CN113400438B - 3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种3D打印设备，包括顺次连接的储料装置、输送装置和挤出装置；储料装置包括储料桶、升降机构、挤压结构和调节机构；储料桶顶部形成进口，底部形成出口，出口对接于输送装置；升降机构具有能从进口出入储料桶的升降端；挤压结构设于升降端，挤压结构的边缘与储料桶的内壁滑动贴合，以在挤压结构和储料桶之间形成挤压空间，挤压空间位于挤压结构的下方，挤压结构上开设有与挤压空间连通的第一气孔；调节机构设于挤压结构，调节机构具有使第一气孔密闭的第一状态，以及使第一气孔敞开的第二状态。本发明提供的3D打印设备，能够保证打印过程中连续供料，避免打印中断，也不会导致原料反流。

Description

3D打印设备

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印设备。

背景技术

随着3D打印技术的发展，能用于进行3D打印的材料范围越来越大，陶土材料就是其中之一。现有的用于陶土的3D打印装置的上料过程很繁琐，上料过程耗时较长，导致陶土原料无法快速的进行补给，最终会导致原料供不应求，无法连续的进行打印；同时，在上料过程中，料筒内活塞的动作还容易导致后续设备中的陶土原料反流，对打印的连续性和可靠性造成了进一步的负面影响。

发明内容

本发明实施例提供一种3D打印设备，旨在简化上料过程，同时避免原料反流。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种3D打印设备，包括：顺次连接的储料装置、输送装置和挤出装置；

所述储料装置包括：

储料桶，所述储料桶顶部形成进口，底部形成出口，所述出口对接于所述输送装置；

升降机构，具有能从所述进口出入所述储料桶的升降端；

挤压结构，设于所述升降端，所述挤压结构的边缘与所述储料桶的内壁滑动贴合，以在所述挤压结构和所述储料桶之间形成挤压空间，所述挤压结构上开设有与所述挤压空间连通的第一气孔；以及

调节机构，设于所述挤压结构，所述调节机构具有使所述第一气孔密闭的第一状态，以及使所述第一气孔敞开的第二状态。

在一种可能的实现方式中，所述挤压结构的上表面具有平面区域，所述第一气孔开设于所述平面区域；

所述调节机构包括：

调节板，所述调节板贴合于所述平面区域，所述调节板与所述挤压结构转动连接，且转轴垂直于所述调节板的板面，所述调节板上开设有第二气孔；以及

调节驱动单元，连接于所述调节板，用于驱动所述调节板转动；

在所述第一状态下，所述第二气孔与所述第一气孔错位分布；

在所述第二状态下，所述第二气孔与所述第一气孔交叠分布。

在一种可能的实现方式中，所述调节驱动单元包括：

调节驱动电机，连接于所述升降端；

调节主动齿轮，固设于所述调节驱动电机的输出轴；以及

调节从动齿轮，固接于所述调节板，且与所述调节板的转轴同轴设置，所述调节从动齿轮与所述调节主动齿轮啮合。

在一种可能的实现方式中，所述升降机构包括：

升降伸缩件，所述升降伸缩件的主体连接于所述储料桶；以及

升降连杆，所述升降连接杆的上端连接于所述升降伸缩件的伸缩端，下端形成所述升降端；

所述挤压结构为挤压板，所述挤压板连接于所述升降连杆的下端；

所述调节板套设于所述升降连杆，并与所述升降连杆转动配合。

在一种可能的实现方式中，所述输送装置包括：

螺杆输送机构，所述螺杆输送机构的出料端的内径沿物料流通方向逐渐减小；以及

第一输送管，所述第一输送管的进料端连接于所述螺杆输送机构的出料端，所述第一输送管的出料端连接于所述挤出装置。

在一种可能的实现方式中，所述第一输送管的内径沿物料流动方向逐渐缩小。

在一种可能的实现方式中，所述挤出装置包括：

挤压机构，连接于所述输送装置，所述挤压机构用于压实物料；以及

挤出机构，连接于所述挤压机构。

在一种可能的实现方式中，所述挤压机构为螺杆式的挤压输送机构，所述挤压机构的出料端的内径沿物料流通方向逐渐减小。

在一种可能的实现方式中，所述挤出机构包括：

挤出筒，所述挤出筒内具有与所述挤压机构对接的第二输送管；

调节盘，转动连接于所述挤出筒，所述调节盘上设有用于封堵所述第二输送管下出料端的止出头，以及多个与所述第二输送管下出料端对接的挤出头，多个所述挤出头内挤出通道的断面形状均不同；以及

挤出调节结构，设于所述挤出筒，并能带动所述调节盘转动。

在一种可能的实现方式中，所述挤出头内挤出通道的断面形状为圆形、方形和三角形中的一种。

本申请的3D打印设备中，升降机构能带动挤压结构从储料桶的进口处进出储料桶，在储料桶内还具有原料的情况下，升降机构带动挤压结构持续挤压原料，以实现向输送装置中持续供料；当储料桶内原料用尽的时候，调节机构上的第一气孔敞开，使得挤压结构下部空间的气压与外界气压平衡，随后升降机构带动挤压结构上移直至移出储料桶，操作人员此时可从储料桶的进口处投料，投料完毕后通过升降机构带动挤压结构下移，同时使第一气孔密闭，再次进行挤压供料。本申请的3D打印设备，通过上下移动挤压结构就能方便的进行投料或挤压，无需进行零部件的拆卸，上料速度快，能够保证打印过程中连续供料，避免打印中断；同时，通过控制第一气孔的开闭，在挤压结构上移的过程中，不会因气压问题导致原料反流，也能在下压的过程中保持挤压结构下部空间的密闭性，增加原料的紧实程度，减少原料中的空气，提升打印出的模型的品质。

附图说明

图1为本发明实施例提供的3D打印装置的主视结构示意图；

图2为本发明实施例采用的储料装置的内部结构示意图；

图3为本发明实施例采用的调节机构和挤压结构的俯视图；

图4为本发明实施例采用的挤压机构的结构示意图；

图5为图4中调节盘、止出头和挤出头的仰视图。

附图标记说明：

100、储料装置；

110、储料桶；111、进口；112、出口；

120、升降机构；121、升降伸缩件；122、升降连杆；

130、挤压结构；

140、调节机构；141、调节板；142、第二气孔；143、调节驱动电机；144、调节主动齿轮；145、调节从动齿轮；

150、第一气孔；

200、输送装置；210、螺杆输送机构；220、第一输送管；

300、挤出装置；

310、挤压机构；

320、挤出机构；321、挤出筒；322、调节盘；323、第二输送管；324、止出头；325、挤出头；326、挤出调节电机。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，本申请的3D打印装置适用于陶土材料的打印，也适用于其他与陶土材料性状类似的材料的打印，在此不再一一列举。

请一并参阅图1至图3，现对本发明提供的3D打印设备进行说明。所述3D打印设备，包括顺次连接的储料装置100、输送装置200和挤出装置300。

储料装置100包括储料桶110、升降机构120、挤压结构130和调节机构140；储料桶110顶部形成进口111，底部形成出口112，出口112对接于输送装置200；升降机构120具有能从进口111出入储料桶110的升降端；挤压结构130设于升降端，挤压结构130的边缘与储料桶110的内壁滑动贴合，以在挤压结构130和储料桶110之间形成挤压空间，挤压空间位于挤压结构130的下方，挤压结构130上开设有与挤压空间连通的第一气孔150；调节机构140设于挤压结构130，调节机构140具有使第一气孔150密闭的第一状态，以及使第一气孔150敞开的第二状态。

本实施例提供的3D打印设备，与现有技术相比，其中的升降机构120能带动挤压结构130从储料桶110的进口111处进出储料桶110，在储料桶110内还具有原料的情况下，升降机构120带动挤压结构130持续挤压原料，以实现向输送装置200中持续供料；当储料桶110内原料用尽的时候，调节机构140上的第一气孔150敞开，使得挤压结构130下部空间的气压与外界气压平衡，随后升降机构120带动挤压结构130上移直至移出储料桶110，操作人员此时可从储料桶110的进口111处投料，投料完毕后通过升降机构120带动挤压结构130下移，同时使第一气孔150密闭，再次进行挤压供料。

本申请的3D打印设备，通过上下移动挤压结构130就能方便的进行投料或挤压，无需进行零部件的拆卸，上料速度快，能够保证打印过程中连续供料，避免打印中断；同时，通过控制第一气孔150的开闭，在挤压结构130上移的过程中，不会因气压问题导致原料反流，也能在下压的过程中保持挤压结构130下部空间的密闭性，增加原料的紧实程度，减少原料中的空气，提升打印出的模型的品质。

在一些实施例中，参阅图2及图3，挤压结构130的上表面具有平面区域，第一气孔150开设于平面区域。调节机构140包括调节板141和调节驱动单元；调节板141贴合于平面区域，调节板141与挤压结构130转动连接，且转轴垂直于调节板141的板面，调节板141上开设有第二气孔142；调节驱动单元连接于调节板141，用于驱动调节板141转动；在第一状态下，第二气孔142与第一气孔150错位分布；在第二状态下，第二气孔142与第一气孔150交叠分布。需要理解的是，第二气孔142与第一气孔150的交叠，可以是部分交叠，也可以是完全交叠，能满足挤压空间与外界的气压平衡即可。

本实施例中，调节板141在调节驱动单元的带动下能以贴合于平面区域的姿态在挤压结构130上转动，在转动过程中，第二气孔142能沿一弧线路径移动，移动过程中存在第二气孔142与第一气孔150交叠的状态(即第二状态)，也存在第二气孔142与第一气孔150交错的状态(即第一状态)，这种移动方式使得调节板141的动作控制更加简单。

在一些实施例中，参阅图2及图3，调节驱动单元包括调节驱动电机143、调节主动齿轮144和调节从动齿轮145；调节驱动电机143连接于升降端；调节主动齿轮144固设于调节驱动电机143的输出轴；调节从动齿轮145固接于调节板141，且与调节板141的转轴同轴设置，调节从动齿轮145与调节主动齿轮144啮合。

本实施例采用齿轮传动的方式实现对调节板141的动作控制，结构简单，响应速度快，故障率低，便于维修。

在一些实施例中，参阅图1及图2，升降机构120包括升降伸缩件121和升降连杆122；升降伸缩件121的主体连接于储料桶110；升降连接杆122的上端连接于升降伸缩件121的伸缩端，下端形成升降端；挤压结构130为挤压板，挤压板连接于升降连杆122的下端；调节板141套设于升降连杆122，并与升降连杆122转动配合。

本实施例的挤压结构130为板状结构，能实现挤压的同时，占用空间小，且板面自成平面区域，无需再单独设置平面区域，调节板141的设置位置更加灵活，本实施例中，调节板141采用套装的方式实现与升降连杆122的配合，利用升降连杆122作为调节板141的转轴，减少零件使用数量，结构更加简单紧凑。同时，本实施例采用的升降机构120结构简单，可控性强，升降行程较长，便于挤压结构130移出储料桶110。

可选的升降伸缩件121可为升降液压缸、升降气缸、电推杆等构件，能满足直线伸缩的需求即可，在此不再一一列举。

在一些实施例中，参阅图3，升降连杆122位于调节板141的中心，挤压板上围绕升降连杆122开设有多个第一气孔150，调节板141上围绕升降连杆122开设有多个第二气孔142。第一状态下，多个第二气孔142和多个第一气孔150交错分布；第二状态下，多个第二气孔142和多个第一气孔150交叠分布。

本实施例通过设置多个第二气孔142和多个第一气孔150，在调节的时候，有利于缩短调节板141的转动形成，通过转动较小的角度即可在第一状态和第二状态之间完成切换，响应速度更快。

在一些实施例中，参阅图1，输送装置200包括螺杆输送机构210和第一输送管220；螺杆输送机构210的出料端的内径沿物料流通方向逐渐减小；第一输送管220的进料端连接于螺杆输送机构210的出料端，第一输送管220的出料端连接于挤出装置300。

本实施例采用螺杆输送机构210实现物料的输送，在输送过程中，内部的螺杆对物料有挤压作用，配合出料端逐渐减小的内径，使得物料得到有效的挤压，有利于排出物料中的空气，提高物料的密实程度。另外，通过设置第一输送管220，能使螺杆输送机构210与挤出装置300之前的相对位置更加灵活。

其中，第一输送管220为软管，即使第一输送管220发生折弯也不会影响物料的输送，使得本申请的3D设备适于安装于机械臂上。

在一些实施例中，参阅图1，第一输送管220的内径沿物料流动方向逐渐缩小，在输送物料的过程中，第一输送管220能实现对物料的进一步压实，从而提高物料的密实程度。

在一些实施例中，参阅图1，挤出装置300包括挤压机构310和挤出机构320；挤压机构310连接于输送装置200，挤压机构310用于压实物料；挤出机构320连接于挤压机构310。挤压机构310能将自第一输送管220输出的物料进行进一步压实，使得物料获得更好的密实性，最大程度的减少物料中的气泡和空气，使得物料能更加均匀的自挤出机构320中挤出。

在一些实施例中，参阅图1，为实现对物料的进一步压实，挤压机构310为螺杆式的挤压输送机构，挤压机构的出料端的内径沿物料流通方向逐渐减小。挤压机构310的原理与前述的螺杆输送机构210类似，在此不再赘述。

在一些实施例中，参阅图4及图5，挤出机构320包括挤出筒321、调节盘322和挤出调节结构；挤出筒321内具有与挤压机构310对接的第二输送管323；调节盘322转动连接于挤出筒321，调节盘322上设有用于封堵第二输送管323下出料端的止出头324，以及多个与第二输送管323下出料端对接的挤出头325，多个挤出头323内挤出通道的断面形状均不同；挤出调节结构设于挤出筒321，并能带动调节盘322转动。

本实施例通过挤出调节结构带动调节盘322转动，进而能使第二输送管323对接于止出头324或不同的挤出头325，在打印过程中，根据不同的模型需求选择切换不同形状挤出通道的挤出头325，使用灵活性更强；在打印完毕后，将止出头324对应于第二输送管323，防止物料继续挤出。

需要时说明的是，止出头324可以是调节盘322上的一个凸起结构，能对应封堵第二输送管323，也可以仅为一个平面，总体来说止出头324的结构能满足对物料的阻断即可，其结构不做唯一性限定。止出头324所在的区域可参考图5中的虚线圆形区域，与挤出头325所在区域错开即可。

在一些实施例中，参阅图5，挤出头325内挤出通道的断面形状为圆形、方形和三角形中的一种。采用筒断面形状的挤出通道，可挤出断面形状不同的挤出条，其中，方形和三角形的断面的接触面积比较充分，几种形状分别适用于不同模型结构的打印。

在一些实施例中，参阅图4，挤出调节结构包括挤出调节电机326、挤出调节主动齿轮和挤出调节从动齿轮，挤出调节主动齿轮固设于挤出调节电机326的输出轴，挤出调节从动齿轮同轴固定于调节盘322，挤出调节主动齿轮啮合于挤出调节从动齿轮。本实施例采用齿轮传动机构实现调节盘322的转动控制，结构简单紧凑，响应速度快，适用于打印过程中的切换需求，实现快速切换，避免影响打印生产周期。

若打印原料为陶土，本发明的3D打印装置的使用过程大致为：

1)将将搅拌均匀的陶土倒入储料桶110中，通过升降伸缩件121控制升降连杆122向下移动，带动挤压结构130和调节机构140整体向下移动，同时保持第一气孔150的密闭状态；

2)通过挤压结构130挤压陶土，陶土随即进入螺杆输送机构210，螺杆输送机构210中的电机带动内部螺旋杆转动，推动陶土不断的向前输送，直至通过第一输送管220输送至挤出装置；

3)经第一输送管220输出的陶土进入挤压机构310，挤压机构310中的电机带动内部的螺旋杆转动将陶土向挤出机构320输送，直至从挤出头325中挤出；

4)若打印过程中需要不同形状的挤出条，则通过挤出调节电机326驱动调节盘322转动，以实现切换；

5)若挤压结构130触及储料桶110的桶底，则说明陶土用尽，通过调节驱动电机143带动调节板141转动，使第二气孔142与第一气孔150交叠，通过升降伸缩件121控制升降连杆122向上移动，带动挤压结构130和调节机构140整体向上移动，直至移出储料桶110，随后重复上述的步骤1)～4)，直至打印全部完成。

本发明的3D打印装置彻底解放了机械臂的重量要求，可以实现连续性打印，也能有效改善陶土打印过程中存在较多气泡和空气的问题，同时，还能通过切换不同的挤出头实现不同种类模型的打印，使用灵活性强。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种3D打印设备，其特征在于，包括顺次连接的储料装置、输送装置和挤出装置；

所述储料装置包括：

储料桶，所述储料桶顶部形成进口，底部形成出口，所述出口对接于所述输送装置；

升降机构，具有能从所述进口出入所述储料桶的升降端；

挤压结构，设于所述升降端，所述挤压结构的边缘与所述储料桶的内壁滑动贴合，以在所述挤压结构和所述储料桶之间形成挤压空间，所述挤压结构上开设有与所述挤压空间连通的第一气孔；以及

调节机构，设于所述挤压结构，所述调节机构具有使所述第一气孔密闭的第一状态，以及使所述第一气孔敞开的第二状态；

所述挤压结构的上表面具有平面区域，所述第一气孔开设于所述平面区域；

所述调节机构包括：

调节板，所述调节板贴合于所述平面区域，所述调节板与所述挤压结构转动连接，且转轴垂直于所述调节板的板面，所述调节板上开设有第二气孔；以及

调节驱动单元，连接于所述调节板，用于驱动所述调节板转动；

在所述第一状态下，所述第二气孔与所述第一气孔错位分布；

在所述第二状态下，所述第二气孔与所述第一气孔交叠分布；

所述调节驱动单元包括：

调节驱动电机，连接于所述升降端；

调节主动齿轮，固设于所述调节驱动电机的输出轴；以及

调节从动齿轮，固接于所述调节板，且与所述调节板的转轴同轴设置，所述调节从动齿轮与所述调节主动齿轮啮合；

所述升降机构包括：

升降伸缩件，所述升降伸缩件的主体连接于所述储料桶；以及

升降连杆，所述升降连接杆的上端连接于所述升降伸缩件的伸缩端，下端形成所述升降端；

所述挤压结构为挤压板，所述挤压板连接于所述升降连杆的下端；

所述调节板套设于所述升降连杆，并与所述升降连杆转动配合。

2.如权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述输送装置包括：

螺杆输送机构，所述螺杆输送机构的出料端的内径沿物料流通方向逐渐减小；以及

第一输送管，所述第一输送管的进料端连接于所述螺杆输送机构的出料端，所述第一输送管的出料端连接于所述挤出装置。

3.如权利要求2所述的3D打印设备，其特征在于，所述第一输送管的内径沿物料流动方向逐渐缩小。

4.如权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述挤出装置包括：

挤压机构，连接于所述输送装置，所述挤压机构用于压实物料；以及

挤出机构，连接于所述挤压机构。

5.如权利要求4所述的3D打印设备，其特征在于，所述挤压机构为螺杆式的挤压输送机构，所述挤压机构的出料端的内径沿物料流通方向逐渐减小。

6.如权利要求4所述的3D打印设备，其特征在于，所述挤出机构包括：

挤出筒，所述挤出筒内具有与所述挤压机构对接的第二输送管；

调节盘，转动连接于所述挤出筒，所述调节盘上设有用于封堵所述第二输送管下出料端的止出头，以及多个与所述第二输送管下出料端对接的挤出头，多个所述挤出头内挤出通道的断面形状均不同；以及

挤出调节结构，设于所述挤出筒，并能带动所述调节盘转动。

7.如权利要求6所述的3D打印设备，其特征在于，所述挤出头内挤出通道的断面形状为圆形、方形和三角形中的一种。

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