CN111037915A - 熔融沉积式3d打印线材的接线装置及其接线方法 - Google Patents

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薛少兵
周倩
魏言栋
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Abstract

本发明公开了一种熔融沉积式3D打印线材的接线装置及其接线方法，包括接线器、导丝轮、步进电机、转动轴、伺服电机、丝杆、导杆、切线刀具、加热器。本发明为了更好的使得两个线材结合到一起，利用刀具将线材的接头处剪切成凹凸状。两种线材凹凸间相互配合。之后对连接处进行加热，使得两个材料紧密结合。为了配合该方法特别地在接线装置上设置了两种相互配合的刀具，刀具将线材剪切成凹凸状，并结合。

Description

熔融沉积式3D打印线材的接线装置及其接线方法
技术领域
本发明属于接线领域，具体涉及一种熔融沉积式3D打印线材的接线装置及其接线方法。
背景技术
熔融沉积式(FDM)打印机常采用PLA和ABS等材料作为打印材料。而成卷的材料通常不会刚刚用完，而又不足以打印下一个零件。日积月累，就会造成材料的大量浪费。因此将各个剩余的打印材料连接并继续用于打印是十分有意义的。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种熔融沉积式3D打印线材的接线装置及其接线方法。
技术方案：一种熔融沉积式3D打印线材的接线装置，包括接线器、导丝轮、步进电机、转动轴、伺服电机、丝杆、导杆、切线刀具、加热器；
所述的接线器包括上部接线器和下部接线器，所述的上部接线器主要有：线材轨道、上部加热器、下部连接器和导丝轮孔；所述的上部加热器对线材的上半部分进行加热，所述的下部连接器与上部连接孔连接并传输信号，所述的导丝轮孔为转动轴预留位置；
所述的下部接线器主要有：线材轨道、下部加热器、上部连接孔、导丝轮孔、触摸屏；所述的下部接线器为中空设置，可放置步进电机等装置；所述的下部加热器对线材的下半部分进行加热，所述的上部连接孔与下部连接器连接传输信号，所述的导丝轮孔用于放置导丝轮，所述的触摸屏用于设置温度等信息；
所述的导丝轮对称设置，一个与转动轴连接，另一个由下部接线器固定，属于从动轮；
所述的线材轨道的初试部分为由外部到导线轮的部分，采用喇叭状，由外到内，孔径逐渐缩小；
所述的上部接线器和下部接线器结合在一起后，两个需要连接的线材从两端的孔进入，将线材手动推送至导线轮处，由导线轮对线材进行推送，并加热接合；
所述的步进电机通过联轴器与传动轴连接，并通过传动轴将扭矩传递给导丝轮，传动轴与导丝轮采用键连接，并获得扭矩，绕中心旋转，带动线材向加热区域移动。
作为优化：所述的切线刀具的顶部，采用直径为1.75mm的圆弧状，与接线器上部贴合。
一种根据所述的熔融沉积式3D打印线材的接线装置的接线方法，两个需要连接的线材从两端的孔进入，将线材手动推送，当线材推送至刀具口处，导丝轮停止传送；此时，伺服电机运转，通过联轴器将扭矩传递给丝杆；丝杆旋转，带动轴承上下移动；该轴承是由定制轴承板固定，轴承板中间处的轴承与丝杆连接，两侧的轴承与两个导杆连接，获得准确的定位；在轴承板两边缘处，设置刀具的装夹装置，刀具分别卡在边缘缺口处，并通过螺钉夹紧刀具；由伺服电机运转带动两个刀具上下移动，并剪切线材；
当刀具接触到接线器上部后，即说明剪切线材完成；由传感器自动识别，并通过控制器控制刀具向下移动；同时，刀具为中空的，有利于剪切下的废料落下，便于清扫；
刀具下降到特定位置时，控制器发出信号，控制步进电机继续送线；两个凹凸状的线材被精确送至到加热处，并结合；步进电机停止送线；控制器按照不同线材的特性设置温度，并进行加热，该加热器直径大于线材直径，与线材不接触；加热时主要通过热辐射对线材加热，利于加热的线材融化，且不会粘连到加热器上；
加热完成后，将上部接线器分离，取出接好的线材，完成接线工作。
有益效果：本发明为了更好的使得两个线材结合到一起，利用刀具将线材的接头处剪切成凹凸状。两种线材凹凸间相互配合。之后对连接处进行加热，使得两个材料紧密结合。为了配合该方法特别地在接线装置上设置了两种相互配合的刀具，刀具将线材剪切成凹凸状，并结合。
附图说明
图1是本发明的两种相互配合的刀具的结构示意图；其中，(a)为刀具91，(b)为刀具92；
图2是本发明的两种需要结合的线材的结构示意图；其中，(a)为线材待接合示意图，(b)为线材结合示意图；
图3是本发明的上部接线器和下部接线器的结构示意图；其中，(a)为上部接线器，(b)为下部接线器；
图4是本发明的整体结构三视图；其中：(a)为主视图；(b)为左视图；(c)为俯视图；1.送丝轮；2.传动杆；3.联轴器；4.步进电机；5.传动轴；6.加热器；7.丝杆；8.导杆；9.刀具；10.伺服电机；11.上部连接孔；12.送丝轮孔；13.刀具孔；14.下部连接器。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1-4，本发明的熔融沉积式3D打印线材的接线装置主要有：1.送丝轮；2.传动杆；3.联轴器；4.步进电机；5.传动轴；6.加热器；7.丝杆；8.导杆；9.刀具；10.伺服电机；11.上部连接孔；12.送丝轮孔；13.刀具孔；14.下部连接器等设备。
如图3所示，本发明的装置分为了上部接线器和下部接线器，上部接线器主要有：线材轨道、加热器6(要对线材的上半部分进行加热)、下部连接器14(与上部连接孔11连接传输信号)、导丝轮孔(为转动轴留位置，避免干涉)。
下部接线器主要有：线材轨道、加热器6(要对线材的下半部分进行加热)、上部连接孔11(与下部连接器14连接传输信号)、导丝轮孔(放置导丝轮)、触摸屏(设置温度等信息)。下部为中空设置，可放置电机等装置。
导丝轮空采用对称设置，一对导丝轮中一个与转动轴连接，另一个由下部接线器固定，属于从动轮。
线材轨道初试部分，即由外部到导线轮部分采用喇叭状，由外到内，孔径逐渐缩小。
上下接线器合在一起后，两个需要连接的线材从两端的孔进入。仅需将线材手动推送至导线轮处，由导线轮对线材进行推送，并加热接合。
导线轮的转动：步进电机4通过联轴器3与传动轴5连接，并通过传动轴5将扭矩传递给导丝轮，传动轴5与导丝轮采用键连接，并获得扭矩，绕中心旋转，带动线材向前移动。
当线材推送至刀具9口处，导丝轮停止传送。此时，伺服电机10运转，通过联轴器3将扭矩传递给丝杆7。丝杆7旋转，带动轴承5上下移动。该轴承5是由定制轴承板固定，轴承板中间处的轴承5与丝杆7连接，两侧的轴承5与两个导杆8连接，获得准确的定位。在轴承板两边缘处，设置刀具9的装夹装置，刀具9分别卡在边缘缺口处，并通过螺钉夹紧刀具9。由伺服电机10运转带动两个刀具9上下移动，并剪切线材。
该切线刀具9顶部，采用直径为1.75mm的圆弧状，与接线器上部贴合。当刀具9接触到接线器上部后，即说明剪切线材完成。由传感器自动识别，并通过控制器控制刀具9向下移动。同时，刀具9为中空的，有利于剪切下的废料落下，便于清扫。
刀具9下降到特定位置时，控制器发出信号，控制步进电机4继续送线。两个凹凸状的线材被精确送至到加热处，并结合。步进电机4停止送线。控制器按照不同线材的特性设置温度，并进行加热，该加热器6直径大于线材直径，与线材不接触。加热时主要通过热辐射对线材加热。利于加热的线材融化，且不会粘连到加热器6上。
加热完成后，将上部接线器分离，取出接好的线材，完成接线工作。
本发明为了更好的使得两个线材结合到一起，利用刀具9将线材的接头处剪切成凹凸状。两种线材凹凸间相互配合。之后对连接处进行加热，使得两个材料紧密结合。为了配合该方法特别地在接线装置上设置了两种相互配合的刀具91和刀具92，刀具9将线材剪切成凹凸状，并结合。

Claims (3)

1.一种熔融沉积式3D打印线材的接线装置，其特征在于：包括接线器、导丝轮、步进电机、转动轴、伺服电机、丝杆、导杆、切线刀具、加热器；
所述的接线器包括上部接线器和下部接线器，所述的上部接线器主要有：线材轨道、上部加热器、下部连接器和导丝轮孔；所述的上部加热器对线材的上半部分进行加热，所述的下部连接器与上部连接孔连接并传输信号，所述的导丝轮孔为转动轴预留位置；
所述的下部接线器主要有：线材轨道、下部加热器、上部连接孔、导丝轮孔、触摸屏；所述的下部接线器为中空设置，可放置步进电机等装置；所述的下部加热器对线材的下半部分进行加热，所述的上部连接孔与下部连接器连接传输信号，所述的导丝轮孔用于放置导丝轮，所述的触摸屏用于设置温度等信息；
所述的导丝轮对称设置，一个与转动轴连接，另一个由下部接线器固定，属于从动轮；
所述的线材轨道的初试部分为由外部到导线轮的部分，采用喇叭状，由外到内，孔径逐渐缩小；
所述的上部接线器和下部接线器结合在一起后，两个需要连接的线材从两端的孔进入，将线材手动推送至导线轮处，由导线轮对线材进行推送，并加热接合；
所述的步进电机通过联轴器与传动轴连接，并通过传动轴将扭矩传递给导丝轮，传动轴与导丝轮采用键连接，以传递动力，绕中心旋转，带动线材向加热区域移动。
2.根据权利要求1所述的熔融沉积式3D打印线材的接线装置，其特征在于：所述的切线刀具的顶部，采用直径为1.75mm的圆弧状，与接线器上部贴合。
3.一种根据权利要求1所述的熔融沉积式3D打印线材的接线装置的接线方法，其特征在于：两个需要连接的线材从两端的孔进入，将线材手动推送，当线材推送至刀具口处，导丝轮停止传送；此时，伺服电机运转，通过联轴器将扭矩传递给丝杆；丝杆旋转，带动轴承上下移动；该轴承是由定制轴承板固定，轴承板中间处的轴承与丝杆连接，两侧的轴承与两个导杆连接，获得准确的定位；在轴承板两边缘处，设置了刀具的装夹装置，刀具分别卡在边缘缺口处，并通过螺钉夹紧刀具；由伺服电机运转带动两个刀具上下移动，并剪切线材；
当刀具顶部接触到接线器上部后，即说明剪切线材完成；由传感器自动识别，并通过控制器控制刀具向下移动；同时，刀具为中空的，有利于剪切下的废料落下，便于清扫；
刀具下降到特定位置时，控制器发出信号，控制步进电机继续送线；两个凹凸状的线材被精确的送至到加热处结合；步进电机停止送线；控制器按照不同线材的温度设置温度，并进行加热，该加热器直径大于线材直径，与线材不接触；加热时主要通过热辐射对线材加热，利于加热的线材融化，且不会粘连到加热器上；
加热完成后，将上部接线器分离，取出接好的线材，完成接线工作。
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