CN112848276A - 一种环保型3d打印机喷嘴智能清理系统 - Google Patents

一种环保型3d打印机喷嘴智能清理系统 Download PDF

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Abstract

一种环保型3D打印机喷嘴智能清理系统，包括工作台，在工作台上安装有清理装置、清理液循环装置、清洗液循环装置，清理装置和清理液循环装置、清洗液循环装置、净化装置连接，清理装置、清理液循环装置、清洗液循环装置、净化装置通过控制装置控制；清理装置包括浸泡室和储压室，储压室和浸泡室通过喷嘴连通；本发明利用清理液和超声波，在密闭的浸泡室和储压室中，高效地、批量地清理被堵塞的3D打印机喷嘴，同时净化清理过程中产生的有害气体，保护工作环境，环保。

Description

一种环保型3D打印机喷嘴智能清理系统
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种环保型3D打印机喷嘴智能清理系统。
背景技术
喷嘴是FDM型3D打印机的一个重要部件，在打印机工作时，一部分熔融线材会沾附在喷嘴的外表面形成积料，严重时会造成喷嘴堵塞；加工完后，残留在喷嘴内腔的余料冷却凝固，亦会造成喷头堵塞。
现在常采用机械法、加热法和化学浸泡法来解决喷头堵塞问题。机械法是利用喷头上的加热棒加热喷嘴，或者使用热风机手动加热喷嘴，软化堵塞的材料，然后用针将其推出；加热法是利用高温加热喷嘴，将堵塞喷嘴的积料和余料灰化，然后进行清理；化学浸泡法则是利用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚乳酸等3D打印线材易溶于丙酮、三氯甲烷等化学物质的特点，来清理喷嘴。但是这些方法存在着清理效率低，易损伤喷嘴降低打印精度，易对环境造成污染等缺点。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种环保型3D打印机喷嘴智能清理系统，利用清理液和超声波，在密闭的浸泡室和储压室中，高效地、批量地清理被堵塞的3D打印机喷嘴，同时净化清理过程中产生的有害气体，保护工作环境，环保。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种环保型3D打印机喷嘴智能清理系统，包括工作台1，在工作台1上安装有清理装置2、清理液循环装置3、清洗液循环装置4，清理装置2和清理液循环装置3、清洗液循环装置4、净化装置5连接，清理装置2、清理液循环装置3、清洗液循环装置4、净化装置5通过控制装置6控制，控制装置6安装在工作台1上。
所述的工作台1包括底板11，在底板11的上端面连接有立架12，在立架12的顶端连接有面板13，面板13和清理装置2、清理液循环装置3、清洗液循环装置4、净化装置5和控制装置6电连接。
所述的清理装置2包括密闭的浸泡室21和储压室22，浸泡室21连接在储压室22的顶端，浸泡室21底部一端通过第一排液阀23同清理液循环装置3的第一储液箱31相连接，浸泡室21底部另一端通过第二排液阀24同清洗液循环装置4的第二储液箱41相连接；
所述的浸泡室21包括浸泡箱体211，浸泡箱体211的顶端连接的顶盖212，浸泡箱体211内的侧壁上连接有液位传感器213，浸泡箱体211内的底端面上连接有第一压电陶瓷换能器214和喷嘴29；
所述的储压室22包括储压箱体221，储压箱体221连接在面板13的上端面上，储压箱体221内的底端连接有第二压电陶瓷换能器222，储压箱体221内的侧壁上连接有压力传感器223；储压室22和浸泡室21通过喷嘴29连通；
所述的储压箱体221底部一端分别通过第一截止阀25、第一安全阀27同清理液循环装置3的第一储液箱31相连接，储压箱体221底部另一端分别通过第二截止阀26、第二安全阀28同清洗液循环装置4的第二储液箱41相连接。
所述的清理液循环装置3包括第一储液箱31，第一储液箱31连接在底板11的上端面，第一储液箱31中盛有清理液32，第一储液箱31的顶盖内侧连接有第一过滤网37；
在面板13的上端面一侧连接第一支座33，在第一支座33的侧端面上连接第一液压泵34，第一液压泵34的入口端连接有第一吸液管35，第一吸液管35穿过第一储液箱31的顶盖，插入到清理液32中；第一液压泵34的出口端连接有第一二位三通阀36，第一二位三通阀36连接在第一支座33的侧端面上，第一二位三通阀36的一个出口同浸泡箱体211相连接，另一个出口同储压箱体221相连接。
所述的清洗液循环装置4包括第二储液箱41，第二储液箱41连接在底板11的上端面，第二储液箱41中盛有清洗液42，第二储液箱41的顶盖内侧连接有第二过滤网47；
在面板13的上端面另一侧连接有第二支座43，在第二支座43的侧端面上连接有第二液压泵44，第二液压泵44的入口端连接有第二吸液管45，第二吸液管45穿过第二储液箱41的顶盖，插入到清洗液42中，第二液压泵44的出口端连接有第二二位三通阀46，第二二位三通阀46连接在第二支座43的侧端面上，第二二位三通阀46的一个出口同浸泡箱体211相连接，另一个出口同储压箱体221相连接。
所述的净化装置5包括气泵51，气泵51连接在面板13上，气泵51的出气端连接有泄压阀52，泄压阀52同储压箱体221的进风口2211相连接；浸泡箱体211的排气孔2111和活性炭净化装置53的进气口531连接，活性炭净化装置53另一侧设有排气口532。
所述的控制装置6连接在面板13的上端面上，控制装置6分别与液位传感器213、第一压电陶瓷换能器214、第二压电陶瓷换能器222、压力传感器223、第一排液阀23、第二排液阀24、第一截止阀25、第二截止阀26、第一安全阀27、第二安全阀28、第一液压泵34、第一二位三通阀36、第二二位三通阀46、第二液压泵44、气泵51、泄压阀52电连接。
本发明的有益效果是：
本发明利用清理液32在超声波的辅助下，能够高效地、批量地清理被堵塞的3D打印机的喷嘴29，在密闭的浸泡室21和储压室22中清理喷嘴29，可以有效地防止有害的清理液气体泄漏出来危害人体、污染环境；能够有序地对喷嘴29进行清理、清洗和风干，实现了工序的集成；能够利用压力传感器223测量储压室22内清理液的压力，依据压力值变化情况智能化地判断喷嘴29内腔中的余料是否已经清理干净；在风干喷嘴29、储压室22及浸泡室21时，利用活性炭净化装置53吸收有害的丙酮、三氯甲烷，净化排出的气体，保护工作环境，环保。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明工作台、清理液循环装置和清洗液循环装置的结构示意图。
图3为本发明清理装置的结构示意图。
图4为本发明浸泡室和储压室的结构示意图。
图5为本发明第一二位三通阀、第二二位三通阀、净化装置和压力传感器的结构示意图。
图6为本发明活性炭净化装置和储压箱体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种环保型3D打印机喷嘴智能清理系统，包括工作台1，在工作台1上安装有清理装置2、清理液循环装置3、清洗液循环装置4，清理装置2和清理液循环装置3、清洗液循环装置4、净化装置5连接，清理装置2、清理液循环装置3、清洗液循环装置4、净化装置5通过控制装置6控制，控制装置6安装在工作台1上。
如图1、图2所示，所述的工作台1包括底板11，在底板11的上端面连接有立架12，在立架12的顶端连接有面板13，面板13和清理装置2、清理液循环装置3、清洗液循环装置4、净化装置5和控制装置6电连接。
如图2～图6所示，所述的清理装置2包括密闭的浸泡室21和储压室22，浸泡室21连接在储压室22的顶端，浸泡室21底部一端通过第一排液阀23同清理液循环装置3的第一储液箱31相连接，浸泡室21底部另一端通过第二排液阀24同清洗液循环装置4的第二储液箱41相连接；
所述的浸泡室21包括浸泡箱体211，浸泡箱体211的顶端连接的顶盖212，浸泡箱体211内的侧壁上连接有液位传感器213，浸泡箱体211内的底端面上连接有第一压电陶瓷换能器214和喷嘴29；
所述的储压室22包括储压箱体221，储压箱体221连接在面板13的上端面上，储压箱体221内的底端连接有第二压电陶瓷换能器222，储压箱体221内的侧壁上连接有压力传感器223；储压室22和浸泡室21通过喷嘴29连通；
所述的储压箱体221底部一端分别通过第一截止阀25、第一安全阀27同清理液循环装置3的第一储液箱31相连接，储压箱体221底部另一端分别通过第二截止阀26、第二安全阀28同清洗液循环装置4的第二储液箱41相连接。
所述的清理液循环装置3包括第一储液箱31，第一储液箱31连接在底板11的上端面，第一储液箱31中盛有清理液32，第一储液箱31的顶盖内侧连接有第一过滤网37；
在面板13的上端面一侧连接第一支座33，在第一支座33的侧端面上连接第一液压泵34，第一液压泵34的入口端连接有第一吸液管35，第一吸液管35穿过第一储液箱31的顶盖，插入到清理液32中；第一液压泵34的出口端连接有第一二位三通阀36，第一二位三通阀36连接在第一支座33的侧端面上，第一二位三通阀36的一个出口同浸泡箱体211相连接，另一个出口同储压箱体221相连接。
所述的清洗液循环装置4包括第二储液箱41，第二储液箱41连接在底板11的上端面，第二储液箱41中盛有清洗液42，第二储液箱41的顶盖内侧连接有第二过滤网47；
在面板13的上端面另一侧连接有第二支座43，在第二支座43的侧端面上连接有第二液压泵44，第二液压泵44的入口端连接有第二吸液管45，第二吸液管45穿过第二储液箱41的顶盖，插入到清洗液42中，第二液压泵44的出口端连接有第二二位三通阀46，第二二位三通阀46连接在第二支座43的侧端面上，第二二位三通阀46的一个出口同浸泡箱体211相连接，另一个出口同储压箱体221相连接。
如图5、图6所示，所述的净化装置5包括气泵51，气泵51连接在面板13上，气泵51的出气端连接有泄压阀52，泄压阀52同储压箱体221的进风口2211相连接；浸泡箱体211的排气孔2111和活性炭净化装置53的进气口531连接，活性炭净化装置53另一侧设有排气口532。
所述的控制装置6连接在面板13的上端面上，控制装置6分别与液位传感器213、第一压电陶瓷换能器214、第二压电陶瓷换能器222、压力传感器223、第一排液阀23、第二排液阀24、第一截止阀25、第二截止阀26、第一安全阀27、第二安全阀28、第一液压泵34、第一二位三通阀36、第二二位三通阀46、第二液压泵44、气泵51、泄压阀52电连接。
本发明的工作原理为：
当堵塞喷头的线材是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯时，向第一储液箱31加注丙酮作为清理液，是聚乳酸时，加注三氯甲烷与水的混合液作为清理液；向第二储液箱41加注纯净水作为清洗液；
(1)清理喷嘴堵塞余料：
打开顶盖212，将喷嘴29利用螺纹结构连接到浸泡箱体211内底部的端面上；通过控制装置6接通第一二位三通阀36和浸泡室21，启动第一液压泵34，利用第一吸液管35从第一储液箱31中抽取清理液32，经过第一二位三通阀36，送至浸泡箱体211内；
液位传感器213采集浸泡箱体211内清理液的液位，并传至控制装置6；当液位升至设定的高度QLY1，即清理液32能够浸没喷嘴29时，控制装置6启动第一压电陶瓷换能器214产生超声波，激振清理液，对喷嘴29出口端外部的积料和出口端内腔的余料进行浸泡软化和清理；
控制装置6接通第一二位三通阀36和储压室22，将清理液32送至储压箱体221；当储压箱体221充满后，清理液32会在压力的作用下，沿着喷嘴29的内腔进入浸泡箱体211，在此过程中可以对喷嘴内腔的余料进行清理；控制装置6启动第二压电陶瓷换能器222产生超声波，激振清理液32，强化喷嘴进口端内腔余料的浸泡软化和清理；如若因为喷嘴堵塞，造成清理液32无法顺畅地流入浸泡室21，导致储压室22的压力升至设定的安全阀值，则第一安全阀27打开，将一部分清理液32排入第一储液箱31，使得储压室22的压力不大于安全阀值，当储压室22的压力降至工作阀值时，则关闭第一安全阀27；
清理液32通过喷嘴29内腔持续流入浸泡箱体211；当浸泡箱体211内清理液32的液位升至设定的QLY2时，控制装置6打开第一排液阀23，将多余的清理液32排放至第一储液箱31，当液位降至QLY1时，则关闭第一排液阀23，这个过程反复持续，使得浸泡箱体211内清理液32的液位始终位于QLY1和QLY2之间；
安装在储压箱体221内侧壁上的压力传感器223，用于采集储压室22内的液体压力，当测得储压室22的压力降至安全阀值和工作阀值之间的一个定值并能够维持恒定10分钟时，表明喷嘴29内腔中的余料已经清理干净；
关闭第一液压泵34；打开第一排液阀23，将浸泡室21内的清理液32棑至第一储液箱31；打开第一截止阀25，将储压室22内的清理液32棑至第一储液箱31；
(2)清洗喷嘴和清理装置：
通过控制装置6接通第二二位三通阀46和浸泡室21，启动第二液压泵44，利用第二吸液管45从第二储液箱41中抽取清洗液，经过第二二位三通阀46，送至浸泡箱体211内；
液位传感器213采集浸泡箱体211内清洗液42的液位，并传至控制装置6；当液位升至设定的高度QLY1，即清洗液42能够浸没喷嘴29时，控制装置6启动第一压电陶瓷换能器214产生超声波，激振清洗液42，对喷嘴29和浸泡室21进行清洗；
控制装置6接通第二二位三通阀46和储压室22，将清洗液42送至储压箱体221；当储压箱体221充满后，清洗液42会在压力的作用下，沿着喷嘴29的内腔进入浸泡箱体211，在此过程中可以对喷嘴内腔进行清洗；控制装置6启动第二压电陶瓷换能器222产生超声波，激振清洗液42，强化喷嘴进口端内腔的清洗；如若储压室的压力升至设定的安全阀值，则第二安全阀28打开，将一部分清洗液42排入第二储液箱41，使得储压室22的压力不大于安全阀值，当储压室22的压力降至工作阀值时，则关闭第二安全阀28；
清洗液42通过喷嘴29内腔持续流入浸泡箱体211；当浸泡箱体211内清洗液42的液位升至设定的QLY2时，控制装置6打开第二排液阀24，将多余的清洗液42排放至第二储液箱41，当液位降至QLY1时，则关闭第二排液阀24，这个过程反复持续，使得浸泡箱体211内清洗液42的液位始终位于QLY1和QLY2之间；
当用清洗液42将喷嘴29、浸泡室21和储压室22内的清理液32清理干净后，关闭第二液压泵44；打开第二排液阀24，将浸泡室21内的清洗液42棑至第二储液箱41；打开第二截止阀26，将储压室22内的清洗液42棑至第二储液箱41；
(3)风干喷嘴29、储压室22及浸泡室21，净化排出的气体：
启动气泵51，将空气经过泄压阀52送入储压室22，流经喷嘴29内腔进入浸泡室21，然后从活性炭净化装置53排出；当储压室22的空气压力超过安全阀值时，泄压阀52打开自行泄压；活性炭净化装置53可吸收排出的气体中所含的丙酮、三氯甲烷等有害气体；喷嘴29清理工作结束。

Claims (7)

1.一种环保型3D打印机喷嘴智能清理系统，包括工作台(1)，其特征在于：在工作台(1)上安装有清理装置(2)、清理液循环装置(3)、清洗液循环装置(4)，清理装置(2)和清理液循环装置(3)、清洗液循环装置(4)、净化装置(5)连接，清理装置(2)、清理液循环装置(3)、清洗液循环装置(4)、净化装置(5)通过控制装置(6)控制，控制装置(6)安装在工作台(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种环保型3D打印机喷嘴智能清理系统，其特征在于：所述的工作台(1)包括底板(11)，在底板(11)的上端面连接有立架(12)，在立架(12)的顶端连接有面板(13)，面板(13)和清理装置(2)、清理液循环装置(3)、清洗液循环装置(4)、净化装置(5)和控制装置(6)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种环保型3D打印机喷嘴智能清理系统，其特征在于：所述的清理装置(2)包括密闭的浸泡室(21)和储压室(22)，浸泡室(21)连接在储压室(22)的顶端，浸泡室(21)底部一端通过第一排液阀(23)同清理液循环装置(3)的第一储液箱(31)相连接，浸泡室(21)底部另一端通过第二排液阀(24)同清洗液循环装置(4)的第二储液箱(41)相连接；
所述的浸泡室(21)包括浸泡箱体(211)，浸泡箱体(211)的顶端连接的顶盖(212)，浸泡箱体(211)内的侧壁上连接有液位传感器(213)，浸泡箱体(211)内的底端面上连接有第一压电陶瓷换能器(214)和喷嘴(29)；
所述的储压室(22)包括储压箱体(221)，储压箱体(221)连接在面板(13)的上端面上，储压箱体(221)内的底端连接有第二压电陶瓷换能器(222)，储压箱体(221)内的侧壁上连接有压力传感器(223)；储压室(22)和浸泡室(21)通过喷嘴(29)连通；
所述的储压箱体(221)底部一端分别通过第一截止阀(25)、第一安全阀(27)同清理液循环装置(3)的第一储液箱(31)相连接，储压箱体(221)底部另一端分别通过第二截止阀(26)、第二安全阀(28)同清洗液循环装置(4)的第二储液箱(41)相连接。
4.根据权利要求3所述的一种环保型3D打印机喷嘴智能清理系统，其特征在于：所述的清理液循环装置(3)包括第一储液箱(31)，第一储液箱(31)连接在底板(11)的上端面，第一储液箱(31)中盛有清理液(32)，第一储液箱(31)的顶盖内侧连接有第一过滤网(37)；
在面板(13)的上端面一侧连接第一支座(33)，在第一支座(33)的侧端面上连接第一液压泵(34)，第一液压泵(34)的入口端连接有第一吸液管(35)，第一吸液管(35)穿过第一储液箱(31)的顶盖，插入到清理液(32)中；第一液压泵(34)的出口端连接有第一二位三通阀(36)，第一二位三通阀(36)连接在第一支座(33)的侧端面上，第一二位三通阀(36)的一个出口同浸泡箱体(211)相连接，另一个出口同储压箱体(221)相连接。
5.根据权利要求3所述的一种环保型3D打印机喷嘴智能清理系统，其特征在于：所述的清洗液循环装置(4)包括第二储液箱(41)，第二储液箱(41)连接在底板(11)的上端面，第二储液箱(41)中盛有清洗液(42)，第二储液箱(41)的顶盖内侧连接有第二过滤网(47)；
在面板(13)的上端面另一侧连接有第二支座(43)，在第二支座(43)的侧端面上连接有第二液压泵(44)，第二液压泵(44)的入口端连接有第二吸液管(45)，第二吸液管(45)穿过第二储液箱(41)的顶盖，插入到清洗液(42)中，第二液压泵(44)的出口端连接有第二二位三通阀(46)，第二二位三通阀(46)连接在第二支座(43)的侧端面上，第二二位三通阀(46)的一个出口同浸泡箱体(211)相连接，另一个出口同储压箱体(221)相连接。
6.根据权利要求3所述的一种环保型3D打印机喷嘴智能清理系统，其特征在于：所述的净化装置(5)包括气泵(51)，气泵(51)连接在面板(13)上，气泵(51)的出气端连接有泄压阀(52)，泄压阀(52)同储压箱体(221)的进风口(2211)相连接；浸泡箱体(211)的排气孔(2111)和活性炭净化装置(53)的进气口(531)连接，活性炭净化装置(53)另一侧设有排气口(532)。
7.根据权利要求3、4、5或6所述的一种环保型3D打印机喷嘴智能清理系统，其特征在于：所述的控制装置(6)连接在面板(13)的上端面上，控制装置(6)分别与液位传感器(213)、第一压电陶瓷换能器(214)、第二压电陶瓷换能器(222)、压力传感器(223)、第一排液阀(23)、第二排液阀(24)、第一截止阀(25)、第二截止阀(26)、第一安全阀(27)、第二安全阀(28)、第一液压泵(34)、第一二位三通阀(36)、第二二位三通阀(46)、第二液压泵(44)、气泵(51)、泄压阀(52)电连接。
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