申请/专利权人：石家庄铁道大学

申请日：2019-01-21

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN109571707B

主分类号：B28B1/00

分类号：B28B1/00;B33Y30/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2019.04.30#实质审查的生效;2019.04.05#公开

摘要：本发明提供了一种陶土3D打印挤出装置，包括外壳、两组挤出机构、连通挤出机构的喷头；外壳外壁设有控制器；挤出机构包括位于外壳下方的料筒、设于料筒内的活塞，设于外壳内且与活塞连接的动力组件；料筒设有进料口及出料口，出料口处设有第一封堵组件；活塞上设有通气孔、测距传感器、第二封堵组件；喷头通过搅拌组件与出料口连接。本发明提供的陶土3D打印挤出装置，两组挤出机构可错开向喷头输料，错开进料，喷头可连续打印作业；利用活塞推动陶土移动，可保证料筒内的陶土受压一致；料筒进料时，第二封堵组件开启通气孔，避免料筒内腔形成负压，第一封堵组件闭合出料口，避免漏料；搅拌组件可将陶土搅拌均匀，保证陶土软硬度一致。

主权项：1.陶土3D打印挤出装置，其特征在于：包括外壳、两组间隔设置的挤出机构，以及连通两组所述挤出机构出料端的喷头；所述外壳的外壁设有控制器；所述挤出机构包括位于所述外壳下方的料筒、设于所述料筒内的活塞，设于所述外壳内且与所述活塞连接用于带动所述活塞于所述料筒内移动的动力组件；所述料筒设有进料口及与所述喷头连通的出料口，所述出料口连接有衔接管；所述出料口处设有用于闭合或开启所述出料口的第一封堵组件；所述活塞设有用于连通所述料筒及所述外壳的通气孔，所述活塞上还设有与所述控制器电连接的测距传感器，以及用于闭合或开启所述通气孔的第二封堵组件；所述外壳与两个所述料筒之间设有支撑板；所述支撑板的底面上于两个所述料筒之间设有固定柱；所述第一封堵组件包括密封壳体、刀片及推拉式电磁铁；所述密封壳体设于所述衔接管上，且内腔与所述衔接管内腔连通，所述密封壳体的两个相对的侧壁上分别设有滑动槽；所述刀片的两侧分别位于滑动槽上；所述推拉式电磁铁固定在所述固定柱上，且与所述刀片连接，所述推拉式电磁铁还与所述控制器电连接，所述推拉式电磁铁用于带动所述刀片移动以封堵所述出料口或远离所述出料口；所述第二封堵组件包括位于所述通气孔上方的感应磁块，以及用于推动感应磁块移动以封堵所述通气孔或远离所述通气孔的电磁铁，所述电磁铁与所述控制器电连接；所述喷头通过由所述控制器控制运行的搅拌组件与所述出料口连接。

全文数据：陶土3D打印挤出装置技术领域本发明属于3D打印设备技术领域，更具体地说，是涉及一种陶土3D打印挤出装置。背景技术陶土3D打印机以陶土为打印材料，现有技术中的陶土3D打印机的挤出装置有气动压缩和螺旋送料两种方式，压缩送料的方式在料筒内的材料消耗完后需要取下活塞，重新加入材料后才能继续加工，极大的降低了工作效率，螺旋送料的方式常出现输出压力不够，造成出料可塑性差。发明内容本发明的目的在于提供一种陶土3D打印挤出装置，旨在解决现有技术中存在的工作效率低、出料可塑性差的技术问题。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种陶土3D打印挤出装置，包括外壳、两组间隔设置的挤出机构，以及连通两组所述挤出机构出料端的喷头；所述外壳的外壁设有控制器；所述挤出机构包括位于所述外壳下方的料筒、设于所述料筒内的活塞，设于所述外壳内且与所述活塞连接用于带动所述活塞于所述料筒内移动的动力元件；所述料筒设有进料口及与所述喷头连通的出料口，所述出料口处设有用于闭合或开启所述出料口的第一封堵组件；所述活塞设有用于连通所述料筒及所述外壳的通气孔，所述活塞上还设有与所述控制器电连接的测距传感器，以及用于闭合或开启所述通气孔的第二封堵组件；所述喷头通过由所述控制器控制运行的搅拌组件与所述出料口连接。进一步地，所述外壳与两个所述料筒之间设有支撑板，所述支撑板的底面上于两个所述料筒之间设有固定柱；所述搅拌组件与所述固定柱连接。进一步地，所述搅拌组件包括与所述喷头螺纹连接的锥形搅拌罐、固定在所述固定柱上的电机、与所述电机输出轴连接且位于所述搅拌罐内的搅拌轴，以及与所述搅拌轴连接的多个搅拌叶片。进一步地，所述料筒采用透明材料制成。进一步地，所述第一封堵组件包括设于所述料筒出料端的密封壳体、设于所述密封壳体内的刀片，以及与所述刀片连接用于带动所述刀片移动以封堵所述出料口或远离所述出料口的推拉式电磁铁；所述推拉式电磁铁与所述控制器电连接。进一步地，所述出料口为圆锥环台结构，且所述出料口连接有衔接管，所述密封壳体设于所述衔接管上。进一步地，所述进料口、所述出料口分别连接有快速接头，所述进料口的快速接头通过软管与用于向所述料筒内泵送陶土的气泵连接；所述出料口的快速接头通过软管与所述搅拌组件的进料端连接。进一步地，所述活塞包括带有中心孔的圆盘，以及连接于所述圆盘外围的外沿板，所述外沿板为截面为梯形的环形回转体结构，顶端与所述圆盘固定连接，底端与所述料筒内壁摩擦接触；所述动力组件包括连接于所述活塞顶面且位于所述外壳内的推拉杆，以及设于所述外壳内与所述推拉杆连接且由所述控制器控制运行的步进电机。进一步地，所述第二封堵组件包括位于所述通气孔上方的感应磁块，以及用于推动所述感应磁块移动以封堵所述通气孔或远离所述通气孔的电磁铁；所述电磁铁与所述控制器电连接。进一步地，所述第二封堵组件还包括位于所述感应磁块的远离所述电磁铁的一侧的固定块，以及两端分别连接所述固定块、所述感应磁铁的复位弹簧；所述感应磁铁的移动方向与所述通气孔的轴向垂直。本发明提供的陶土3D打印挤出装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明陶土3D打印挤出装置，设置两组挤出机构，一组挤出机构向喷头输料的同时另一组挤出机构进料，两组挤出机构可错开向喷头输料，且可错开进料，使得喷头可连续打印，提升了工作效率；另外，挤出机构利用活塞推动陶土向喷头移动，活塞运行稳定，可保证料筒内的陶土受压一致，使得喷头出料的可塑性强；料筒进料时，第二封堵组件由控制器控制可开启通气孔，避免料筒内腔形成负压，从而便于向上提升活塞；且第一封堵组件由控制器控制可闭合出料口，避免漏料；喷头暂停工作时，第一封堵组件、第二封堵组件分别由控制器控制封堵出料口、通气孔，料筒内腔形成负压，避免漏料；再者，喷头前设置搅拌组件，可将陶土搅拌均匀，保证陶土软硬度一致，出料可塑性强。附图说明图1为本发明实施例提供的陶土3D打印挤出装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的陶土3D打印挤出装置的剖视结构示意图；图3为图2的局部放大图一；图4为图2的局部放大图二；图5为本发明实施例提供的陶土3D打印挤出装置的搅拌组件的剖视结构示意图。图中：10、外壳；11、控制器；12、电源；20、料筒；21、进料口；22、出料口；23、衔接管；24、快速接头；25、软管；26、圆筒；27、挡板；30、活塞；31、圆盘；32、外沿板；33、测距传感器；40、动力组件；41、推拉杆；42、步进电机；50、第一封堵组件；51、密封壳体；52、刀片；53、推拉式电磁铁；60、第二封堵组件；61、感应磁块；62、电磁铁；63、固定块；64、复位弹簧；70、搅拌组件；71、搅拌罐；72、电机；73、搅拌轴；74、搅拌叶片；80、支撑板；81、固定柱；90、喷头。具体实施方式为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。请一并参阅图1至图5，现对本发明提供的陶土3D打印挤出装置进行说明。所述陶土3D打印挤出装置，包括外壳10、两组间隔设置的挤出机构，以及分别连通两组挤出机构出料端的喷头90。外壳10的外壁上设有控制器11。挤出机构包括位于外壳10下方的料筒20、设于料筒20内的活塞30，设于外壳10内且与活塞30连接用于带动活塞30于料筒20内移动的动力组件40。料筒20设有进料口21及与喷头90连通的出料口22，进料口21连接有用于向料筒20泵送陶土的气泵。出料口22处设有用于闭合或开启出料口22的第一封堵组件50。活塞30设有用于连通料筒20内腔及外壳10内腔的通气孔，活塞30上还设有与控制器11电连接用于测量活塞30顶面至料筒20顶端距离的测距传感器33，以及用于闭合或开启通气孔的第二封堵组件60。喷头90通过由控制器11控制运行的搅拌组件70与出料口22连接。外壳10上还设有与控制器11电连接用于供电的电源12。控制器11用于控制动力组件40带动活塞30移动、控制第一封堵组件50移动、控制第二封堵组件60移动。控制器11与测距传感器33电连接，测距传感器33测得的活塞30顶面至料筒20顶端的距离传递至控制器11，控制器11会将测量数据与设置的最小额定值、最大额定值进行比较，然后控制相应机构运行。另外，控制器11还能控制气泵开启时间，也是说能够控制料筒20的进料量，当料筒20进料量达到控制器11设定的额定值该额定值通过单位时间内气泵泵送陶土量及进料时间设置时，控制器11控制气泵关闭。本发明提供的陶土3D打印挤出装置与机械臂连接，由机械臂带动移动至打印区域，进行打印工作。本发明提供的陶土3D打印挤出装置的使用过程如下：非工作状态下，两组挤出机构的活塞30均位于料筒20的上部，当测量距离达到最小额定值，可通过人工打开气泵开关，将陶土材料泵送至两个料筒20。然后启动机械臂，将该陶土3D打印挤出装置移动至打印区域，进入工作状态。此时，两组挤出机构的活塞30均位于料筒20上部，控制器11会控制其中一组挤出机构的动力组件40运行，推动活塞30于料筒20内向下移动，并控制该组挤出机构的第一封堵组件50开启出料口22，第二封堵组件60封闭通气孔，活塞30会挤压陶土向出料口22移动，陶土经过搅拌组件70，大颗粒陶土被打碎，从喷头90输出进行打印作业。当控制器11接收到该活塞30上的测距传感器33的测量数据达到最大额定值时，控制器11控制该组动力组件40反向运行，同时，控制该组挤出机构的第一封堵组件50关闭出料口22，第二封堵组件60开启通气孔，动力组件40带动活塞30向上运行，当控制器11接收到该活塞30上的测距传感器33的测量数据达到最小额定值时，动力组件40停止运行，活塞30不再移动，控制器11控制气泵开启，向料筒20内泵送陶土。当控制器11控制一组挤出机构的动力组件40带动活塞30向上运动的同时，控制器11还会控制另一组挤出机构按照上述过程进行作业。一组挤出机构在进行打印作业的同时，另一组挤出机构进料。当不进行打印作业时，控制器11控制第一封堵组件50、第二封堵组件60分别封堵出料口22、通气孔，料筒20内腔形成负压，避免漏料。本发明提供的陶土3D打印挤出装置，与现有技术相比，设置两组挤出机构，一组挤出机构向喷头90输料进行打印作业的的同时，另一组挤出机构进料，两组挤出机构可错开向喷头90输料，且可错开进料，使得喷头90可连续打印，提升了工作效率；另外，挤出机构利用活塞30推动陶土向喷头90移动，活塞30运行稳定，可保证料筒20内的陶土受压一致，使得喷头90出料的可塑性强；料筒20进料时，第二封堵组件60由控制器11控制可开启通气孔，避免料筒20内腔形成负压，从而便于向上提升活塞30；且第一封堵组件50由控制器11控制闭合出料口22，避免漏料；再者，喷头90前设置搅拌组件70，可将陶土搅拌均匀，保证陶土软硬度一致。请参阅图1与图2，作为本发明提供的陶土3D打印挤出装置的一种具体实施方式，外壳10与两个料筒20之间设有支撑板80，支撑板80用于连接外壳10及料筒20，支撑板80上设有两个分别用于使两组动力组件40穿过的通孔。支撑板80的底面上于两个料筒20之间设有固定柱81，搅拌组件70与固定柱81连接。固定柱81一方面用于提升料筒20与外壳10连接的强度，另一方用于固定搅拌组件70及喷头90。请参阅图5，作为本发明提供的陶土3D打印挤出装置的一种具体实施方式，搅拌组件70包括搅拌罐71、电机72、搅拌轴73及多个搅拌叶片74。搅拌罐71的截面为锥形，其底端与喷头90螺纹连接。电机72固定于固定柱81上，电机72的输出轴与搅拌轴73连接，搅拌轴73位于搅拌罐71内。多个搅拌叶片74等间隔固定在搅拌轴73上。搅拌罐71与喷头90螺纹连接，便于拆卸，可以快速更换喷头90。多个搅拌叶片74在搅拌轴73的带动下旋转，一方面可将陶土中的大颗粒打碎，避免堵塞喷头90，另一方面可将陶土搅拌均匀，保证陶土软硬度一致。为了便于观察料筒20内的陶土进料量，及陶土输出情况，作为本发明提供的陶土3D打印挤出装置的一种具体实施方式，料筒20采用透明材料制成。另外，料筒20的上部设有包裹料筒20的圆筒26，圆筒26的顶面与支撑板80的底面固定连接。料筒20的靠近固定柱81的外周面上还设有截面为半圆形的挡板27，挡板27的上端与圆筒26的底端固定连接，挡板27的下端靠近出料口22。圆筒26及挡板27均是用于增强料筒20与支撑板80的连接强度。具体地，料筒20的进料口21位于料筒20侧壁上，出料口22位于料筒20底端，出料口22为圆锥环台结构，出料口22可使陶土聚集，且出料口22连接有衔接管23。另外，进料口21、出料口22分别连接有快速接头24，进料口21的快速接头24通过软管25与气泵连接；出料口22的快速接头24通过软管25与搅拌罐71的进料端连接。快速接头24能够快速安装拆卸软管25。当软管25壁上聚集过多陶土，可更换软管25，软管25成本低。参阅图4，作为本发明提供的陶土3D打印挤出装置的一种具体实施方式，第一封堵组件50包括密封壳体51、刀片52及推拉式电磁铁53。密封壳体51设有衔接管23上，且内腔与衔接管23内腔连通，密封壳体51的两个相对的侧壁上分别设有滑动槽。刀片52的两侧分别位于滑动槽上。推拉式电磁铁53固定在固定柱81上，且与刀片52连接，推拉式电磁铁53还与控制器11电连接，推拉式电磁铁53用于带动刀片52移动以封堵出料口22或远离出料口22。当料筒20进行打印作业时，推拉式电磁铁53拉动刀片52移动远离出料口22；当料筒20进料时，推拉式电磁铁53推动动刀片52移动封堵出料口22，以避免进料时漏料。另外，刀片52具有刀刃结构，刀片52在移动过程中还可推动粘在密封壳体51内壁或衔接管23内壁上的陶土，避免衔接管23堵塞。参阅图3，作为本发明提供的陶土3D打印挤出装置的一种具体实施方式，活塞30包括带有中心孔的圆盘31，以及连接于圆盘31外围的外沿板32，外沿板32为截面为梯形的环形回转体结构，顶端与圆盘31固定连接，底端与料筒20内壁摩擦接触；活塞30向下移动过程中，外沿板32底端始终与料筒20内壁摩擦接触，一方面向下押送陶土，另一方面还可刮除粘附在料筒20内壁上的陶土，使料筒20保持清洁状态，从而减少了维护清理料筒20的次数，延长了料筒20的单次使用时间。参阅图2，作为本发明提供的陶土3D打印挤出装置的一种具体实施方式，动力组件40包括连接于活塞30顶面且位于外壳10内的推拉杆41，以及设于外壳10内与推拉杆41连接且由控制器11控制运行的步进电机42。步进电机42的输出轴通过变速箱与推拉杆41连接，控制器11可控制步进电机42的输出轴正转或反转，输出轴正转带动推拉杆41向下移动，输出轴反转带动推拉杆41向上移动。参阅图3，作为本发明提供的陶土3D打印挤出装置的一种具体实施方式，第二封堵组件60包括位于通气孔上方的感应磁块61，以及用于推动感应磁块61移动以封堵通气孔或远离通气孔的电磁铁62，电磁铁62与控制器11电连接。当料筒20进行打印作业时，控制器11时电磁铁62通电，电磁铁62推动感应磁块61移动，封堵通气孔，活塞30向下移动中会使料筒20内腔形成负压，料筒20内的陶土受压增大，可连续出料，且出料可塑性好；当控制器11控制动力组件40带动活塞30转为向上移动时，控制器11还会控制电磁铁62,电磁铁62带动感应磁块61远离通气孔，外界气体从通气孔进入料筒20内腔，料筒20的压力与大气压相同，使得活塞30能够平稳地向上移动。具体地，电磁铁62也可以为推拉式电磁铁，能够带动感应磁块61往复移动。当然，电磁铁62还可为普通电磁铁，通电时具有磁性，不通电时磁性消失，为了使电磁铁62能够带动感应磁块61往复移动，在上述实施例的基础上，第二封堵组件60还包括位于感应磁块61的远离电磁铁62的一侧的固定块63，以及两端分别连接固定块63、感应磁块61的复位弹簧64；感应磁块61的移动方向与通气孔的轴向垂直。电磁铁62通电时，吸附感应磁块61向其靠拢，以封堵通气孔，电磁铁62断电时，磁力消失，感应磁块61在复位弹簧64的带动下回位，远离通气孔，使通气孔开启。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.陶土3D打印挤出装置，其特征在于：包括外壳、两组间隔设置的挤出机构，以及连通两组所述挤出机构出料端的喷头；所述外壳的外壁设有控制器；所述挤出机构包括位于所述外壳下方的料筒、设于所述料筒内的活塞，设于所述外壳内且与所述活塞连接用于带动所述活塞于所述料筒内移动的动力组件；所述料筒设有进料口及与所述喷头连通的出料口，所述出料口处设有用于闭合或开启所述出料口的第一封堵组件；所述活塞设有用于连通所述料筒及所述外壳的通气孔，所述活塞上还设有与所述控制器电连接的测距传感器，以及用于闭合或开启所述通气孔的第二封堵组件；所述喷头通过由所述控制器控制运行的搅拌组件与所述出料口连接。2.如权利要求1所述的陶土3D打印挤出装置，其特征在于：所述外壳与两个所述料筒之间设有支撑板，所述支撑板的底面上于两个所述料筒之间设有固定柱；所述搅拌组件与所述固定柱连接。3.如权利要求2所述的陶土3D打印挤出装置，其特征在于：所述搅拌组件包括与所述喷头螺纹连接的锥形搅拌罐、固定在所述固定柱上的电机、与所述电机输出轴连接且位于所述搅拌罐内的搅拌轴，以及与所述搅拌轴连接的多个搅拌叶片。4.如权利要求1所述的陶土3D打印挤出装置，其特征在于：所述料筒采用透明材料制成。5.如权利要求4所述的陶土3D打印挤出装置，其特征在于：所述第一封堵组件包括设于所述料筒出料端的密封壳体、设于所述密封壳体内的刀片，以及与所述刀片连接用于带动所述刀片移动以封堵所述出料口或远离所述出料口的推拉式电磁铁；所述推拉式电磁铁与所述控制器电连接。6.如权利要求5所述的陶土3D打印挤出装置，其特征在于：所述出料口为圆锥环台结构，且所述出料口连接有衔接管，所述密封壳体设于所述衔接管上。7.如权利要求4所述的陶土3D打印挤出装置，其特征在于：所述进料口、所述出料口分别连接有快速接头，所述进料口的快速接头通过软管与用于向所述料筒内泵送陶土的气泵连接；所述出料口的快速接头通过软管与所述搅拌组件的进料端连接。8.如权利要求1所述的陶土3D打印挤出装置，其特征在于：所述活塞包括带有中心孔的圆盘，以及连接于所述圆盘外围的外沿板，所述外沿板为截面为梯形的环形回转体结构，顶端与所述圆盘固定连接，底端与所述料筒内壁摩擦接触；所述动力组件包括连接于所述活塞顶面且位于所述外壳内的推拉杆，以及设于所述外壳内与所述推拉杆连接且由所述控制器控制运行的步进电机。9.如权利要求8所述的陶土3D打印挤出装置，其特征在于：所述第二封堵组件包括位于所述通气孔上方的感应磁块，以及用于推动所述感应磁块移动以封堵所述通气孔或远离所述通气孔的电磁铁；所述电磁铁与所述控制器电连接。10.如权利要求9所述的陶土3D打印挤出装置，其特征在于：所述第二封堵组件还包括位于所述感应磁块的远离所述电磁铁的一侧的固定块，以及两端分别连接所述固定块、所述感应磁铁的复位弹簧；所述感应磁铁的移动方向与所述通气孔的轴向垂直。

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