CN216993088U - 一种利用电磁力实现3d打印机颗粒料挤出的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种利用电磁力实现3D打印机颗粒料挤出的装置，包括可加热的颗粒料容器、电磁铁容器上盖和电磁铁挤压头，电磁铁容器上盖设置在颗粒料容器的上端面开口处，电磁铁挤压头设置在颗粒料容器的内部，且电磁铁挤压头通过连杆与电磁铁容器上盖连接，电磁铁挤压头与颗粒料容器内壁之间紧密配合连接，电磁铁挤压头在颗粒料容器内做活塞运动，出料喷嘴设置在颗粒料容器的下端面上。本实用新型中颗粒料容器用于存放熔融状态的颗粒料，并与电磁铁挤压头、电磁铁容器上盖组成类似于注射器的装置；电磁铁挤压头与电磁铁容器上盖通入电流之后，产生磁场力，利用该磁场力推动电磁铁挤压头在可加热的颗粒料容器内工作，从而实现3D打印的出料。
Description
技术领域
本实用新型属于3D打印领域，尤其涉及一种利用电磁力实现3D打印机颗粒料挤出的装置。
背景技术
3D打印是一种新兴的零件成型技术，处于快速发展和应用阶段，常用的3D打印机多为线材类原料的3D打印机，颗粒类原料3D打印机由于其结构一般较大，很难实现桌面级的颗粒料3D打印，必须合理设计3D打印机的结构和工作原理，才能满足桌面级的颗粒料3D打印且满足工艺精度要求。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、合理、且能将设备尺寸小型化的利用电磁力实现3D打印机颗粒料挤出的装置。
本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案是：
一种利用电磁力实现3D打印机颗粒料挤出的装置，包括颗粒料容器、容器上盖、挤压头和出料喷嘴，所述容器上盖为电磁铁容器上盖，所述挤压头为电磁铁挤压头，所述电磁铁容器上盖设置在所述颗粒料容器的上端面开口处，所述电磁铁挤压头设置在所述颗粒料容器的内部，且所述电磁铁挤压头的通过连杆与所述电磁铁容器上盖连接，所述电磁铁挤压头与所述颗粒料容器内壁之间紧密配合连接，所述电磁铁挤压头能够在所述颗粒料容器内壁上上下滑动，所述出料喷嘴设置在所述颗粒料容器的下端面上。
进一步的，所述连杆的上端穿出所述电磁铁容器上盖的上端面，所述连杆能够在所述电磁铁容器上盖上做活塞运动。
进一步的，所述颗粒料容器包括上部、中部和下部，上部为上宽下窄的第一漏斗状结构，中部为上下同宽的圆筒状结构，下部为上宽下窄的第二漏斗状结构，且所述颗粒料容器的上部、中部和下部为一体化结构；所述下部的底部出口处设置有所述出料喷嘴。
进一步的，所述颗粒料容器为可加热的颗粒料容器，所述颗粒料容器的内壁从上到下设置有至少两个加热区域，每个所述加热区域均分别对应一个第一变流器，每个所述加热区域内都均布有可控温电阻，每个所述加热区域内的所有所述可控温电阻均分别与对应的所述第一变流器连接，所有的所述加热区域从上到下的加热温度依次升高，实现梯度加热。
颗粒料容器用于存放熔融状态的颗粒料，并与电磁铁挤压头、电磁铁容器上盖组成类似于注射器的装置。
进一步的，所述连杆上处于所述颗粒料容器内部的部位装有能够对所述颗粒料容器内部物料的剩余量进行实时监测的深度坐标传感器，所述深度坐标传感器设置在所述连杆与所述电磁铁挤压头连接的位置。
进一步的，所述颗粒料容器内每个加热区域内均分别设置有一个温度传感器。
深度坐标传感器和每个所述温度传感器均通过连杆上的导线与外面的控制装置连接。
所述电磁铁容器上盖和所述电磁铁挤压头均通过所述连杆上的外接导线与用于改变所述电磁铁容器上盖和所述电磁铁挤压头上电流的大小和方向的第二变流器连接，第二变流器通过导线与控制装置连接。
控制装置可以是计算机或单片机或处理器。
进一步的，所述颗粒料容器的上部侧壁设置进料口，所述电磁铁容器上盖将所述颗粒料容器的上部开口处覆盖，但并不覆盖所述进料口，所述电磁铁容器上盖上还设置有用于平衡所述颗粒料容器内气压的排气孔。
给所述电磁铁挤压头和所述电磁铁容器上盖通入电流，它们之间会产生磁场力，利用该磁场力推动电磁铁挤压头在所述颗粒料容器内工作，从而实现3D打印的出料。
通过第二变流器改变所述电磁铁容器上盖和所述电磁铁挤压头上电流的大小和方向，从而改变所述电磁铁容器上盖和所述电磁铁挤压头之间的磁场力的大小和方向，进而改变所述电磁铁挤压头在所述颗粒料容器内的运动方向和所述出料喷嘴的出料速率。
在所述深度坐标传感器反馈颗粒料容器内原料的剩余量不足时，控制器会控制第二变流器改变通入电磁铁挤压头和电磁铁上盖的电流方向，从而改变磁场力方向，使电磁铁挤压头复位到初始位置，再通过颗粒料容器侧壁设置的进料口进行补充原料，从而实现连续打印功能。
所述电磁铁挤压头受连杆上所述深度坐标传感器的示数控制，本装置处于工作状态时，电磁铁挤压头位于进料口水平面以下，本装置处于补充原料状态时，所述电磁铁挤压头位于所述进料口水平面以上，此时所述进料口与所述颗粒料容器连通，方便进料。
进一步的，所述电磁铁挤压头的表面设置有具有润滑性质的金属合金镀层，例如铜合金，能够保证所述电磁铁挤压头与所述颗粒料容器内壁之间配合紧密，且保证处于工作状态时，电磁铁挤压头和连杆在颗粒料容器内做活塞运动的流畅性。
进一步的，所述颗粒料容器的外壁设置有第一保温层；所述电磁铁挤压头的上部设置有第二保温层，能够保证颗粒料容器和电磁铁挤压头之间的空间能够得到有效的保温。
本实用新型的积极有益效果是：
1、本实用新型中通过通入电磁铁容器上盖和电磁铁挤压头上电流的大小和方向可以决定电磁力的大小和方向，利用电磁力改变电磁铁挤压头在颗粒料容器内的运动方向和出料喷嘴的出料速率，实时控制电流就可以达到实时控制喷嘴挤出速率的快慢，从而便利了3D打印参数的设置，达到更好的打印质量。
2、本实用新型中的颗粒料容器内部为梯度加热模式，并且电磁铁挤压头上设有深度传感器，它们之间通过控制器相互配合工作，能够使颗粒原料下料连续顺畅。
3、本实用新型利用电磁铁之间的磁场力，实现颗粒料3D打印机的顺利出料；一方面，该装置可以极大的减小颗粒料3D打印机的体积，从而实现桌面化的颗粒料3D打印；另一方面，该装置可以通过实时调节通入电磁铁容器上盖和电磁铁挤压头的电流的大小和方向，从而达到控制磁场力大小的作用，进而实时控制该装置的出料速度，确保打印精度。
附图说明
图1是本实用新型一种利用电磁力实现3D打印机颗粒料挤出的装置的剖视图。
图2是本实用新型一种利用电磁力实现3D打印机颗粒料挤出的装置的结构示意图。
图3是本实用新型一种利用电磁力实现3D打印机颗粒料挤出的装置的零件爆炸图。
图4是图2中A方向的结构示意图。
图5是图2中B方向的结构示意图。
图6是图2的俯视图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本实用新型的实施例。虽然附图中显示了本实用新型的某些实施例，然而应当理解的是，本实用新型可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本实用新型。应当理解的是，本实用新型的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本实用新型的保护范围。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。
需要注意，本实用新型中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
本实用新型实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
参见图1、图2、图3、图4、图5和图6，图中：1-颗粒料容器，2-电磁铁容器上盖，3-电磁铁挤压头，4-出料喷嘴，5-连杆，6-进料口，7-排气孔，8-把手。
实施例：一种利用电磁力实现3D打印机颗粒料挤出的装置，包括可加热的颗粒料容器1、电磁铁容器上盖2、电磁铁挤压头3和出料喷嘴4，电磁铁容器上盖2设置在颗粒料容器1的上端面开口处，电磁铁挤压头3设置在颗粒料容器1的内部，且电磁铁挤压头3通过连杆5与电磁铁容器上盖2连接，连杆5穿出电磁铁容器上盖2的上端，电磁铁挤压头3与颗粒料容器1内壁之间紧密配合连接，电磁铁挤压头3能够在颗粒料容器1内壁上上下滑动，连杆5能够在电磁铁容器上盖2上做活塞运动，进而带动电磁铁挤压头3在颗粒料容器1内做活塞运动，出料喷嘴4设置在颗粒料容器1的下端面上。
颗粒料容器1用于存放熔融状态的颗粒料，并与电磁铁挤压头3、电磁铁容器上盖2组成类似于注射器的装置；电磁铁挤压头3与电磁铁容器上盖2通入电流之后，它们之间会产生磁场力，利用该磁场力推动电磁铁挤压头3在可加热的颗粒料容器1内工作，从而实现3D打印的出料。
颗粒料容器1包括上部、中部和下部，上部为上宽下窄的第一漏斗状结构，中部为上下同宽的圆筒状结构，下部为上宽下窄的第二漏斗状结构，上部的底端直径与中部的顶端直径相一致，中部的底端直径与下部的顶端直径相一致，且颗粒料容器1的上部、中部和下部为一体化结构；下部的底部出口处设置有出料喷嘴4。
颗粒料容器1的内壁从上到下设置有三个加热区域，三个加热区域对应三个第一变流器，每个加热区域内都均布有可控温电阻，每个加热区域内的所有可控温电阻均分别与对应的第一变流器连接，所有的加热区域从上到下的加热温度依次升高。
可控温电阻自带单片机，通过各个加热区域内的单片机控制对应的第一变流器对不同加热区域内的可控温电阻通入不同的电流，从而使不同区域的加热温度不同，实现梯度加热，越靠近出料喷嘴4位置，温度越接近最佳打印温度。
不同的单片机还可以外接到计算机上，方便调控。
不同的原料，加热温度不同，以PLA为例，出料喷嘴处的最佳温度为200℃，方向向上温度依次递减至150℃，预热温度为70℃。
颗粒料容器内每个加热区域均设置有一个温度传感器，温度传感器通过连杆上的导线与外面的计算机连接。
通过温度传感器检测颗粒料容器的内部温度，并将温度反馈至计算机，根据温度传感器的读数，通过计算机或者可控温电阻上的单片机来控制各个第一变流器，进而调节每个加热区域内的可控温电阻。
电磁铁容器上盖2和电磁铁挤压头3均通过连杆5上的外接导线与用于改变电磁铁容器上盖2和电磁铁挤压头3上电流的大小和方向的第二变流器连接，第二变流器通过导线与计算机连接。
通过计算机控制第二变流器改变通入电磁铁容器上盖2和电磁铁挤压头3上电流的大小和方向，从而改变电磁铁容器上盖2和电磁铁挤压头3之间的磁场力的大小和方向，进而改变电磁铁挤压头3在颗粒料容器1内的运动方向和出料喷嘴4的出料速率。
连杆5上处于颗粒料容器1内部的部位装有能够对颗粒料容器1内部物料的剩余量进行实时监测的深度坐标传感器，深度坐标传感器设置在连杆5与电磁铁挤压头3连接的位置。
深度坐标传感器通过连杆上的导线和计算机连接，在深度坐标传感器反馈颗粒料容器1内原料的剩余量不足时，计算机会控制第二变流器改变通入电磁铁挤压头3和电磁铁上盖的电流方向，从而改变磁场力方向，使电磁铁挤压头3复位到初始位置，再通过颗粒料容器1侧壁设置的进料口6进行补充原料，从而实现连续打印功能。
颗粒料容器1的上部侧壁设置进料口6，电磁铁容器上盖2将颗粒料容器1的上部开口处覆盖，但并不覆盖进料口6，电磁铁容器上盖2上还设置有用于平衡颗粒料容器1内气压的排气孔7，排气孔7设置有六个，均布在电磁铁容器上盖2上连杆5的圆周，伸出电磁铁容器上盖2的连杆5上设置有与连杆5垂直的把手8，以防连杆5上端脱离电磁铁容器上盖2，全部进入颗粒料容器1内部。
电磁铁挤压头3受连杆5上深度坐标传感器的示数控制，本装置处于工作状态时，电磁铁挤压头3位于进料口6水平面以下，本装置处于补充原料状态时，电磁铁挤压头3位于进料口6水平面以上，此时进料口6与颗粒料容器1连通，方便进料。
电磁铁挤压头3的表面设置有具有润滑性质的铜合金镀层，能够保证电磁铁挤压头3与颗粒料容器1内壁之间配合紧密，且保证处于工作状态时，电磁铁挤压头3和连杆5做活塞运动的流畅性。
颗粒料容器1的外壁设置有第一保温层；电磁铁挤压头3的上部设置有第二保温层，能够保证颗粒料容器1和电磁铁挤压头3之间的空间能够得到有效的保温。
第一变流器和第二变流器的电流变化范围满足本装置要求且可以控制电流的方向。
具体操作时，电磁铁挤压头3初始位置位于进料口6水平面之上，通过进料口6供给颗粒原料，对颗粒料容器1内置的控温电阻通电，使容器内部达到合适打印的温度场，对电磁铁挤压头3和电磁铁容器上盖2通电，电磁铁挤压头3和电磁铁容器上盖2之间产生同极磁场，利用通电产生的磁场力使电磁铁挤压头3向进料口6水平面之下做活塞运动，利用同极磁场间的斥力对熔融状态的颗粒料进行挤压，推动颗粒料容器1内熔融状态的颗粒原料，使其从喷嘴喷出完成打印。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (9)
1.一种利用电磁力实现3D打印机颗粒料挤出的装置，包括颗粒料容器、容器上盖、挤压头和出料喷嘴，其特征是：所述容器上盖为电磁铁容器上盖，所述挤压头为电磁铁挤压头，所述电磁铁容器上盖设置在所述颗粒料容器的上端面开口处，所述电磁铁挤压头设置在所述颗粒料容器的内部，且所述电磁铁挤压头的通过连杆与所述电磁铁容器上盖连接，所述电磁铁挤压头与所述颗粒料容器内壁之间紧密配合连接，所述出料喷嘴设置在所述颗粒料容器的下端面上。
2.根据权利要求1所述的一种利用电磁力实现3D打印机颗粒料挤出的装置，其特征是：所述连杆的上端穿出所述电磁铁容器上盖的上端面，所述连杆能够在所述电磁铁容器上盖上做活塞运动。
3.根据权利要求2所述的一种利用电磁力实现3D打印机颗粒料挤出的装置，其特征是：所述颗粒料容器包括上部、中部和下部，上部为上宽下窄的第一漏斗状结构，中部为上下同宽的圆筒状结构，下部为上宽下窄的第二漏斗状结构，且所述颗粒料容器的上部、中部和下部为一体化结构；所述下部的底部出口处设置有所述出料喷嘴。
4.根据权利要求3所述的一种利用电磁力实现3D打印机颗粒料挤出的装置，其特征是：所述颗粒料容器的内壁从上到下设置有至少两个加热区域，每个所述加热区域均分别对应一个第一变流器，每个所述加热区域内都均布有可控温电阻，每个所述加热区域内的所有所述可控温电阻均分别与对应的所述第一变流器连接，所有的所述加热区域从上到下的加热温度依次升高。
5.根据权利要求4所述的一种利用电磁力实现3D打印机颗粒料挤出的装置，其特征是：所述连杆上处于所述颗粒料容器内部的部位装有能够对所述颗粒料容器内部物料的剩余量进行实时监测的深度坐标传感器。
6.根据权利要求5所述的一种利用电磁力实现3D打印机颗粒料挤出的装置，其特征是：所述电磁铁容器上盖和所述电磁铁挤压头均通过所述连杆上的外接导线与用于改变所述电磁铁容器上盖和所述电磁铁挤压头上电流的大小和方向的第二变流器连接。
7.根据权利要求6所述的一种利用电磁力实现3D打印机颗粒料挤出的装置，其特征是：所述颗粒料容器的上部侧壁设置有进料口，所述电磁铁容器上盖将所述颗粒料容器的上部开口处覆盖，但并不覆盖所述进料口，所述电磁铁容器上盖上还设置有用于平衡所述颗粒料容器内气压的排气孔。
8.根据权利要求7所述的一种利用电磁力实现3D打印机颗粒料挤出的装置，其特征是：所述电磁铁挤压头的表面设置有具有润滑性质的金属合金镀层。
9.根据权利要求8所述的一种利用电磁力实现3D打印机颗粒料挤出的装置，其特征是：所述颗粒料容器的外壁设置有第一保温层；所述电磁铁挤压头的上部设置有第二保温层。
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