CN111002578A - 一种多材料按需分配喷头装置和方法 - Google Patents

一种多材料按需分配喷头装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多材料按需分配喷头装置和方法，该多材料按需分配喷头装置主要包括多材料按需分配的喷头装置和气压控制回路，其原理是：直线电机驱动音圈电机实现大位移直线运动，音圈电机驱动导向杆实现小位移的往复运动，进而挤压喷头内腔体中生物材料，实现颗粒的成型，在压力控制回路作用下，控制喷头外腔体材料的连续分发，实现颗粒的按需分配，伺服电机控制分度盘实现间歇运动，从而实现多材料按需分配功能，该喷头装置实现不同材料间的自动切换，达到高效自动化的按需分配的需求，不仅可用于生物颗粒的按需打印，而且可用于药物筛选等领域。

Description

一种多材料按需分配喷头装置和方法
技术领域
本发明涉及到一种多材料分发功能的喷头装置和方法，属于多材料分发和快速制造领域。
背景技术
器官疾病成为致死率最高的一种疾病，目前治疗器官疾病的主要方法是器官移植，据统计，2018年我国共有6302例器官捐献，亲属间的移植有2545例，虽器官的供给量有一定的增长，但由于免疫排斥现象、供体数量短缺等问题依然严重影响器官疾病的治愈率。因此，有效地治愈器官疾病的方法成为迫切的需求。
随着3D打印技术的不断发展，人们对于复杂器官打印需求越来越大，但目前具有多材料打印功能的喷头装置相对较少，无法实现复杂器官的定制化打印需求，为实现复杂器官高效打印，本发明提出了一种多材料按需分配喷头装置和方法。
发明内容
本发明的目的是为了实现多材料精确分发和打印功能，解决限制复杂组织和器官打印的主要问题，提出一种多材料按需分配喷头装置和方法，具体如下。
一种多材料按需分配的喷头装置和方法，主要包括多材料按需分配的喷头装置和气压控制回路，其中多材料按需分配的喷头装置包括第一喷头、第二喷头、第三喷头、第四喷头、第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第四弹簧、第一螺栓、第二螺栓、第三螺栓、第四螺栓、轴承、第一分度板、音圈电机、第一挂接板、直线电机、第二挂接板、第二分度板、伺服电机、第一导向杆、第二导向杆、第三导向杆和第四导向杆，其中伺服电机通过螺栓与第一挂接板连接，伺服电机主轴通过键与第一分度板相连，第一分度板和第二分度板之间通过第一螺栓、第二螺栓、第三螺栓和第四螺栓实现连接和固定，伺服电机带动第一分度板和第二分度板实现精确间歇运动，第二分度板通过螺栓与第一喷头、第二喷头、第三喷头和第四喷头相连，直线电机通过螺栓安装在第一挂接板上，直线电机通过螺栓与第二挂接板相连，第二挂接板通过螺栓音圈电机相连，第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧和第四弹簧分别安装在第一导向杆、第二导向杆、第三导向杆和第四导向杆上，并安装在第一分度板和第二分度板之间，气压控制回路包括气源、三联件、第一压力传感器、单向阀、比例阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第二压力传感器、第三压力传感器、第一墨盒、第二墨盒和控制器，气源与三联件相连，三联件与单向阀相连，单向阀与比例阀相连，比例阀通过快速接头分两路，分别与第一电磁阀和第二电磁阀相连，第一电磁阀与第一墨盒相连，第二电磁阀与第二墨盒相连，控制器与第一传感器、第二传感器和第三传感器相连，分别获得压力数值，进而对管道中的压力进行控制。
本发明涉及一种多材料按需分配喷头装置，其原理是：直线电机驱动音圈电机实现大位移直线运动，音圈电机驱动导向杆实现小位移的往复运动，进而挤压喷头内腔体中生物材料，实现颗粒的成型，在压力控制回路作用下，控制喷头外腔体材料的连续分发，实现颗粒的按需分配，伺服电机控制分度盘实现间歇运动，从而实现多材料按需分配功能。
所述的多材料按需分配喷头装置，生物颗粒的成型采用大位移直线和小位移往复运动共同实现，其中大位移直线运动可选用直线电机、丝杠、气缸等执行元器件，小位移往复运动可选用音圈电机、压电促进器等执行元器件。
所述的多材料按需分配喷头装置，材料之间的切换是通过伺服电机的高精密间歇分度运动来实现。
所述的多材料按需分配喷头装置，第一导向杆、第二导向杆、第三导向杆和第四导向杆的正向运动是通过音圈电机实现，反向运动是通过第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧和第四弹簧回弹来实现。
所述的多材料按需分配喷头装置，第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧和第四弹簧采用受压安装方式安装于第一导向杆、第二导向杆、第三导向杆和第四导向杆与第二分度板之间。
所述的多材料按需分配喷头装置，喷头的分布情况可为对称或不对称的多个分布。
本发明与其他打印喷头相比优点在于以下几方面：
1）实现多材料按需分配功能；
2）通过伺服电机的分度运动实现材料高精度的切换；
3）可减少手动切换带来的误差，实现多材料的高效率、可控切换。
附图说明
图1多材料按需分配喷头装置（一）。
图2多材料按需分配喷头装置（二）。
图3喷头气压控制系统。
1、第一喷头，2、第二喷头，3、第三喷头，4、第四喷头，5、第一弹簧，6、第二弹簧，7、第三弹簧，8、第四弹簧，9、第一螺栓，10、第二螺栓，11、第三螺栓，12、第四螺栓，13、轴承，14、第一分度板，15、音圈电机，16、第一挂接板，17、直线电机，18、第二挂接板，19、第二分度板，20、伺服电机，21、第一导向杆，22、第二导向杆，23、第三导向杆，24、第四导向杆，25、气源，26、三联件，27、第一压力传感器，28、单向阀，29、比例阀，30、第一电磁阀，31、第二电磁阀，32、第二压力传感器，33、第三压力传感器，34、第一墨盒，35、第二墨盒，36、控制器。
具体实施方式
为进一步阐述本发明的可行性、实用性以及操作简便性，本发明将结合图1、图2和图3对多材料按需分配的喷头装置进行详细的描述。
一种多材料按需分配的喷头装置，主要包括多材料按需分配的喷头装置和气压控制回路，其中多材料按需分配的喷头装置包括第一喷头（1）、第二喷头（2）、第三喷头（3）、第四喷头（4）、第一弹簧（5）、第二弹簧（6）、第三弹簧（7）、第四弹簧（8）、第一螺栓（9）、第二螺栓（10）、第三螺栓（11）、第四螺栓（12）、轴承（13）、第一分度板（14）、音圈电机（15）、第一挂接板（16）、直线电机（17）、第二挂接板（18）、第二分度板（19）、伺服电机（20）、第一导向杆（21）、第二导向杆（22）、第三导向杆（23）和第四导向杆（24），其中伺服电机（20）通过螺栓与第一挂接板（16）连接，伺服电机（20）主轴通过键与第一分度板（14）相连，第一分度板（14）和第二分度板（19）之间通过第一螺栓（9）、第二螺栓（10）、第三螺栓（11）和第四螺栓（12）实现连接和固定，伺服电机（20）带动第一分度板（14）和第二分度板（19）实现精确间歇运动，第二分度板（19）通过螺栓与第一喷头（1）、第二喷头（2）、第三喷头（3）和第四喷头（4）相连，直线电机（17）通过螺栓安装在第一挂接板上，直线电机（17）通过螺栓与第二挂接板（18）相连，第二挂接板（18）通过螺栓音圈电机（15）相连，第一弹簧（5）、第二弹簧（6）、第三弹簧（7）和第四弹簧（8）分别安装在第一导向杆（21）、第二导向杆（22）、第三导向杆（23）和第四导向杆（24）上，并安装在第一分度板（14）和第二分度板（19）之前，气压控制回路包括气源（25）、三联件（26）、第一压力传感器（27）、单向阀（28）、比例阀（29）、第一电磁阀（30）、第二电磁阀（31）、第二压力传感器（32）、第三压力传感器（33）、第一墨盒（34）、第二墨盒（35），气源（25）与三联件（26）相连，三联件（26）与单向阀（28）相连，单向阀（28）与比例阀（29）相连，比例阀（29）通过快速接头分两路，分别与第一电磁阀（30）和第二电磁阀（31）相连，第一电磁阀（30）与第一墨盒（34）相连，第二电磁阀（31）与第二墨盒（35）相连，控制器（36）与第一传感器（27）、第二传感器（32）和第三传感器（33）相连，分别获得压力数值，进而对腔体中的压力进行控制。
本发明涉及一种多材料按需分配喷头装置，其原理是：直线电机（17）驱动音圈电机（15）实现大位移直线运动，音圈电机（15）驱动导向杆实现小位移的往复运动，进而挤压喷头内腔体中生物材料，实现颗粒的成型，在压力控制回路作用下，控制喷头外腔体材料的连续分发，实现颗粒的按需分配，伺服电机（20）控制第一分度板（14）和第二分度板（19）实现精确间歇运动，从而实现多材料按需分配功能。
一种多材料按需分配喷头装置，其特征在于，生物颗粒的成型采用大位移直线和小位移往复运动共同实现，其中大位移直线运动可选用直线电机、丝杠、气缸等执行元器件，小位移往复运动可选用音圈电机、压电促进器等执行元器件。
一种多材料按需分配喷头装置，其特征在于，所述的多材料按需分配喷头装置，多材料按需分配是通过伺服电机（20）的高精密间歇分度运动来实现。
一种多材料按需分配喷头装置，其特征在于，所述的第一导向杆（21）、第二导向杆（22）、第三导向杆（23）和第四导向杆（24）的正向运动是通过音圈电机（15）实现，反向运动是通过第一弹簧（5）、第二弹簧（6）、第三弹簧（7）和第四弹簧（8）回弹来实现。
一种多材料按需分配喷头装置，其特征在于，所述的第一弹簧（5）、第二弹簧（6）、第三弹簧（7）和第四弹簧（8）采用受压方式安装于第一导向杆（21）、第二导向杆（22）、第三导向杆（23）和第四导向杆（24）与第二分度板（19）之间。
一种多材料按需分配喷头装置，其特征在于，喷头的安装可为对称或不对称的多个分布。
本发明所涉及的一种多材料按需分配成型装置进行材料按需分配的具体步骤如下：
1）搭建多材料按需分配成型装置和压力控制回路；
2）直线电机（17）驱动音圈电机（15）实现大位移直线运动，音圈电机（15）驱动第一导向杆（21）、第二导向杆（22）、第三导向杆（23）和第四导向杆（24）实现小位移的往复运动，进而挤压喷头内腔体中生物材料，实现颗粒的成型；
3）在压力控制回路作用下，控制喷头外腔体材料的连续分发，实现颗粒的按需分配；
4）当打印结束后，直线电机（17）驱动音圈电机（15）返回到零点位置；
5）当进行另一种材料时，伺服电机（17）控制分度盘实现精密间歇运动，到达指定喷头位置，按照步骤2）、3）和4）进行材料打印，从而实现多材料按需分配功能。
本发明并不局限于上诉实施方式，如果对本发明的各种改动和变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。
尽管本文较多地使用了第一喷头（1）、第二喷头（2）、第三喷头（3）、第四喷头（4）、第一弹簧（5）、第二弹簧（6）、第三弹簧（7）、第四弹簧（8）、第一螺栓（9）、第二螺栓（10）、第三螺栓（11）、第四螺栓（12）、轴承（13）、第一分度板（14）、音圈电机（15）、第一挂接板（16）、直线电机（17）、第二挂接板（18）、第二分度板（19）、伺服电机（20）、第一导向杆（21）、第二导向杆（22）、第三导向杆（23）、第四导向杆（24）、气源（25）、三联件（26）、第一压力传感器（27）、单向阀（28）、比例阀（29）、第一电磁阀（30）、第二电磁阀（31）、第二压力传感器（32）、第三压力传感器（33）、第一墨盒（34）、第二墨盒（35）、控制器（36）等术语，但并不排除其它术语的可能性，使用这些术语仅仅是为了更地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (6)

1.一种多材料按需分配的喷头装置和方法，其特征在于，所述的喷头装置主要包括多材料按需分配的喷头装置和气压控制回路，其中多材料按需分配的喷头装置包括第一喷头（1）、第二喷头（2）、第三喷头（3）、第四喷头（4）、第一弹簧（5）、第二弹簧（6）、第三弹簧（7）、第四弹簧（8）、第一螺栓（9）、第二螺栓（10）、第三螺栓（11）、第四螺栓（12）、轴承（13）、第一分度板（14）、音圈电机（15）、第一挂接板（16）、直线电机（17）、第二挂接板（18）、第二分度板（19）、伺服电机（20）、第一导向杆（21）、第二导向杆（22）、第三导向杆（23）和第四导向杆（24），其中伺服电机（20）通过螺栓与第一挂接板（16）连接，伺服电机（20）主轴通过键与第一分度板（14）相连，第一分度板（14）和第二分度板（19）之间通过第一螺栓（9）、第二螺栓（10）、第三螺栓（11）和第四螺栓（12） 实现连接和固定，第二分度板（19）通过螺栓与第一喷头（1）、第二喷头（2）、第三喷头（3）和第四喷头（4）相连，直线电机（17）通过螺栓安装在第一挂接板上，直线电机（17）通过螺栓与第二挂接板（18）相连，第二挂接板（18）通过螺栓与音圈电机（15）相连，第一弹簧（5）、第二弹簧（6）、第三弹簧（7）和第四弹簧（8）分别安装在第一导向杆（21）、第二导向杆（22）、第三导向杆（23）和第四导向杆（24）上，并安装在第一分度板（14）和第二分度板（19）之间。
2.一种多材料按需分配的喷头装置和方法，其特征在于，所述的气压控制回路包括气源（25）、三联件（26）、第一压力传感器（27）、单向阀（28）、比例阀（29）、第一电磁阀（30）、第二电磁阀（31）、第二压力传感器（32）、第三压力传感器（33）、第一墨盒（34）、第二墨盒（35）和控制器（36），气源（25）与三联件（26）相连，三联件（26）与单向阀（28）相连，单向阀（28）与比例阀（29）相连，比例阀（29）通过快速接头分两路，分别与第一电磁阀（30）和第二电磁阀（31）相连，第一电磁阀（30）与第一墨盒（34）相连，第二电磁阀（31）与第二墨盒（35）相连，控制器（36）与第一传感器（27）、第二传感器（32）和第三传感器（33）相连。
3.如权利要求1所述的一种多材料按需分配喷头装置和方法，其特征在于，生物颗粒的成型采用大位移直线和小位移往复运动共同实现，其中大位移直线运动可选用直线电机、丝杠、气缸等执行元器件，小位移往复运动可选用音圈电机、压电促进器等执行元器件。
4.如权利要求1所述的一种多材料按需分配喷头装置和方法，其特征在于，所述的第一导向杆（21）、第二导向杆（22）、第三导向杆（23）和第四导向杆（24）的正向运动是通过音圈电机（15）实现，反向运动是通过第一弹簧（5）、第二弹簧（6）、第三弹簧（7）和第四弹簧（8）回弹来实现。
5.如权利要求1所述的一种多材料按需分配喷头装置和方法，其特征在于，所述的第一弹簧（5）、第二弹簧（6）、第三弹簧（7）和第四弹簧（8）采用受压方式安装于第一导向杆（21）、第二导向杆（22）、第三导向杆（23）和第四导向杆（24）与第二分度板（19）之间。
6.如权利要求1所述的一种多材料按需分配喷头装置，其特征在于，喷头的安装可为对称或不对称的多个分布。
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