CN110394423B - 一种基于喷墨打印技术的3d砂型打印机 - Google Patents

一种基于喷墨打印技术的3d砂型打印机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于喷墨打印技术的3D砂型打印机，包括机架，机架上设置有:打印装置,其包括打印喷头和供墨组件，供墨组件与打印喷头连接；载料装置，其位于打印喷头的下侧，载料装置包括成型缸、上料缸和水平设置的导轨，成型缸和上料缸皆设置在导轨上，成型缸和上料缸的底板皆为能够沿缸壁上下移动的活塞托盘，底板下侧设置推动活塞托盘竖直方向移动的顶升板；顶升板与活塞托盘间设置有锁扣组件；铺粉装置，其包括压辊，压辊位于载料装置上侧；铺粉打印传送装置，其能够驱动打印喷头在打印平面内移动，铺粉打印传送装置能够驱动铺粉装置将上料缸中的物料推送并铺设至成型缸的打印平面上。其结构紧凑，体积小，操作简单，方便清理和更换缸体。

Description

一种基于喷墨打印技术的3D砂型打印机
技术领域
本发明涉及3D打印领域，具体涉及一种基于喷墨打印技术的3D砂型打印机。
背景技术
与传统机械加工方式比较，3D打印技术在开发成本上节约10倍以上。通过同过这种快速成型技术，可以大大缩短企业的产品开发周期，大大减少了在新品开发过程中出现反复修改设计方案的问题，也基本上消除了修改模具的问题，创造的经济效益是显而易见的。
目前市面上的相关产品，均是针对大型砂型打印，设备打印效率较低，并且设备自身的操作难度较大，工艺调试复杂，劳动强度大，生产效率低等问题。同时由于设备尺寸较大，导致在砂型的腔体很大，每打印一次，需要花费很大的精力去清理打扫。很难满足快速、高效的生产需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于喷墨打印技术的3D砂型打印机，其结构紧凑，体积小，操作简单，方便清理和更换缸体。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于喷墨打印技术的3D砂型打印机，包括机架，所述机架上设置有：
打印装置，所述打印装置包括打印喷头和供墨组件，所述供墨组件与打印喷头连接；
载料装置，其位于所述打印喷头的下侧，所述载料装置包括成型缸、上料缸和水平设置的导轨，所述成型缸和所述上料缸皆设置在所述导轨上，所述成型缸和所述上料缸的底板皆为能够沿缸壁上下移动的活塞托盘，所述底板下侧设置推动活塞托盘竖直方向移动的顶升板；所述顶升板与所述活塞托盘间设置有锁扣组件；其中，当所述顶升板上升至抵接底板时，所述锁扣组件将所述顶升板与底板锁定；当所述顶升板下降至预定高度时，所述锁扣组件解锁以使得底板与顶升板分离；
铺粉装置，所述铺粉装置包括压辊，所述压辊位于载料装置上侧；
铺粉打印传送装置，所述铺粉打印传送装置能够驱动所述打印喷头在打印平面内移动，所述铺粉打印传送装置能够驱动铺粉装置将上料缸中的物料推送并铺设至成型缸的打印平面上。
作为优选的，所述铺粉装置还包括铺粉驱动源和毛刷，所述压辊外表包设有毛刷，所述铺粉驱动源驱动所述压辊转动。
作为优选的，所述铺粉打印传送装置为二轴机械臂。
作为优选的，所述锁扣组件包括滑块、复位弹簧、挡块、限位块和水平设置的导柱，所述导柱固定设置在顶升板上，所述滑块套设在所述导柱上，所述复位弹簧位于所述顶升板和滑块之间且所述复位弹簧套设在所述导柱上，所述挡块固定设置在机架上，所述限位块设置在所述活塞托盘上；当所述顶升板上升至抵接活塞托盘时，所述复位弹簧伸长使得所述滑块与所述限位块扣合；当所述顶升板脱离所述活塞托盘时，所述挡块抵压所述滑块以使得复位弹簧压缩，所述限位块与滑块脱离。
作为优选的，所述载料装置包括第一升降组件，所述第一升降组件驱动顶升板上下运动。
作为优选的，还包括清洗保湿装置，所述清洗保湿装置包括第二升降组件和支撑座，所述第二升降组件驱动支撑座竖直方向运动；所述支撑座上固定设置有盒体，所述盒体内设置有溶剂容纳槽和盖子容纳槽，所述盖子容纳槽内设置有保湿盖，所述保湿盖与打印喷头结构相配合设置。
作为优选的，所述盒体上设置有刮片，所述刮片位于所述保湿盖的一侧；所述盒体的侧面开设有导出溶剂的导出口，所述导出口与溶剂容纳槽连通。
作为优选的，所述上料缸和成型缸上皆设置有与轨道配合的滚轮。
作为优选的，还包括壳体，所述壳体上设置有第一舱门，所述第一舱门位于所述成型缸一侧，所述第一舱门上设置有扣手。
本发明的有益效果：
1、本发明上料缸和成型缸可快速更换，可以单独取放，大大提高了上料缸和成型缸的更换的效率和操作的简易型，同时方便清理缸体。
2、本发明设置有锁扣组件，当平台推入设备底部时，完成精密定位，同时可实现每个缸体的单独上下运动控制，并且可以将缸体从设备单独抽出，而不干预其运动部件。
3、本发明铺粉打印传送装置能够带动铺粉装置平移，从而将上料缸中的物料推送并铺设至成型缸的打印平面上，并且的铺粉打印传送装置能够驱动打印喷头在打印平面移动，从而实现3D打印。
4、本发明铺粉打印传送装置的压辊将上料缸中的粉料推送至成型缸，之后铺粉打印传送装置带动打印喷头返程时做3D打印操作，工作效率高。
5、本发明结构紧凑，体积小，操作简单。
附图说明
图1为本发明的带有壳体的结构示意图；
图2为本发明的去除壳体的结构示意图；
图3为载料装置的结构示意图；
图4为图3的剖视图；
图5为图4在A区域的局部放大图，其滑块与限位件扣合；
图6为顶升板与活塞托盘分离的结构示意图；
图7为清洗保湿装置的结构示意图。
图中标号说明：10、机架；20、打印喷头；21、供墨组件；30、铺粉打印传送装置；31、压辊；40、载料装置；41、成型缸；42、上料缸；43、第一升降组件；44、导轨；50、顶升板；51、复位弹簧；52、限位件；53、活塞托盘； 54、限位块；55、滑块；56、挡块；57、导柱；60、清洗保湿装置；61、第二升降组件；62、盒体；63、溶剂容纳槽；64、保湿盖；65、刮片；70、壳体； 71、第二舱门；72、第一舱门；73、扣手。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1-图7所示，本发明公开了一种基于喷墨打印技术的3D砂型打印机，包括机架10，所述机架10上设置有打印装置、载料装置40、铺粉装置、铺粉打印传送装置30和清洗保湿装置60。
打印装置包括打印喷头20和供墨组件21，供墨组件21与打印喷头20连接。供墨组件21包括墨泵，管道，二级墨盒，过滤器以及压力传感器，其将溶剂耗材从墨水瓶稳定连续地输送到打印喷头20。打印喷头20在恒定的温度下将溶剂耗材喷出图案在打印平面上。
载料装置40位于打印喷头20的下侧，载料装置40包括成型缸41、上料缸42和水平设置的导轨44，成型缸41和上料缸42皆设置在导轨44上，成型缸41和上料缸42的底板皆为能够沿缸壁上下移动的活塞托盘53，底板下侧设置推动活塞托盘53竖直方向移动的顶升板50；顶升板50与活塞托盘53间设置有锁扣组件。其中，当顶升板50上升至抵接底板时，锁扣组件将顶升板50 与底板锁定。当所述顶升板下降至预定高度时，所述锁扣组件解锁以使得底板与顶升板分离。上料缸42和成型缸41上皆设置有与轨道配合的滚轮。
其中，锁扣组件包括滑块55、复位弹簧51、挡块56、限位块54和水平设置的导柱57，导柱57固定设置在顶升板50上，滑块55套设在导柱57上，复位弹簧51位于顶升板50和滑块55之间且复位弹簧51套设在导柱57上，挡块 56固定设置在机架10上，限位块54设置在活塞托盘53上。当顶升板50上升至抵接活塞托盘53时，复位弹簧51伸长使得滑块55与限位块54扣合。当顶升板50脱离活塞托盘53时，挡块抵压滑块55以使得复位弹簧51压缩，限位块54与滑块55脱离。
在进行3D打印时，上料缸42中的活塞托盘53上升，使得缸体内的粉料上升，而上料缸42上侧的压辊31会将升起的物料推动至成型缸41，打印喷头20 在成型缸41的打印平面内进行成型打印，之后成型缸41中的活塞托盘53下降固定高度，如此往复。由于顶升板50与活塞托盘53接触时，锁扣组件即使得顶升板50与活塞托盘53扣合，如此，可实现顶升板50与活塞托盘53的同步上下运动。当打印完成时，成型缸41下侧的活塞托盘53下降至预定高度，由于成型缸41的侧壁上设置有限位件52，限位件52位于活塞托盘53的下侧。当顶升板50和活塞托盘53共同下降至预定高度时，滑块55与挡块56接触，之后顶升板50继续下降，挡块56抵推滑块22，滑块22移动，复位弹簧51压缩，如此，滑块55与限位块54脱离，锁扣组件解锁。如此，顶升板50可继续向下运动，而活塞托盘53在限位件52的限位作用下，不会下降。如此，可以单独将成型缸41或上料缸42取出。
载料装置40包括第一升降组件43，第一升降组件43驱动顶升板50上下运动。第一升降组件43为现有技术，可以为气缸推动，也可为电机丝杆传动，即实现顶升板50升降即可，在此不做详细介绍。
铺粉装置包括压辊31，压辊位于载料装置上侧。铺粉装置还包括铺粉驱动源和毛刷，压辊31外表包设有毛刷，铺粉驱动源驱动压辊31转动。
铺粉打印传送装置30能够驱动打印喷头在打印平面内移动，铺粉打印传送装置30能够驱动铺粉装置将上料缸42中的物料推送并铺设至成型缸41的打印平面上。铺粉打印传送装置30为二轴机械臂。
打印开始，压辊31一边平移，一边旋转，由上料缸42向成型缸41推料铺料，将上料缸42的粉料铺平在成型缸41，到达行程终点，返回时候打印喷头 20开始喷墨，根据图案数据做往复运动；等打印喷头20将图案喷绘完；打印铺粉小车回到起始位置，完成一层打印。之后上料缸42中的活塞托盘53上升一个高度，成型缸41中的活塞托盘53下降一个高度，继续铺粉，打印，如此往复，即可打印出目标物。
清洗保湿装置60包括第二升降组件61和支撑座，第二升降组件61驱动支撑座竖直方向运动；支撑座上固定设置有盒体62，盒体62内设置有溶剂容纳槽63和盖子容纳槽，盖子容纳槽内设置有保湿盖64，保湿盖64与打印喷头结构相配合设置。盒体62上设置有刮片65，刮片65位于保湿盖64的一侧。盒体62的侧面开设有导出溶剂的导出口，导出口与溶剂容纳槽63连通。第二升降组件61为现有技术，可以为气缸推动，也可为电机丝杆传动，即实现支撑座升降即可，在此不做详细介绍。
在刚开始打印时，打印喷头20与保湿盖64脱离，打印喷头20喷墨口位置粘附大量墨滴，需要去除才能打印。升降组件带动盒体62移动至设定位置，打印喷头20从刮片65上方水平经过，墨滴经刮片65刮出收集到盒体62中。当打印完成，打印喷头20移动至盒体62上方，升降组件带动盒体62移动至设定位置，打印喷头20底部与保湿盖64保持一定距离，清洗溶剂从打印喷头底部喷出进入保湿盒，保湿盒溢满进入溶剂容纳槽63，之后从导出流入回收瓶。清洗完成后，升降组件带动盒体62上升至设定高度，保湿盖64边缘压紧打印喷头底部，溶剂填充在保湿盖64与打印喷头形成的密闭空间中，保持打印喷头喷墨口湿润。
本发明设置有壳体70，打印装置、载料装置40、铺粉装置、铺粉打印传送装置30和清洗保湿装置60皆位于壳体70内，壳体70能够将打印机内部环境与外部环境阻隔，从而隔绝干扰。在壳体70上设置有第一舱门72，第一舱门 72位于成型缸41一侧，第一舱门72上设置有扣手73。即打开第一舱门72，可以通过拉动扣手73，将成型缸41取出。且由于成型缸41与轨道间设置有滚轮，更便于抽出。
本发明压辊稳定转动，同时压辊上安装自清洁毛刷，可确保压辊在推砂过程中表面的清洁度，最终保证每层砂的均一性和表面质量。
本发明设置清洗保湿装置，其可进行打印喷头保护和浸润，可提升打印喷头的使用寿命和每次打印的质量。
本发明中上料缸和成型缸可快速更换，可以单独取放，大大提高了上料缸和成型缸的更换的效率和操作的简易型，同时方便清理缸体。为实现这种抽拉式快换功能，本发明设置有锁扣组件，当平台推入设备底部时，完成精密定位，同时可实现每个缸体的单独上下运动控制。
本发明提出的整体结构紧凑，同时采用侧面抽拉式取放装置，正面可视化机壳。本专利除了砂型打印外，适用于金属粉末、陶瓷粉末、面粉等其他材料的3D制备。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种基于喷墨打印技术的3D砂型打印机，其特征在于，包括机架，所述机架上设置有：
打印装置，所述打印装置包括打印喷头和供墨组件，所述供墨组件与打印喷头连接；
载料装置，其位于所述打印喷头的下侧，所述载料装置包括成型缸、上料缸和水平设置的导轨，所述成型缸和所述上料缸皆设置在所述导轨上，所述成型缸和所述上料缸的底板皆为能够沿缸壁上下移动的活塞托盘，所述底板下侧设置推动活塞托盘竖直方向移动的顶升板；所述顶升板与所述活塞托盘间设置有锁扣组件；其中，当所述顶升板上升至抵接底板时，所述锁扣组件将所述顶升板与底板锁定；当所述顶升板下降至预定高度时，所述锁扣组件解锁以使得底板与顶升板分离；
铺粉装置，所述铺粉装置包括压辊，所述压辊位于载料装置上侧；
铺粉打印传送装置，所述铺粉打印传送装置能够驱动所述打印喷头在打印平面内移动，所述铺粉打印传送装置能够驱动铺粉装置将上料缸中的物料推送并铺设至成型缸的打印平面上。
2.如权利要求1所述的3D砂型打印机，其特征在于，所述铺粉装置还包括铺粉驱动源和毛刷，所述压辊外表包设有毛刷，所述铺粉驱动源驱动所述压辊转动。
3.如权利要求1所述的3D砂型打印机，其特征在于，所述铺粉打印传送装置为二轴机械臂。
4.如权利要求1所述的3D砂型打印机，其特征在于，所述锁扣组件包括滑块、复位弹簧、挡块、限位块和水平设置的导柱，所述导柱固定设置在顶升板上，所述滑块套设在所述导柱上，所述复位弹簧位于所述顶升板和滑块之间且所述复位弹簧套设在所述导柱上，所述挡块固定设置在机架上，所述限位块设置在所述活塞托盘上；当所述顶升板上升至抵接活塞托盘时，所述复位弹簧伸长使得所述滑块与所述限位块扣合；当所述顶升板脱离所述活塞托盘时，所述挡块抵压所述滑块以使得复位弹簧压缩，所述限位块与滑块脱离。
5.如权利要求1所述的3D砂型打印机，其特征在于，所述载料装置包括第一升降组件，所述第一升降组件驱动顶升板上下运动。
6.如权利要求1所述的3D砂型打印机，其特征在于，还包括清洗保湿装置，所述清洗保湿装置包括第二升降组件和支撑座，所述第二升降组件驱动支撑座竖直方向运动；所述支撑座上固定设置有盒体，所述盒体内设置有溶剂容纳槽和盖子容纳槽，所述盖子容纳槽内设置有保湿盖，所述保湿盖与打印喷头结构相配合设置。
7.如权利要求6所述的3D砂型打印机，其特征在于，所述盒体上设置有刮片，所述刮片位于所述保湿盖的一侧；所述盒体的侧面开设有导出溶剂的导出口，所述导出口与溶剂容纳槽连通。
8.如权利要求1所述的3D砂型打印机，其特征在于，所述上料缸和成型缸上皆设置有与轨道配合的滚轮。
9.如权利要求1所述的3D砂型打印机，其特征在于，还包括壳体，所述壳体上设置有第一舱门，所述第一舱门位于所述成型缸一侧，所述第一舱门上设置有扣手。
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