CN112026170A - 一种3d打印机活塞系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D打印机活塞系统，包括缸套、活塞裙、活塞板、密封装置、基板锁紧机构、基板、盖板、恒温装置、导向机构和驱动系统。缸套与3D打印机的躯体固定连接，缸套内的下部是活塞裙，活塞裙设有导向机构和驱动系统，活塞裙上端设有活塞板，活塞板上端是盖板，其特点是基板与盖板之间通过快速锁紧机构固定连接，活塞密封装置采用楔条施力式密封装置，基板更换快捷，打印机运行精度高。

Description

一种3D打印机活塞系统
技术领域
本发明涉及增材制造领域，尤其涉及一种3D打印机活塞系统。
背景技术
采用不同的材料、或不同的成型工艺，3D打印机的结构和原理也有所不同，逐层铺粉烧结成型、或逐层铺粉固化成型的3D打印机，是目前结构较为成熟的3D打印机之一，包括金属粉和非金属粉3D打印机。3D打印机的活塞系统是打印机的主要功能部件，目前，公知的这类3D打印机的活塞系统结构比较复杂，制造成本较高，且存在以下缺陷：1.密封装置与缸套间摩擦力较大，以至于经常出现爬行现象，使打印质量降低；2.使用过程中摩擦力与密封效果不易调整，漏粉问题无法解决；3.基板与活塞板采用螺钉直接固定，螺钉位置与工件位置经常无法避让，为了解决这一问题，往往需要配备不同螺钉位置的多块基板，并且，与基板相连接的活塞板往往因为螺纹孔过多而提前报废。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种3D打印机活塞系统，包括缸套、活塞裙、活塞板、密封装置、基板锁紧机构、基板、盖板、恒温装置、导向机构和驱动系统，其中：
所述密封装置为楔条-弹簧结构，楔条的楔面与活塞板的斜面结合，弹簧在楔条内的上方，楔条在弹簧力和斜面的共同作用下，楔条的背面就对密封圈施力，使密封圈周边与缸套的内壁始终保持贴合，让活塞得到密封；
所述基板锁紧机构是一种快速锁紧机构，由嵌装在盖板周边的一组钩块构成，钩块能够前后移动，钩块上部的钩是楔面，基板周边的下部也设有楔面，二楔面能够相互吻合，当钩块前进时，钩块的钩就能把基板钩住且锁紧，当钩块后退时，钩块的钩就能把基板松开。
优选地，密封装置包括密封圈、压条、第一螺钉、楔条和弹簧；楔条内上部的一组弹簧和一组第一螺钉相间分布，即隔一个弹簧是一个第一螺钉。
优选地，基板锁紧机构由一组钩块和第二螺钉构成；钩块嵌装在盖板上、并通过第二螺钉连接，钩块的钩与基板下部的楔面相贴合。
优选地，钩块的侧面为“工”字形结构，其中，所述“工”字形的上部内侧设置楔形面的钩。
优选地，盖板上部周边设有若干T形槽，每个钩块各通过一T形槽与盖板嵌装。
本发明实施例提供的一种3D打印机活塞系统，包括缸套、活塞裙、活塞板、密封装置、基板锁紧机构、基板、盖板、恒温装置、导向机构和驱动系统，其中：所述密封装置为楔条-弹簧结构，楔条的楔面与活塞板的斜面结合，弹簧在楔条内的上方，楔条在弹簧力和斜面的共同作用下，楔条的背面就对密封圈施力，使密封圈周边与缸套的内壁始终保持贴合，让活塞得到密封；所述基板锁紧机构是一种快速锁紧机构，由嵌装在盖板周边的一组钩块构成，钩块能够前后移动，钩块上部的钩是楔面，基板周边的下部也设有楔面，二楔面能够相互吻合，当钩块前进时，钩块的钩就能把基板钩住且锁紧，当钩块后退时，钩块的钩就能把基板松开。本发明实施例提供的3D打印机活塞系统，密封圈的密封效果好，且摩擦力小，而且楔条上设有螺钉，通过螺钉可以调节楔条对密封圈施力的大小，解决了漏粉问题和爬行现象导致的打印质量低的问题，从而使打印机运行精度更高；基板锁紧机构使得基板更换方便快捷，更关键的是基板上没有螺钉孔，解决了现有技术中有螺钉孔时，螺钉孔与工件会经常无法避让等问题。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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的附图。
图1为本发明实施例提供的一种3D打印机活塞系统的三维结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种3D打印机活塞系统上升到另一状态的三维结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种3D打印机活塞系统的主视全剖示意图；
图4为本发明实施例提供的一种3D打印机活塞系统上升到另一状态的主视全剖示意图；
图5为本发明实施例提供的一种3D打印机活塞系统的密封装置局部放大示意图；
图6为本发明实施例提供的一种3D打印机活塞系统的基板锁紧机构局部放大示意图；
图7是本发明实施例提供的一种钩块的外形图；
图1-7中，1.缸套，2.活塞裙，3.活塞板，4.密封装置，5.基板锁紧机构，6.基板，7.盖板，8.恒温装置，9.导向机构，10.驱动系统,401.密封圈,402.压条，403.第一螺钉，404.楔条，405.弹簧，501.钩块，502.第二螺钉。
具体实施方式
本发明实施例提供的一种3D打印机活塞系统，如图1、图2、图3、图4所示，3D打印机活塞系统包括缸套1、活塞裙2、活塞板3、密封装置4、基板锁紧机构5、基板6、盖板7、恒温装置8、导向机构9和驱动系统10。
缸套1与3D打印机的躯体固定连接，缸套1内下部是活塞裙2，活塞裙2设有至少一组导向机构9，活塞裙2下部装有驱动系统10，活塞裙2上端设有活塞板3，活塞板3与活塞裙2固定连接，活塞板3的周边外沿与缸套1的内径相匹配。在具体实施过程中，活塞板3的周边外沿小于缸套1的内径，以使活塞板3在驱动系统和活塞裙2的带动下能在缸套1内上下灵活运动。如图所示，活塞板3上表面中心部位设有凹坑，恒温装置8嵌设在活塞板3的凹坑内。活塞板3上端是盖板7，盖板7与活塞板3固定连接，盖板7上部周边设有基板锁紧机构5，通过基板锁紧机构5将盖板7与基板6紧固连接，在3D打印机工作时，活塞在驱动系统10的作用下沿导向机构9向下移动。
在具体实施过程中，活塞板3的上面周边设置凹槽，凹槽内设置密封装置4，在本发明实施例中，凹槽可以设置成截面为类梯形的结构。所述密封装置4为楔条-弹簧结构，楔条的楔面与活塞板3凹槽的斜面结合，弹簧在楔条内的上方，楔条在弹簧力和斜面的共同作用下，楔条的背面就对密封圈施力，使密封圈周边与缸套1的内壁始终保持贴合，让活塞与缸套1之间得到密封；由于弹簧的弹力经过楔面-斜面变换后才加到密封圈上，所以密封圈虽然受力不大，但又很难退让，因此，密封效果好，且摩擦力小；另外，楔条上设有螺钉，通过螺钉可以调节楔条对密封圈施力的大小，从而解决了现有技术中漏粉问题。
在一种可能的实施例中，密封装置4的结构如图4、图5所示，密封装置4包括密封圈401、压条402、第一螺钉403、楔条404和弹簧405；密封圈401的外侧与缸套1的内壁贴合，密封圈401的内侧是压条402，紧贴压条402的是楔条404，楔条404的楔面与活塞板3凹槽的斜面相互吻合；如图5所示，楔条404的上表面嵌设有一组弹簧405、下表面设置一组第一螺钉403，盖板7通过第一螺钉403与活塞板3固定连接。弹簧405上端受盖板7作用、下端对楔条404施加压力，楔条404在弹簧405和活塞板3的共同作用，楔条404的背面就对压条402施加压力，压条402又对密封圈401施加压力，这样就能够使密封圈401周边与缸套1的内壁始终保持贴合状态，提高了3D打印机活塞的密封效果，解决了漏粉问题；由于弹簧的弹力经过楔面-斜面变换后才加到密封圈上，所以密封圈虽然受力不大，但又很难退让，因此，密封效果好，且摩擦力小；楔条404内上部的一组弹簧405和一组第一螺钉403相间分布，即隔一个弹簧405是一个第一螺钉403，第一螺钉403具有调节作用，通过第一螺钉403能够调节楔条404对压条402的作用效果、调节密封圈401与缸套1之间的摩擦力。
所述基板锁紧机构5是一种快速锁紧机构，主要由嵌装在盖板7和基板6周边的一组钩块构成，钩块能够前后移动，钩块上部的钩是楔面，基板6周边的下部也设有楔面，二楔面能够相互吻合，当钩块前进时，钩块的钩就能把基板6钩住且锁紧，当钩块后退时，钩块的钩就能把基板6松开，使得基板6更换方便快捷，更关键的是基板6上没有螺钉孔，解决了现有技术中有螺钉孔时，螺钉孔与工件会经常无法避让的问题。
在一种可能的实施例中，基板锁紧机构5的结构如图4、图6所示，基板锁紧机构5由一组钩块501和第二螺钉502构成；钩块501嵌装在盖板7上，通过第二螺钉502连接，钩块501的钩与基板6下部的楔面相贴合，当第二螺钉502拧紧时，钩块501就向前移动，在钩块501和基板6楔面的作用下，基板6就被向下拉紧，经多点拉紧，基板6就被固定在盖板7上，当第二螺钉502松开时，钩块501就向后移动，基板6就能够从盖板7上拆下。
如图7所示，钩块501在基板锁紧机构5中是一个多方向受力的重要零件，钩块501上方的钩是楔面，与基板6下部的楔面相贴合，结合面受法向力；钩块501下部有三个作用：一是与盖板7连接，二是前后移动导向，三是承受第二螺钉502的拉力，为了满足其功用，所以，将钩块501的形状设计的比较独特，钩块501的形状从侧面看为“工”字形结构，即下部是倒“T”块结构，上部内侧是含楔形面的钩，组合起来就是“工”字形，“工”字形结构的中心设置螺孔。
如图6所示，盖板7上部周边设有若干与钩块501匹配的T形槽，每个钩块501各通过一T形槽和第二螺钉502与盖板7嵌装。
所述恒温装置8是把一组加热元件、传感器、保护器和温控器集为一体的集成板，用于打印机成形缸内的温度调控。
所述导向机构9用于活塞的运动导向，以保证所打印零件的打印精度。
所述驱动系统10为滚动丝杠副结构，用于驱动活塞运动和保证活塞的运动精度。驱动系统能够驱动活塞裙沿导向机构作上下运动，当活塞裙上下运动时，基板通过活塞板和盖板同时也作上下运动，形成了3D打印机的活塞系统运动。
本装置密封装置与成形缸间摩擦力及密封效果调整方便，基板更换快捷，打印机运行精度高。
本发明实施例提供的一种3D打印机活塞系统，包括缸套、活塞裙、活塞板、密封装置、基板锁紧机构、基板、盖板、恒温装置、导向机构和驱动系统，其中：所述密封装置为楔条-弹簧结构，楔条的楔面与活塞板的斜面结合，弹簧在楔条内的上方，楔条在弹簧力和斜面的共同作用下，楔条的背面就对密封圈施力，使密封圈周边与缸套的内壁始终保持贴合，让活塞得到密封；所述基板锁紧机构是一种快速锁紧机构，由嵌装在盖板周边的一组钩块构成，钩块能够前后移动，钩块上部的钩是楔面，基板周边的下部也设有楔面，二楔面能够相互吻合，当钩块前进时，钩块的钩就能把基板钩住且锁紧，当钩块后退时，钩块的钩就能把基板松开。本发明实施例提供的3D打印机活塞系统，密封圈的密封效果好，且摩擦力小，而且楔条上设有螺钉，通过螺钉可以调节楔条对密封圈施力的大小，解决了漏粉问题和爬行现象导致的打印质量低的问题，从而使打印机运行精度更高；基板锁紧机构使得基板更换方便快捷，更关键的是基板上没有螺钉孔，解决了现有技术中有螺钉孔时，螺钉孔与工件会经常无法避让等问题。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种3D打印机活塞系统，其特征在于，包括缸套(1)、活塞裙(2)、活塞板(3)、密封装置(4)、基板锁紧机构(5)、基板(6)、盖板(7)、恒温装置(8)、导向机构(9)和驱动系统(10)，其中：
所述密封装置(4)为楔条-弹簧结构，楔条的楔面与活塞板(3)的斜面结合，弹簧在楔条内的上方，楔条在弹簧力和斜面的共同作用下，楔条的背面就对密封圈施力，使密封圈周边与缸套(1)的内壁始终保持贴合，让活塞得到密封；
所述基板锁紧机构(5)是一种快速锁紧机构，由嵌装在盖板(7)周边的一组钩块构成，钩块能够前后移动，钩块上部的钩是楔面，基板(6)周边的下部也设有楔面，二楔面能够相互吻合，当钩块前进时，钩块的钩就能把基板(6)钩住且锁紧，当钩块后退时，钩块的钩就能把基板(6)松开。
2.根据权利要求1所述的3D打印机活塞系统，其特征在于，密封装置(4)包括密封圈(401)、压条(402)、第一螺钉(403)、楔条(404)和弹簧(405)；楔条(404)内上部的一组弹簧(405)和一组第一螺钉(403)相间分布，即隔一个弹簧(405)是一个第一螺钉(403)。
3.根据权利要求1所述的3D打印机活塞系统，其特征在于，基板锁紧机构(5)由一组钩块(501)和第二螺钉(502)构成；钩块(501)嵌装在盖板(7)上、并通过第二螺钉(502)连接，钩块(501)的钩与基板(6)下部的楔面相贴合。
4.根据权利要求3所述的3D打印机活塞系统，其特征在于：钩块(501)的侧面为“工”字形结构，其中，所述“工”字形的上部内侧设置楔形面的钩。
5.根据权利要求3所述的3D打印机活塞系统，其特征在于：盖板(7)上部周边设有若干T形槽，每个钩块(501)各通过一T形槽与盖板(7)嵌装。
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