CN220841467U - 气体压力控制系统、3d打印装置及物料输送系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种气体压力控制系统、3D打印装置及物料输送系统。该气体压力控制系统包括：气缸，具有底部以及围绕底部设置的侧壁；活塞，具有杆部和端部，活塞的端部与气缸的侧壁滑动连接，以朝着靠近或远离气缸的底部的方向运动，活塞的端部与气缸的底部之间设置有用于容纳气体的第一腔室；载荷模块，安装于活塞的杆部，载荷模块基于载荷模块的重量对第一腔室内的气体施压，以形成具有目标压力的气体；取压接口，与第一腔室连通，以向外部腔室提供具有目标压力的气体。其通过与活塞连接的载荷模块以及活塞在气缸中的运动来提供具有目标压力的气体，结构和实现方式均比较简单、成本低且对气体的压力值的控制精度较高。

Description

气体压力控制系统、3D打印装置及物料输送系统

技术领域

本申请涉及3D打印领域，具体涉及一种气体压力控制系统、3D打印装置及物料输送系统。

背景技术

气体压力控制系统是指对能够提供驱动力的气体进行压力控制的系统。气体压力控制系统可以应用于许多的加工设备中，以用于为加工设备提供稳定的气体压力。例如，气体压力控制系统在物料挤出式的3D打印装置中就非常常见。

然而，使用相关技术中的气体压力控制系统来提供稳定的气体压力时，需要气体压力控制系统具备高检测精度、精准的控制算法以及快速的动作响应速度，不仅成本高且实现难度大。

实用新型内容

本申请提供一种气体压力控制系统、3D打印装置及物料输送系统。下面对本申请实施例所涉及的各个方面进行介绍。

第一方面，提供一种气体压力控制系统，包括：气缸，具有底部以及围绕所述底部设置的侧壁；活塞，具有杆部和端部，所述活塞的端部与所述气缸的侧壁滑动连接，以朝着靠近或远离所述气缸的底部的方向运动，所述活塞的端部与所述气缸的底部之间设置有用于容纳气体的第一腔室；载荷模块，安装于所述活塞的杆部，所述载荷模块基于所述载荷模块的重量对所述第一腔室内的气体施压，以形成具有目标压力的气体；取压接口，与所述第一腔室连通，以向外部腔室提供所述具有目标压力的气体。

第二方面，提供一种3D打印装置，包括气体压力控制系统和物料挤出部；所述气体压力控制系统包括：气缸，具有底部以及围绕所述底部设置的侧壁；活塞，具有杆部和端部，所述活塞的端部与所述气缸的侧壁滑动连接，以朝着靠近或远离所述气缸的底部的方向运动，所述活塞的端部与所述气缸的底部之间设置有用于容纳气体的第一腔室；载荷模块，安装在所述活塞的杆部，所述载荷模块基于所述载荷模块的重量对所述第一腔室内的气体施压，以形成具有目标压力的气体；取压接口，与所述第一腔室连通；所述物料挤出部包括：物料容腔，所述物料容腔用于容纳熔融态的物料，所述物料容腔与所述取压接口连通，以接收所述取压接口输出的所述具有目标压力的气体；挤出口，所述挤出口用于将所述熔融态的物料挤出。

第三方面，提供一种物料输送系统，包括气体压力控制系统和送料装置；所述气体压力控制系统包括：气缸，具有底部以及围绕所述底部设置的侧壁；活塞，具有杆部和端部，所述活塞的端部与所述气缸的侧壁滑动连接，以朝着靠近或远离所述气缸的底部的方向运动，所述活塞的端部与所述气缸的底部之间设置有用于容纳气体的第一腔室；载荷模块，安装在所述活塞的杆部，所述载荷模块基于所述载荷模块的重量对所述第一腔室内的气体施压，以形成具有目标压力的气体；取压接口，与所述第一腔室连通；所述送料装置包括：送料腔室，所述送料腔室包括进料口和出料口，所述进料口用于接收物料；动力源，所述动力源用于将所述物料推动至所述出料口，以向外部输送所述物料；其中，所述送料口或所述出料口与所述取压接口连通，以接收所述取压接口输出的所述具有目标压力的气体。

本申请实施例中的气体压力控制系统通过与活塞连接的载荷模块以及活塞在气缸中的运动来提供具有目标压力的气体，结构和实现方式均比较简单、成本低且对气体的压力值的控制精度较高。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种气体压力控制系统的结构示意图。

图2为本申请又一实施例提供的一种气体压力控制系统的结构示意图。

图3为本申请又一实施例提供的一种气体压力控制系统的结构示意图。

图4为本申请实施例提供的一种3D打印装置的结构示意图。

图5为本申请又一实施例提供的一种3D打印装置的结构示意图。

图6为本申请实施例提供的一种物料输送系统的结构示意图。

图7为本申请又一实施例提供的一种物料输送系统的结构示意图。

图8为本申请又一实施例提供的一种3D打印装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。应理解，在附图中使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的构件。

气体压力控制系统是指能够对气体的压力进行控制，以对外提供稳定的气压的系统。气体压力控制系统可以应用于许多的加工设备中。例如，气体压力控制系统可以应用于物料挤出式的3D打印装置或者物料输送系统中。

作为一个示例，物料挤出式的3D打印装置因其可以适应的打印材料的种类非常宽且其所打印的打印件的尺寸范围也可以具有很大的跨度，被广泛的应用于3D打印领域中。该类3D打印装置需要将熔融态的物料通过其挤出口(或称出料口)挤出至成型台上，以使熔融态物料在成型台上逐层沉积并凝固而形成3D打印件。

为了方便输送或者挤出熔融态物料，气压驱动的方式可以被应用于3D打印装置中以对熔融态物料的挤出提供驱动力，从而实现熔融态的物料的挤出。为了精确的控制熔融态物料的挤出速度，需要匹配较高控制精度和稳定度的气压源。而气体压力控制系统则被用来保证气压源的控制精度和稳定度，以向3D打印装置长时间的提供具有稳定压力的气体。

作为另一个示例，物料输送系统可以理解为向外界(例如，3D打印装置)提供熔融态物料的装置。物料输送系统通过其内的动力源将熔融态的物料从其送料腔室的出料口排出，以向外界输送熔融态的物料。为了控制熔融态物料的排出速度以保证物料输送系统的输送物料的稳定性，气体压力控制系统通常会被用于物料输送系统中配合动力源工作，或成为动力源来工作。例如，气体压力控制系统可以被用于与进料口或者出料口连通，以配合动力源(螺杆或活塞)将熔融态的物料稳定的排出。又如，气体压力控制系统可以被用于与送料腔室连通，以成为气压式的动力源来稳定的将送料腔室内的熔融态的物料稳定的排出。在相关技术中，气体压力控制系统通常包括安装于储气容腔上的压力传感器、安装于储气容腔上的气体导入/导出部件以及控制器。该气体压力控制系统的工作原理为：通过压力感应器测得储气容腔内的压力值，控制器根据测得的压力值与目标压力值的偏差，控制气体导入/导出部件进行工作。具体地，当测得的压力值低于目标压力值时，控制气体导入部件向储气容腔内导入气体直至压力传感器所测得的压力值与目标压力值相同；当测得的压力值高于目标压力值时，控制气体导出部件从储气容腔内导出气体直至压力传感器所测得压力值与目标压力值相同。

这种气体压力控制系统对气压控制的精确度取决于压力传感器的检测精度、以及控制器的控制算法及整个系统中的动作的响应速度。因此，对于高精度的气压源的实现，该方式不仅成本高且实现难度大。

有鉴于此，本申请实施例提供一种气体压力控制系统，气体压力控制系统通过与活塞连接的载荷模块以及活塞在气缸中的运动来提供具有目标压力的气体，其结构和实现方式均比较简单、成本低且对气体的压力值的控制精度较高。

下面结合图1对本申请实施例中的气体压力控制系统10进行详细的说明。

如图1所示，气体压力控制系统10可以包括气缸11、活塞12、载荷模块13以及取压接口14。

气缸11具有底部111和围绕底部111设置的侧壁112。气缸11可以按照竖直的方向设置，此时，侧壁112形成竖直方向的滑动轨道，以便于下文中的载荷模块13基于载荷模块13的重量进行工作。

活塞12具有杆部121和端部122。端部122位于杆部121的一端123，且端部122与气缸的侧壁112滑动连接，换言之，气缸的侧壁112形成为端部122的运动轨道，端部122可以沿着气缸的侧壁112朝着靠近或远离气缸11的底部111的方向运动。活塞12的端部122与气缸11的底部111之间设置有用于容纳气体的第一腔室113，或者说，活塞12的端部122与气缸11的底部111以及端部122与底部111之间的侧壁112形成了容纳气体的第一腔室113。第一腔室113用于容纳从外部接收的气体，以便于对该气体进行稳压控制。在一些实施例中，第一腔室113还可以称为下腔室。

载荷模块13可以理解为是具有特定重量的重物。载荷模块13可安装于活塞12的杆部121的另一端124且载荷模块13可与杆部121的另一端124可拆卸连接。换言之，载荷模块13既能够与杆部121的另一端124固定连接，还能够与杆部121的另一端124拆卸分离。载荷模块13可以随着活塞12的上下滑动而滑动。

载荷模块13可以基于其重量对第一腔室113内的气体施压，以形成具有目标压力(目标压力可标记为P)的气体。具体地，载荷模块13可以基于其自身的重量、活塞12的重量、以及活塞12的端部122的第一表面124的面积对第一腔室113内的气体施压，以形成具有目标压力的气体。需要说明的是，第一表面124为端部122的朝向气缸11的底部111的表面，换言之，第一表面124为端部122中的用于形成第一腔室113的表面。在本申请实施例中，载荷模块13的重量和/或端部122的第一表面124的面积可以根据目标压力的变化而变化。

目标压力P的计算公式为：P＝G/S。其中，G为载荷模块13的重量和活塞12的重量之和，S为端部122的第一表面124的面积。需要说明的是，G＝Mg，其中，M为载荷模块13的质量和活塞12的质量之和，g为常数。G可以采用9.8N/kg或者10N/kg。

以g采用10N/kg为例，如果第一表面124的面积为0.001m²，载荷模块13的质量和活塞12的质量之和为10kg时，P＝10(kg)*10(N/kg)/0.001(m²)，通过计算目标压力P为10⁵Pa(即0.1M Pa)。如果第一表面124的面积为0.0008m²，载荷模块13的质量和活塞12的质量之和为24kg时，P＝10(kg)*10(N/kg)/0.001(m²)，通过计算目标压力P为3*10⁵Pa(即0.3M Pa)。

本申请实施例对载荷模块13的位置不做具体的限定，只要载荷模块13可以跟随活塞12滑动且能够通过其重量对第一腔室113的气体施压即可。作为一个示例，载荷模块13可位于气缸11的内部14且位于第一腔室113的上方。作为另一个示例，如图1所示，载荷模块13可位于气缸11的外部且位于第一腔室113的上方，将载荷模块13设置在气缸11的外部，更有利于拆卸或者更换载荷模块13。

本申请实施例对载荷模块13的结构形式不做具体的限定。例如，载荷模块13可以由一个具有重量的载荷单元形成。又如，载荷模块13可以由多个具有重量的载荷单元形成，该多个载荷单元的重量可以相同，也可以不相同。示例性地，如图1所示，载荷模块13包括载荷单元131和载荷单元132，其中，载荷单元132的重量可以小于载荷单元131的重量。将载荷模块13设置为多个载荷单元可以更方便的根据目标压力的数值而调整载荷模块13的重量。

继续参见图1，取压接口14与第一腔室113连通。取压接口14一方面可用于将外部腔室(图1中未示出)的气体引入至第一腔室113中，以便于气体压力控制系统10对外部腔室的气体进行稳压控制，以形成具有目标压力的气体。取压接口14另一方面可用于将具有目标压力的气体提供给外部腔室。也就是说，取压接口14形成为外部腔室与第一腔室113的通道，以将外部腔室的气体和第一腔室113中的气体连通，有鉴于此，载荷模块13对第一腔室113内的气体施压以形成具有目标压力的气体相当于对外部腔室的气体施压以形成具有目标压力的气体。

需要说明的是，本申请实施例中的外部腔室可以是指非第一腔室的另一个腔室。例如，在气体压力控制系统应用于3D打印装置时，外部腔室可以是容纳熔融态物料的物料容腔、控制熔融态物料挤出的控制腔室或者熔融态物料输送管道等各个需要气压的空间内。又如，在气体压力控制系统应用于物料输送系统时，外部腔室可以是送料腔室。

本申请实施例中的气体压力控制系统的工作原理为：载荷模块13的重量、活塞12的重量以及第一表面124均可以设置为与目标压力值匹配。当外部腔室的气体的压力值低于目标压力时，第一腔室113内的气体对第一表面124的作用力将小于载荷模块13和活塞12的重量对第一表面124的作用力，此时，载荷模块13和活塞12的重量会对第一腔室113内的气体施加压缩力，以使得第一腔室113缩小(即活塞12向下运动)，直至第一腔室113内的气体对第一表面124的作用力等于载荷模块13和活塞12的重量对第一表面124的作用力；当外部腔室的气体的压力值高于目标压力时，第一腔室113内的气体对第一表面124的作用力将大于载荷模块13和活塞12的重量对第一表面124的作用力，此时，载荷模块13和活塞12被第一腔室113内的气体施加反所用力，以使得第一腔室113扩大(即活塞12向上运动)，直至第一腔室113内的气体对第一表面124的作用力等于载荷模块13和活塞12的重量对第一表面124的作用力。通过调整第一腔室113内的气体对第一表面124的作用等于载荷模块13和活塞12的重量对第一表面124的作用力可以调整第一腔室113及外部腔室的气体的压力值为目标压力值。

另外，当需要调整目标压力值的大小时，则只需要拆卸当前的载荷模块13，并更换与调整后的目标压力值匹配的载荷模块13即可。

通过执行本申请实施例，可通过与活塞12连接的载荷模块13以及活塞12在气缸11中的运动来提供具有目标压力的气体，结构和实现方式均比较简单、成本低且对气体的压力值的控制精度较高。

本申请实施例对外部腔室的气体的来源不做具体的限定。

作为一种实现方式，外部腔室的气体可以是通过气源装置直接提供的，也就是说，气源装置和气体压力控制系统10均直接与外部腔室连通，气源装置为外部腔室提供气压，气体压力控制系统10控制气源装置所提供的气压为目标压力值。

作为另一种实现方式，外部腔室的气体可以是通过气体压力控制系统提供的。如图1所示，气体压力控制系统10中包括补气接口15。补气接口15与第一腔室113连通，且补气接口15可用于与气源装置(图1中未示出)连通，以通过补气接口15获取气源装置所提供的气压源后，对该气压源进行稳压后再从取压接口14提供给外部腔室。

在一些实施例中，补气接口15还可以在第一腔室113内的气体不足时，从气源装置获取气体以保证气体压力控制系统10可正常工作状态。具体地，在第一腔室113或者外部腔室有气体泄露时或者外部腔室的气体容积变化较大时(例如，气体压力控制系统应用于3D打印装置中时，由于气压式的物料挤出打印头的尺寸可以随着打印轨迹变化，因此在某些时刻所挤出的熔融态的物料的体积相较于上一时刻所挤出的物料的体积的会突然变大很多，从而导致外部腔室的气体容积突然变大)，端部122会朝靠近底部111的方向滑动至第一极限位置(或称下行极限位置)。此时，第一腔室113内的气体对第一表面124的作用力可能会小于载荷模块13和活塞12的重量对第一表面124的作用力，但由于活塞12处于第一极限位置，载荷模块13的重量没法继续对第一腔室113内的气体提供压缩力，因此，导致压力控制系统10没法提供正常的稳压工作。为了避免此类现象，可以在活塞12处于第一极限位置时，通过补气接口15进行补气，以使得第一腔室113内的气体的压力继续升高至目标压力值，从而保证压力控制系统10的正常工作。

本申请实施例对气源装置不做具体的限定，例如，气源装置可以是气泵或者高压气瓶。在一些实施例中，当气源装置为高压气瓶时，还可以为高压气瓶匹配减压阀。

由前文可知，第一腔室113的密封性对于气体压力控制系统10的稳压性能非常重要。为了保证第一腔室113的密封性，在一些实施例中，如图1所示，气体压力控制系统10中还可以设有密封元件16。密封元件16位于活塞12的端部122与气缸11的侧壁112之间，以避免第一腔室113中的气体泄露。

作为一种实现方式，活塞12的端部122的周侧可以具有安装槽(图1中未示出)，密封元件16可以设置在安装槽内。本申请实施例对密封元件16的类型以及个数不做具体的限定，可以根据需要自行选择和调整。例如，密封元件16可以是V型密封圈、O型密封圈、密封胶条等。密封元件16的个数可以是一个也可以是多个。

为了控制气体压力控制系统10的尺寸或者活塞12的滑动行程，在一些实施例中，如图1所示，气缸11还包括顶部116。顶部116位于气缸11的远离底部111的一端且顶部116可位于活塞12的端部122与载荷模块13之间。有鉴于此，顶部116的位置可同时限定上述第一极限位置，也可以限定第二极限位置。第一极限位置为活塞12向靠近底部111的方向滑动的极限位置，第二极限位置为活塞12向远离底部111的方向滑动的极限位置(第二极限位置还可以称为上行极限位置)。

具体地，顶部116的靠近载荷模块13的一侧117能够阻挡载荷模块13和活塞12向下滑动，顶部116的靠近活塞13的端部122的一侧118能够阻挡活塞12和载荷模块13向上滑动。

顶部116可与活塞12的端部122形成第二腔室119。在一些实施例中，第二腔室119还可以成为上腔室。为了避免第二腔室119的气压影响气体压力控制系统10的稳压性能，第二腔室119可与气缸11的外部连通，也即第二腔室119内的气压与载荷模块13所处的空间的气压相同。在一些实施例中，气缸11的外部为大气环境，因此，第二腔室119内的气压以及载荷模块13所处的空间的气压均为大气压。通过将第二腔室119设置为与大气连通，可以不借助于测压工具就能明确当前的环境压力参考值。

如前所述，气体压力控制系统10可通过补气接口15进行补气。为了对补气动作进行精准的控制，在一些实施例中，如图1所示，气体压力控制系统10还可以包括启动补气开关17和关闭补气开关18。启动补气开关17在活塞12处于第一极限位置时开启基于补气接口15进行的补气动作。例如，启动补气开关17在活塞12处于第一极限位置时，可以开启与补气接口15连通的气源装置，以进行补气。关闭补气开关18在活塞12处于第二极限位置时关闭基于补气接口15进行的补气动作。例如，启动补气开关17在活塞12处于第二极限位置时，可以关闭与补气接口15连通的气源装置，以进行补气。应理解，活塞12处于第一极限位置时，第一腔室113内的气体的体积最小，活塞12处于第二极限位置时，第二腔室113内气体的体积最大。

在一些实施例中，在活塞12处于第二极限位置时，还可以通过补气接口15排气。

本申请实施例对启动补气开关17和关闭补气开关18的位置以及开关类型不做具体的限定，只要可以实现上述功能即可。

作为一种实现方式，如前所述，在图1中，顶部116的靠近载荷模块13的一侧117限定了活塞12的第一极限位置，顶部116的靠近活塞13的端部122的一侧118限定了活塞12的第二极限位置。有鉴于此，启动补气开关17可以位于顶部116的朝向载荷模块13的一侧117，关闭补气开关18可以位于顶部116的朝向活塞的端部122的一侧118。另外，启动补气开关17和关闭补气开关18可以设置为接触开关，在活塞13处于第一极限位置时，载荷模块13接触启动补气开关17以开启基于补气接口15进行的补气动作，在活塞13处于第二极限位置时，活塞的端部122接触关闭补气开关18以关闭基于补气接口15进行的补气动作。该补气结构的实现比较简单，且动作执行也比较简洁，实现了低成本的补气控制。

作为另一种实现方式，启动补气开关17还可以位于气缸11内的靠近底部111的位置，关闭补气开关18可以位于气缸11内的靠近顶部116的位置，活塞12的端部122滑动至启动补气开关17的位置时可以接触启动补气开关17，以开启补气动作。活塞12的端部122运动至关闭补气开关18的位置时可以接触关闭补气开关18，以关闭补气动作。应理解，启动补气开关17和关闭补气开关18也可以是位移检测器或者其他检测装置。

在一些场景中，气体压力控制系统在活塞12的突然下落或者前文所述的补气动作会造成外部腔室内的气体的波动，该波动会影响气体压力控制系统10的稳压性能。例如，将本申请实施例中的气体压力控制系统10应用于3D打印系统中，在打印头是尺寸可变的打印头时，由于气压式的物料挤出打印头的尺寸可以随着打印轨迹变化，在某些时刻所挤出的熔融态的物料的体积相较于上一时刻所挤出的物料的体积的会突然变大很多，这就导致外部腔室的气体容积突然变大。这种突变可能会导致气体压力控制系统在活塞12突然下落，从而导致第一腔室内的气体受到波动。更甚者，气体压力控制系统的活塞12会下落至极限位置从而无法继续下落以补偿外部腔室的气体容积的变化。或者，在使用前文所述的气源装置通过补气接口15进行补气时，气源装置通过补气接口15冲入的气体可能造成第一腔室113或外部腔室中的气体压力的波动。如何使气体压力控制系统10在这些场景下依然可以提供稳定的稳压性能成为了进一步需要解决的问题。

一种可行的实现方式为将气缸的体积增大，从而第一腔室113的容积增大，以形成更大的腔室来承接外部腔室的气体容积的突变并补偿该突变。但是，这种方式既增加了成本，也增加了气缸的截面积和活塞行程的设计难度。

有鉴于此，在一些实施例中，如图2所示，气体压力系统10还可以包括储气部19。储气部19分别与第一腔室113和取压接口14连通。储气部19用于形成第一腔室113的扩展腔室，以形成比第一腔室113的气体容积更大的容纳空间。也就是说第一腔室113和储气部19可以形成一个新的第一腔室，该新的第一腔室的容积为原始第一腔室113的容积和储气部19的容积之和。该新的第一腔室可以承接并补偿外部腔室的容积的突变的同时，不需要对气缸11进行较大的改动，因此，在保证气体压力系统10的稳压性能的同时，即降低了成本，也减少了气缸的截面积和活塞行程的设计难度。另外，由于储气部19的存在，还可以平滑活塞12的下落和/或气源装置通过补气接口15补气时所造成瞬时压力，从而可以提供长时间的高精度稳压性能。需要说明的是，在本申请实施例中，储气部19的容积应该比第一腔室113的容积显著更大，从而可以有效的起到平滑压力波动的作用。例如，储气部19的容积可以是第一腔室113的容积的5倍或者10倍或者20倍等。

如前所述，活塞12的行程和/或气缸11的截面积是可以调整的，本申请实施例对活塞12的行程和/或气缸11的截面积不做具体的限定，只要活塞12的行程和/或气缸11的截面积可以实现在外部腔室的容积发生变化时对外部腔室内的气体实现动态跟踪式的稳压即可。

在一些实施例中，如图3所示，气缸11可以不包括顶部或者底部。有鉴于此，为了便于控制活塞12的行程，可以将其按照需求自定义为如图3中所示出位置x-位置y的距离。储气部19与气缸11的连接形成气缸11的底部。

本申请实施例对活塞12的形状不做具体的限定。作为一种实现方式，其可以如图1-2所示，包括杆部121和端部122。作为另一种实现方式，图3所示，活塞12可以只包括杆部121，而不包括前文所述的端部122，杆部121的底部126可形成为前文所述的受力表面。

对于图2和图3所示的气体压力系统10，以外部腔室为3D打印装置中的容纳熔融态物料的物料容腔为例，当物料容腔的气体容积增大时，活塞12在载荷模块13的作用下向下下降，以使得物料容腔内的气体具有目标压力。当物料容腔的气体容积减小时，活塞12在载荷模块13的作用下向上上升，以使物料容腔内的气体具有目标压力。另外，由于储气部19的设置，活塞12无论使在载荷模块13的作用下下降还是上升，外部腔室以及气体压力系统10内的气体都可以维持合理的气体容积。

如前所述，气体压力系统10中还可以包括补气接口15，以在第一腔室113的气体不足时，从气源装置获取气体以保证气体压力系统10中的活塞12可以进入合理的行程区间中。本申请实施例对补气接口15的设置位置不做具体的限定。作为一种实现方式，如图1所示，补气接口15位于第一腔室113。作为另一种实现方式，如图2和图3所示所示，补气接口15位于储气部19。

为了更直观的显示气体压力以及进一步得保证气体压力系统10的稳压性能，在一些实施例中，如图2和图3所示，储气部19上还设有压力检测单元191。本申请实施例对压力检测单元191的类型不做具体的限定，只要可以用于检测储气部19内的气压值即可。作为一种实现方式，压力检测单元191可以是压力传感器。

该压力检测单元191一方面可以辅助载荷模块13来使第一腔室113和储气部19内的气体具有目标压力，另一方面可以显示目标压力的值以便于用户得知压力稳定情况。例如，载荷模块13在使用的过程中可能会被损伤，因此，其实际重量与标定重量可能会不同。因此，使用该载荷模块13根据其重量对第一腔室113和储气部19内的气体施压，所形成的气体的压力值可能达不到目标压力值。此时，可以通过压力检测单元191检测当前储气部19内的气体的压力值，并根据该压力值与目标压力值的差值来确定是否需要补气或放气。

如前所述，前文所述的任一气体压力系统10可应用于3D打印装置且气体压力系统10中的取压接口14可与3D打印装置中的任何需要气压控制的腔室连通。

为方便理解，下面结合图4-图5对气体压力系统10如何应用于3D打印装置进行示意性说明。应理解，本申请实施例提及的3D打印装置指的是用于3D打印的装置。该3D打印装置可以指整个3D打印系统，也可以指3D打印系统中的部分组件。例如该3D打印装置可以指3D打印头。

如图4所示，3D打印装置40可包括物料挤出部41、气体压力系统10以及片状开关42。气体压力系统10详见图1-图3可包括前文所述的气缸11、活塞12、载荷模块13以及取压接口14。具体描述可参考前文，此处不再赘述。

物料挤出部41包括物料容腔411以及挤出口412。

物料容腔411中可设置有物料入口413。物料容腔411可通过物料入口413接收并容纳熔融态的物料。物料容腔411可与取压接口14连通，以接收取压接口14所输出的具有目标压力的气体。该具有目标压力的气体用于为熔融态的物料提供挤压力以便于熔融态的物料从挤出口412挤出。

挤出口412可以是一种宽度连续可调的挤出口。例如，挤出口412的宽度可以随着物料填充区域的轮廓线的变化而变化。

本申请实施例对挤出口412的结构不做具体的限定。

作为一个示例，挤出口412可包括第一端部和第二端部，且第一端部和第二端部可随着滑块的滑动而改变位置，以改变第一端部和所述第二端部所限定的挤出口412的宽度。

作为另一个示例，挤出口412可以包括多个孔道414，或者说被分割成多个孔道414(每个孔道可以是方孔，也可以是圆孔)。该多个孔道414与物料容腔411连通，用于将熔融态的物料挤出至当前打印层。其中，该多个孔道414的各个孔道的通断均可以被进行控制，从而可以动态的改变多个孔道414中的能够挤出物料的孔道的数量，以实现改变挤出口412的宽度。

开关42可以具有多个，且该多个开关42可以设置在物料容腔411的外部。开关42可用于控制孔道414的通断。作为一种实现方式，开关42可以是片状开关。片状开关可在温度和/或电压的控制下可以产生形变。例如，片状开关可包括以下中的一种或多种：压电双晶片、双金属片、受热膨胀的金属电阻、记忆合金。

该多个开关42可分别与多个传动件421相连，以通过传动件421而对多个孔道414进行通断控制。传动件421可以是阻挡块，其可被设置在孔道414的上方，并可根据开关42的形变而上下运动。传动件421的一端与开关42固定连接，另一端可以抵接或者远离孔道414。本申请实施例对传动件421的形状和材料不做具体的限定。例如传动件421可以是方形或者圆柱形阻挡块，其材料可以是金属、陶瓷或者其他可以耐受高温并有足够强度的材料。

在一些实施例中，如图5所示，3D打印装置40还可以包括送料系统43。送料系统43通过物料入口413与物料容腔411连通，用于加热熔融态的物料和将熔融态的物料输送至物料容腔411中。该送料系统43例如可以为气压式的送料系统。

如图5所示，通常需要为气压送料系统43设置气压输送管路431和与气压输送管路431连通的物料储箱432。物料储箱432用于储存加热的熔融态物料，气压输送管路431用于将压力气体(例如，高压气体)输送至物料储箱432内，以对熔融态物料施加挤压力而方便从挤出口412挤出粘性很大的熔融态物料。压力气体例如可以通过气源装置或者气体压力控制系统10提供。

有鉴于此，物料容腔411中也存在上述压力气体形成的压力。此压力会通过上述传动件421影响开关42的控制。例如，在开关42位于物料容腔411的外部时，在控制开关42的形变带动传动件421向下运动以关闭对应的孔道414时，上述压力会给传动件421向上的阻力，这需要开关42具备较大的压力才能实现关断，从而给孔道的通断控制造成一定的困难。

为了解决以上问题，如图5所示，本申请实施例中的3D打印装置40还包括控制腔室44。多个开关42位于控制腔室44内，且气压输送管路431可设置为与控制腔室44气体连通。通过该设置，可将前文所述的压力气体同样输送至该控制腔室44内，从而使得控制腔室44中具有气压力。该气压力与物料容腔411的气压力相同，也就是说通过气压送料系统4传送给物料容腔411的气压力与控制腔室44内的气压是平衡的。

本申请实施例通过将对多个孔道414进行通断控制的开关42设置在控制腔室44内，且将该控制腔室44设置为与气压送料系统43中的气压输送管路431气体连通，从而可以使开关42和熔融态的物料处于相同的气压环境中。这样一来，控制腔室44中的多个开关42可以借助气压送料系统43提供的气压进行通断控制，从而降低了开关组件自身需要提供的压力，降低了控制的难度。

在图5所示的3D打印装置中，由于物料容腔411与气压送料系统43和控制腔室44均连通，因此为了更自由的设置气体压力控制系统10的位置，物料容腔411可通过气压送料系统43或控制腔室44与取压接口14连通，以接收取压接口14输出的具有目标压力的气体。应理解，图5仅以物料容腔411通过物料储箱432与取压接口14连通示例，在实际应用中，物料容腔411可通过物料储箱432、气压输送管路431或者控制腔室44中的任何一个连通。

如前所述，前文所述的任一气体压力系统10还可应用于物料输送系统。为方便理解，下面结合图6-图7对如何将气体压力系统10应用于物料输送系统进行示例性的描述。

详见图6和图7，物料输送系统60可包括送料腔室61、气体压力系统10以及动力源62。气体压力系统10详见图1-图3可包括前文所述的气缸11、活塞12、载荷模块13以及取压接口14。具体描述可参考前文，此处不再赘述。

送料腔室61包括进料口611和出料口612。进料口611用于接收物料。在一些实施例中，物料例如可以是固体物料。可选地，如图6所示，送料腔室61中可以设有加热装置63，该加热装置63可用于将固体物料加热熔融态的物料。此时，进料口611还可以称为料斗。在另一些实施例中，物料可以是熔融态的物料。

动力源62可用于将物料推动至出料口612，以向外部输送物料。

本申请实施例对动力源62不做具体的限定，只要动力源62可以促使物料从出料口612排出即可。

作为一种实现方式，如6所示，动力源62可以是螺杆，螺杆通过在送料腔室中旋转移动而将固态的物料转换为熔融态的物料，并将该熔融态的物料推动至出料口612。基于此，气体压力系统10的取压接口14可以与出料口612连通，以向送料腔室61中的靠近出料口612的空间输出具有目标压力的气体，从而保证螺杆持续稳定的向外排出物料。可选地，如图8所示，动力源62为螺杆时，物料输送系统60还可以包括驱动电机64和传动系统65。传动系统65例如可以是传动齿轮或者传动带。

作为另一种实现方式，如图7所示，动力源62还可以是能够提供驱动力的气压，气压可以对物料提供挤压力以将物料推动至出料口612。基于此，气体压力系统10的取压接口14可以与进料口611连通，以向送料腔室61中的靠近进料口611的空间输出具有目标压力的气体，该具有目标压力的气体形成为动力源62，以提供稳定的物料排出驱动力。

可以理解的是，动力源62还可以是活塞等其他能够提供驱动力以将物料排出的装置，此处不在赘述。

本申请实施例对外部不做具体的限定，外部可与物料输送系统的应用场景有关。

作为一个示例，当物料输送系统60应用于前文所述3D打印装置时，如图8所示，外部可以是打印头50。其中，打印头50可以包括物料容腔51和挤出口52。物料容腔51物料容腔51用于容纳熔用于3D打印的融态物料。挤出口52用于向打印台挤出熔融态物料且挤出口52可以是前文所述的任意一种宽度连续可调的挤出口。

如图8所示，物料输送系统60可以是形成3D打印装置80的一部分。例如，物料输送系统60中的出料口612可以与打印头50中的容纳熔融态物料的物料容腔51连通。同时，打印头50中的物料容腔51还与气体压力系统10连通，以用于向物料容腔提供稳定的压力气体。具体地，物料容腔51与取压接口14连通，以通过取压接口14向物料容腔51提供高精度的稳压气体，从而保证3D打印装置80的打印头50可以稳定的挤出物料，从而保证打印件的打印质量。

可选地，如图8所示，气体压力系统10还可以包括储气部19，储气部19与前文所述的一致，此处不再赘述。通过在3D打印装置80中使用带有储气部19的气体压力系统10可以为打印头50提供长时间的高精度稳压性能。本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种气体压力控制系统，其特征在于，包括：

气缸，具有底部以及围绕所述底部设置的侧壁；

活塞，具有杆部和端部，所述活塞的端部与所述气缸的侧壁滑动连接，以朝着靠近或远离所述气缸的底部的方向运动，所述活塞的端部与所述气缸的底部之间设置有用于容纳气体的第一腔室；载荷模块，安装于所述活塞的杆部，所述载荷模块基于所述载荷模块的重量对所述第一腔室内的气体施压，以形成具有目标压力的气体；

取压接口，与所述第一腔室连通，以向外部腔室提供所述具有目标压力的气体。

2.根据权利要求1所述的气体压力控制系统，其特征在于，还包括：

储气部，所述取压接口通过所述储气部与所述第一腔室连通。

3.根据权利要求1所述的气体压力控制系统，其特征在于，还包括：

补气接口，与所述第一腔室连通。

4.根据权利要求1所述的气体压力控制系统，其特征在于，所述载荷模块位于所述气缸的外部，且所述载荷模块与所述杆部可拆卸连接。

5.根据权利要求3所述的气体压力控制系统，其特征在于，还包括：

启动补气开关，所述启动补气开关在所述活塞处于第一极限位置时开启基于所述补气接口进行的补气动作；

关闭补气开关，所述关闭补气开关在所述活塞处于第二极限位置时关闭基于所述补气接口进行的补气动作。

6.根据权利要求5所述的气体压力控制系统，其特征在于，所述气缸还包括顶部，所述顶部位于所述载荷模块和所述端部之间，所述启动补气开关位于所述顶部的朝向所述载荷模块的一侧，所述关闭补气开关位于所述顶部的朝向所述活塞的端部的一侧，在所述活塞处于第一极限位置时，所述载荷模块接触所述启动补气开关，以开启基于所述补气接口进行的补气动作，在所述活塞处于第二极限位置时，所述活塞的端部接触所述关闭补气开关以关闭基于所述补气接口进行的补气动作。

7.根据权利要求1所述的气体压力控制系统，其特征在于，还包括：

密封元件，所述密封元件位于所述活塞的端部与所述气缸的侧壁之间。

8.根据权利要求1所述的气体压力控制系统，其特征在于，所述气缸还包括顶部，所述顶部与所述活塞的端部形成第二腔室，所述第二腔室与所述气缸的外部连通。

9.一种3D打印装置，其特征在于，包括气体压力控制系统和物料挤出部；

所述气体压力控制系统包括：

气缸，具有底部以及围绕所述底部设置的侧壁；

活塞，具有杆部和端部，所述活塞的端部与所述气缸的侧壁滑动连接，以朝着靠近或远离所述气缸的底部的方向运动，所述活塞的端部与所述气缸的底部之间设置有用于容纳气体的第一腔室；

载荷模块，安装在所述活塞的杆部，所述载荷模块基于所述载荷模块的重量对所述第一腔室内的气体施压，以形成具有目标压力的气体；

取压接口，与所述第一腔室连通；

所述物料挤出部包括：

物料容腔，所述物料容腔用于容纳熔融态的物料，所述物料容腔与所述取压接口连通，以接收所述取压接口输出的所述具有目标压力的气体；

挤出口，所述挤出口用于将所述熔融态的物料挤出。

10.根据权利要求9所述的3D打印装置，其特征在于，所述挤出口为宽度连续可调的挤出口。

11.根据权利要求9所述的3D打印装置，其特征在于，所述挤出口包括第一端部和第二端部，所述第一端部和所述第二端部随着滑块的滑动而改变位置，以改变所述第一端部和所述第二端部所限定的所述挤出口的宽度。

12.根据权利要求9所述的3D打印装置，其特征在于，所述挤出口包括与所述物料容腔连通的多个孔道，所述多个孔道用于将所述熔融态的物料挤出，所述3D打印装置还包括：

控制腔室，所述控制腔室内设有多个开关，所述多个开关与所述多个孔道耦合，以对所述多个孔道进行通断控制；

气压送料系统，与所述物料容腔连通，以向所述物料容腔输送所述熔融态的物料，所述气压送料系统包括气压输送管路以及与所述气压输送管路连通的物料储箱，所述气压输送管路与所述控制腔室气体连通；

所述物料容腔通过所述气压送料系统或所述控制腔室与所述取压接口连通，以接收所述取压接口输出的所述具有目标压力的气体。

13.一种物料输送系统，其特征在于，包括：气体压力控制系统和送料装置；

所述气体压力控制系统包括：

气缸，具有底部以及围绕所述底部设置的侧壁；

活塞，具有杆部和端部，所述活塞的端部与所述气缸的侧壁滑动连接，以朝着靠近或远离所述气缸的底部的方向运动，所述活塞的端部与所述气缸的底部之间设置有用于容纳气体的第一腔室；

载荷模块，安装在所述活塞的杆部，所述载荷模块基于所述载荷模块的重量对所述第一腔室内的气体施压，以形成具有目标压力的气体；

取压接口，与所述第一腔室连通；

所述送料装置包括：

送料腔室，所述送料腔室包括进料口和出料口，所述进料口用于接收物料；

动力源，所述动力源用于将所述物料推动至所述出料口，以向外部输送所述物料；

其中，所述进料口或所述出料口与所述取压接口连通，以接收所述取压接口输出的所述具有目标压力的气体。