CN216067942U - 一种远程供料陶土3d打印装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种远程供料陶土3D打印装置，包括挤出机和供料机构，所述的供料机构包括电机、控制器、第一联轴器、料斗、驱动杆、第二联轴器、螺杆泵和送料管，所述的电机通过第一联轴器与驱动杆的始端连接，所述的螺杆泵通过第二联轴器与驱动杆的末端连接，所述的驱动杆和螺杆泵均设于料斗内，所述的送料管与料斗的出料口连通，用于输送陶土到挤出机；所述的控制器用于驱动电机和挤出机。本实用新型使用螺杆式挤出机、独立供料料斗，通过软管连接实现远程供料，加料便捷，打印时无需暂停，能够不间断完成大尺度模型的高速打印，具备大型陶土打印的能力。

Description

一种远程供料陶土3D打印装置

技术领域

本实用新型涉及连续供料的陶土3D打印设备技术领域。

背景技术

3D打印技术在现代社会多个行业领域中受到关注，且被誉为"第三次工业革命"的重要标志之一。陶土3D打印则为3D打印中的新技术，其打破了传统的陶瓷工艺，同时也打破了对制作陶瓷产品形体多样性的束缚，使得任何人都可以做自己想要的陶瓷形体样式。

目前常规的陶土打印设备往往采取近端供料，料斗跟随打印头一起在数控设备轴上运动，重量大，增加设备运行负荷，影响高速打印精度。受限于陶土粘稠度较高的特性，陶土打印的料斗往往为封闭式，陶泥用完时需要暂停打印重新灌装陶泥或更换料斗，打印效率低；同时，暂停会使材料续打出现断料或过量的情况，致使产品有质量缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的就是解决上述已有技术中存在的不足之处，提供一种远程供料陶土3D打印装置。

为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种远程供料陶土3D打印装置，包括挤出机和供料机构，所述的供料机构包括电机、控制器、第一联轴器、料斗、驱动杆、第二联轴器、螺杆泵和送料管，所述的电机通过第一联轴器与驱动杆的始端连接，所述的螺杆泵通过第二联轴器与驱动杆的末端连接，所述的驱动杆和螺杆泵均设于料斗内，所述的送料管与料斗的出料口连通，用于输送陶土到挤出机；所述的控制器用于驱动电机和挤出机。

进一步，所述的远程供料陶土3D打印装置，还包括减速机，与电机连接，减速机的输出轴通过第一联轴器与驱动杆连接。

进一步，所述的远程供料陶土3D打印装置，还包括压力传感器，设于料斗的出料口，检测出料口压力并将数据发送给控制器。

进一步，所述的料斗为漏斗形容器；更进一步，采用锥度30-120度的漏斗形容器。

进一步，所述的驱动杆上设有搅动叶片，搅动叶片在驱动杆上螺旋均匀布置，搅动叶片的末端外沿距离料斗的内壁间隙为1-40mm，锥度与料斗一致。

进一步，所述的螺杆泵为单螺杆泵，用于增压。

进一步，所述的送料管为软管，抗压10MPa以上。

进一步，所述的挤出机包括固定座、挤出电机、挤出螺杆、料筒和喷嘴，所述的挤出电机设于固定座上方，所述的料筒设于固定座下方，所述的喷嘴设于料筒的底部，所述的挤出螺杆设于料筒内，所述的挤出电机输出轴通过第三联轴器与挤出螺杆连接，所述的料筒在侧壁设有进料口，与送料管的出料端连通。

进一步，所述的挤出螺杆上部设有推力轴承和油封，所述的推力轴承设于第三联轴器的下方；所述的油封设于推力轴承下方，油封和挤出螺杆之间留有适当间隙，用于排气。

进一步，所述的挤出螺杆的螺槽深度逐渐减小，陶泥由进料口进入挤出螺杆的螺槽内，挤出螺杆旋转剪切输送陶泥，随着螺杆槽深度逐渐减小，陶泥被进一步压缩。

进一步，所述的控制器根据压力传感器的数值及所需挤出速度，分别驱动电机和挤出电机，并精确控制转速，保证压力恒定，出料均匀。

本实用新型的有益效果：

1)本专利实施例提供的远程供料陶土3D打印装置，挤出机与供料机构之间仅使用软管连接，实现了远端供料，所以打印时无需暂停；同时加料便捷，具备大型陶土打印的能力。

2)本专利实施例提供的远程供料陶土3D打印装置，采用独立的远程供料方式，降低了打印末端的运行重量，提高打印精度。

3)本专利实施例提供的远程供料陶土3D打印装置，供料机构采用单螺杆泵为推动动力，出料稳定，压力足。

4)本专利实施例提供的远程供料陶土3D打印装置，挤出机采用等径变深的挤出螺杆，同时具备压缩排气能力，提高了打印品质。

本实用新型提供的远程供料陶土3D打印装置，使用螺杆式挤出机、独立供料料斗，通过软管连接实现远程供料。采用陶泥作为打印材料，能够不间断完成大尺度模型的高速打印。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式举例说明：

附图说明

图1为本专利实施例提供的远程供料陶土3D打印装置整体结构示意图。

图2为本专利实施例提供的远程供料陶土3D打印装置挤出机剖面图。

具体实施方式

此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利的技术方案，而非对公开技术方案的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开技术方案相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，实施例中提到的设备部件和/模块本身的结构如果没有详细说明，为本领域技术人员根据现有公开技术可理解或市售产品。

如图1所示，本实施例提供的远程供料陶土3D打印装置，包括挤出机和供料机构，所述的供料机构包括电机1、控制器2、第一联轴器4、料斗5、驱动杆6、第二联轴器7、螺杆泵8、送料管9压和力传感器10，所述的电机1通过第一联轴器4与驱动杆6的始端连接，所述的螺杆泵8通过第二联轴器7与驱动杆6的末端连接，所述的驱动杆6和螺杆泵8均设于料斗5内，所述的送料管9与料斗5的出料口连通，用于输送陶土到挤出机；所述的控制器2用于驱动电机1和挤出机，所述的压力传感器10设于料斗5的出料口，检测出料口压力并将数据发送给控制器2。

所述的料斗5为漏斗形容器，锥度30-120度，便于陶土下料输出。

所述的减速机3，与电机1连接，减速机3的输出轴通过第一联轴器4与驱动杆6连接。所述的驱动杆6上设有搅动叶片601，搅动叶片601在驱动杆上螺旋均匀布置，搅动叶片的末端外沿距离料斗5的内壁间隙为1-40mm。

所述的螺杆泵8为单螺杆泵，用于增压。

所述的送料管9为软管，抗压10MPa以上。

如图2所示，所述的挤出机包括固定座11、挤出电机12、挤出螺杆13、料筒14和喷嘴15，所述的挤出电机12设于固定座11上方，所述的料筒14设于固定座11下方，所述的喷嘴15设于料筒14的底部，所述的挤出螺杆13设于料筒14内，所述的挤出电机12输出轴通过第三联轴器16与挤出螺杆13连接，所述的料筒14在侧壁设有进料口1401，与送料管9的出料端连通。

所述的挤出螺杆13上部设有推力轴承17和油封18，所述的推力轴承17设于第三联轴器16的下方；所述的油封18设于推力轴承17下方，油封18和挤出螺杆13之间留有适当间隙，用于排气。

所述的挤出螺杆13的螺槽深度逐渐减小，陶泥由进料口1401进入挤出螺杆13的螺槽内，挤出螺杆13旋转剪切输送陶泥，随着螺杆槽深度逐渐减小，陶泥被进一步压缩。

所述的控制器2根据压力传感器10的数值及所需挤出速度，分别驱动电机 1和挤出电机12，并精确控制转速，保证压力恒定，出料均匀。

下面对实施例的远程供料陶土3D打印装置进一步的举例说明，本领域技术人员可以对各零部件的配置根据技术目的进行组合，优化：

采用上口直径300mm、下口直径100mm、高度300mm的不锈钢漏斗形料斗。为更好的做好密封，在料斗脚处通过法兰与单螺杆法兰紧固，并配有硅胶密封圈。料斗内装陶泥材料。

电机可选用110伺服电机，扭矩4N/M，配套1/20行星减速机。

驱动杆优选采用304不锈钢杆材质，搅拌叶片同样为不锈钢材质，在驱动杆上螺旋均匀布置，外沿距离料斗的内壁面间隙为20mm。

单螺杆泵定子为胶套型，转子不锈钢钢材质，单螺杆泵的尺寸为直径34mm，长度159mm。

压力传感器量程0-4MPa，精度0.2％，配置485通信功能。

控制器的主控单元为PLC，使用总线方式分别控制伺服电机驱动器及步进式挤出电机驱动器，配置465通信功能解析压力传感器数据。

送料管为软管，外径16mm，内径13抗压10MPa。

挤出电机优选57系列步进电机。

第三联轴器的两端孔径分别为8mm、12mm。

挤出螺杆为等距变深螺杆，螺杆长度150mm、外径12mm、棱高1-3mm。

挤出喷嘴的直径设为3mm。

油封材质为橡胶，外径26mm，厚度7mm。

推力轴承型号选为51200。

减速机3输出轴通过万向联轴器(第一联轴器4)与驱动杆6相连，驱动杆 6另一端通过万象两轴器(第二联轴器7)与单螺杆泵8的螺杆输入端相连，电机1可以驱动单螺杆转动，并挤出陶泥。

工作时，控制器根据压力传感器的数值及所需挤出速度，分别驱动电机和挤出电机，并精确控制转速，保证压力恒定，出料均匀。料斗内的陶泥在搅拌叶片的旋转下压作用下到达料斗底部，进入单螺杆泵增压至设定值，陶泥在送料管内被推送至挤出机。挤出机内设置的挤出螺杆由挤出电机通过第三连轴器驱动。陶泥由料筒的进料口进入挤出螺杆的槽，挤出螺杆旋转剪切送输送陶泥，螺杆槽深度逐渐减小，陶泥被进一步压缩，气体被向后排出，陶泥继续被输送，从挤出喷嘴中均匀流出。

以上是对本实用新型的较佳实施进行各种示例性说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种远程供料陶土3D打印装置，包括挤出机和供料机构，其特征在于：所述的供料机构包括电机(1)、控制器(2)、第一联轴器(4)、料斗(5)、驱动杆(6)、第二联轴器(7)、螺杆泵(8)和送料管(9)，所述的电机(1)通过第一联轴器(4)与驱动杆(6)的始端连接，所述的螺杆泵(8)通过第二联轴器(7)与驱动杆(6)的末端连接，所述的驱动杆(6)和螺杆泵(8)均设于料斗(5)内，所述的送料管(9)与料斗(5)的出料口连通，用于输送陶土到挤出机；所述的控制器(2)用于驱动电机(1)和挤出机。

2.如权利要求1所述的远程供料陶土3D打印装置，其特征在于：还包括减速机(3)和压力传感器(10)，所述的减速机(3)与电机(1)连接，减速机(3)的输出轴通过第一联轴器(4)与驱动杆(6)连接；所述的压力传感器(10)设于料斗(5)的出料口，检测出料口压力并将数据发送给控制器(2)。

3.如权利要求1所述的远程供料陶土3D打印装置，其特征在于：所述的驱动杆(6)上设有搅动叶片(601)，搅动叶片(601)在驱动杆上螺旋均匀布置，搅动叶片的外沿距离料斗(5)的内壁间隙为1-40mm。

4.如权利要求1所述的远程供料陶土3D打印装置，其特征在于：所述的螺杆泵(8)为单螺杆泵。

5.如权利要求1所述的远程供料陶土3D打印装置，其特征在于：所述的送料管(9)为软管，抗压10MPa以上。

6.如权利要求1所述的远程供料陶土3D打印装置，其特征在于：所述的料斗(5)为漏斗形容器，锥度30-120度。

7.如权利要求1-6任一所述的远程供料陶土3D打印装置，其特征在于：所述的挤出机包括固定座(11)、挤出电机(12)、挤出螺杆(13)、料筒(14)和喷嘴(15)，所述的挤出电机(12)设于固定座(11)上方，所述的料筒(14)设于固定座(11)下方，所述的喷嘴(15)设于料筒(14)的底部，所述的挤出螺杆(13)设于料筒(14)内，所述的挤出电机(12)输出轴通过第三联轴器(16)与挤出螺杆(13)连接，所述的料筒(14)在侧壁设有进料口(1401)，与送料管(9)的出料端连通。

8.如权利要求7所述的远程供料陶土3D打印装置，其特征在于：所述的挤出螺杆(13)上部设有推力轴承(17)和油封(18)，所述的推力轴承(17)设于第三联轴器(16)的下方；所述的油封(18)设于推力轴承(17)下方，油封(18)和挤出螺杆(13)之间留有适当间隙，用于排气。

9.如权利要求7所述的远程供料陶土3D打印装置，其特征在于：所述的挤出螺杆(13)的螺槽深度逐渐减小。

10.如权利要求7所述的远程供料陶土3D打印装置，其特征在于：所述的控制器(2)根据压力传感器(10)的数值及所需挤出速度，分别驱动电机(1)和挤出电机(12)。

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