CN111571990A - 一种高温3d打印耗材生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温3D打印耗材生产装置，包括依次相连的挤出机构、风冷机构、冷风机构、挤出材料牵引机构、储线机构、收卷机构；挤出机构包括料斗、挤出机螺筒、螺筒加热器，料斗的出料端连接于挤出机螺筒，挤出机螺筒内设有挤出机螺杆，挤出机螺杆依次连接螺筒加热器、挤出机模具，挤出机模具设有挤出机射嘴；风冷机构包括鼓风机及导通于鼓风机的风冷台；冷风机构包括冷风机及导通于冷风机的冷风槽；挤出材料牵引机构：拉动挤出材料并使挤出材料处于风冷机构、冷风机构的工作范围；储线机构包括储线轮；收卷机构包括收卷轴。本发明的冷却装置包括依次连接的风冷机构、冷风机构，降低产品的冷却距离，减少设备长度、提升出料速度的的目的。

Description

一种高温3D打印耗材生产装置

技术领域

本发明涉及3D打印耗材生产设备技术领域，具体涉及一种高温3D打印耗材生产装置。

背景技术

目前，3D打印技术在工业科技领域已得到非常广泛的应用；以聚醚醚酮(简称：PEEK)树脂为代表的一类高温特种工程塑料，凭借其超强的机械性能和化学稳定性；问世二十几年来，逐渐在高端机械电子行业，核工业、汽车行业，特别是航空航天等科技领域得到了广泛的应用。

但是，在3D打印行业，由于这类材料的高熔点高粘度及其它特性，因此其加热所需温度高，降温所需时间长，因此致使生产效率不高、设备尺寸较大且良品率不高。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种高温3D打印耗材生产装置，解决了现有技术中3D打印耗材因温度较高而产生的降温速度慢致使设备尺寸较大、生产效率低下且良品率不易保证的技术问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种高温3D打印耗材生产装置，其特征在于：包括依次相连的挤出机构、风冷机构、冷风机构、挤出材料牵引机构、储线机构、收卷机构；

挤出机构包括料斗、挤出机螺筒、螺筒加热器，料斗的出料端连接于挤出机螺筒，挤出机螺筒内设有挤出机螺杆，挤出机螺杆依次连接螺筒加热器、挤出机模具，挤出机模具设有挤出机射嘴；

风冷机构包括鼓风机及导通于鼓风机的风冷台；

冷风机构包括冷风机及导通于冷风机的冷风槽；

挤出材料牵引机构：拉动挤出材料并使挤出材料处于风冷机构、冷风机构的工作范围；

储线机构包括储线轮；

收卷机构包括收卷轴。

优选，前述的一种高温3D打印耗材生产装置：挤出机构还包括料斗式干燥机，料斗式干燥机通过真空吸料机连接于料斗。

优选，前述的一种高温3D打印耗材生产装置：风冷机构包括前风冷机构及后风冷机构，前风冷机构包括前分气包及前风冷台，前分气包导通于前风冷台；后风冷机构包括后分气包及后风冷台，后分气包导通于后风冷台。

优选，前述的一种高温3D打印耗材生产装置：前风冷台、后风冷台均包括中笛管及设置于中笛管两侧的左笛管、右笛管，中笛管、左笛管、右笛管分别通过中风罩、左风罩、右风罩导通于导向板的底部、左侧、右侧，导向板用于通过挤出材料。

优选，前述的一种高温3D打印耗材生产装置：冷风机还设有换热器，换热器导通于低温循环水及冷风机产生的气流。

优选，前述的一种高温3D打印耗材生产装置：储线机构还包括储线张力机构及储线架，储线轮有两个，两个储线轮均连接于储线架，储线张力机构用于驱动两个储线轮沿着储线架相对滑动。

优选，前述的一种高温3D打印耗材生产装置：储线张力机构包括储线张力电机、张力钢索鼓轮及张力钢索，储线张力电机的动力输出端连接张力钢索鼓轮，张力钢索鼓轮通过张力钢索拉动储线轮。

优选，前述的一种高温3D打印耗材生产装置：前风冷机构、后风冷机构之间还设有前激光测径仪，挤出材料牵引机构包括牵引电机，前激光测径仪连接于牵引电机的转速控制装置。

优选，前述的一种高温3D打印耗材生产装置：收卷轴与储线机构之间还设有用于计算挤出材料长度的计量轮，计量轮与收卷轴之间还设有切丝刀及用于测量材料外径的后激光测径仪。

优选，前述的一种高温3D打印耗材生产装置：挤出材料牵引机构包括四辊牵引机、牵引机压辊及牵引电机，牵引电机用于驱动四辊牵引机、牵引机压辊旋转。

本发明所达到的有益效果：

本发明的冷却装置包括依次连接的风冷机构、冷风机构，两种冷却机构能够使产品温度迅速降低，降低产品的冷却距离，达到减少设备长度、提升出料速度的的目的。其中风冷机构包括前风冷机构及后风冷机构，并且风冷机构能够同时对挤出材料的三个面进行冷却，并且在冷却的同时能够使挤出材料处于悬浮或半悬浮状态，降低产品前进的阻力。冷风机构通过低温循环水与气流换热，喷出低于常温的气体，进一步对产品进行冷却。

储线机构将前方流转过来的产品在送往收卷机构之前，暂时缠绕储存在两只储线轮上,从而使在满卷换盘时保持生产的连续性。

本发明的前激光测径仪能够实时监测产品的外径，当外径较大且还处于冷却阶段时，可通过前后的速度差来拉伸或收缩产品，实现对产品外径的实时调整，实现闭环控制，后激光测径仪还可以对最终的产品外径进行检测，在提升生产效率的同时保证良品率。

附图说明

图1是本发明整体结构主视图；

图2是本发明风冷台的截面图；、

图3是本发明风冷台结构图；

附图标记的含义：1-料斗式干燥机：2-真空吸料机：3-料斗；7-螺杆电机；8-变速箱；9-挤出机螺筒；10-挤出机螺杆；11-螺筒加热器；12-挤出机模具；13-挤出机射嘴；14-前风冷台；15-前风管；16-前分气包；18-前鼓风机；19-前激光测径仪；20-后风冷台；21-后风管；22-后分气包；23-后鼓风机；25-冷风槽；26-冷风机；27-储线架；28-储线轮；29-储线张力电机；30-张力钢索鼓轮；31-张力钢索；32-四辊牵引机；33-牵引机压辊；34-牵引电机；35-计量轮；36-夹紧轮；37-后激光测径仪；38-切丝刀；43-排线往复机构；44-收卷轴；45-丝盘；46-中笛管；47-中风罩；48-左笛管；49-左风罩；50-右笛管；51-右风罩；52-导向板；53-挤出材料。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本实施例公开了一种高温3D打印耗材生产装置：包括依次相连的挤出机构、风冷机构、冷风机构、挤出材料牵引机构、储线机构、收卷机构，这里的依次相连指的是按照产品的加工顺序排列。

挤出机构包括料斗3、挤出机螺筒9、螺筒加热器11，料斗3的出料端连接于挤出机螺筒9，挤出机螺筒9内设有挤出机螺杆10，挤出机螺杆10依次连接螺筒加热器11、挤出机模具12，挤出机模具12设有挤出机射嘴13。

优选的，为了对颗粒状的塑料原料进行烘干，本实施例的挤出机构还包括料斗式干燥机1，料斗式干燥机1通过真空吸料机2连接于料斗3，用于向料斗3供料。

风冷机构包括鼓风机及导通于鼓风机的风冷台，本实施例的风冷机构包括前风冷机构及后风冷机构，两个风冷机构的结构及组成基本相同，最大的区别在于相对于挤出机构的位置不同。具体就是：前风冷机构包括前分气包16及前风冷台14，前分气包16导通于前风冷台14，两者之间可通过前风管15连接。后风冷机构包括后分气包22及后风冷台20，后分气包22导通于后风冷台20，两者之间可通过后风管21实现连接。前分气包16、后分气包22均导通于相应的风机，可以分别是前鼓风机18、后鼓风机23。

具体的，结合图2和图3：本实施例风冷台的结构是：两个冷风台均包括中笛管46及设置于中笛管46两侧的左笛管48、右笛管50，中笛管46、左笛管48、右笛管50分别通过中风罩47、左风罩49、右风罩51导通于导向板52的底部、左侧、右侧，导向板52用于通过挤出材料53，这里的左侧、右侧就是导向板52的两个侧部。图2中的箭头方向就表示气流方向，可以看出：三个方向的气流能够对挤出材料53的底部及两侧同时进行冷却，加速挤出材料53的冷却速度；再者，冷却气流还能够对挤出材料53产生向上的推力，使其处于悬浮或半悬浮状态，降低挤出材料53与导向板52之间的摩擦力。

冷风机构包括冷风机26及导通于冷风机26的冷风槽25；冷风机26设有换热器，换热器导通于低温循环水及冷风机26产生的气流，也就是说换热器能够实现低温循环水与气流之间的热交换，使冷风槽25内部喷出的气流低于常温空气，用于进一步对挤出材料53进行冷却。

上述风冷机构、冷风机构依次对挤出材料53进行冷却，当挤出材料53自身具备一定的韧性，无法纯粹依靠挤出机射嘴13产生的推力向前长距离行走，因此在冷风机构的后端还设有挤出材料牵引机构：拉动挤出材料并使挤出材料处于风冷机构、冷风机构的工作范围，也就是能够处于冷风台、冷风槽25的中心冷却位置。

储线机构包括储线轮28；优选的，储线机构还包括储线张力机构及储线架27，储线轮28有两个，两个储线轮28均连接于储线架27，储线张力机构用于驱动两个储线轮28沿着储线架27相对滑动，通过相对滑动实现两个储线轮28之间距离的调整，实现储线长度的调节。储线张力机构包括储线张力电机29、张力钢索鼓轮30及张力钢索31，储线张力电机29的动力输出端连接张力钢索鼓轮30，张力钢索鼓轮30通过张力钢索31拉动两个储线轮28之间距离的变化，实现储线长度的调整。

收卷机构包括收卷轴44，在收卷轴44上还设有丝盘45，收卷轴44带动丝盘45旋转，实现对挤出材料53的收集。

由于3D打印设备对于挤出材料53的外径公差有要求，因此本实施例还包括挤出材料外径测量及调节装置，包括前激光测径仪19、后激光测径仪37。其中，前激光测径仪19设置在前风冷机构、后风冷机构之间，前激光测径仪19连接于牵引电机34的转速控制装置，系统根据前激光测径仪19测量的产品外径信息，调整牵引电机34的转速，用于实现对未固化产品的拉伸。具体就是，产品在处于冷却阶段（处在风冷台及冷风槽25）的过程中，当前激光测径仪19测量到产品的外径偏大时，增加牵引电机34的转速，使产品被拉伸，反之，则适当降低牵引电机34的转速。挤出材料牵引机构还具体包括四辊牵引机32、牵引机压辊33及牵引电机34，牵引电机34用于驱动四辊牵引机32、牵引机压辊33旋转，实现对产品的拉伸。

在收卷轴44与储线机构之间还设有用于计算挤出材料长度的计量轮35，计量轮35与收卷轴44之间还设有切丝刀38，后激光测径仪37设置在计量轮35与切丝刀38之间。计量轮35用于统计产品的长度，切丝刀38用于切断产品。后激光测径仪37用于检测收卷产品的外径是否符合要求。

工作时，塑料颗粒被料斗式干燥机1所干燥，在真空吸料机2的作用下依次进入至料斗3、挤出机螺杆10、螺筒加热器11（可以有多个），在螺筒加热器11的内部被加热并通过螺筒传导的热量，使得胶粒在推进过程中逐步熔融成熔体，并在挤出机模具12的内腔形成稳定的内部压力，经挤出机射嘴13排出，然后挤出材料53进入至冷却成型阶段，依次经过前风冷台14、前激光测径仪19、后风冷台20、冷风槽25、四辊牵引机32、牵引机压辊33、储线轮28、计量轮35、夹紧轮36、后激光测径仪37、切丝刀38、最后经过排线往复机构43进入至收卷轴44，排线往复机构43用于对产品起到导向作用，使产品依次排列在丝盘45上。

相对于现有技术，本实施例能够完成产品从原料到成品的全部加工过程。

本实施例的冷却装置包括依次连接的风冷机构、冷风机构，两种冷却机构能够使产品温度迅速降低，降低产品的冷却距离，达到减少设备长度、提升出料速度的的目的。其中风冷机构包括前风冷机构及后风冷机构，并且风冷机构能够同时对挤出材料53的三个面进行冷却，并且在冷却的同时能够使挤出材料53处于悬浮或半悬浮状态，降低产品前进的阻力。冷风机构通过低温循环水与气流换热，喷出低于常温的气体，进一步对产品进行冷却。

储线机构将前方流转过来的产品在送往收卷机构之前，暂时缠绕储存在两只储线轮28上,从而使在满卷换盘（更换丝盘45）时保持生产的连续性。

本实施例的前激光测径仪19能够实时监测产品的外径，当外径较大且还处于冷却阶段时，可通过前后的速度差来拉伸或收缩产品，实现对产品外径的实时调整，实现闭环控制，后激光测径仪37还可以对最终的产品外径进行检测，在提升生产效率的同时保证良品率。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高温3D打印耗材生产装置，其特征在于：包括依次相连的挤出机构、风冷机构、冷风机构、挤出材料牵引机构、储线机构、收卷机构；

所述挤出机构包括料斗（3）、挤出机螺筒（9）、螺筒加热器（11），所述料斗（3）的出料端连接于挤出机螺筒（9），所述挤出机螺筒（9）内设有挤出机螺杆（10），所述挤出机螺杆（10）依次连接螺筒加热器（11）、挤出机模具（12），所述挤出机模具（12）设有挤出机射嘴（13）；

所述风冷机构包括鼓风机及导通于鼓风机的风冷台；

所述冷风机构包括冷风机（26）及导通于冷风机（26）的冷风槽（25）；

挤出材料牵引机构：拉动挤出材料并使挤出材料处于风冷机构、冷风机构的工作范围；

所述储线机构包括储线轮（28）；

所述收卷机构包括收卷轴（44）。

2.根据权利要求1所述的一种高温3D打印耗材生产装置，其特征在于：所述挤出机构还包括料斗式干燥机（1），所述料斗式干燥机（1）通过真空吸料机（2）连接于料斗（3）。

3.根据权利要求1所述的一种高温3D打印耗材生产装置，其特征在于：所述风冷机构包括前风冷机构及后风冷机构，所述前风冷机构包括前分气包（16）及前风冷台（14），所述前分气包（16）导通于前风冷台（14）；所述后风冷机构包括后分气包（22）及后风冷台（20），所述后分气包（22）导通于后风冷台（20）。

4.根据权利要求3所述的一种高温3D打印耗材生产装置，其特征在于：所述前风冷台（14）、后风冷台（20）均包括中笛管（46）及设置于中笛管（46）两侧的左笛管（48）、右笛管（50），所述中笛管（46）、左笛管（48）、右笛管（50）分别通过中风罩（47）、左风罩（49）、右风罩（51）导通于导向板（52）的底部、左侧、右侧，所述导向板（52）用于通过挤出材料（53）。

5.根据权利要求1所述的一种高温3D打印耗材生产装置，其特征在于：所述冷风机（26）还设有换热器，所述换热器导通于低温循环水及冷风机（26）产生的气流。

6.根据权利要求1所述的一种高温3D打印耗材生产装置，其特征在于：所述储线机构还包括储线张力机构及储线架（27），所述储线轮（28）有两个，两个储线轮（28）均连接于储线架（27），所述储线张力机构用于驱动两个储线轮（28）沿着储线架（27）相对滑动。

7.根据权利要求6所述的一种高温3D打印耗材生产装置，其特征在于：所述储线张力机构包括储线张力电机（29）、张力钢索鼓轮（30）及张力钢索（31），所述储线张力电机（29）的动力输出端连接张力钢索鼓轮（30），所述张力钢索鼓轮（30）通过张力钢索（31）拉动储线轮（28）。

8.根据权利要求3所述的一种高温3D打印耗材生产装置，其特征在于：所述前风冷机构、后风冷机构之间还设有前激光测径仪（19），所述挤出材料牵引机构包括牵引电机（34），所述前激光测径仪（19）连接于牵引电机（34）的转速控制装置。

9.根据权利要求1所述的一种高温3D打印耗材生产装置，其特征在于：所述收卷轴（44）与储线机构之间还设有用于计算挤出材料长度的计量轮（35），所述计量轮（35）与收卷轴（44）之间还设有切丝刀（38）及用于测量材料外径的后激光测径仪（37）。

10.根据权利要求1所述的一种高温3D打印耗材生产装置，其特征在于：所述挤出材料牵引机构包括四辊牵引机（32）、牵引机压辊（33）及牵引电机（34），所述牵引电机（34）用于驱动四辊牵引机（32）、牵引机压辊（33）旋转。

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