CN111685365A - 一种烟支3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟支3d打印机，所述烟支3d打印机包括：承接板，呈水平设置；喷头模块，包括喷射烟草浆料的第一喷头和喷射过滤嘴形成浆料的第二喷头，第一喷头和第二喷头分别设于承接板上方且出料口面向承接板；驱动单元，使喷头模块和承接板在水平横向、水平纵向、垂直竖向上分别发生相对运动。本发明通过使喷头模块包括喷射烟草浆料的第一喷头和喷射过滤嘴形成浆料的第二喷头，令打印机在使用烟草浆料打印完烟支的烟草部后使用过滤嘴形成浆料打印烟支的过滤嘴部，最终形成完整的烟支，从而降低了烟支生产工艺难度。
Description
技术领域
本发明属于3d打印机领域，具体地说，涉及一种烟支3d打印机。
背景技术
3D打印技术在经历了单一材料建构物体结构和形状的初期阶段后，正向多材料打印和活性打印(打印智能物质)方向发展。在物质类别上讲，烟支由烟丝、卷烟纸、醋酸纤维丝束三种物质组成。因此，传统烟支的3D打印属于比较简单的多材料打印范畴。目前市场上流行的加热不燃烧烟弹实现3D打印则更复杂一些。
要想实现3D打印，首先要建立烟支的三维立体全息模型。这就涉及到烟支的3D建模问题。目前，三维设计软件的种类不少，都能提供三维实体建模功能，但像烟支这样，内部为松散缠绕状态的实体建模因数据量的庞大却很难实现。
现在，利用核磁扫描成像技术和三维设计软件的结合，可以建立人体的三维实体模型，从而3D打印出人体的任一部分的教学标本，甚至是活体组织；利用光学扫描技术和三维设计软件的结合，可以建立物体的三维实体模型，从而通过3D打印再现物体的外观和形状。
3D打印技术做为私人订制时代的前沿技术，将拉开了第三次工业革命的序幕。该技术旨在每一个消费者都能够按照自己的喜好选择原材料，自己配方来订制烟支，甚至自制烟支。可以说，谁最先掌握和运用了烟支的3D打印技术，谁就掌握了传统行业变革的主动权，谁就拿到了企业未来发展之门的钥匙。目前，在3D打印技术研发和应用领域，我们与国际烟机企业处于同一起跑线上，而我们国家的3D打印技术不仅不逊于其他国家，甚至在个别方面处于领先水平，有着很好的、可资利用的资源。因此，集中力量研发和掌握3D打印技术，并不是可望不可及的目标。如果我们率先在3D打印技术上取得突破，那不仅是奠定了行业十年后发展的技术基础，而且有望实现跨越式发展，达到超越国际同行的水平。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种烟支3d打印机，以解决烟支生产工艺较繁琐的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
一种烟支3d打印机，包括：
承接板，呈水平设置；
喷头模块，包括喷射烟草浆料的第一喷头和喷射过滤嘴形成浆料的第二喷头，第一喷头和第二喷头分别设于承接板上方且出料口面向承接板；
驱动单元，使喷头模块和承接板在水平横向、水平纵向、垂直竖向上分别发生相对运动。
进一步地，驱动单元包括：
第一丝杆，设于承接板上方，第一丝杆沿水平纵向延伸，其驱动部与可正反转的第一电机输出轴相连接；
第二丝杆，设于承接板上方，第二丝杆沿水平横向延伸，其驱动部与设于第一丝杆的滑动部上、可正反转的第二电机相连接；
喷头模块设于第二丝杆的滑动部上。
进一步地，驱动单元还包括：
第一滑杆，与第一丝杆在水平方向上相平行并间隔一定距离设置；
第二丝杆的支撑部与第一滑杆相滑动连接。
进一步地，驱动单元还包括：
第二滑杆，与第二丝杆在水平方向上相平行并间隔一定距离设置，其两端分别与第一丝杆的滑动部和第一滑动件相连接；
第二丝杆的滑动部与第二滑杆相滑动连接；
喷头模块设于第二丝杆的滑动部上并与第二滑杆与第二丝杆之间的间隙在竖直方向上相对应设置。
进一步地，驱动单元还包括：
第三丝杆，设于第一丝杆下方，第三丝杆呈竖直延伸，其驱动部与可正反转的第三电机输出轴相连接；
支撑件，与第三丝杆的滑动部相连接；
承接板与支撑件相连接。
进一步地，驱动单元还包括:
第三滑杆，与第三丝杆在竖直方向上相平行并间隔一定距离设置；
承接板的第一侧与支撑件相连接，相对设置的另一侧与第三滑杆相滑动连接。
进一步地，打印机还包括：
热量辐射结构，向承接板上表面辐射热量。
进一步地，热量辐射结构设于支撑件上且向上凸出于承接板上表面所在的水平面设置。
进一步地，热量辐射结构为红外线加热管。
进一步地，喷头模块还包括喷墨的第三喷头和/或喷射聚乳酸的第四喷头，第三喷头和第四喷头分别设于承接板上方且出料口面向承接板。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明通过使喷头模块包括喷射烟草浆料的第一喷头和喷射过滤嘴形成浆料的第二喷头，令打印机在使用烟草浆料打印完烟支的烟草部后使用过滤嘴形成浆料打印烟支的过滤嘴部，最终形成完整的烟支，从而降低了烟支生产工艺难度。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1至图4示出了本发明一实施例所提供的烟支3d打印机的多角度示意图；
图5至图8示出了本发明另一实施例所提供的烟支3d打印机的多角度示意图；
图9示出了本发明一实施例所提供的喷头装置的示意图。
图中：1-箱体，2-第一丝杆，3-第一滑杆，4-第二丝杆，5-第二滑杆，6-第一电机，7-第二电机，8-第三电机，9-第三丝杆，10-第三滑杆，11-控制组件，12-转动物料盒，13-承接板，14-支撑件，15-第三喷头，16-热量辐射结构，17-第一喷头，18-第二喷头，19-第四喷头，20-第一搅拌器，21-挤压管，22-第一加热结构，23-第一搅拌电机，24-进料管，25- 第二搅拌器、26-储料器，27-第二加热结构，28-第二搅拌电机。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-9所示，本发明的实施例介绍了一种烟支3d打印机，包括：承接板13，呈水平设置；喷头模块，包括喷射烟草浆料的第一喷头17和喷射过滤嘴形成浆料的第二喷头18，第一喷头17和第二喷头18分别设于承接板13上方且出料口面向承接板13；驱动单元，使喷头模块和承接板13在水平横向、水平纵向、垂直竖向上分别发生相对运动。
本发明通过使喷头模块包括喷射烟草浆料的第一喷头17和喷射过滤嘴形成浆料的第二喷头18，令打印机在使用烟草浆料打印完烟支的烟草部后使用过滤嘴形成浆料打印烟支的过滤嘴部，最终形成完整的烟支，从而降低了烟支生产工艺难度。
一些实施例中，驱动单元使喷头模块在水平横向和水平纵向和垂直竖向上运动；一些实施例中，驱动单元使喷头模块在水平横向、水平纵向、垂直竖向中的两个方向上运动，使承接板13在剩余的一个方向上运动；一些实施例中，驱动单元使喷头模块在水平横向、水平纵向、垂直竖向中的一个方向上运动，使承接板13在剩余的两个方向上运动；一些实施例中，驱动单元使承接板13在水平横向和水平纵向和垂直竖向上运动。
过滤嘴形成浆料为干燥后可形成过滤嘴的浆料，过滤嘴形成浆料喷射在承接板上一定区域形成第一级过滤嘴形成层，第一级过滤嘴形成层干燥后，过滤嘴形成浆料喷射在干燥的过滤嘴形成层上形成第二级过滤嘴形成层，如此反复，多级过滤嘴形成层叠加形成柱状过滤嘴。
优选的，喷头模块还包括喷墨的第三喷头15和/或喷射聚乳酸的第四喷头19，第三喷头 15和第四喷头19分别设于承接板13上方且出料口面向承接板13。第二喷头18为熔融沉积成型喷头。
其中，第一喷头17、第二喷头18、第三喷头15和第四喷头19分别包括轴线呈竖直延伸的通孔。
打印机还包括：箱体1，容纳打印机各部件；控制组件11，控制打印机运行；转动物料盒12。
实施例一
本实施例中，驱动单元包括：第一丝杆2，设于承接板13上方，第一丝杆2沿水平纵向延伸，其驱动部与可正反转的第一电机6输出轴相连接；第二丝杆4，设于承接板13上方，第二丝杆4沿水平横向延伸，其驱动部与设于第一丝杆2的滑动部上、可正反转的第二电机7相连接；喷头模块设于第二丝杆4的滑动部上。
本发明通过上述设置实现了喷头模块在水平横向和水平纵向上运动。
丝杆是最常见的机械零件之一。丝杆的主要作用是将电机输出轴的旋转运动转换为直线运动。通常来说，丝杆的长度要大于运动所需要的行程，这样，丝杆才能在安全行程内往复运动。对于需要往复运动的场合，一般要采用限位传感器，加控制器和控制程序。通过判断丝杆螺母朝一个方向运动到限位之后，通过控制电机输出轴的转向实现运动的往复。本发明的丝杆为现有技术已公开的结构，故不做赘述。其中，丝杆螺母或与丝杆螺母相连接的结构为滑动部，丝杆与电机输出轴相连接的一端为驱动部，不与电机输出轴相连接的一端为支撑部。
优选的，驱动单元还包括：第一滑杆3，与第一丝杆2在水平方向上相平行并间隔一定距离设置；第二丝杆4的支撑部与第一滑杆3相滑动连接。
一些实施例中，驱动单元还包括：第四丝杆，与第一丝杆2在水平方向上相平行并间隔一定距离设置，其驱动部与可正反转的第四电机输出轴相连接；第二丝杆4的支撑部与第四丝杆的滑动部相连接。
实施例二
本实施例与上述实施例一的区别在于，驱动单元还包括：第二滑杆5，与第二丝杆4在水平方向上相平行并间隔一定距离设置，其两端分别与第一丝杆2的滑动部和第一滑动件相连接；第二丝杆4的滑动部与第二滑杆5相滑动连接；喷头模块设于第二丝杆4的滑动部上并与第二滑杆5与第二丝杆4之间的间隙在竖直方向上相对应设置。
本发明通过将第二丝杆4的滑动部与第二滑杆5相滑动连接，提高了设于第二丝杆4的滑动部上的喷头模块的稳定性。
一些实施例中，第二丝杆4包括在水平方向上相平行并间隔一定距离设置的两个，两个第二丝杆4的滑动部相连接；喷头模块设于第二丝杆4的滑动部上并与两个第二丝杆4之间的间隙在竖直方向上相对应设置。
实施例三
本实施例与上述实施例一、二的区别在于，驱动单元还包括：第三丝杆9，设于第一丝杆2下方，第三丝杆9呈竖直延伸，其驱动部与可正反转的第三电机8输出轴相连接；支撑件14，与第三丝杆9的滑动部相连接；承接板13与支撑件14相连接。
本发明通过上述设置实现了承接板13在垂直竖向上运动。
优选的，驱动单元还包括:第三滑杆10，与第三丝杆9在竖直方向上相平行并间隔一定距离设置；承接板13的第一侧与支撑件14相连接，相对设置的另一侧与第三滑杆10相滑动连接。具体地，驱动单元还包括滑动件，滑动件与第三滑杆10相滑动连接，承接板13相对设置的另一侧与滑动件相连接。
一些实施例中，一个第三丝杆9与三个第三滑杆10设于四个角，支撑件14的一端与第三丝杆9的滑动部相连接，另一端与一个第三滑杆10滑动连接，滑动件的两端分别与剩余两个第三滑杆10相滑动连接，支撑件14与滑动件呈相对设置，承接板13相对设置的两侧分别与支撑件14和滑动件相连接。
一些实施例中，两个第三丝杆9与两个第三滑杆10设于四个角，两个第三丝杆9设于对角线上，两个支撑件14的一端分别与第三丝杆9的滑动部相连接，另一端分别与一个第三滑杆10滑动连接，两个支撑件14与滑动件呈相对设置，承接板13相对设置的两侧分别与两个支撑件14相连接。
一些实施例中，两个第三丝杆9与两个第三滑杆10设于四个角，两个第三丝杆9设于对角线上，两个支撑件14的一端分别与第三丝杆9的滑动部相连接，另一端分别与一个第三滑杆10滑动连接，两个支撑件14与滑动件呈相对设置，承接板13相对设置的两侧分别与两个支撑件14相连接。
一些实施例中，驱动单元还包括：第五丝杆，与第三丝杆9在竖直方向上相平行并间隔一定距离设置，其驱动部与可正反转的第五电机输出轴相连接；承接板13的第一侧与支撑件 14相连接，相对设置的另一侧与第五滑杆的滑动部相连接。
实施例四
本实施例与上述实施例一至三的区别在于，打印机还包括：热量辐射结构16，向承接板 13上表面辐射热量。
本发明通过设置热量辐射结构16，加快了浆料中水份的蒸发，提高了生产效率。
热量辐射结构16设于支撑件14上且向上凸出于承接板13上表面所在的水平面设置。
本发明通过上述设置使热量辐射结构16始终对承接板13上表面和承接板13上方的一定空间内释放一定的热量。
热量辐射结构16为红外线加热管。红外线加热管采用定波长加热，当加热时，只有水分吸收热量后蒸发，而其他成分不受影响。
具体地，红外线加热管包括多个，多个红外线加热管横置并排列成近似于垂直承接板13 的板状。
一些实施例中，热量辐射结构16集成于承接板13上。
实施例五
本实施例与上述实施例的区别在于，打印机还包括喷头装置，喷头装置包括：挤压管21，轴线呈竖直延伸，挤压管21内部具有液态打印材料，底部具有出料口；第一搅拌器20，设于挤压管21内部并与挤压管21同轴设置；第一搅拌电机23，其输出轴与第一搅拌器20顶端相连接，第一搅拌器20底端自由设置；安装座，径向凸出于出料口外周壁面并高于第一搅拌器20底端设置或与第一搅拌器20底端相持平设置，喷头装置包括多个，多个喷头装置的挤压管21出料口分别与第一喷头17、第二喷头18、第三喷头15、第四喷头19相连通，安装座分别与第一喷头17、第二喷头18、第三喷头15、第四喷头19外周相连接。
本发明通过第一搅拌器20的底端低于安装座设置，避免了第一搅拌器20的底端高于安装座设置时安装座上方震动导致的安装座晃动，提高了喷头装置在打印机上的稳定性，降低了打印机工作时的震动噪音，同时还提升了打印机的打印效果。
实施例六
本实施例与上述实施例的区别在于，挤压管21底部为逐渐向下收缩的锥状面，出料口设于锥状面的底端。
本发明通过将挤压管21底部设置为逐渐向下收缩的锥状面并将出料口设置在锥状面的底端，使挤压管21具有喷头结构，无需另外配置喷头，从而简化了生产工艺，提高了生产效率。
其中，挤压管21为一体件。
实施例七
本实施例与上述实施例的区别在于，第一搅拌器20为螺杆式搅拌器，其外径等于挤压管 21的内径，使第一搅拌器20的外周沿与挤压管21内周壁相贴合。
一些实施例中，第一搅拌器20的长度等于挤压管21的长度，第一搅拌器20的底端与挤压管21的底部相抵触；另一些实施例中，第一搅拌器20的长度小于挤压管21的长度，第一搅拌器20的底端与挤压管21的底部相间隔一定距离。
螺杆式搅拌器采用变螺距螺杆，螺杆的螺距是按等差级数规律渐变排列。
实施例八
本实施例与上述实施例的区别在于，喷头装置还包括：储料器26，设于挤压管21上方，其为轴线呈竖直延伸的环状结构，储料器26内部存储有液态打印材料，底部具有放料口；进料管24，一端与放料口相连通，另一端经挤压管21侧壁上的连通孔与挤压管21相连通，连通孔高于第一搅拌器20底端设置。
本发明通过将储料器26设置为轴线呈竖直延伸的环状结构，减少了打印材料在储料器 26侧壁上的残留量。
优选的，储料器26顶壁上具有投料口。
储料器26安装在单独的支架上。进料管24为软管。
实施例九
本实施例与上述实施例的区别在于，储料器26底部为逐渐向下收缩的凹型面，放料口设于凹型面的底端。
本发明通过将储料器26底部设置为逐渐向下收缩的凹型面，并将放料口设置在凹型面的底端，进一步减小了打印材料在储料器26中的残留量。
实施例十
本实施例与上述实施例的区别在于，进料管24包括竖直延伸的第一延伸段和弧形延伸的、并竖直设置的第二延伸段，第一延伸段的顶端与放料口相连通，第一延伸段的底端与第二延伸段的顶端相连通，第二延伸段的底端与连通孔相连通。
一些实施例中，放料口设于连通孔上方，进料管24呈弧形延伸、并竖直设置，进料管 24的顶端与放料口相连通，底端与连通孔相连通。
本发明通过上述设置减小了打印材料在进料管24中的残留量。
进料管24也可为使浆料顺畅流动的其他形状。
实施例十一
本实施例与上述实施例的区别在于，连通孔与螺杆式搅拌器顶部的螺旋槽相对设置。
一些实施例中，连通管与螺杆上方空间相对设置。
本发明通过上述设置，提高了打印材料在挤压管21中的混合效果。
实施例十二
本实施例与上述实施例的区别在于，喷头装置还包括：第二搅拌器25，设于储料器26 内部并与储料器26同轴设置；第一搅拌电机28，其输出轴与第二搅拌器25顶端相连接，第二搅拌器25底端自由设置。
一些实施例中，第二搅拌器25底端与储料器26底部相间隔一定距离；另一些实施例中，第二搅拌器25底端与储料器26底部相抵触。
优选的，第二搅拌器25为浆式搅拌器。
实施例十三
本实施例与上述实施例的区别在于，装置还包括：温度调节单元，调节挤压管21内的材料温度。
本发明通过设置温度调节单元，避免了挤压管21内部的打印材料在温度较低时凝结，从而提高了打印材料在挤压管21内的混合效果，提升了打印机的打印效果。
温度调节单元包括与挤压管21外壁相贴合的第一加热结构22。
第一加热结构22为轴线呈竖直延伸的环状结构，其内径等于挤压管21外径，第一加热结构22套设至挤压管21外部，其内壁与挤压管21外壁相贴合，或者，第一加热结构22包括环绕挤压管21间隔布置的多个。
一些实施例中，第一加热结构22在轴向上的长度等于挤压管21在轴向上的长度，以加热挤压管21中的全部浆料。
优选的，第一加热结构22设于安装座上方。第一加热结构22与安装座间隔一定距离。第一加热结构22设于连通孔下方。第一加热结构22与连通孔间隔一定距离。
温度调节单元还包括与储料器26外壁相贴合的第二加热结构27。
第二加热结构27为轴线呈竖直延伸的环状结构，其内径等于储料器26外径，第二加热结构27套设至储料器26外部，其内壁与储料器26外壁相贴合，或者，第二加热结构27包括环绕储料器26间隔布置的多个。
优选的，温度调节单元还包括与进料管24外壁相贴合的第三加热结构，第三加热结构具有柔性，以包覆在进料管24外壁上。
第一加热结构22、第二加热结构27、第三加热结构可为电阻丝。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (10)
1.一种烟支3d打印机，其特征在于：包括：
承接板，呈水平设置；
喷头模块，包括喷射烟草浆料的第一喷头和喷射过滤嘴形成浆料的第二喷头，第一喷头和第二喷头分别设于承接板上方且出料口面向承接板；
驱动单元，使喷头模块和承接板在水平横向、水平纵向、垂直竖向上均可发生相对运动。
2.根据权利要求1所述的一种烟支3d打印机，其特征在于，驱动单元包括：
第一丝杆，设于承接板上方，第一丝杆沿水平纵向延伸，其驱动部与可正反转的第一电机输出轴相连接；
第二丝杆，设于承接板上方，第二丝杆沿水平横向延伸，其驱动部与设于第一丝杆的滑动部上、可正反转的第二电机相连接；
喷头模块设于第二丝杆的滑动部上。
3.根据权利要求2所述的一种烟支3d打印机，其特征在于，驱动单元还包括：
第一滑杆，与第一丝杆在水平方向上相平行并间隔一定距离设置；
第二丝杆的支撑部与第一滑杆相滑动连接。
4.根据权利要求3所述的一种烟支3d打印机，其特征在于，驱动单元还包括：
第二滑杆，与第二丝杆在水平方向上相平行并间隔一定距离设置，其两端分别与第一丝杆的滑动部和第一滑动件相连接；
第二丝杆的滑动部与第二滑杆相滑动连接；
喷头模块设于第二丝杆的滑动部上并与第二滑杆与第二丝杆之间的间隙在竖直方向上相对应设置。
5.根据权利要求2所述的一种烟支3d打印机，其特征在于，驱动单元还包括：
第三丝杆，设于第一丝杆下方，第三丝杆呈竖直延伸，其驱动部与可正反转的第三电机输出轴相连接；
支撑件，与第三丝杆的滑动部相连接；
承接板与支撑件相连接。
6.根据权利要求5所述的一种烟支3d打印机，其特征在于，驱动单元还包括:
第三滑杆，与第三丝杆在竖直方向上相平行并间隔一定距离设置；
承接板的第一侧与支撑件相连接，相对设置的另一侧与第三滑杆相滑动连接。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种烟支3d打印机，其特征在于，包括：
热量辐射结构，向承接板上表面辐射热量。
8.根据权利要求7所述的一种烟支3d打印机，其特征在于，热量辐射结构设于支撑件上且向上凸出于承接板上表面所在的水平面设置。
9.根据权利要求7所述的一种烟支3d打印机，其特征在于，热量辐射结构为红外线加热管。
10.根据权利要求1所述的一种烟支3d打印机，其特征在于，喷头模块还包括喷墨的第三喷头和/或喷射聚乳酸的第四喷头，第三喷头和第四喷头分别设于承接板上方且出料口面向承接板。
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