CN210139625U

CN210139625U - 一种用于工业机器人的3d打印工具端装置

Info

Publication number: CN210139625U
Application number: CN201920914553.6U
Authority: CN
Inventors: 杨敏; 田果; 吴庆; 姚晓飞
Original assignee: CCCC First Highway Consultants Co Ltd
Current assignee: CCCC First Highway Consultants Co Ltd
Priority date: 2019-06-18
Filing date: 2019-06-18
Publication date: 2020-03-13
Anticipated expiration: 2029-06-18

Abstract

本实用新型涉及一种用于工业机器人的3D打印工具端装置，包括主体结构和挤出头；主体结构具有多个侧安装面；挤出头内设置有多个自上而下的挤出通道，在底端合并为一个出料口，挤出头内插有加热棒；主体结构上部的侧安装面安装有多组由步进电机驱动的动力单元，主体结构下部的侧安装面安装有多个进料喉管；各个进料喉管的上端分别与对应的动力单元连接，下端分别接入对应的挤出头挤出通道。

Description

一种用于工业机器人的3D打印工具端装置

技术领域

本实用新型涉及3D打印建造施工技术领域，具体涉及一种用于工业机器人的3D打印工具端装置。

背景技术

随着计算机技术在设计行业中的广泛应用，设计师对形式的需求也越来越多元。对于复杂的形式加工与实现具有广阔的市场前景。

相比较传统工艺的异形模板加工，3D打印技术在生产效率上有大幅度提升。3D打印从设计到生产高度压缩整合，生产过程回避了传统加工工艺的各个环节，实现从设计到生产的无缝对接。

相比较传统的异形加工工艺与成本，3D打印技术在成本控制方面拥有绝对的优势。传统的异形加工成本与形式的复杂度有直接的关系，而3D打印形式“复杂度免费”，成本只与能耗、材料和人工成本相关。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于工业机器人的3D打印工具端装置，实现多种不同材料混合打印的功能。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种用于工业机器人的3D打印工具端装置，其特征在于：

所述装置包括主体结构和挤出头；主体结构具有多个侧安装面；挤出头内设置有多个自上而下的挤出通道，在底端合并为一个出料口，挤出头内插有加热棒；

主体结构上部的侧安装面安装有多组由步进电机驱动的动力单元，主体结构下部的侧安装面安装有多个进料喉管；各个进料喉管的上端分别与对应的动力单元连接，下端分别接入对应的挤出头挤出通道。

动力单元包括结构支架、步进电机、主动人字齿轮、从动人字齿轮、轴承和进料轴；

结构支架上设置有步进电机安装孔和安装轴承的轴承槽，步进电机安装孔处安装步进电机，步进电机的输出轴与主动人字齿轮配合连接，主动人字齿轮与从动人字齿轮啮合，从动人字齿轮与进料轴配合连接并安装到轴承上。

结构支架底部固定于动力单元托架，动力单元托架侧面安装到主体结构上部的侧安装面。

进料喉管内置入铁佛龙管，外部设置有散热片，顶端设置有气管快插头，底端插入挤出头挤出通道的进料口。

散热片安装到散热片支架的卡扣中，散热片支架固定到主体结构下部的侧安装面。

散热片支架外侧通过风扇支架安装有风扇。

主体结构下部散热片支架之间的侧安装面上安装有连接件，连接件的卡槽中设置有板接快插，板接快插上端连接进气管，下端连接铜管，铜管底端出口指向挤出头的挤出口。

气管快插头上方设置有固定在主体结构侧安装面的导料卡扣。

结构支架上安装有进料卡扣，进料卡扣中放置销钉和轴承，通过螺钉紧固线料。

多组动力单元的各个结构支架通过内侧的三角连接件相连接固定。

本实用新型具有以下优点：

本实用新型针对传统卷材PLA材料的打印效率问题，在保证打印品质和稳定性的前提上，大幅度提升3D打印的效率，减少了打印的时间成本，人力成本，能耗成本，可在打印过程中，通过控制三个电机的工作状态，实现自动换料或三种材料混合打印。

附图说明

图1为本实用新型结构图。

图2为步进电机结构图。

图3为结构支架结构图。

图4为从动人字齿轮结构图。

图5为进料卡扣结构图。

图6为主动人字齿轮结构图。

图7为轴承结构图。

图8为进料轴结构图。

图9为主体结构的结构图。

图10为动力单元托架结构图。

图11为连接件结构图。

图12为导料卡扣结构图。

图13为散热片支架结构图。

图14为三角连接件结构图。

图15为风扇支架结构图。

图16为风扇结构图。

图17为气管快插头结构图。

图18为板接快插结构图。

图19为散热片结构图。

图20为进料喉管结构图。

图21为葛兰头结构图。

图22为挤出头结构图。

图23为挤出头轴测图。

图24为挤出头顶视图。

图25为挤出头横向竖剖图。

图26为挤出头纵向竖剖图。

图27为结构支架和进料卡扣的配合结构示意图。

图中，1-步进电机，2-结构支架，3-从动人字齿轮，4-进料卡扣，5-主动人字齿轮，6-轴承，7-进料轴，8-主体结构，9-动力单元托架，10-连接件，11-导料卡扣，12-散热片支架，13-三角连接件，14-风扇支架，15-风扇，16-气管快插头，17-板接快插，18-散热片，19-进料喉管，20-葛兰头，21-挤出头，22-加热棒插口，23-铜管，24-进气管。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型涉及一种用于工业机器人的3D打印工具端装置，包括主体结构8和挤出头21；主体结构8具有多个侧安装面，如图9，可为中空的三安装面结构；挤出头21内设置有多个自上而下的挤出通道，在底端合并为一个出料口，挤出头21设置有加热棒插口22，内插有加热棒。主体结构8上部的侧安装面安装有多组由步进电机1驱动的动力单元，主体结构8下部的侧安装面安装有多个进料喉管19；各个进料喉管19的上端分别与对应的动力单元连接，下端分别接入对应的挤出头21挤出通道。挤出头21外壁用保温石棉包裹。

动力单元包括结构支架2、步进电机1、主动人字齿轮5、从动人字齿轮3、轴承6和进料轴7；结构支架2上设置有步进电机安装孔和安装轴承6的轴承槽，步进电机安装孔处安装步进电机1，步进电机1的输出轴与主动人字齿轮5配合连接，主动人字齿轮5与从动人字齿轮3啮合，从动人字齿轮3与进料轴7配合连接并安装到轴承6上。结构支架2底部固定于动力单元托架9，动力单元托架9侧面安装到主体结构8上部的侧安装面。此为动力机构。

进料喉管19内置入铁佛龙管，外部设置有散热片18，顶端设置有气管快插头16，底端插入挤出头21挤出通道的进料口。气管快插头16辅助进料，无需任何连接。散热片18安装到散热片支架12的卡扣中，散热片支架12固定到主体结构8下部的侧安装面。散热片支架12外侧通过风扇支架14安装有风扇15。此为作业机构。

主体结构8下部散热片支架12之间的侧安装面上安装有连接件10，连接件10的卡槽中设置有板接快插17，板接快插17上端连接进气管24，下端连接铜管23，铜管23底端出口指向挤出头21的挤出口。此为冷却结构。铜管23上安装有葛兰头20，主要作用是固定铜管23弯曲部分与挤出头21的参考角度。

气管快插头16上方设置有固定在主体结构8侧安装面的导料卡扣11。结构支架2上安装有进料卡扣4，进料卡扣4中放置销钉和轴承，通过螺钉紧固线料，垫块放置于料斗外壳矩形槽中，螺纹杆和螺母将垫块和面板固定。

如图1所示，本实用新型可以包括三组动力单元，各个结构支架2通过内侧的三角连接件13相连接固定，对应三个进料喉管19，可在打印过程中，通过控制三个步进电机2的工作状态，实现自动换料或三种材料混合打印。动力机构主要控制进料启停与进料速度，作业机构作用为控制打印材料的熔融和材料分配，冷却机构主要控制材料挤出后的成型状态。

本实用新型的挤出头21共有三个进料口，可满足同时三路进料打印。打印耗材通过进料卡扣4的凹槽，经进料轴7、导料卡扣11、气管快插头16、散热片18内进料喉管19，至挤出头21加热熔融挤出，再经冷却机构冷却成型。在挤出头21内部加热过程中，将液化后的三路材料合成一路后挤出，也可通过控制三个步进电机2的工作状态，实现自动换料打印。打印耗材通过进料卡扣4内部的轴承6与进料轴7中部的咬合齿加紧。经进料轴7端部的从动齿轮3驱动控制进料与出料。

该实用新型可操作的打印材料包括：

（1）PP:聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。

（2）PLA:聚乳酸,是一种新型的生物基及可再生生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米、木薯等）所提出的淀粉原料制成。

（3）PA:别名：尼龙，具有很高的机械强度，软化点高，耐热，摩擦系数低，耐磨损，自润滑性，吸震性和消音性，耐油，耐弱酸，耐碱和一般溶剂，电绝缘性好，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好，易染色。

（4）ABS: 丙烯腈（Acrylonitrile）、1，3-丁二烯（Butadiene）、苯乙烯（Styrene）三种单体的接枝共聚物。

（5）PC:聚碳酸酯,是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。

可用于打印的结构包括：

（1）各种形式的大尺度模型构件。

（2）3维空间轨迹模型构件

（3）混合材料模型构件。

本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种用于工业机器人的3D打印工具端装置，其特征在于：

所述装置包括主体结构（8）和挤出头（21）；主体结构（8）具有多个侧安装面；挤出头（21）内设置有多个自上而下的挤出通道，在底端合并为一个出料口，挤出头（21）内插有加热棒；

主体结构（8）上部的侧安装面安装有多组由步进电机（1）驱动的动力单元，主体结构（8）下部的侧安装面安装有多个进料喉管（19）；各个进料喉管（19）的上端分别与对应的动力单元连接，下端分别接入对应的挤出头（21）挤出通道。

2.根据权利要求1所述的一种用于工业机器人的3D打印工具端装置，其特征在于：

动力单元包括结构支架（2）、步进电机（1）、主动人字齿轮（5）、从动人字齿轮（3）、轴承（6）和进料轴（7）；

结构支架（2）上设置有步进电机安装孔和安装轴承（6）的轴承槽，步进电机安装孔处安装步进电机（1），步进电机（1）的输出轴与主动人字齿轮（5）配合连接，主动人字齿轮（5）与从动人字齿轮（3）啮合，从动人字齿轮（3）与进料轴（7）配合连接并安装到轴承（6）上。

3.根据权利要求2所述的一种用于工业机器人的3D打印工具端装置，其特征在于：

结构支架（2）底部固定于动力单元托架（9），动力单元托架（9）侧面安装到主体结构（8）上部的侧安装面。

4.根据权利要求3所述的一种用于工业机器人的3D打印工具端装置，其特征在于：

进料喉管（19）内置入铁佛龙管，外部设置有散热片（18），顶端设置有气管快插头（16），底端插入挤出头（21）挤出通道的进料口。

5.根据权利要求4所述的一种用于工业机器人的3D打印工具端装置，其特征在于：

散热片（18）安装到散热片支架（12）的卡扣中，散热片支架（12）固定到主体结构（8）下部的侧安装面。

6.根据权利要求5所述的一种用于工业机器人的3D打印工具端装置，其特征在于：

散热片支架（12）外侧通过风扇支架（14）安装有风扇（15）。

7.根据权利要求6所述的一种用于工业机器人的3D打印工具端装置，其特征在于：

主体结构（8）下部散热片支架（12）之间的侧安装面上安装有连接件（10），连接件（10）的卡槽中设置有板接快插（17），板接快插（17）上端连接进气管（24），下端连接铜管（23），铜管（23）底端出口指向挤出头（21）的挤出口。

8.根据权利要求7所述的一种用于工业机器人的3D打印工具端装置，其特征在于：

气管快插头（16）上方设置有固定在主体结构（8）侧安装面的导料卡扣（11）。

9.根据权利要求8所述的一种用于工业机器人的3D打印工具端装置，其特征在于：

结构支架（2）上安装有进料卡扣（4），进料卡扣（4）中放置销钉和轴承，通过螺钉紧固线料。

10.根据权利要求9所述的一种用于工业机器人的3D打印工具端装置，其特征在于：

多组动力单元的各个结构支架（2）通过内侧的三角连接件（13）相连接固定。