CN219602916U - 一种使3d打印线材整齐布线收卷的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种使3D打印线材整齐布线收卷的装置，包括纵向校直轮、横向校直轮、计米器、切刀机构、导线轮和收卷机构，收卷机构包括内侧夹具组件和外侧夹具组件以及工字轮，内侧夹具组件包括主步进电机、联轴器和内侧夹具，外侧夹具组件包括纵移调节机构、气缸和外侧夹具，在纵移调节机构的基座的两侧对称安装有气缸，在基座中心垂直连接有固定导管，在固定导管内套装有滑杆，滑杆的内端通过轴承安装外侧夹具，气缸推杆通过推板与滑杆固定。本实用新型在启动后气缸自动夹紧，线材从放线装置上通过校直轮组进入收卷机，在收卷装置中完成线材的整齐排列、收卷。收卷完毕后，夹紧气缸松开，从而完成整个收卷工作。

Description

一种使3D打印线材整齐布线收卷的装置

技术领域

本实用新型涉及增材制造领域，具体涉及一种可使3D打印（熔融沉积式 (FDM)）线材整齐布线收卷的装置。

背景技术

3D打印即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或线材状塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程以及其他领域都有所应用。

目前，在熔融沉积式 (FDM) 3D打印技术这一细分领域，已经开发出众多材质的线材，其直径主要1.75mm、2.8mm、3.0mm等。然而这些线材在缠绕收卷方面还不能做到层层分明、整齐布线；尤其在下生产线3天后，更是难以整齐收卷。以致线材在展开卷以后，出现交叉、弯、扭、倒螺旋等现象。这种情况一是影响美观、不便于销售；二是情形严重时，影响3D打印机送线机构的正常工作，以致于产生打印缺陷或是停止打印。因此有必要研究一种使线材整齐布线、收卷的装置。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷和问题，本实用新型提供一种使3D打印线材整齐布线收卷的装置，使得在收卷装置中完成线材的整齐排列、收卷；在收卷完毕后，夹紧气缸松开，从而完成整个收卷工作。

本实用新型解决其技术问题所采用的方案是：一种使3D打印线材整齐布线收卷的装置，包括纵向校直轮、横向校直轮、计米器、切刀机构、导线轮和收卷机构，以及布线机构支架和延伸架，纵向校直轮和横向校直轮位于延伸架上，延伸架固定于布线机构支架的前端，计米器、切刀机构和导线轮位于布线机构支架上，其中，所述收卷机构包括内侧夹具组件和外侧夹具组件以及工字轮，所述内侧夹具组件包括主步进电机、联轴器和内侧夹具，主步进电机固定安装于设备机壳内侧，电机转轴从机壳穿孔引出后通过联轴器安装内侧夹具的中心，所述外侧夹具组件包括纵移调节机构、气缸和外侧夹具，在纵移调节机构的基座的两侧对称安装有气缸，在基座中心垂直连接有固定导管，在固定导管内套装有滑杆，滑杆的内端通过轴承安装所述外侧夹具，两侧气缸的推杆同时连接推板，推板与所述滑杆固定。

在布线机构支架上且位于导线轮与收卷机构之间，还设置有自摆动导线机构，该自摆动导线机构包括导线针管底座和导线针管，导线针管底座设置贯穿孔，导线针管套固于该贯穿孔内，线材匹配贯穿套装于导线针管内，在导线针管底座的中部且位于导线针管的下侧安装有转轴，转轴与导线针管垂直，转轴安装于布线机构支架的轴孔内，使得导线针管能够随线材的摆动自适应摆动。

位于布线机构支架上的轴孔为条形孔，转轴通过螺母固定在条形孔内，从而能够改变导线针管底座的位置或旋转角度。

纵移调节机构包括基座、固定导管、连板、滑板和滑槽，固定导管垂直固定于基座的中心，固定导管具有贯穿的内腔，固定导管的底部通过竖向的连板固定有横向的滑板，滑槽通过支架与设备底部固定，滑板套装于滑槽内，在滑槽底部设置有沿纵向的导向孔，在滑板底部垂直安装有导向螺栓，导向螺栓位于所述导向孔内，能够在松弛时使滑板滑动，并能将滑板锁定于滑槽内。

送线轮组包括位于下部固定位置的下带轮组件和位于上部能够随气缸升降的上带轮组件，在上带轮组件或下带轮组件的带轮转轴上连接有次步进电机。

本实用新型的有益效果：本实用新型在收卷前先将工字轮（通常为客户要求的，即：小卷）放入收卷装置，按下控制按钮，气缸自动夹紧。线材从放线装置（大卷）上通过校直轮组进入收卷机，过计米轮、送线轮，进入布线、收卷装置。在收卷装置中完成线材的整齐排列、收卷。收卷完毕后，夹紧气缸松开，从而完成整个收卷工作。

收卷机构在使用时将工字轮两端中心轴孔（或轴端）套装于内侧金属夹具和外侧金属夹具的中心，向内移动滑板至到位后锁定滑板，使得内侧金属夹具和外侧金属夹具分别贴合于工字轮两侧塑料轮盘外侧，随工字轮一体转动，以确保工字轮两侧轮盘的稳定不变形，双气缸在向前顶推时能够通过推板对滑杆向前推进，滑杆的内端位于轴承内圈中，滑杆向前移动推动轴承及外侧金属夹具向内移动，形成顶压关系，从而改变工字轮的转速。

自摆动导线机构可自适应线材卷型大小，在保证效率的同时，避免在收卷的过程中发生线材“死折”现象，配置专用导线针管，每个导线针对应一个型号的线材，其控制间隙极小,以避免高速收卷时发生“跳线”；导线针管进出口有圆角设计，以避免二次划伤线材；导线针管进为钨钢材料，避免“高速摩擦生热”，以杜绝线材“因热拉细、拉断”等。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2时图1中夹具部分的双气缸连接结构立体图；

图3是图2的俯视图；

图4是图1中自摆动导线机构的放大图；

图5是夹具部分的主机连接结构图。

图中标号：进线轮1，纵向校直轮2，横向校直轮3，出线轮4，计米器5，送线轮6，切刀机构7，导线轮8，自摆动导线机构9，导线针管底座91，导线针管92，转轴93，顶丝94，主步进电机10，双膜片联轴器11，夹具旋转轴12，内侧金属夹具13，外侧金属夹具14，基座15，固定导管16，连板17，滑板18，滑槽19，导向孔20，滑杆21，轴承22，气缸23，气缸推杆24，推板25，机壳26，控制面板27，布线机构支架28，延伸架29。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例1：一种可使3D打印（熔融沉积式 (FDM)）线材整齐布线收卷的装置，该装置从前到后依次包括进线轮1、纵向校直轮2、横向校直轮3、出线轮4、计米器5、送线轮6、切刀机构7、导线轮8和收卷机构等，以及布线机构支架和延伸架。纵向校直轮2和横向校直轮3位于延伸架29上，延伸架29固定于布线机构支架28的前端，计米器5、切刀机构7和导线轮8位于布线机构支架28上，

其中，1、校直轮组的特点：

1.1进线端设置横向、纵向、及进出导向等多轮组，对进入收卷机的线材进行多角度校直，以保证进入的线材能够顺畅、无折、无扭。

1.2校直轮组为可调式，可根据线材型号挑整轮组间隙。

2、送线轮组的特点：

2.1送线轮组为有动力送线，压紧轮组由气缸控制，可实现自由开合。

2.2压紧轮组为质地柔软的硅胶材质，以保证线材在送线过程中无二次损伤。

3、计米机构同切线刀具通过PLC联动，且切线刀具采用导轨设计，切线更加精准、快捷。

布线机构支架28的主体为板状，其内侧壁的前后侧分别垂直连接有直线滑轨，中部垂直安装有齿条，两侧直线滑轨与设备机架内的轨道匹配安装，齿条伸入设备机架内的部分与齿轮啮合，该齿轮安装于步进电机的转轴上，该步进电机被控制器控制用于驱动布线机构支架28向外和向内往复运动，其运动速度与线材在工字轮上缠绕的横移速度保持一致。

自摆动导线机构9包括导线针管底座91和导线针管92，如图4所示的一种结构，导线针管底座91设置贯穿孔，导线针管92套固于该贯穿孔内，线材匹配贯穿套装于导线针管92内，在导线针管底座91的中部且位于导线针管92的下侧安装有转轴93，转轴93与导线针管92垂直，转轴93安装于布线机构支架28的轴孔内，使得导线针管92能够随线材的摆动自适应摆动。

位于布线机构支架上的轴孔为条形孔，转轴通过螺母固定在条形孔内，从而能够改变导线针管底座的位置或旋转角度，从而能够改变导线针管底座的位置或旋转角度。

4、“自摆动导线机构”的特点：

4.1可自适应线材卷型大小，在保证效率的同时，避免在“小卷卷成大卷”的过程中发生线材“死折”现象。

4.2配置的“导线针管”为专用针管，每个导线针管进对应一个型号的线材，其控制间隙极小,以避免高速收卷时发生“跳线”；

4.3导线针管进进出口有圆角设计，以避免二次划伤线材。

4.4导线针管进为钨钢材料，避免“高速摩擦生热”，以杜绝线材“因热拉细、拉断”等。

所述收卷机构包括内侧夹具组件和外侧夹具组件以及工字轮。其中，图5显示了内侧夹具组件包括主步进电机10、双膜片联轴器11和夹具旋转轴12，主步进电机10固定安装于设备机壳内侧，主步进电机10的转轴从机壳穿孔引出后，通过双膜片联轴器11安装于夹具旋转轴12的中心，

如图2和图3所示，外侧夹具组件包括纵移调节机构、气缸和外侧金属夹具14。纵移调节机构包括基座15、固定导管16、连板17、滑板18和滑槽19，固定导管16垂直固定于基座15的中心，固定导管16具有贯穿的内腔，固定导管16的底部通过竖向的连板17固定有横向的滑板18。滑槽19通过支架（图中未显示）与设备底部固定，滑板18套装于滑槽19内，在滑槽底部设置有沿纵向的导向孔20，在滑板底部垂直安装有导向螺栓，导向螺栓位于所述导向孔20内，能够在松弛时使滑板滑动，并能将滑板锁定于滑槽内。

在纵移调节机构的基座15的两侧对称安装有气缸，在固定导管16内通过直线轴承安装有滑杆21，滑杆21的内端通过轴承22安装所述外侧夹具，两侧气缸的推杆同时连接推板25，推板与所述滑杆21固定。

5、独有的双气缸推杆夹具，

5.1在高速收卷时，“双气缸+推杆”的设计可最大程度的保证“气缸端”与“电机端”的同心度，以避免动平衡失衡。

5.2可拆卸工字轮轮芯、可调整“双气缸推杆”底座，以适应不同厚度的工字轮。

5.3全金属夹盘，能够稳定的夹紧工字轮，避免产生线材的“倒梯形堆叠”。

5.4主电机侧的金属夹盘上，设计有与工字轮匹配的固定螺栓，以防工字轮的自转动。

6、主电机为步进电机，且使用双模片联轴器与主收卷轴相连

6.1在双气缸推杆夹紧时，通过“双模片联轴器”消除夹具对主电机轴的纵向推力，以保证主电机的低负荷、高速运行。

6.2主收卷轴配有旋转感应块，通过接近开关（传感器）与PLC联动，以实现精准计卷。

基于上述结构，使用时将工字轮两端中心轴孔（或轴端）套装于内侧金属夹具13和外侧金属夹具14的中心，向内移动滑板18至到位后锁定滑板18，使得内侧金属夹具13和外侧金属夹具14分别贴合于工字轮两侧塑料轮盘外侧，随工字轮一体转动，以确保工字轮两侧轮盘的稳定不变形，否则，工字轮两侧塑料轮盘会在首先过程中因线材间具有压力而向外膨胀变形。双气缸在向前顶推时能够通过推板对滑杆21向前推进，滑杆21的内端位于轴承22内圈中，滑杆21向前移动推动轴承及外侧金属夹具14向内移动，形成顶压关系，从而改变工字轮的转速。

实施例2：在实施例1基础上，送线轮组6包括位于下部固定位置的下带轮组件和位于上部能够随气缸升降的上带轮组件，在上带轮组件或下带轮组件的带轮转轴上连接有次步进电机。当气缸向下移动后能够使上带轮组件的皮带与下带轮组件的皮带对线材构成夹持关系，当各带轮转动时能够输送线材向前移动。该送线轮组主要应用于首先工序的前期，用于引导线材向前移动，当主步进电机旋转带动工字轮转动时，送线轮组的气缸向上移动，不再对线材提供推送力度。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种使3D打印线材整齐布线收卷的装置，包括纵向校直轮（2）、横向校直轮（3）、计米器（5）、切刀机构（7）、导线轮（8）和收卷机构，以及布线机构支架（28）和延伸架（29），纵向校直轮（2）和横向校直轮（3）位于延伸架（29）上，延伸架（29）固定于布线机构支架（28）的前端，计米器（5）、切刀机构（7）和导线轮（8）位于布线机构支架（28）上，其特征在于，所述收卷机构包括内侧夹具组件和外侧夹具组件以及工字轮，所述内侧夹具组件包括主步进电机（10）、联轴器和内侧夹具，主步进电机（10）固定安装于设备机壳内侧，电机转轴从机壳穿孔引出后通过联轴器安装内侧夹具的中心，所述外侧夹具组件包括纵移调节机构、气缸和外侧夹具，在纵移调节机构的基座（15）的两侧对称安装有气缸，在基座中心垂直连接有固定导管（16），在固定导管（16）内套装有滑杆（21），滑杆（21）的内端通过轴承（22）安装所述外侧夹具，两侧气缸的推杆同时连接推板（25），推板与所述滑杆（21）固定。

2.根据权利要求1所述的使3D打印线材整齐布线收卷的装置，其特征在于，在布线机构支架（28）上且位于导线轮（8）与收卷机构之间，还设置有自摆动导线机构（9），该自摆动导线机构（9）包括导线针管底座（91）和导线针管（92），导线针管底座（91）设置贯穿孔，导线针管（92）套固于该贯穿孔内，线材匹配贯穿套装于导线针管（92）内，在导线针管底座（91）的中部且位于导线针管（92）的下侧安装有转轴（93），转轴（93）与导线针管（92）垂直，转轴（93）安装于布线机构支架（28）的轴孔内，使得导线针管（92）能够随线材的摆动自适应摆动。

3.根据权利要求2所述的使3D打印线材整齐布线收卷的装置，其特征在于，位于布线机构支架（28）上的轴孔为条形孔，转轴（93）通过螺母固定在条形孔内，从而能够改变导线针管底座的位置或旋转角度。

4.根据权利要求1所述的使3D打印线材整齐布线收卷的装置，其特征在于，纵移调节机构包括基座（15）、固定导管（16）、连板（17）、滑板（18）和滑槽（19），固定导管（16）垂直固定于基座（15）的中心，固定导管（16）具有贯穿的内腔，固定导管（16）的底部通过竖向的连板（17）固定有横向的滑板（18），滑槽（19）通过支架与设备底部固定，滑板（18）套装于滑槽（19）内，在滑槽底部设置有沿纵向的导向孔（20），在滑板底部垂直安装有导向螺栓，导向螺栓位于所述导向孔（20）内，能够在松弛时使滑板滑动，并能将滑板锁定于滑槽内。

5.根据权利要求1所述的使3D打印线材整齐布线收卷的装置，其特征在于，送线轮组（6）包括位于下部固定位置的下带轮组件和位于上部能够随气缸升降的上带轮组件，在上带轮组件或下带轮组件的带轮转轴上连接有次步进电机。