较高时，会导致供料效率较低，从而影响3D打印的效果。

申请公布号为CN108656520A的专利公开了一种3D打印机供料系统，包括上支板、下支板、水滴型球囊、安装板、电机、丝杆、第一滑块、滑环、进料管、出料管、控制阀，所述水滴型球囊顶部固定设有进料管，所述水滴型球囊底部固定设有出料管，所述出料管上串接设有控制阀，所述控制阀位于下支板的下方，所述水滴型球囊顶部外侧固定连接上支板，所述上支板左端和下支板左端均滑动安装在固定架上，所述水滴型球囊周向设置一组安装板，所述安装板两端分别与上支板和下支板相连，所述安装板内侧设有丝杆，所述丝杆安装在安装板上，所述丝杆一端设有电机，所述电机固定安装在安装板上，所述电机的输出轴与丝杆固定连接，所述丝杆轴向上旋接有第一滑块，所述水滴型球囊周向设置有滑环，所述滑环内侧能够挤压水滴型球囊外壁，所述滑环外侧通过一连杆与第一滑块连接。

上述方案通过在水滴型球囊外侧设置滑环，当供料时，通过安装板上的电机正反转来实现第一滑块在丝杆上的上下移动，与第一滑块相连的滑环随着一起上下运动，使滑环对水滴型球囊进行上下循环挤压，加快水滴型球囊内的液态原料供给速度，提高供料效率，并通过在水滴型球囊内腔设置浮球，通过滑环挤压水滴型球囊，使水滴型球囊内壁产生收缩从而挤压浮球，使滑环上下循环挤料时，浮球可以在水滴型球囊内上下浮动，实现对液态原料的搅拌，防止原料结块。

上述方案虽然提高了液态原料供给速度，提高了供料效率，但是还存在3D打印机供料系统的水滴型球囊内部的液态原料搅拌效果不佳的问题。

发明内容

针对现有技术不足，本发明解决的技术问题是提供一种3D打印机快速供料装置，解决3D打印机供料系统的水滴型球囊内部的液态原料搅拌效果不佳的问题。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种3D打印机快速供料装置，包括电机、机架和水滴型球囊，所述电机固定连接在机架上；所述水滴型球囊上端有水滴型球囊进口，所述水滴型球囊下端有水滴型球囊出口，所述水滴型球囊出口设置有控制阀，还包括活塞缸，所述活塞缸内设有活塞；所述机架上转动连接有由电机驱动的曲柄，并设有连杆将曲柄和活塞连接，从而使得曲柄、连杆和活塞组成曲柄滑块机构；所述活塞缸上有单向进气阀和单向出气阀；所述活塞缸内有活塞杆，活塞杆一端与活塞固定连接，活塞杆另一端固定连接有齿条，齿条啮合有齿轮，齿轮转动连接在机架上；所述齿轮中间有通孔；所述水滴型球囊的进口与齿轮固定，所述水滴型球囊的内部与通孔连通。

本基础方案的技术原理为：

设置齿条和齿轮结构，将活塞的往复运动一方面转化为水滴型球囊的转动，另一方面转化为进料管内柱塞的振动。活塞杆的一端固定在活塞上，活塞杆的另一端与齿条固定连接，齿条与齿轮啮合，活塞左右往复运动的过程中带动活塞杆左右往复运动，从而带动齿条左右往复运动，从而带动齿轮周期性正转或者反转，由于齿轮的通孔固定套接在水滴型球囊的进口处，故齿轮会带动水滴型球囊周期性正转与反转，一个周期内水滴型球囊的转速变化过程为正向加速—正向匀速—正向减速—反向加速—反向匀速—反向减速。

当水滴型球囊转速高时，水滴型球囊内的液态原料受到的离心力大，水滴型球囊膨胀；当水滴型球囊转速低时，水滴型球囊内的液态原料受到的离心力小，水滴型球囊收缩。因水滴型球囊转速周期性变化，水滴型球囊会周期性膨胀与收缩，在实现水滴型球囊内的液态原料自动搅拌的同时，还可加快供料。

本方案产生的有益效果是：

与现有技术中无搅拌或者搅拌效果不佳相比，本方案通过曲柄滑块机构和齿条齿轮结构，实现水滴型球囊的周期性转动和水滴型球囊转速的周期性变化，在离心力的作用下，使水滴型球囊内的液态原料在实现搅拌均匀的情况下，通过水滴型的周期性膨胀与收缩实现快速供料。

进一步，所述水滴型球囊中有搅拌珠。在水滴型球囊转动和收缩的同时，搅拌珠可增加水滴型球囊内的液态原料受到的离心力，使水滴型球囊内的液态原料搅拌更加均匀。

进一步，所述水滴型球囊外侧壁上固定有离心块。当水滴型球囊转动时，在离心块的作用下，增加水滴型球囊的膨胀幅度，从而增大水滴型球囊内的膨胀和收缩时的压差，让水滴型球囊内的液态混合物搅拌得更加均匀的同时更进一步有利于加快供料。

进一步，所述离心块的数量为2个且关于水滴型球囊中心轴线对称分布。使水滴型球囊受力均匀，让水滴型球囊内的液态混合物搅拌得更加均匀。

进一步，所述齿条上方固定有进料管，进料管一端内有柱塞，柱塞与进料管内部密封滑动连接，进料管的另一端固定连接有端盖，柱塞内有单向阀，进料管内有弹簧，弹簧的一端与端盖固定连接，弹簧的另一端与柱塞固定连接；进料管的中部与水滴型球囊进口连通。

齿条左右往复运动，带动进料管左右运动，在弹簧的作用力下，进料管内部的柱塞在进料管内左右振动，当柱塞相对于进料管向左运动时，单向阀关闭，柱塞挤压进料管内的液态原料进入水滴型球囊中；当柱塞相对于进料管向右运动时，单向阀打开，进料管外面的液态原料从单向阀进入进料管中。齿条左右往复运动的过程中，进料管内不断间歇性进料与出料，由于液态原料粘性较大，采用上述方式进料可增大进料的推动力，加快进料速率，且防止液态原料粘在进料管的内壁上。

进一步，所述端盖内螺纹连接于进料管内。一方面打开端盖方便检修清理，另一方面可向内旋紧端盖，调节弹簧的预紧力。

进一步，所述水滴型球囊外部套有箱体，箱体外形为立方体形状，箱体内部密封，单向出气阀与单向进气阀分别与箱体内部连通。活塞缸排气时，气体进入箱体中，对水滴型球囊进行挤压；当活塞缸吸气时，箱体内的气体吸走，有利于水滴型球囊膨胀。活塞缸不断吸气与排气，加速水滴型球囊膨胀和收缩，还可进一步加快送料。与现有技术中通过滑环上下移动对水滴型球囊进行局部挤压相比，通过气体对水滴型球囊进行全面挤压，接触面积大，不易将水滴型球囊挤压坏。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图。

图2为图1中的A部放大图。

图3为图1中的齿条和齿轮配合结构的俯视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：曲柄11、连杆12、活塞缸20、活塞21、活塞杆22、单向进气阀23、单向出气阀24、齿条25、齿轮26、水滴型球囊30、水滴型球囊进口31、水滴型球囊出口32、控制阀33、箱体34、搅拌珠35、离心块36、进料管40、柱塞41、单向阀42、弹簧43、端盖44。

如图1所示，一种3D打印机快速供料装置，包括电机、机架和水滴型球囊30，水滴型球囊30由橡胶材质制成从而实现水滴型球囊30可收缩，电机固定连接在机架上；水滴型球囊30上端设置有水滴型球囊进口31，水滴型球囊下端设置有水滴型球囊出口32，水滴型球囊出口32连接有控制阀33，用于实现供料；还包括活塞缸20，活塞缸20的轴向沿机架横向设置，活塞缸20内设有活塞21；另外，机架上还转动连接有由电机驱动的曲柄11，并设有连杆12将曲柄11和活塞21连接，从而使得曲柄11、连杆12和活塞21组成曲柄滑块机构；电机运行时，电机在驱动曲柄11转动的同时，还会带动活塞21在活塞缸20内往复滑动；活塞缸20上有单向进气阀23和单向出气阀24，当活塞21向左运动时，活塞缸20内形成正压，单向进气阀23关闭，单向出气阀24打开，活塞缸20排气；当活塞21向右运动时，活塞缸20内形成负压，单向进气阀23打开，单向出气阀24关闭，活塞缸20吸气；活塞21往复运动的过程中，活塞缸20不断吸气与排气形成打气筒。

活塞缸20内还有活塞杆22，活塞杆22的一端与活塞21固定连接，活塞杆22的另一端固定连接有齿条25。如图3所示，齿条25啮合有齿轮26，齿轮26转动连接在机架上，齿轮26的中间设置有圆形通孔。如图1所示，圆形通孔的直径与水滴型球囊进口31的直径一致，齿轮26的圆形通孔与水滴型球囊进口31固定套接。

活塞21带动活塞杆22向右运动的时候，齿条25向右运动，带动齿轮26正转，由于齿轮26的圆形通孔与水滴型球囊进口31固定套接，从而带动水滴型球囊30正转；活塞21带动活塞杆22向左运动的时候，齿条25向左运动，带动齿轮26反转，由于齿轮26的圆形通孔固定套接在水滴型球囊进口31处，从而带动水滴型球囊30反转。活塞21带动活塞杆22周期性左右往复运动的过程中，水滴型球囊30周期性正转与反转，一个周期内水滴型球囊30的转速变化过程为正向加速—正向匀速—正向减速—反向加速—反向匀速—反向减速。当水滴型球囊30转速高时，水滴型球囊30内的液态原料受到的离心力大，水滴型球囊30膨胀；当水滴型球囊30转速低时，水滴型球囊30内的液态原料受到的离心力小，水滴型球囊30收缩。因水滴型球囊30转速周期性变化，水滴型球囊30周期性膨胀与收缩，当水滴型球囊30收缩时，水滴型球囊30内的液态原料受到挤压，控制阀33开启，加快供料。从而在实现水滴型球囊30内的液态原料自动搅拌的同时，还加快供料。

水滴型球囊30内有搅拌珠35，在水滴型球囊30转动和收缩的同时，搅拌珠35可增加水滴型球囊30内的液态原料受到的离心力，使水滴型球囊30内的液态原料搅拌更加均匀。

水滴型球囊30侧壁上固定有离心块36，当水滴型球囊30转动时，在离心块36的作用下，增加水滴型球囊30的膨胀幅度，从而增大水滴型球囊30膨胀和收缩时水滴型球囊30内部的压差，让水滴型球囊30内的液态混合物搅拌得更加均匀的同时更进一步有利于加快供料。

水滴型球囊30外部套有箱体34，箱体34的外形为立方体形状，箱体34的内部密封，单向出气阀24与单向进气阀23分别与箱体34内部连通。活塞缸20排气时，气体进入箱体34中，对水滴型球囊30进行挤压；当活塞缸20吸气时，活塞缸20将箱体34内的气体吸走，有利于水滴型球囊30膨胀。活塞缸20不断吸气与排气，加速水滴型球囊30膨胀和收缩，可进一步加快送料。

如图1所示，齿条25上方固定有进料管40。如图2所示，进料管40与水滴型球囊30通过软管连接，软管的长度足够让进料管40相对于水滴型球囊30左右运动，进料管40的一端有柱塞41，柱塞41与进料管40内部密封滑动连接，进料管40另一端内螺纹连接有端盖44，柱塞41内有单向阀42，进料管40内有弹簧43，弹簧43的一端与端盖44固定连接，弹簧43的另一端与柱塞41固定连接；进料管40的中部与水滴型球囊进口31连通。

齿条25左右往复运动，带动进料管40左右运动，在弹簧43的作用力下，进料管40内部的柱塞41在进料管40内左右振动，当柱塞41相对于进料管40向左运动时，单向阀42关闭，柱塞41挤压进料管40内的液态原料进入水滴型球囊30中；当柱塞41相对于进料管40向右运动时，单向阀42打开，进料管40外面的液态原料从单向阀42进入进料管40中。齿条25左右往复运动的过程中，进料管40内不断间歇性进料与出料，由于液态原料粘性较大，采用上述方式进料可增大进料的推动力，加快进料速率，且可防止液态原料粘在进料管40的内壁上。

进料管40远离柱塞41的一端内螺纹连接有端盖44，一方面可打开端盖44方便检修清理，另一方面可向内旋紧端盖44，调节弹簧43的预紧力。

具体实施过程如下：

启动电机，往进料管41内通入液态原料。电机驱动曲柄11转动从而驱动活塞杆22左右往复运动。活塞杆22左右往复运动，一方面驱动活塞21左右往复运动，另一方面带动齿条25左右往复运动，齿条25一方面带动进料管40左右往复运动，在弹簧43的作用力下，使柱塞41左右振动，实现进料管40间歇性进料至水滴型球囊30中；齿条25另一方面带动齿轮26周期性正转和反转，带动水滴型球囊30周期性正转和反转，水滴型球囊30的转速也发生周期性变化，在离心力的作用下水滴型球囊30在转动的同时还会周期性膨胀和收缩，使水滴型球囊30内的液态原料搅拌均匀并加速供料。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种3D打印机快速供料装置，包括电机、机架和水滴型球囊，所述电机固定连接在机架上；所述水滴型球囊上端有水滴型球囊进口，所述水滴型球囊下端有水滴型球囊出口，所述水滴型球囊出口设置有控制阀，其特征在于：还包括活塞缸，所述活塞缸内设有活塞；所述机架上转动连接有由电机驱动的曲柄，并设有连杆将曲柄和活塞连接，从而使得曲柄、连杆和活塞组成曲柄滑块机构；所述活塞缸上有单向进气阀和单向出气阀；所述活塞缸内有活塞杆，活塞杆一端与活塞固定连接，活塞杆另一端固定连接有齿条，齿条啮合有齿轮，齿轮转动连接在机架上；所述齿轮中间有通孔；所述水滴型球囊的进口与齿轮固定，所述水滴型球囊的内部与通孔连通；所述齿条上方固定有进料管，进料管一端内有柱塞，柱塞与进料管内部密封滑动连接，进料管的另一端固定连接有端盖，柱塞内有单向阀，进料管内有弹簧，弹簧的一端与端盖固定连接，弹簧的另一端与柱塞固定连接；进料管的中部与水滴型球囊进口连通。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印机快速供料装置，其特征在于：所述水滴型球囊中有搅拌珠。

3.根据权利要求2所述的一种3D打印机快速供料装置，其特征在于：所述水滴型球囊外侧壁上固定有离心块。

4.根据权利要求3所述的一种3D打印机快速供料装置，其特征在于：所述离心块的数量为2个且关于水滴型球囊中心轴线周向均匀分布。

5.根据权利要求4所述的一种3D打印机快速供料装置，其特征在于：所述端盖内螺纹连接于进料管内。

6.根据权利要求5所述的一种3D打印机快速供料装置，其特征在于：所述水滴型球囊外部套有箱体，箱体外形为立方体形状，箱体内部密封，单向出气阀与单向进气阀分别与箱体内部连通。

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