CN110641627A - 一种3d打印的灯浮标装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种3D打印的灯浮标装置及其制造方法。所述3D打印灯浮标的装置包括：灯浮标主体机构，所述灯浮标主体机构包括灯浮标主体、电缆连接头、电缆、蓄电池和外螺纹连接环，所述灯浮标主体为圆柱体结构，且灯浮标主体的下表面一体成型有外螺纹连接环；所述灯浮标主体内密封包裹有电缆和蓄电池，所述电缆的一端与蓄电池电性连接，电缆的另一端电性连接有电缆连接头，电缆连接头的外壳与灯浮标主体上表面一体成型；底部配重机构，所述底部配重机构与外螺纹连接环连接；配重块机构，所述配重块机构与底部配重机构连接。本发明提供的3D打印灯浮标的装置具有成本低、方便维护且可以长期稳定使用的优点。

Description

一种3D打印的灯浮标装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种3D打印的灯浮标装置及其制造方法。

背景技术

灯浮标是一种装有航标灯浮于水面的助航标志。一般用锚和锚链固定在海洋中，用以标示航道范围、指示浅滩、碍航物以保证航行安全。夜晚，灯浮标发出闪光，或者间歇发光，为夜航的船舶指引航道。最常用的灯浮标采用蓄电池或干电池为能源。有的灯浮标还装雷达应答器、无线电指向标、雾警信号和海洋调查仪器等设备。

灯浮标所用材料目前虽然类型多，有钢质的、玻璃钢包覆钢板、以及高分子聚乙烯。高分子塑料灯浮标相对于传统的钢制灯浮标具有成本低、重量轻、无需涂刷油漆、耐腐蚀和养护简单等优点。但是目前的塑料灯浮标都是将塑料部分制备完成后，再把电池、电线、航标灯器等设备安装组合起来。这样一来，灯浮标电缆大都裸露在外面，易老化、腐蚀导致灯浮标不能继续工作。同时市面上的灯浮标只能搭载单一的发电装置如太阳能或风力发电装置或波浪发电装置，如果需要对于结构改进以便可以安装搭载多种发电装置，必须重新制作注塑模具，成本很高。

3D打印技术是一种快速成型技术，可以实现无模具的直接制造，能极大地缩短制造周期和人工成本。FDM技术（熔融沉积成型）是众多快速成型技术中成本较低的一种。所使用的材料大部分是高分子线材，比如廉价稳定的PLA、ABS等，它将各种丝材热熔化进而堆积成型。若使用FDM设备进行灯浮标的打印制作，成本低、造价可降低70%，大幅节约采购成本。同时制造和养护过程都可节约大量人力成本，制造周期缩短节约了时间成本。灯浮标成本低廉，出现质量问题或达到蓄电池使用寿命后更换新打印的浮标即可，无需进行旧标养护。

因此，有必要提供一种新的3D打印灯浮标的装置及方法解决上述技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种成本低、方便维护且可以长期稳定使用的3D打印的灯浮标装置。

本发明提供的3D打印的灯浮标装置包括：灯浮标主体机构，所述灯浮标主体机构包括灯浮标主体、电缆连接头、电缆、蓄电池和外螺纹连接环，所述灯浮标主体为圆柱体结构，且灯浮标主体的下表面一体成型有外螺纹连接环；所述灯浮标主体内密封包裹有电缆和蓄电池，所述电缆的一端与蓄电池电性连接，电缆的另一端电性连接有电缆连接头，电缆连接头的外壳与灯浮标主体上表面一体成型；底部配重机构，所述底部配重机构与外螺纹连接环连接；配重块机构，所述配重块机构与底部配重机构连接；预留螺栓孔柱机构，所述预留螺栓孔柱机构与灯浮标主体的上表面连接；缓冲机构，所述缓冲机构的数量为四个，四个缓冲机构均与底部配重机构连接，且四个缓冲机构环绕底部配重机构设置；弹性锁紧机构，所述底部配重机构通过弹性锁紧机构与灯浮标主体机构连接。

优选的，所述灯浮标主体机构还包括通孔，所述灯浮标主体开设有两个前后贯通的通孔，两个通孔靠近蓄电池设置。

优选的，所述底部配重机构包括弧形底板和内螺纹连接环，所述弧形底板为上端开口的弧形结构，且弧形底板的下表面固定连接有与其内部相互连通的导料管，导流管的开口处螺纹连接有密封盖，所述弧形底板上端开口处一体成型有与外螺纹连接环相匹配的内螺纹连接环，通过内螺纹连接环与外螺纹连接环配合，使得弧形底板与灯浮标主体螺纹密封连接。

优选的，所述配重块机构包括顶板、内螺纹套筒、螺纹杆和底板，所述弧形底板内密封包裹有多个顶板，顶板的下表面固定连接有下端开口的内螺纹套筒，内螺纹套筒延伸到弧形底板的下方，且内螺纹套筒内螺纹连接有螺纹杆，螺纹杆的下端延伸到内螺纹套筒的外部并转动连接有底板。

优选的，所述缓冲机构包括半环形缓冲筒、弹簧、加强筋和螺纹连接头，所述弧形底板的外侧设有四个环绕其设置的半环形缓冲筒，半环形缓冲筒的内部连接有倾斜设置的弹簧，且半环形缓冲筒一体成型有螺纹连接头，螺纹连接头螺纹连接在弧形底板开设的螺纹孔内，且螺纹连接头与半环形缓冲筒的连接处一体成型有加强筋。

优选的，所述弹性锁紧机构包括弹性金属板、卡块和固定块，所述灯浮标主体固定连接有两个对称设置的弹性金属板，弹性金属板的下表面固定连接有卡块，且内螺纹连接环的外表面固定连接有固定块，其中卡块卡接在固定块上表面开设的卡槽内。

优选的，所述预留螺栓孔柱机构包括抱箍、硫化橡胶密封套和预留螺栓孔柱，所述灯浮标主体的上表面固定连接有多个呈圆周排列且上端开口的硫化橡胶密封套，且灯浮标主体的上表面固定连接有多个呈圆周排列的预留螺栓孔柱，预留螺栓孔柱插设在对应的硫化橡胶密封套内，且硫化橡胶密封套的开口处固定连接有用于约束硫化橡胶密封套开口的抱箍。

优选的，所述灯浮标主体的上表面固定连接有多个吊环。

一种3D打印的灯浮标装置的制造方法，其具体步骤如下：

a、将不同颜色的ABS塑料放置到大型的龙门结构F3DM打印装置内，采用彩色和混色的3D打印的方式对装置进行3D打印，避免整个装置涂漆；

b、启动F3DM打印装置，通过彩色和混色的3D打印的方式制造灯浮标主体机构，灯浮标主体机构内的电缆和蓄电池在灯浮标主体打印的同时安装在灯浮标主体的密封的夹层内部，实现边打印边安装，且对电缆和蓄电池在起到很好的保护作用；灯浮标主体打印的同时，预留螺栓孔柱的部分安装在灯浮标主体的内部，使得预留螺栓孔柱固定连接在灯浮标主体上表面；

c、把开口处安装有抱箍的硫化橡胶密封套胶接固定连接在灯浮标主体的上表面，完成预留螺栓孔柱机构的安装；

d、采用彩色和混色的3D打印的方式对缓冲机构进行3D打印；缓冲机构在打印时，弹簧的两端与半环形缓冲筒安装；

e、采用彩色和混色的3D打印的方式对底部配重机构进行3D打印；底部配重机构在打印时，顶板和内螺纹套筒的端部安装在弧形底板内，然后把已经焊接固定底板的螺纹杆螺纹连接在内螺纹套筒，完成配重块机构的安装；

f、把3D打印好的灯浮标主体机构、缓冲机构和底部配重机构依次连接。

与相关技术相比较，本发明提供的3D打印灯浮标的装置及方法具有如下有益效果：

本发明提供一种3D打印的灯浮标装置，采用彩色和混色的3D打印的方式对装置进行3D打印，避免整个装置涂漆，省去传统灯浮标因标身褪色、望板变形等原因造成的维护保养环节，且电缆和蓄电池在灯浮标主体打印的同时安装在灯浮标主体的密封的夹层内部，实现边打印边安装，且对电缆和蓄电池在起到很好的保护作用，避免电缆裸露在外面，从而减小电缆老化、腐蚀的速度，保证灯浮标可以长期稳定的进行工作；且本发明中的灯浮标主体机构、缓冲机构和底部配重机构均可以单独拆分，从而减小装置在转运时占用的空间，减小装置的转运难度，且提高装置的转运速率，通过底部配重机构和配重块机构可以降低装置的中心，从而减小装置倾倒的几率。

附图说明

图1为本发明提供的3D打印灯浮标的装置及方法的一种较佳实施例的结构示意图；

图2为图1所示的配重块机构的结构示意图；

图3为图1所示的预留螺栓孔柱机构的结构示意图；

图4为图1中A处的局部放大图；

图5为图4中B处的局部放大图。

图中标号：1、灯浮标主体机构；11、灯浮标主体；12、通孔；13、电缆连接头；14、电缆；15、蓄电池；16、外螺纹连接环；2、配重块机构；21、顶板；22、内螺纹套筒；23、螺纹杆；24、底板；3、预留螺栓孔柱机构；31、箍；32、硫化橡胶密封套；33、预留螺栓孔柱；4、吊环；5、缓冲机构；51、半环形缓冲筒；52、弹簧；53、加强筋；54、螺纹连接头；6、底部配重机构；61、弧形底板；62、内螺纹连接环；7、弹性锁紧机构；71、弹性金属板；72、卡块；73、固定块。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请结合参阅图1、图2、图3、图4和图5，其中，图1为本发明提供的3D打印灯浮标的装置及方法的一种较佳实施例的结构示意图；图2为图1所示的配重块机构的结构示意图；图3为图1所示的预留螺栓孔柱机构的结构示意图；图4为图1中A处的局部放大图；图5为图4中B处的局部放大图。3D打印灯浮标的装置包括：灯浮标主体机构1；配重块机构2，所述配重块机构2与底部配重机构6连接；预留螺栓孔柱机构3，所述预留螺栓孔柱机构3与灯浮标主体11的上表面连接；缓冲机构5，所述缓冲机构5的数量为四个，四个缓冲机构5均与底部配重机构6连接，且四个缓冲机构5环绕底部配重机构6设置；弹性锁紧机构7，所述底部配重机构6通过弹性锁紧机构7与灯浮标主体机构1连接。

在具体实施过程中，如图1所示，所述灯浮标主体机构1包括灯浮标主体11、电缆连接头13、电缆14、蓄电池15和外螺纹连接环16，所述灯浮标主体11为圆柱体结构，且灯浮标主体11的下表面一体成型有外螺纹连接环16；所述灯浮标主体11内密封包裹有电缆14和蓄电池15，所述电缆14的一端与蓄电池15电性连接，电缆14的另一端电性连接有电缆连接头13，电缆连接头13的外壳与灯浮标主体11上表面一体成型；底部配重机构6，所述底部配重机构6与外螺纹连接环16连接。

需要说明：灯浮标主体机构1采用3D打印的方式进行制造，电缆14和蓄电池15在灯浮标主体11打印的同时安装在灯浮标主体11的密封的夹层内部，实现边打印边安装，且对电缆14和蓄电池15在起到很好的保护作用，避免电缆14裸露在外面，从而减小电缆14老化、腐蚀的速度，保证灯浮标可以长期稳定的进行工作。

参考图1所示，所述灯浮标主体机构1还包括通孔12，所述灯浮标主体11开设有两个前后贯通的通孔12，两个通孔12靠近蓄电池15设置。

需要说明：通过两个通孔12可以减小灯浮标主体机构1的水流阻力，减小灯浮标主体机构1晃动幅度，且通过通孔12可以使得蓄电池15可以较近的接触到水流，从而有利于蓄电池15的散热，提高蓄电池15的使用寿命。

参考图1和图4所示，所述底部配重机构6包括弧形底板61和内螺纹连接环62，所述弧形底板61为上端开口的弧形结构，且弧形底板61的下表面固定连接有与其内部相互连通的导料管，导流管的开口处螺纹连接有密封盖，所述弧形底板61上端开口处一体成型有与外螺纹连接环16相匹配的内螺纹连接环62，通过内螺纹连接环62与外螺纹连接环16配合，使得弧形底板61与灯浮标主体11螺纹密封连接。

需要说明：通过导料管可以向弧形底板61内部注沙，增加底部配重机构6的重量，从而降低整个装置的重心，从而减小装置倾倒的几率，且在装置转运时，弧形底板61内部不注沙，使得底部配重机构6的重量较小，有利于装置的转运。

还需要说明：通过内螺纹连接环62与外螺纹连接环16配合，使得弧形底板61与灯浮标主体11螺纹密封连接，从而底部配重机构6可以与灯浮标主体机构1分离，从而装置可以拆分，减小装置占用的空间，从而进一步有利于装置的转运。

参考图1和图2所示，所述配重块机构2包括顶板21、内螺纹套筒22、螺纹杆23和底板24，所述弧形底板61内密封包裹有多个顶板21，顶板21的下表面固定连接有下端开口的内螺纹套筒22，内螺纹套筒22延伸到弧形底板61的下方，且内螺纹套筒22内螺纹连接有螺纹杆23，螺纹杆23的下端延伸到内螺纹套筒22的外部并转动连接有底板24。

需要说明：通过顶板21、内螺纹套筒22、螺纹杆23和底板24也可以降低整个装置的重心，从而进一步减小装置倾倒的几率，同时，通过转动螺纹杆23，使得底板24可以与地面接触，从而避免弧形底板61与地面接触，减小弧形底板61发生磨损的几率。

参考图1和图4所示，所述缓冲机构5包括半环形缓冲筒51、弹簧52、加强筋53和螺纹连接头54，所述弧形底板61的外侧设有四个环绕其设置的半环形缓冲筒51，半环形缓冲筒51的内部连接有倾斜设置的弹簧52，且半环形缓冲筒51一体成型有螺纹连接头54，螺纹连接头54螺纹连接在弧形底板61开设的螺纹孔内，且螺纹连接头54与半环形缓冲筒51的连接处一体成型有加强筋53。

需要说明：半环形缓冲筒51和弹簧52均起到缓冲的作用，通过半环形缓冲筒51和弹簧52可以缓冲外部船只以及鱼群与装置的冲击力，从而减小装置的损坏的几率，且通过转动半环形缓冲筒51，使得螺纹连接头54与弧形底板61分离，从而使得缓冲机构5可以单独拆下，也有利于装置的转运。

参考图5所示，所述弹性锁紧机构7包括弹性金属板71、卡块72和固定块73，所述灯浮标主体11固定连接有两个对称设置的弹性金属板71，弹性金属板71的下表面固定连接有卡块72，且内螺纹连接环62的外表面固定连接有固定块73，其中卡块72卡接在固定块73上表面开设的卡槽内。

需要说明：当内螺纹连接环62与外螺纹连接环16螺纹密封时，卡块72卡接在固定块73上表面开设的卡槽内，从而避免内螺纹连接环62与外螺纹连接环16发生相对转动，使得内螺纹连接环62与外螺纹连接环16的连接更加稳定，从而底部配重机构6与灯浮标主体机构1的连接更加稳定。

参考图1和图3所示，所述预留螺栓孔柱机构3包括抱箍31、硫化橡胶密封套32和预留螺栓孔柱33，所述灯浮标主体11的上表面固定连接有多个呈圆周排列且上端开口的硫化橡胶密封套32，且灯浮标主体11的上表面固定连接有多个呈圆周排列的预留螺栓孔柱33，预留螺栓孔柱33插设在对应的硫化橡胶密封套32内，且硫化橡胶密封套32的开口处固定连接有用于约束硫化橡胶密封套32开口的抱箍31。

需要说明：灯浮标支架可以通过螺栓与预留螺栓孔柱33连接，当灯浮标支架安装后，通过旋紧抱箍31，使得硫化橡胶密封套32密封预留螺栓孔柱33与灯浮标支架上的螺栓，从而减小螺栓以及预留螺栓孔柱33锈蚀的速度，从而使得灯浮标支架的安装更加稳定。

参考图1所示，所述灯浮标主体11的上表面固定连接有多个吊环4。

一种3D打印的灯浮标装置的制造方法，其具体步骤如下：

a、将不同颜色的ABS塑料放置到大型的龙门结构FDM打印装置内，采用彩色和混色的3D打印的方式对装置进行3D打印，避免整个装置涂漆；

b、启动FDM打印装置，通过彩色和混色的3D打印的方式制造灯浮标主体机构1，灯浮标主体机构1内的电缆14和蓄电池15在灯浮标主体11打印的同时安装在灯浮标主体11的密封的夹层内部，实现边打印边安装，且对电缆14和蓄电池15在起到很好的保护作用；灯浮标主体11打印的同时，预留螺栓孔柱33的部分安装在灯浮标主体11的内部，使得预留螺栓孔柱33固定连接在灯浮标主体11上表面；

c、把开口处安装有抱箍31的硫化橡胶密封套32胶接固定连接在灯浮标主体11的上表面，完成预留螺栓孔柱机构3的安装；

d、采用彩色和混色的3D打印的方式对缓冲机构5进行3D打印；缓冲机构5在打印时，弹簧52的两端与半环形缓冲筒51安装；

e、采用彩色和混色的3D打印的方式对底部配重机构6进行3D打印；底部配重机构6在打印时，顶板21和内螺纹套筒22的部分端部安装在弧形底板61内，这里所指的部分端部为顶板21一端部安装在弧形底板61内之后再将内螺纹套筒22与顶板21装配端进行安装，然后把已经焊接固定底板24的螺纹杆23螺纹连接在内螺纹套筒22，完成配重块机构2的安装；

f、把3D打印好的灯浮标主体机构1、缓冲机构5和底部配重机构6依次连接。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种3D打印的灯浮标装置，其特征在于，包括：

灯浮标主体机构（1），所述灯浮标主体机构（1）包括灯浮标主体（11）、电缆连接头（13）、电缆（14）、蓄电池（15）和外螺纹连接环（16），所述灯浮标主体（11）为圆柱体结构，且灯浮标主体（11）的下表面一体成型有外螺纹连接环（16）；所述灯浮标主体（11）内密封包裹有电缆（14）和蓄电池（15），所述电缆（14）的一端与蓄电池（15）电性连接，电缆（14）的另一端电性连接有电缆连接头（13），电缆连接头（13）的外壳与灯浮标主体（11）上表面一体成型；

底部配重机构（6），所述底部配重机构（6）与外螺纹连接环（16）连接；

配重块机构（2），所述配重块机构（2）与底部配重机构（6）连接；

预留螺栓孔柱机构（3），所述预留螺栓孔柱机构（3）与灯浮标主体（11）的上表面连接；

缓冲机构（5），所述缓冲机构（5）的数量为四个，四个缓冲机构（5）均与底部配重机构（6）连接，且四个缓冲机构（5）环绕底部配重机构（6）设置；

弹性锁紧机构（7），所述底部配重机构（6）通过弹性锁紧机构（7）与灯浮标主体机构（1）连接。

2.根据权利要求1所述的3D打印的灯浮标装置，其特征在于，所述灯浮标主体机构（1）还包括通孔（12），所述灯浮标主体（11）开设有两个前后贯通的通孔（12），两个通孔（12）靠近蓄电池（15）设置。

3.根据权利要求1所述的3D打印的灯浮标装置，其特征在于，所述底部配重机构（6）包括弧形底板（61）和内螺纹连接环（62），所述弧形底板（61）为上端开口的弧形结构，且弧形底板（61）的下表面固定连接有与其内部相互连通的导料管，导流管的开口处螺纹连接有密封盖，所述弧形底板（61）上端开口处一体成型有与外螺纹连接环（16）相匹配的内螺纹连接环（62），通过内螺纹连接环（62）与外螺纹连接环（16）配合，使得弧形底板（61）与灯浮标主体（11）螺纹密封连接。

4.根据权利要求1所述的3D打印的灯浮标装置，其特征在于，所述配重块机构（2）包括顶板（21）、内螺纹套筒（22）、螺纹杆（23）和底板（24），所述弧形底板（61）内密封包裹有多个顶板（21），顶板（21）的下表面固定连接有下端开口的内螺纹套筒（22），内螺纹套筒（22）延伸到弧形底板（61）的下方，且内螺纹套筒（22）内螺纹连接有螺纹杆（23），螺纹杆（23）的下端延伸到内螺纹套筒（22）的外部并转动连接有底板（24）。

5.根据权利要求1所述的3D打印的灯浮标装置，其特征在于，所述缓冲机构（5）包括半环形缓冲筒（51）、弹簧（52）、加强筋（53）和螺纹连接头（54），所述弧形底板（61）的外侧设有四个环绕其设置的半环形缓冲筒（51），半环形缓冲筒（51）的内部连接有倾斜设置的弹簧（52），且半环形缓冲筒（51）一体成型有螺纹连接头（54），螺纹连接头（54）螺纹连接在弧形底板（61）开设的螺纹孔内，且螺纹连接头（54）与半环形缓冲筒（51）的连接处一体成型有加强筋（53）。

6.根据权利要求1所述的3D打印的灯浮标装置，其特征在于，所述弹性锁紧机构（7）包括弹性金属板（71）、卡块（72）和固定块（73），所述灯浮标主体（11）固定连接有两个对称设置的弹性金属板（71），弹性金属板（71）的下表面固定连接有卡块（72），且内螺纹连接环（62）的外表面固定连接有固定块（73），其中卡块（72）卡接在固定块（73）上表面开设的卡槽内。

7.根据权利要求1所述的3D打印的灯浮标装置，其特征在于，所述预留螺栓孔柱机构（3）包括抱箍（31）、硫化橡胶密封套（32）和预留螺栓孔柱（33），所述灯浮标主体（11）的上表面固定连接有多个呈圆周排列且上端开口的硫化橡胶密封套（32），且灯浮标主体（11）的上表面固定连接有多个呈圆周排列的预留螺栓孔柱（33），预留螺栓孔柱（33）插设在对应的硫化橡胶密封套（32）内，且硫化橡胶密封套（32）的开口处固定连接有用于约束硫化橡胶密封套（32）开口的抱箍（31）。

8.根据权利要求1所述的3D打印的灯浮标装置，其特征在于，所述灯浮标主体（11）的上表面固定连接有多个吊环（4）。

9.根据权利要求1-8任一所述的3D打印的灯浮标装置的制造方法，其特征在于，其具体步骤如下：

a、将不同颜色的ABS塑料放置到大型的龙门结构FDM打印装置内，采用彩色和混色的3D打印的方式对装置进行3D打印，避免整个装置涂漆；

b、启动FDM打印装置，通过彩色和混色的3D打印的方式制造灯浮标主体机构（1），灯浮标主体机构（1）内的电缆（14）和蓄电池（15）在灯浮标主体（11）打印的同时安装在灯浮标主体（11）的密封的夹层内部，实现边打印边安装，且对电缆（14）和蓄电池（15）在起到很好的保护作用；灯浮标主体（11）打印的同时，预留螺栓孔柱（33）的部分安装在灯浮标主体（11）的内部，使得预留螺栓孔柱（33）固定连接在灯浮标主体（11）上表面；

c、把开口处安装有抱箍（31）的硫化橡胶密封套（32）胶接固定连接在灯浮标主体（11）的上表面，完成预留螺栓孔柱机构（3）的安装；

d、采用彩色和混色的3D打印的方式对缓冲机构（5）进行3D打印；缓冲机构（5）在打印时，弹簧（52）的两端与半环形缓冲筒（51）安装；

e、采用彩色和混色的3D打印的方式对底部配重机构（6）进行3D打印；底部配重机构（6）在打印时，顶板（21）和内螺纹套筒（22）的部分端部安装在弧形底板（61）内，然后把已经焊接固定底板（24）的螺纹杆（23）螺纹连接在内螺纹套筒（22），完成配重块机构（2）的安装；

f、把3D打印好的灯浮标主体机构（1）、缓冲机构（5）和底部配重机构（6）依次连接。

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