CN207789265U - 一种气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置，包括机架，所述机架上固定有三轴联动系统，所述三轴联动系统上安装有螺杆挤出系统，所述螺杆挤出系统连接有气压输送系统，所述气压输送系统利用气压将陶瓷流体送入螺杆挤出系统，螺杆挤出系统在三轴联动系统的驱动下进行直写成型，所述三轴联动系统、螺杆挤出系统及气压输送系统与控制系统连接，接收控制系统指令进行工作，本实用新型的直写装置可有效避免陶瓷流体对喷嘴的堵塞及流体线条断裂的问题。

Description

一种气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置

技术领域

本实用新型涉及陶瓷无模直写设备技术领域，具体涉及一种气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置

背景技术

直写成型技术是一种制备复杂陶瓷结构的新方法，通过直写成型技术可制备多孔木堆结构等三维陶瓷骨架，已经广泛地应用于生物组织工程支架、先进陶瓷和复合材料等设计和制备。以流体状态的墨水进行层层沉积打印的直写成型技术，主要类型有：自动注浆成型、喷射打印成型、热熔打印成型和微细直写成型。直写成型为实体空间填充、高纵横比薄壁和无支撑的悬跨结构等复杂三维结构的实现提供了强有力的技术手段。

传统的直写成型的喷头采用气压挤出或通过电机推力挤出的方式，将流体从喷头前端挤出，目前传动的直写成型工艺对于高固相质量分数的陶瓷流体直写存在问题，如：喷头堵塞和流体线条断裂。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置，利用气压推力将陶瓷流体推送至喷头处，再利用喷头内部的螺杆控制陶瓷流体是否挤出，大大降低了高固相质量分数的陶瓷流体在直写成型中的喷头堵塞和流体线条断裂的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置，包括机架，所述机架上固定有三轴联动系统，所述三轴联动系统上安装有螺杆挤出系统，所述螺杆挤出系统连接有气压输送系统，所述气压输送系统利用气压将陶瓷流体送入螺杆挤出系统，螺杆挤出系统在三轴联动系统的驱动下进行直写成型，所述三轴联动系统、螺杆挤出系统及气压输送系统与控制系统连接，接收控制系统指令进行工作。

进一步的，所述机架采用龙门结构，包括底板及固定于底板上并与其垂直的龙门架。

进一步的，所述三轴联动系统包括X轴滑动副、Y轴滑动副及Z轴滑动副，所述Y轴滑动副固定于底板上，Y轴滑动副上安装有工件平台，用于放置加工工件，所述Y轴滑动副可驱动工件平台的水平运动，所述Z轴滑动副固定于龙门架上，Z轴滑动副上安装有X轴滑动副，Z轴滑动副可驱动X轴滑动副的竖直运动，所述X轴滑动副上安装有螺杆挤出系统，用于驱动螺杆挤出系统的水平运动，且X轴滑动副的驱动运动方向与Y轴滑动副的驱动运动方向相互垂直。

进一步的，所述X轴滑动副、Y轴滑动副及Z轴滑动副均采用电机驱动的丝杠滑块机构，并利用导向柱进行导向。

进一步的，所述螺杆挤出系统包括套筒、尾座、挤出螺杆、电机喷嘴及针头，所述套筒内部固定有尾座，所述挤出螺杆包括光滑杆段及螺旋杆段，尾座中穿过有挤出螺杆的光滑杆段，所述光滑杆段采用轴承与尾座装配，可实现挤出螺杆的自由转动，所述光滑杆段与尾座之间设置O型密封圈，防止流体的回流，所述光滑杆段一端通过联轴器与步进电机的输出轴连接，另一端与螺旋杆段的一端一体式连接，螺旋杆段的另一端与喷嘴连接，所述喷嘴上固定有针头，所述套筒通过螺纹结构与套筒座连接，所述电机固定于套筒座上，所述套筒的侧壁上具有螺纹接头，所述螺纹接头与气压输送系统连接，通过接头接收气压输送系统输送的流体。

进一步的，所述轴承采用陶瓷轴承。

进一步的，所述气压输送系统包括用于盛装陶瓷流体的料筒，所述料筒内部具有活塞，所述活塞与压缩空气源连接，压缩空气源驱动其在料筒内部的运动，所述料筒通过流道与套筒侧壁的螺纹接头连接，活塞运动将料筒内的陶瓷流体通过流道压入套筒中。

进一步的，所述流道采用透明PU软管。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置，气压输送系统利用气压推力将陶瓷流体推送至螺杆挤出系统，螺杆挤出系统内部的螺杆旋转带动流体向喷头处的流动，控制陶瓷流体是否挤出，于此同时，螺杆还对陶瓷流体起到搅拌作用，大大降低了高固相质量分数的陶瓷流体在直写成型中的喷头堵塞和流体线条断裂的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本实用新型实施例1整体结构示意图；

图2为本实用新型螺杆挤压系统内部结构示意图；

图3为本实用新型螺杆挤压系统爆炸结构示意图；

图4为本实用新型实施例1中螺杆挤压系统与气压输送系统装配示意图；

图5为本实用新型实施例2整体结构示意图；

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，目前，传统的直写成型工艺对于高固相质量分数的陶瓷流体直写存在问题，如喷头堵塞和流体线条断裂，针对上述问题，本申请提出了一种气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置。

本申请的一种典型实施例1中，采用近程模式，如图1-4所示，一种气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置，包括机架，所述机架上固定有三轴联动系统，所述三轴联动系统上安装有螺杆挤出系统，所述螺杆挤出系统上固定有气压输送系统，所述气压输送系统与螺杆挤出系统连接，所述气压输送系统利用气压将陶瓷流体送入螺杆挤出系统，螺杆挤出系统在三轴联动系统的驱动下进行直写成型，所述三轴联动系统、螺杆挤出系统及气压输送系统与控制系统连接，接收控制系统指令进行工作。

所述机架采用龙门结构，包括底板1及固定于底板上并与其垂直的龙门架2。

所述三轴联动系统包括X轴滑动副、Y轴滑动副及Z轴滑动副。

所述Y轴滑动副固定于底板上，采用丝杠滑块传动机构，包括第一支撑架3，所述第一支撑架上通过轴承安装有Y轴丝杠4，所述Y轴丝杠上装配有Y轴滑块5，所述Y轴滑块上固定有工件支撑板6，所述Y轴丝杠的两侧设有Y轴导向柱7，所述Y轴导向柱两端固定在第一支撑架上，并穿过Y轴滑块，对Y轴滑块进行导向，所述Y轴丝杠通过联轴器与第一步进电机8的输出轴连接，由第一步进电机驱动其运动。

所述Z轴滑动副有两套，分别固定于龙门架上，采用丝杠滑块传动机构，包括第二支撑架9，所述第二支撑架上通过轴承安装有Z轴丝杠10，所述Z轴丝杠上装配有Z轴滑块11，所述Z轴丝杠的两侧设有Z轴导向柱12，所述Z轴导向柱两端固定于第二支撑架上，并穿过Z轴滑块，对Z轴滑块进行导向，所述Z轴丝杠通过联轴器与第二步进电机13的输出轴连接，由第二步进电机驱动其运动。

所述X轴滑动副固定于两个Z轴滑块上，采用丝杠滑块机构，包括第三支撑架14，所述第三支撑架上通过轴承安装有X轴丝杠15，所述X轴丝杠上装配有X轴滑块16，所述X轴滑块上固定有螺杆挤出系统，所述X轴丝杠的两侧设有X轴导向柱17，所述X轴导向柱两端固定于第三支撑架上，并穿过X轴滑块，对X轴滑块进行导向，所述X轴丝杠通过联轴器与第三步进电机18的输出轴连接，由第三步进电机驱动其运动。

所述螺杆挤出系统包括套筒19、尾座20、挤出螺杆21、第四步进电机22、喷嘴23及针头24，所述套筒固定于X轴滑块上，所述套筒内部固定有尾座，所述挤出螺杆包括光滑杆段211及螺旋杆段212，尾座中穿过有挤出螺杆的光滑杆段，所述光滑杆段采用陶瓷轴承25与尾座装配，可实现挤出螺杆的自由转动，并且对挤出螺杆起到支撑作用，同时可以起到二次密封作用，所述光滑杆段与尾座之间设置O型密封圈26，起到密封作用，同时防止陶瓷流体的逆流，所述光滑杆段一端通过联轴器29与第四步进电机的输出轴连接，另一端与螺旋杆段的一端一体式连接，螺旋杆段的另一端与喷嘴连接，所述喷嘴上固定有针头，所述套筒通过螺纹结构与套筒座连接，旋转即可实现套筒的固定与拧下，方便清洗，所述第四步进电机固定于套筒座28上，所述套筒的侧壁上具有螺纹接头27，所述螺纹接头与气压输送系统连接，通过接头接收气压输送系统输送的流体。

所述气压输送系统包括用于盛装陶瓷流体的料筒30，所述料筒放置于U型料筒支撑架31上，所述U型料筒支撑架通过L型的固定板32固定在套筒座上，所述料筒内部具有活塞，所述活塞与压缩空气源连接，压缩空气源驱动其在料筒内部的运动，所述料筒通过流道与套筒侧壁的螺纹接头连接，活塞运动将料筒内的陶瓷流体通过流道33压入套筒中。

所述流道采用透明PU软管，便于清洗和方便观察流体是输送。

上述实施例中，料筒体积较小，流道长度较短，大大降低了流体在料筒输送到螺杆挤出系统中的阻力，适合于流体用量小的工件的直写成型，压缩空气源利用活塞将料筒中的陶瓷流体挤入螺杆挤压系统，螺杆挤压系统的螺杆转动，带动流体从喷嘴、针头喷出，进行直写成型，螺杆还对陶瓷流体起到搅拌作用，大大降低了高固相质量分数的陶瓷流体在直写成型中的喷头堵塞和流体线条断裂的问题。

本申请的另一个实施例2中，如图5所示，采用远程模式，与实施例1相比，实施例2的气压输送系统与螺杆挤出系统时分开的，所述流道采用长度较长的透明PU软管，料筒体积较大，适合于流体用量大的工件的直写成型。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置，其特征在于，包括机架，所述机架上固定有三轴联动系统，所述三轴联动系统上安装有螺杆挤出系统，所述螺杆挤出系统连接有气压输送系统，所述气压输送系统利用气压将陶瓷流体送入螺杆挤出系统，螺杆挤出系统在三轴联动系统的驱动下进行直写成型，所述三轴联动系统、螺杆挤出系统及气压输送系统与控制系统连接，接收控制系统指令进行工作。

2.如权利要求1所述的一种气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置，其特征在于，所述机架采用龙门结构，包括底板及固定于底板上并与其垂直的龙门架。

3.如权利要求2所述的一种气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置，其特征在于，所述三轴联动系统包括X轴滑动副、Y轴滑动副及Z轴滑动副，所述Y轴滑动副固定于底板上，Y轴滑动副上安装有工件平台，用于放置加工工件，所述Y轴滑动副可驱动工件平台的水平运动，所述Z轴滑动副固定于龙门架上，Z轴滑动副上安装有X轴滑动副，Z轴滑动副可驱动X轴滑动副的竖直运动，所述X轴滑动副上安装有螺杆挤出系统，用于驱动螺杆挤出系统的水平运动，且X轴滑动副的驱动运动方向与Y轴滑动副的驱动运动方向相互垂直。

4.如权利要求3所述的一种气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置，其特征在于，所述X轴滑动副、Y轴滑动副及Z轴滑动副均采用电机驱动的丝杠滑块机构，并利用导向柱进行导向。

5.如权利要求1所述的一种气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置，其特征在于，所述螺杆挤出系统包括套筒、尾座、挤出螺杆、电机喷嘴及针头，所述套筒内部固定有尾座，所述挤出螺杆包括光滑杆段及螺旋杆段，尾座中穿过有挤出螺杆的光滑杆段，所述光滑杆段采用轴承与尾座装配，可实现挤出螺杆的自由转动，所述光滑杆段与尾座之间设置O型密封圈，防止流体的回流，所述光滑杆段一端通过联轴器与步进电机的输出轴连接，另一端与螺旋杆段的一端一体式连接，螺旋杆段的另一端与喷嘴连接，所述喷嘴上固定有针头，所述套筒通过螺纹结构与套筒座连接，所述电机固定于套筒座上，所述套筒的侧壁上具有螺纹接头，所述螺纹接头与气压输送系统连接，通过接头接收气压输送系统输送的流体。

6.如权利要求5所述的一种气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置，其特征在于，所述轴承采用陶瓷轴承。

7.如权利要求5所述的一种气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置，其特征在于，所述气压输送系统包括用于盛装陶瓷流体的料筒，所述料筒内部具有活塞，所述活塞与压缩空气源连接，压缩空气源驱动其在料筒内部的运动，所述料筒通过流道与套筒侧壁的螺纹接头连接，活塞运动将料筒内的陶瓷流体通过流道压入套筒中。

8.如权利要求7所述的一种气压与螺杆挤出复合型陶瓷无模直写装置，其特征在于，所述流道采用透明PU软管。