CN114559523A - 一种具有流量补偿功能的3d打印挤出机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有流量补偿功能的3D打印挤出机，包括：螺杆挤出模块、压力变送器模块和L型流量补偿模块，压力变送器模块和螺杆挤出模块底部连接用于压力检测，L型流量补偿装置安装在螺杆挤出模块侧壁用于材料补充；压力变送器模块包括压力转换器和电流继电器，压力转换器用于压力采集并转为电流信号，电流继电器用于根据电流信号实现常闭触点的开断，L型流量补偿装置包括储藏材料的L型储料罐、闸阀及贯通式步进电机，当压力变送器模块中的电流继电器的常闭触点接合时，闸阀和贯通式步进电机的开关打开，从L型储料罐挤出材料流至螺杆挤出模块；本发明提供的具有流量补偿功能的3D打印挤出机，能够实现更均质的打印效果以及减少人为的监管。

Description

一种具有流量补偿功能的3D打印挤出机
技术领域
本发明涉及3D打印设备领域，特别是指一种具有流量补偿功能的3D打印挤出机。
背景技术
与传统的减材制造技术相反，3D打印的工作原理是通过逐层堆叠材料来构建模型实体的。由于3D打印技术具有高度的灵活性和加工可定制的特性，越来越多地被建筑师及艺术家用于构建非常规的几何形状。
然而，当前使用陶泥、粘土等湿性材料作为原材料的3D打印技术还存在一些问题。例如：由于材料混合和装填过程难以避免气泡的出现，因此常常在打印的过程中出现挤出材料断流的现象。而且在发现喷嘴挤出材料流不足后，即使及时做出增加原料供应的指令，材料流也会因为指令的延迟执行和输料管道过长导致材料补充不及时，从而在当前层会有难以预料的质量缺失。为了提升打印质量，提升打印的成功率以及减少人为处理的时间，有必要增加设备应对缺陷的自适应能力。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种具有流量补偿功能的3D打印挤出机，能够实现更均质的打印效果以及减少人为的监管，还可用来装填与主管道输送材料存在快速反应的材料。
本发明采用如下技术方案：
一种具有流量补偿功能的3D打印挤出机，包括：螺杆挤出模块、压力变送器模块和L型流量补偿模块，所述压力变送器模块和螺杆挤出模块底部连接用于压力检测，所述L型流量补偿装置安装在螺杆挤出模块侧壁用于材料补充；压力变送器模块包括压力转换器和电流继电器，所述压力转换器用于压力采集并将压力转换为电流信号，所述电流继电器用于根据压力转换器输出的电流信号实现常闭触点的开断，所述L型流量补偿装置包括储藏材料的L型储料罐、闸阀及贯通式步进电机，当压力变送器模块中的电流继电器的常闭触点接合时，L型流量补偿装置的闸阀和贯通式步进电机的电源开关打开，从L型流量补偿装置的L型储料罐挤出材料流至螺杆挤出模块。
具体地，所述螺杆挤出模块包括闭环步进电机，所述闭环步进电机被固定在电机安装座上，闭环步进电机的输出轴通过联轴器与变距螺杆相连，电机安装座与方形机筒通过螺钉连接在一起，喷嘴与方形机筒底部螺纹口旋合连接。
具体地，所述变距螺杆与方形机筒的底端设有空腔。
具体地，所述压力变送器模块与螺杆挤出模块中变距螺杆与方形机筒的底端的空腔相接。
具体地，所述压力转换器用于压力采集并将压力转换为电流信号，所述电流信号为4～20mA的电信号。
具体地，L型储料罐在拐角连接处为锥角。
具体地，闸阀位于L型储料罐和螺杆挤出模块之间，在闸阀与L型储料罐之间设有储料罐橡胶垫片，在闸阀与螺杆挤出模块之间设有闸阀橡胶垫片。
具体地，贯通式步进电机通过驱动柱塞推动L型储料罐的材料流向螺杆挤出模块。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供了一种具有流量补偿功能的3D打印挤出机，包括：螺杆挤出模块、压力变送器模块和L型流量补偿模块，所述压力变送器模块和螺杆挤出模块底部连接用于压力检测，所述L型流量补偿装置安装在螺杆挤出模块侧壁用于材料补充；压力变送器模块包括压力转换器和电流继电器，所述压力转换器用于压力采集并将压力转换为电流信号，所述电流继电器用于根据压力转换器输出的电流信号实现常闭触点的开断，所述L型流量补偿装置包括储藏材料的L型储料罐、闸阀及贯通式步进电机，当压力变送器模块中的电流继电器的常闭触点接合时，L型流量补偿装置的闸阀和贯通式步进电机的电源开关打开，从L型流量补偿装置的L型储料罐挤出材料流至螺杆挤出模块；本发明提供的具有流量补偿功能的3D打印挤出机，能够实现更均质的打印效果以及减少人为的监管，还可用来装填与主管道输送材料存在快速反应的材料。
(2)本发明提供的具有流量补偿功能的3D打印挤出机，在变距螺杆与方形机筒的底端设有空腔，由于在挤出材料时，检测的材料的压力往往是随着材料流动而波动的，设有空腔，使得在此段所检测的压力相对稳定，保证压力检测准确。
(3)本发明提供了一种具有流量补偿功能的3D打印挤出机，L型储料罐在拐角连接处被加工为锥角，以减小材料流动所需要的压力。
(4)本发明提供了一种具有流量补偿功能的3D打印挤出机，在闸阀与L型储料罐之间设有储料罐橡胶垫片，在闸阀与螺杆挤出模块之间设有闸阀橡胶垫片，能够有效防止材料溢出。
附图说明
图1为本发明专利提出的一种有流量补偿功能的3D打印挤出机的主视图；
图2为本发明专利提出的一种有流量补偿功能的3D打印挤出机的正等测图；
图3为本发明专利提出的一种有流量补偿功能的3D打印挤出机的侧视图；
图4为本发明专利提出的一种有流量补偿功能的3D打印挤出机主视图的全剖图；
其中：1-闭环步进电机、2-喷嘴、3-方形机筒、4-电机安装座、5-联轴器、6-变距螺杆、7-压力变送器模块、8-M4螺钉、9-M3螺钉、10-储料罐橡胶垫片、11-闸阀、12-L型储料罐、13-贯通式步进电机、14-柱塞、15-闸阀橡胶垫片；
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。
具体实施方式
本发明提供的具有流量补偿功能的3D打印挤出机，能够实现更均质的打印效果以及减少人为的监管，还可用来装填与主管道输送材料存在快速反应的材料。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以是两个元件内部的连通，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1-4，本发明实施例提供的一种有流量补偿功能的3D打印挤出机，1-闭环步进电机、2-喷嘴、3-方形机筒、4-电机安装座、5-联轴器、6-变距螺杆、7-压力变送器模块、8-M4螺钉、9-M3螺钉、10-储料罐橡胶垫片、11-闸阀、12-L型储料罐、13-贯通式步进电机、14-柱塞、15-闸阀橡胶垫片；
一种具有流量补偿功能的3D打印挤出机，包括：螺杆挤出模块、压力变送器模块和L型流量补偿模块，所述压力变送器模块和螺杆挤出模块底部连接用于压力检测，所述L型流量补偿装置安装在螺杆挤出模块侧壁用于材料补充；
螺杆挤出模块包括闭环步进电机1，所述闭环步进电机1被固定在电机安装座上4，闭环步进电机的输出轴通过联轴器5与变距螺杆6相连，电机安装座4与方形机筒3通过M4螺钉8连接在一起，喷嘴2被加工成内螺纹形式，与方形机筒3底部螺纹口旋合连接；
螺杆挤出模块通常安装在三轴或多轴运动系统的末端，负责精确控制流量的沉积；由于在挤出材料时，检测到的材料的压力往往是随着材料流的不稳定而波动的，因此在最初设计时在螺杆挤出模块的末端为一段未填充螺杆的空腔，以保证在此段所检测的压力相对稳定。
压力变送器模块7包括压力转换器(图中未示出)和电流继电器(图中未示出)，压力转换器，所述压力转换器用于压力采集并将压力转换为电流信号，该电流信号通常为4-20mA，所述电流继电器用于根据压力转换器输出的电流信号实现常闭触点的开断。
所述压力变送器模块7与螺杆挤出模块中变距螺杆6与方形机筒3的底端的空腔相接，空腔的设置可以使得检测的压力不随材料流动而波动，从而保证压力检测准确。
所述L型流量补偿装置包括储藏材料的L型储料罐12、闸阀11及贯通式步进电机13，当压力变送器模块中的电流继电器的常闭触点接合时，L型流量补偿装置的闸阀11和贯通式步进电机13的电源开关打开，从L型流量补偿装置的L型储料罐12挤出材料流至螺杆挤出模块。
闸阀的作用是保证补偿的储料罐的储料区和螺杆挤出区域分开，隔断两者正常工作时的相互影响；
L型储料罐在拐角连接处为锥角，以减小材料流动所需要的压力；
闸阀位于L型储料罐和螺杆挤出模块之间，闸阀11通过M3螺钉9与L型储料罐连接，为了防止材料溢出，在闸阀与L型储料罐之间设有储料罐橡胶垫片，在闸阀与螺杆挤出模块之间设有闸阀橡胶垫片。
具体工作时：
在正常工作时，即挤出压力正常时，压力转换器把检测到的压力转化成的电流输出，压力转换器检测到的压力转换后的电流值为电流继电器设定的动作电流值，这时电流继电器得电(图中未描述)，其常闭触点断开，此时闸阀和贯通式步进电机处于断电关闭状态，流出喷嘴的材料流量由输料主管道供给，如图4箭头处。
一旦，压力变送器模块检测到螺杆底部压力稳定区的压力低于挤出机正常工作时的压力阈值，压力变送器将输出的电信号并传导至电流继电器，压力转换器检测到的压力转换后的电流值低于电流继电器设定的动作电流值，电流继电器失电，其常闭触点接合；L型流量补偿模块进入流量补偿状态，电流继电器动作同时闸阀和贯通式步进电机得电动作，此时闸阀打开，贯通式步进电机13就推动柱塞14移动，从而挤出储存在储料罐12的材料。
为了防止材料溢出，在闸阀与L型储料罐之间设有储料罐橡胶垫片，在闸阀与螺杆挤出模块之间设有闸阀橡胶垫片。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (8)

1.一种具有流量补偿功能的3D打印挤出机，其特征在于，包括：螺杆挤出模块、压力变送器模块和L型流量补偿模块，所述压力变送器模块和螺杆挤出模块底部连接用于压力检测，所述L型流量补偿装置安装在螺杆挤出模块侧壁用于材料补充；压力变送器模块包括压力转换器和电流继电器，所述压力转换器用于压力采集并将压力转换为电流信号，所述电流继电器用于根据压力转换器输出的电流信号实现常闭触点的开断，所述L型流量补偿装置包括储藏材料的L型储料罐、闸阀及贯通式步进电机，当压力变送器模块中的电流继电器的常闭触点接合时，L型流量补偿装置的闸阀和贯通式步进电机的电源开关打开，从L型流量补偿装置的L型储料罐挤出材料流至螺杆挤出模块。
2.根据权利要求1所述的一种具有流量补偿功能的3D打印挤出机，其特征在于，所述螺杆挤出模块包括闭环步进电机，所述闭环步进电机被固定在电机安装座上，闭环步进电机的输出轴通过联轴器与变距螺杆相连，电机安装座与方形机筒通过螺钉连接在一起，喷嘴与方形机筒底部螺纹口旋合连接。
3.根据权利要求2所述的一种具有流量补偿功能的3D打印挤出机，其特征在于，所述变距螺杆与方形机筒的底端设有空腔。
4.根据权利要求3所述的一种具有流量补偿功能的3D打印挤出机，其特征在于，所述压力变送器模块与所述空腔相接。
5.根据权利要求1所述的一种具有流量补偿功能的3D打印挤出机，其特征在于，所述压力转换器用于压力采集并将压力转换为电流信号，所述电流信号为4～20mA的电信号。
6.根据权利要求1所述的一种具有流量补偿功能的3D打印挤出机，其特征在于，L型储料罐在拐角连接处为锥角。
7.根据权利要求1所述的一种具有流量补偿功能的3D打印挤出机，其特征在于，闸阀位于L型储料罐和螺杆挤出模块之间，在闸阀与L型储料罐之间设有储料罐橡胶垫片，在闸阀与螺杆挤出模块之间设有闸阀橡胶垫片。
8.根据权利要求1所述的一种具有流量补偿功能的3D打印挤出机，其特征在于，贯通式步进电机通过驱动柱塞推动L型储料罐的材料流向螺杆挤出模块。
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