CN114290670A - 一种基于电磁铁阵列的3d打印装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电磁铁阵列的3D打印装置，包括工作箱体，所述工作箱体内部一侧安装有升降机构，且工作箱体顶部一侧安装有立柱，立柱中上部一侧开设有半弧形槽，本发明对大尺寸的成型工件进行面式供料、扫描成型，有利于对大幅面大尺寸的产品进行高效、精准的成型制作，提高成型速率、减少制作过程中所耗费的时间，通过转动机构的设置，实现了自动化的上料供料，同时采用阵列的电磁头进行磁吸上料，实现了一次性大面积的上料，并且电磁铁本体放置在电磁头底部，避免了上料时相互干涉，提升了设备的实用性，通过升降机构的设置，实现了打印平台的自动升降，在3D打印的过程中打印平台自行下降，有利于提升设备的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印机技术领域，具体为一种基于电磁铁阵列的3D打印装置。
背景技术
能对磁场作出某种方式反应的材料称为磁性材料，磁性材料一般是Fe，Co，Ni元素及其合金，稀土元素及其合金，以及一些Mn的化合物。利用其各种磁特性和特殊效应可制成各种不同功能的元件或器件，用于存储、传输和转换电磁能量与信息；或在特定空间产生一定强度和分布的磁场；有时也以材料的自然形态而直接利用。通电产生磁性、断电后磁性立即消失的材料叫做电磁材料，可用于制造电力技术中的各种电机、变压器，电子技术中的各种磁性元件和微波电子管，通信技术中的滤波器和增感器，国防技术中的磁性水雷、电磁炮，各种家用电器等，在勘探、能源、生物、国防等领域得到广泛的关注。
3D打印是快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式将树脂、凝胶、金属等材料构造成物体的技术，目前针对磁性材料的3D打印方式主要为激光烧结(SLS)、激光熔融(SLM)，激光烧结打印机是将料粉涂抹在成型零件的上表面，采用高强度激光对新铺层上的零件截面进行扫描，该材料粉末在高强度激光辐照下烧结在一起，得到该零件的截面，并粘结到下面的成型零件上；其中一层烧结后，铺上一层新的材料粉末，并选择性烧结下一段，激光熔融与SLS相似，不同之处是SLM需要的激光强度更高。
这种由点到线再到面的激光逐层打印方法相较于面成型的打印方法效率过低，打印较大尺寸的物体耗时较长，限制了3D打印在实际的应用，为解决此问题，提高打印效率本发明设计了一种基于电磁铁阵列的3D打印装置，而这种通过电磁的方式可以通过通电功率来控制电磁铁吸料量，从而精准控制每个点取料的量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电磁铁阵列的3D打印装置，以解决上述背景技术中提出打印效率低和上料速度慢的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于电磁铁阵列的3D打印装置，包括工作箱体，所述工作箱体内部一侧安装有升降机构，且工作箱体顶部一侧安装有立柱，立柱中上部一侧开设有半弧形槽，且半弧形槽内部安装有转动机构，立柱顶部一侧固定连接有安装臂，且安装臂底部一侧安装有激光照射器。
优选的，所述升降机构包括升降杆、升降板、导向杆、底座、伺服电机、丝杆、蜗轮、轴承座、第一从动锥齿轮、蜗杆、第一主动锥齿轮、转轴和第一固定块，工作箱体内部底面一侧安装有底座，且底座顶部安装有伺服电机，伺服电机输出端套接固定有第一主动锥齿轮，且第一主动锥齿轮外圆周啮合有第一从动锥齿轮，第一从动锥齿轮中心固定贯穿有转轴，且转轴两端分别转动连接有第一固定块，第一固定块对称安装在工作箱体内部底面一侧，转轴中心套接固定有蜗杆，且蜗杆外圆周一侧啮合有蜗轮，蜗轮中心贯穿有丝杆，且丝杆上部活动套接有升降板，升降板与丝杆通过滚珠螺母配合连接，且丝杆两端分别转动连接有轴承座，轴承座对称安装在工作箱体内部顶面与底面，升降板顶部中心安装有升降杆，且升降杆中下部活动贯穿工作箱体顶部另一侧，升降杆顶部安装有打印平台。
优选的，所述升降板四角位置分别活动贯穿有导向杆，且导向杆顶部与底部分别与工作箱体内部顶面与底面四处固定连接。
优选的，所述转动机构包括转动块、转动臂、限位轴承、连接杆、固定轴、第二固定块、第二从动锥齿轮、垫块、第二主动锥齿轮和驱动电机，半弧形槽内部转动连接有转动块，且转动块一侧安装有转动臂，转动臂贯穿半弧形槽，转动块顶部与底部中心分别安装有连接杆，且两个连接杆外圆周分别套接固定有限位轴承，限位轴承外圆周分别与立柱内圆周焊接，转动块底部的连接杆的底部中心安装有固定轴，且固定轴中心活动贯穿工作箱体顶部一侧，固定轴底端固定连接有第二从动锥齿轮，且第二从动锥齿轮外圆周与第二主动锥齿轮外圆周啮合，第二主动锥齿轮安装在驱动电机输出端，且驱动电机底部固定连接有垫块，垫块固定连接在工作箱体内部底面另一侧，固定轴中心活动套接有第二固定块，且第二固定块与固定轴转动连接，第二固定块安装在工作箱体内部顶面一侧。
优选的，所述转动臂底部一侧安装有安装板，且安装板底部均匀安装有若干电磁头，电磁头内部中心开设有中心孔，且电磁头底部中心安装有电磁铁本体，电磁铁本体顶部中心设置有电线，电线活动贯穿中心孔。
优选的，所述工作箱体底部四角位置分别焊接有支撑腿。
优选的，所述工作箱体一侧顶部固定连接有料槽，且工作箱体一侧底部安装有电控箱，电控箱内部底面安装有蓄电池，且电控箱内部顶面安装有电路板。
优选的，所述电控箱一侧顶部焊接有安装杆，且安装杆顶部中心固定连接有控制器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明对大尺寸的成型工件进行面式供料、扫描成型，有利于对大幅面大尺寸的产品进行高效、精准的成型制作，提高成型速率、减少制作过程中所耗费的时间，大大提高了工作效率；
2.本发明通过转动机构的设置，实现了自动化的上料供料，提升了设备的自动化程度，同时采用阵列的电磁头进行磁吸上料，实现了一次性大面积的上料，并且电磁铁本体放置在电磁头底部，避免了上料时发生相互干涉，提升了设备的实用性；
3.本发明通过升降机构的设置，实现了打印平台的自动升降，在3D打印的过程中打印平台自行下降，有利于层层上料打印，保证了打印的精度，有利于提升设备的实用性。
附图说明
图1为本发明的整体结构立体图；
图2为本发明的图1中A区域放大示意图；
图3为本发明的整体结构正视图；
图4为本发明的整体结构正视剖视图；
图5为本发明的图4中B区域放大示意图；
图6为本发明的整体结构侧视剖视图；
图7为本发明的图6中C区域放大示意图；
图8为本发明的电磁头立体示意图；
图9为本发明的电磁头正视剖视图；
图中：1、工作箱体；2、升降机构；3、打印平台；4、转动机构；5、激光照射器；6、安装臂；7、立柱；8、料槽；9、控制器；10、安装杆；11、电控箱；12、支撑腿；13、半弧形槽；14、电磁头；15、安装板；16、蓄电池；17、电路板；18、中心孔；19、电线；20、电磁铁本体；201、升降杆；202、升降板；203、导向杆；204、底座；205、伺服电机；206、丝杆；207、蜗轮；208、轴承座；209、第一从动锥齿轮；210、蜗杆；211、第一主动锥齿轮；212、转轴；213、第一固定块；401、转动块；402、转动臂；403、限位轴承；404、连接杆；405、固定轴；406、第二固定块；407、第二从动锥齿轮；408、垫块；409、第二主动锥齿轮；410、驱动电机。
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1-9，本发明提供的一种实施例：一种基于电磁铁阵列的3D打印装置，包括工作箱体1，工作箱体1一侧顶部固定连接有料槽8，且工作箱体1一侧底部安装有电控箱11，电控箱11内部底面安装有蓄电池16，且电控箱11内部顶面安装有电路板17，电控箱11一侧顶部焊接有安装杆10，且安装杆10顶部中心固定连接有控制器9，有利于控制器9的固定安装，工作箱体1底部四角位置分别焊接有支撑腿12，有利于支撑设备，工作箱体1内部一侧安装有升降机构2，升降机构2包括升降杆201、升降板202、导向杆203、底座204、伺服电机205、丝杆206、蜗轮207、轴承座208、第一从动锥齿轮209、蜗杆210、第一主动锥齿轮211、转轴212和第一固定块213，工作箱体1内部底面一侧安装有底座204，且底座204顶部安装有伺服电机205，伺服电机205输出端套接固定有第一主动锥齿轮211，且第一主动锥齿轮211外圆周啮合有第一从动锥齿轮209，第一从动锥齿轮209中心固定贯穿有转轴212，且转轴212两端分别转动连接有第一固定块213，第一固定块213对称安装在工作箱体1内部底面一侧，转轴212中心套接固定有蜗杆210，且蜗杆210外圆周一侧啮合有蜗轮207，蜗轮207中心贯穿有丝杆206，且丝杆206上部活动套接有升降板202，升降板202与丝杆206通过滚珠螺母配合连接，且丝杆206两端分别转动连接有轴承座208，轴承座208对称安装在工作箱体1内部顶面与底面，升降板202顶部中心安装有升降杆201，且升降杆201中下部活动贯穿工作箱体1顶部另一侧，升降杆201顶部安装有打印平台3，升降板202四角位置分别活动贯穿有导向杆203，且导向杆203顶部与底部分别与工作箱体1内部顶面与底面四处固定连接，有利于通过导向杆203保证升降板202的运动方向，且工作箱体1顶部一侧安装有立柱7，立柱7中上部一侧开设有半弧形槽13，且半弧形槽13内部安装有转动机构4，转动机构4包括转动块401、转动臂402、限位轴承403、连接杆404、固定轴405、第二固定块406、第二从动锥齿轮407、垫块408、第二主动锥齿轮409和驱动电机410，半弧形槽13内部转动连接有转动块401，且转动块401一侧安装有转动臂402，转动臂402贯穿半弧形槽13，转动块401顶部与底部中心分别安装有连接杆404，且两个连接杆404外圆周分别套接固定有限位轴承403，限位轴承403外圆周分别与立柱7内圆周焊接，转动块401底部的连接杆404的底部中心安装有固定轴405，且固定轴405中心活动贯穿工作箱体1顶部一侧，固定轴405底端固定连接有第二从动锥齿轮407，且第二从动锥齿轮407外圆周与第二主动锥齿轮409外圆周啮合，第二主动锥齿轮409安装在驱动电机410输出端，且驱动电机410底部固定连接有垫块408，垫块408固定连接在工作箱体1内部底面另一侧，固定轴405中心活动套接有第二固定块406，且第二固定块406与固定轴405转动连接，第二固定块406安装在工作箱体1内部顶面一侧，转动臂402底部一侧安装有安装板15，且安装板15底部均匀安装有若干电磁头14，电磁头14内部中心开设有中心孔18，且电磁头14底部中心安装有电磁铁本体20，电磁铁本体20顶部中心设置有电线19，电线19活动贯穿中心孔18，有利于自动上料，立柱7顶部一侧固定连接有安装臂6，且安装臂6底部一侧安装有激光照射器5。
工作原理：本发明在使用过程中，首先将足够的打印的料粉放入料槽8中，随后在计算机中用3D建模软件制作模型，利用软件将三维模型切片为面模型，发送到电磁头14阵列的3D打印装置的控制器9中，随后打开伺服电机205，伺服电机205输出端开始转动，随后带动第一主动锥齿轮211转动，继而带动第一从动锥齿轮209，随后带动转轴212转动，然后带动蜗杆210转动，继而带动蜗轮207转动，从而带动丝杆206转动，然后带动升降板202沿着导向杆203向上运动，随后带动升降杆201向上运动，随即带动打印平台3向上运动，直至打印平台3运动到最高点为止，此时打开驱动电机410，驱动电机410输出端开始转动，随后带动第二主动锥齿轮409转动，然后带动第二从动锥齿轮407转动，随后带动固定轴405转动，从而带动连接杆404转动，然后带动转动块401转动，随后带动转动臂402转动，然后带动安装板15，随后带动电磁头14，当电磁头14转动180°后转动到料槽8上方停止，此时控制器9在扫描过程中，根据切片生成的二维图形控制对应的电磁头14矩阵中电磁铁本体20的打开和关闭，根据切片中的图形形状来吸附料粉，吸附料粉之后，转动臂402反向转动180°后来到打印平台3正上方，此时关闭电磁铁本体20，将料粉按照形状放置到打印平台3上，此时转动臂402转动90°，离开打印平台3，此时开启激光照射器5，激光照射器5对料粉进行扫描打印，随即完成一层打印，完成后伺服电机205带动打印平台3下降一层，随后转动臂402再次转动到料槽8顶部进行吸附上料，重复上述操作，循环往复，完成产品的3D打印，本发明采用电磁头14矩阵中电磁铁本体20进行吸附上料，实现了一次性大面积上料，有利于对大幅面大尺寸的产品进行高效、精准的成型制作，提高成型速率，同时有利于自动化上料、打印，提升了设备的自动化程度。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (8)
1.一种基于电磁铁阵列的3D打印装置，包括工作箱体(1)，其特征在于：所述工作箱体(1)内部一侧安装有升降机构(2)，且工作箱体(1)顶部一侧安装有立柱(7)，立柱(7)中上部一侧开设有半弧形槽(13)，且半弧形槽(13)内部安装有转动机构(4)，立柱(7)顶部一侧固定连接有安装臂(6)，且安装臂(6)底部一侧安装有激光照射器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁铁阵列的3D打印装置，其特征在于：所述升降机构(2)包括升降杆(201)、升降板(202)、导向杆(203)、底座(204)、伺服电机(205)、丝杆(206)、蜗轮(207)、轴承座(208)、第一从动锥齿轮(209)、蜗杆(210)、第一主动锥齿轮(211)、转轴(212)和第一固定块(213)，工作箱体(1)内部底面一侧安装有底座(204)，且底座(204)顶部安装有伺服电机(205)，伺服电机(205)输出端套接固定有第一主动锥齿轮(211)，且第一主动锥齿轮(211)外圆周啮合有第一从动锥齿轮(209)，第一从动锥齿轮(209)中心固定贯穿有转轴(212)，且转轴(212)两端分别转动连接有第一固定块(213)，第一固定块(213)对称安装在工作箱体(1)内部底面一侧，转轴(212)中心套接固定有蜗杆(210)，且蜗杆(210)外圆周一侧啮合有蜗轮(207)，蜗轮(207)中心贯穿有丝杆(206)，且丝杆(206)上部活动套接有升降板(202)，升降板(202)与丝杆(206)通过滚珠螺母配合连接，且丝杆(206)两端分别转动连接有轴承座(208)，轴承座(208)对称安装在工作箱体(1)内部顶面与底面，升降板(202)顶部中心安装有升降杆(201)，且升降杆(201)中下部活动贯穿工作箱体(1)顶部另一侧，升降杆(201)顶部安装有打印平台(3)。
3.根据权利要求2所述的一种基于电磁铁阵列的3D打印装置，其特征在于：所述升降板(202)四角位置分别活动贯穿有导向杆(203)，且导向杆(203)顶部与底部分别与工作箱体(1)内部顶面与底面四处固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于电磁铁阵列的3D打印装置，其特征在于：所述转动机构(4)包括转动块(401)、转动臂(402)、限位轴承(403)、连接杆(404)、固定轴(405)、第二固定块(406)、第二从动锥齿轮(407)、垫块(408)、第二主动锥齿轮(409)和驱动电机(410)，半弧形槽(13)内部转动连接有转动块(401)，且转动块(401)一侧安装有转动臂(402)，转动臂(402)贯穿半弧形槽(13)，转动块(401)顶部与底部中心分别安装有连接杆(404)，且两个连接杆(404)外圆周分别套接固定有限位轴承(403)，限位轴承(403)外圆周分别与立柱(7)内圆周焊接，转动块(401)底部的连接杆(404)的底部中心安装有固定轴(405)，且固定轴(405)中心活动贯穿工作箱体(1)顶部一侧，固定轴(405)底端固定连接有第二从动锥齿轮(407)，且第二从动锥齿轮(407)外圆周与第二主动锥齿轮(409)外圆周啮合，第二主动锥齿轮(409)安装在驱动电机(410)输出端，且驱动电机(410)底部固定连接有垫块(408)，垫块(408)固定连接在工作箱体(1)内部底面另一侧，固定轴(405)中心活动套接有第二固定块(406)，且第二固定块(406)与固定轴(405)转动连接，第二固定块(406)安装在工作箱体(1)内部顶面一侧。
5.根据权利要求4所述的一种基于电磁铁阵列的3D打印装置，其特征在于：所述转动臂(402)底部一侧安装有安装板(15)，且安装板(15)底部均匀安装有若干电磁头(14)，电磁头(14)内部中心开设有中心孔(18)，且电磁头(14)底部中心安装有电磁铁本体(20)，电磁铁本体(20)顶部中心设置有电线(19)，电线(19)活动贯穿中心孔(18)。
6.根据权利要求1所述的一种基于电磁铁阵列的3D打印装置，其特征在于：所述工作箱体(1)底部四角位置分别焊接有支撑腿(12)。
7.根据权利要求1所述的一种基于电磁铁阵列的3D打印装置，其特征在于：所述工作箱体(1)一侧顶部固定连接有料槽(8)，且工作箱体(1)一侧底部安装有电控箱(11)，电控箱(11)内部底面安装有蓄电池(16)，且电控箱(11)内部顶面安装有电路板(17)。
8.根据权利要求7所述的一种基于电磁铁阵列的3D打印装置，其特征在于：所述电控箱(11)一侧顶部焊接有安装杆(10)，且安装杆(10)顶部中心固定连接有控制器(9)。
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