CN111573415A - 一种速度和张力可调的3d打印线材收卷装置及方法 - Google Patents

一种速度和张力可调的3d打印线材收卷装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了3D打印技术领域的一种速度和张力可调的3D打印线材收卷装置及方法，包括导线组件，所述导线组件包括拖轮，所述拖轮安装于顶杆的顶部，所述导线组件后侧设有张力调节组件，所述张力调节组件与联动组件连接，所述联动组件与驱动组件连接，所述驱动组件与速度调节组件连接，本发明通过张力调节组件对张紧轮进行调节，并通过速度调节组件对收卷轴的速度进行调节，并通过联动组件和驱动组件将张力调节组件和速度调节组件连接起来，使得在相应的收卷速度下对应不同的收卷张力，避免收卷轴的速度过大容易导致线材的断裂，收卷轴的速度过小又容易导致收卷效率下降的问题，使用效果好，收卷效率高。

Description

一种速度和张力可调的3D打印线材收卷装置及方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体为一种速度和张力可调的3D打印线材收卷装置及方法。
背景技术
3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，又称增材制造[1]，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。
3D打印材料中包含TPU、TPE等软性材料，软性材料挤出成型后，需要电机带动线盘进行收卷，收卷时需要保持一定的张力，但如果张力过大则容易使线材受到拉伸变形，导致线材的尺寸变小，且收卷轴的速度过大容易导致线材的断裂，收卷轴的速度过小又容易导致收卷效率下降的问题，且收卷的速度和收卷张力之间要保持一定的适配关系，才能达到更好的收卷效果，为此，我们提出一种速度和张力可调的3D打印线材收卷装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种速度和张力可调的3D打印线材收卷装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种速度和张力可调的3D打印线材收卷装置，包括导线组件，所述导线组件包括拖轮，所述拖轮安装于顶杆的顶部，所述导线组件后侧设有张力调节组件，所述张力调节组件与联动组件连接，所述联动组件与驱动组件连接，所述驱动组件与速度调节组件连接。
进一步地，所述张力调节组件包括张紧轮，所述张紧轮的轮轴两端固定连接有圆形导向块，所述圆形导向块活动嵌设于开设有导向槽的导向板上，且所述圆形导向块外表面通过连接轴固定连接有滑动块，所述滑动块侧壁对称设有一体成型的凸块，所述凸块端部活动连接有联动杆一端，所述滑动块两端贯穿插接有导向杆。
进一步地，所述滑动块与导向板外侧壁紧密连接且与其滑动连接，所述导向板两侧设有延伸的凸板，所述导向杆两端固定插接于凸板上，所述滑动块与凸块呈十字形结构，且所述滑动块两端开设有杆孔。
进一步地，所述联动组件包括第一滑轨，所述第一滑轨上活动设置有第一联动块，所述第一联动块与联动杆一端连接，且所述第一联动块通过连接块与第二联动块连接，所述第二联动块活动设于第二滑轨上，且所述第二联动块螺纹贯穿插接有螺纹杆，所述螺纹杆端部固定连接从动齿轮，所述从动齿轮与主动齿轮啮合连接，两侧设置所述主动齿轮上插接有动力杆。
进一步地，所述速度调节组件包括收卷轴，所述收卷轴固定插接于转动轮架上，且所述收卷轴一端固定连接有从动锥形齿轮，所述从动锥形齿轮通过联动锥形齿轮与另一个从动锥形齿轮啮合传动连接，所述从动锥形齿轮上插接有齿轮轴，所述齿轮轴上套设有上齿轮，所述上齿轮与下齿轮啮合传动连接，所述下齿轮固定套接于传动轴上，所述传动轴中部套接有凸轮，所述凸轮与活动板活动抵接，所述活动板固定插接于支撑从动锥形齿轮的支撑轮轴上。
进一步地，所述活动板侧壁开设有与凸轮相适配的弧形滑槽，所述传动轴一端固定连接传动箱，所述上齿轮的轮径大于下齿轮的轮径，所述转动轮架一侧设有箱体。
进一步地，所述驱动组件包括设于传动箱内的传动链，所述传动链两端均设有链齿，且所述传动链一端设有转动轴，所述转动轴两端固定连接有下锥形齿轮，两个所述下锥形齿轮与左上锥形齿轮和右上锥形齿轮啮合连接，所述下锥形齿轮与上锥形齿轮分别通过下电动推杆和上电动推杆驱使，所述下电动推杆和上电动推杆端部均设有连接件。
一种速度和张力可调的3D打印线材收卷装置的使用方法，具体包括如下步骤，
S1：将线材从3D打印机机箱引出并依次穿过拖轮和张紧轮并最终通过收卷轴进行收集，通过张力调节组件对张紧轮进行调节，利用联动杆带动滑动块沿着导向板上移动，并同步带动滑动块移动，驱使张紧轮的位置沿着导向板上进行上下移动，完成对张力的调节；
S2：通过电机驱使齿轮轴转动，驱使上齿轮转动，同步带动从动锥形齿轮转动，通过联动锥形齿轮驱使收卷轴转动，并通过啮合连接驱使下齿轮转动，使得传动轴驱使凸轮转动，凸轮与活动板抵接，并带动活动板往复摆动，使得收卷轴的速度能够得到调节；
S3：传动轴进行转动时，同步带动传动链转动，通过转动轴同步带动两个下锥形齿轮转动，当收卷轴的速度过大时，通过上电动推杆驱使一侧的上锥形齿轮与下锥形齿轮啮合连接传动，从而驱使动力杆转动，使得主动齿轮带动从动齿轮转动，从而带动螺纹杆转动；
S4：螺纹杆的转动驱使第二联动块于第二滑轨上移动，从而同步带动第一联动块移动，第一联动块的移动带动联动杆移动，从而完成后续的张力调节功能，通过对应的转动速度调节适配的张力，使得收卷更加高效。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过张力调节组件对张紧轮进行调节，利用联动杆带动滑动块沿着导向板上移动，并同步带动滑动块移动，驱使张紧轮的位置沿着导向板上进行上下移动，完成对张力的调节；通过电机驱使齿轮轴转动，驱使上齿轮转动，同步带动从动锥形齿轮转动，通过联动锥形齿轮驱使收卷轴转动，并通过啮合连接驱使下齿轮转动，使得传动轴驱使凸轮转动，凸轮与活动板抵接，并带动活动板往复摆动，使得收卷轴的速度能够得到调节；并通过联动组件和驱动组件将张力调节组件和速度调节组件连接起来，使得在相应的收卷速度下对应不同的收卷张力，避免收卷轴的速度过大容易导致线材的断裂，收卷轴的速度过小又容易导致收卷效率下降的问题，使用效果好，收卷效率高。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明张力调节组件结构示意图；
图3为本发明速度调节组件结构示意图；
图4为本发明驱动组件结构示意图。
图中：100、导线组件；101、拖轮；102、顶杆；200、张力调节组件；201、张紧轮；202、圆形导向块；203、导向板；204、滑动块；205、连接轴；206、凸块；207、联动杆；208、导向杆；300、联动组件；301、第一滑轨；302、第一联动块；303、第二联动块；304、第二滑轨；305、从动齿轮；306、主动齿轮；307、动力杆；308、螺纹杆；400、速度调节组件；401、收卷轴；402、转动轮架；403、从动锥形齿轮；404、联动锥形齿轮；405、齿轮轴；406、上齿轮；407、下齿轮；408、传动轴；409、凸轮；410、活动板；411、传动箱；500、驱动组件；501、传动链；502、转动轴；503、下锥形齿轮；504、左上锥形齿轮；505、右上锥形齿轮；506、下电动推杆；507、上电动推杆。
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。
请参阅图1，本发明提供一种速度和张力可调的3D打印线材收卷装置，包括导线组件100，导线组件100包括拖轮101，拖轮101安装于顶杆102的顶部，导线组件100后侧设有张力调节组件200，通过张力调节组件200对张紧轮201的张力进行调节，张力调节组件200与联动组件300连接，联动组件300与驱动组件500连接，通过联动组件300和驱动组件500将张力调节组件200和速度调节组件400连接起来，使得在相应的收卷速度下对应不同的收卷张力，避免收卷轴401的速度过大容易导致线材的断裂，收卷轴401的速度过小又容易导致收卷效率下降的问题，驱动组件500与速度调节组件400连接，通过速度调节组件400对收卷轴的速度进行调节。
请参阅图2，张力调节组件200包括张紧轮201，张紧轮201的轮轴两端固定连接有圆形导向块202，圆形导向块202活动嵌设于开设有导向槽的导向板203上，圆形导向块202可于导向板203上移动，向上移动时，线材的张力变小，反之张力变大，且圆形导向块202外表面通过连接轴205固定连接有滑动块204，滑动块204可于导向板203外侧壁滑动，从而能够同步带动圆形导向块202移动，实现张力调节的功能，滑动块204侧壁对称设有一体成型的凸块206，凸块206端部活动连接有联动杆207一端，联动杆207与联动组件300中的结构连接，根据速度调节组件400的收卷速度相应调节张紧轮201的张力，使得相应的收卷速度下对应适配的张力，使得收卷效果更好，滑动块204两端贯穿插接有导向杆208，便于增加滑动块204移动时的稳定性。
滑动块204与导向板203外侧壁紧密连接且与其滑动连接，导向板203两侧设有延伸的凸板，导向杆208两端固定插接于凸板上，滑动块204与凸块206呈十字形结构，且滑动块204两端开设有杆孔。
请参阅图1，联动组件300包括第一滑轨301，第一滑轨301上活动设置有第一联动块302，第一联动块302可于第一滑轨301上移动，第一联动块302与联动杆207一端连接，且第一联动块302通过连接块与第二联动块303连接，第二联动块303活动设于第二滑轨304上，第二联动块303于第二滑轨304上移动，能够同步带动第一联动块302同向同速移动，且第二联动块303螺纹贯穿插接有螺纹杆308，螺纹杆308的转动能够为第二联动块303的移动提供动力，螺纹杆308端部固定连接从动齿轮305，从动齿轮305与主动齿轮306啮合连接，两侧设置主动齿轮306上插接有动力杆307，不同侧的动力杆307转动，能够驱使相应侧的主动齿轮306和从动齿轮305转动，从而驱使螺纹杆308以不同的方向进行旋转，从而驱使第二联动块303相应移动。
请参阅图3，速度调节组件400包括收卷轴401，收卷轴401固定插接于转动轮架402上，且收卷轴401一端固定连接有从动锥形齿轮403，从动锥形齿轮403通过联动锥形齿轮404与另一个从动锥形齿轮403啮合传动连接，从动锥形齿轮403上插接有齿轮轴405，齿轮轴405通过外部电机驱使转动，齿轮轴405上套设有上齿轮406，上齿轮406与下齿轮407啮合传动连接，通过电机驱使齿轮轴405转动，驱使上齿轮406转动，同步带动从动锥形齿轮403转动，通过联动锥形齿轮404驱使收卷轴401转动，并通过啮合连接驱使下齿轮407转动，使得传动轴408驱使凸轮409转动，凸轮409与活动板410抵接，并带动活动板410往复摆动，使得收卷轴401的速度能够得到调节，下齿轮407固定套接于传动轴408上，传动轴408中部套接有凸轮409，凸轮409与活动板410活动抵接，活动板410固定插接于支撑从动锥形齿轮403的支撑轮轴上。
活动板410侧壁开设有与凸轮409相适配的弧形滑槽，传动轴408一端固定连接传动箱411，上齿轮406的轮径大于下齿轮407的轮径，转动轮架402一侧设有箱体。
请参阅图4，驱动组件500包括设于传动箱411内的传动链501，传动链501两端均设有链齿，且传动链501一端设有转动轴502，转动轴502两端固定连接有下锥形齿轮503，两个下锥形齿轮503与左上锥形齿轮504和右上锥形齿轮505啮合连接，下锥形齿轮503与上锥形齿轮分别通过下电动推杆506和上电动推杆507驱使，下电动推杆506和上电动推杆507端部均设有连接件，传动轴408进行转动时，同步带动传动链501转动，通过转动轴502同步带动两个下锥形齿轮503转动，当收卷轴401的速度过大时，通过上电动推杆507驱使一侧的上锥形齿轮与下锥形齿轮503啮合连接传动，从而驱使动力杆307转动，使得主动齿轮306带动从动齿轮305转动，从而带动螺纹杆308转动，螺纹杆308的转动驱使第二联动块303于第二滑轨304上移动，从而同步带动第一联动块302移动，第一联动块302的移动带动联动杆207移动，从而完成后续的张力调节功能，通过对应的转动速度调节适配的张力，使得收卷更加高效。。
一种速度和张力可调的3D打印线材收卷装置的使用方法，具体包括如下步骤，
S1：将线材从3D打印机机箱引出并依次穿过拖轮101和张紧轮201并最终通过收卷轴401进行收集，通过张力调节组件200对张紧轮201进行调节，利用联动杆207带动滑动块204沿着导向板203上移动，并同步带动滑动块204移动，驱使张紧轮201的位置沿着导向板203上进行上下移动，完成对张力的调节；
S2：通过电机驱使齿轮轴405转动，驱使上齿轮406转动，同步带动从动锥形齿轮403转动，通过联动锥形齿轮404驱使收卷轴401转动，并通过啮合连接驱使下齿轮407转动，使得传动轴408驱使凸轮409转动，凸轮409与活动板410抵接，并带动活动板410往复摆动，使得收卷轴401的速度能够得到调节；
S3：传动轴408进行转动时，同步带动传动链501转动，通过转动轴502同步带动两个下锥形齿轮503转动，当收卷轴401的速度过大时，通过上电动推杆507驱使一侧的上锥形齿轮与下锥形齿轮503啮合连接传动，从而驱使动力杆307转动，使得主动齿轮306带动从动齿轮305转动，从而带动螺纹杆308转动；
S4：螺纹杆308的转动驱使第二联动块303于第二滑轨304上移动，从而同步带动第一联动块302移动，第一联动块302的移动带动联动杆207移动，从而完成后续的张力调节功能，通过对应的转动速度调节适配的张力，使得收卷更加高效。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种速度和张力可调的3D打印线材收卷装置，其特征在于：包括导线组件(100)，所述导线组件(100)包括拖轮(101)，所述拖轮(101)安装于顶杆(102)的顶部，所述导线组件(100)后侧设有张力调节组件(200)，所述张力调节组件(200)与联动组件(300)连接，所述联动组件(300)与驱动组件(500)连接，所述驱动组件(500)与速度调节组件(400)连接。
2.根据权利要求1所述的一种速度和张力可调的3D打印线材收卷装置，其特征在于：所述张力调节组件(200)包括张紧轮(201)，所述张紧轮(201)的轮轴两端固定连接有圆形导向块(202)，所述圆形导向块(202)活动嵌设于开设有导向槽的导向板(203)上，且所述圆形导向块(202)外表面通过连接轴(205)固定连接有滑动块(204)，所述滑动块(204)侧壁对称设有一体成型的凸块(206)，所述凸块(206)端部活动连接有联动杆(207)一端，所述滑动块(204)两端贯穿插接有导向杆(208)。
3.根据权利要求2所述的一种速度和张力可调的3D打印线材收卷装置，其特征在于：所述滑动块(204)与导向板(203)外侧壁紧密连接且与其滑动连接，所述导向板(203)两侧设有延伸的凸板，所述导向杆(208)两端固定插接于凸板上，所述滑动块(204)与凸块(206)呈十字形结构，且所述滑动块(204)两端开设有杆孔。
4.根据权利要求1所述的一种速度和张力可调的3D打印线材收卷装置，其特征在于：所述联动组件(300)包括第一滑轨(301)，所述第一滑轨(301)上活动设置有第一联动块(302)，所述第一联动块(302)与联动杆(207)一端连接，且所述第一联动块(302)通过连接块与第二联动块(303)连接，所述第二联动块(303)活动设于第二滑轨(304)上，且所述第二联动块(303)螺纹贯穿插接有螺纹杆(308)，所述螺纹杆(308)端部固定连接从动齿轮(305)，所述从动齿轮(305)与主动齿轮(306)啮合连接，两侧设置所述主动齿轮(306)上插接有动力杆(307)。
5.根据权利要求1所述的一种速度和张力可调的3D打印线材收卷装置，其特征在于：所述速度调节组件(400)包括收卷轴(401)，所述收卷轴(401)固定插接于转动轮架(402)上，且所述收卷轴(401)一端固定连接有从动锥形齿轮(403)，所述从动锥形齿轮(403)通过联动锥形齿轮(404)与另一个从动锥形齿轮(403)啮合传动连接，所述从动锥形齿轮(403)上插接有齿轮轴(405)，所述齿轮轴(405)上套设有上齿轮(406)，所述上齿轮(406)与下齿轮(407)啮合传动连接，所述下齿轮(407)固定套接于传动轴(408)上，所述传动轴(408)中部套接有凸轮(409)，所述凸轮(409)与活动板(410)活动抵接，所述活动板(410)固定插接于支撑从动锥形齿轮(403)的支撑轮轴上。
6.根据权利要求5所述的一种速度和张力可调的3D打印线材收卷装置，其特征在于：所述活动板(410)侧壁开设有与凸轮(409)相适配的弧形滑槽，所述传动轴(408)一端固定连接传动箱(411)，所述上齿轮(406)的轮径大于下齿轮(407)的轮径，所述转动轮架(402)一侧设有箱体。
7.根据权利要求1所述的一种速度和张力可调的3D打印线材收卷装置，其特征在于：所述驱动组件(500)包括设于传动箱(411)内的传动链(501)，所述传动链(501)两端均设有链齿，且所述传动链(501)一端设有转动轴(502)，所述转动轴(502)两端固定连接有下锥形齿轮(503)，两个所述下锥形齿轮(503)与左上锥形齿轮(504)和右上锥形齿轮(505)啮合连接，所述下锥形齿轮(503)与上锥形齿轮分别通过下电动推杆(506)和上电动推杆(507)驱使，所述下电动推杆(506)和上电动推杆(507)端部均设有连接件。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种速度和张力可调的3D打印线材收卷装置的使用方法，其特征在于：具体包括如下步骤，
S1：将线材从3D打印机机箱引出并依次穿过拖轮(101)和张紧轮(201)并最终通过收卷轴(401)进行收集，通过张力调节组件(200)对张紧轮(201)进行调节，利用联动杆(207)带动滑动块(204)沿着导向板(203)上移动，并同步带动滑动块(204)移动，驱使张紧轮(201)的位置沿着导向板(203)上进行上下移动，完成对张力的调节；
S2：通过电机驱使齿轮轴(405)转动，驱使上齿轮(406)转动，同步带动从动锥形齿轮(403)转动，通过联动锥形齿轮(404)驱使收卷轴(401)转动，并通过啮合连接驱使下齿轮(407)转动，使得传动轴(408)驱使凸轮(409)转动，凸轮(409)与活动板(410)抵接，并带动活动板(410)往复摆动，使得收卷轴(401)的速度能够得到调节；
S3：传动轴(408)进行转动时，同步带动传动链(501)转动，通过转动轴(502)同步带动两个下锥形齿轮(503)转动，当收卷轴(401)的速度过大时，通过上电动推杆(507)驱使一侧的上锥形齿轮与下锥形齿轮(503)啮合连接传动，从而驱使动力杆(307)转动，使得主动齿轮(306)带动从动齿轮(305)转动，从而带动螺纹杆(308)转动；
S4：螺纹杆(308)的转动驱使第二联动块(303)于第二滑轨(304)上移动，从而同步带动第一联动块(302)移动，第一联动块(302)的移动带动联动杆(207)移动，从而完成后续的张力调节功能，通过对应的转动速度调节适配的张力，使得收卷更加高效。
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