粘流態(tài)材料3d打印機的連續(xù)供料系統(tǒng)及實現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于3D打印機領(lǐng)域，特別是涉及粘流態(tài)材料3D打印機的連續(xù)供料系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印機在民用領(lǐng)域已取得很大發(fā)展，但是其進一步發(fā)展受到打印精度、可用材料等因素的制約，相關(guān)人員正在擴展3D打印機的使用材料。目前針對粘流態(tài)材料(如巧克力、糖漿等)的打印機開發(fā)已經(jīng)取得一定的成果，但是其供料系統(tǒng)大都過于簡陋，如通過向注射器的注射筒中加入材料并通過電機推送活塞進行擠出，這種供料方式的結(jié)構(gòu)特點決定了供料受到注射筒容積的制約，大成型尺寸所需的大容積與低功耗輕便設(shè)計所需的小尺寸形成矛盾，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)注射器的材料消耗完時，需要拿下活塞，往注射器中增加材料，這種添加材料的方式，使得空氣伴隨材料進入注射筒，進而使得注射筒中不可避免的存有氣泡缺陷，此外清洗供料系統(tǒng)也存有不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服以上問題，本發(fā)明提供了粘流態(tài)材料3D打印機的連續(xù)供料系統(tǒng)及實現(xiàn)方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0005]粘流態(tài)材料3D打印機的連續(xù)供料系統(tǒng)，包括驅(qū)動系統(tǒng)、加儲料系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)；
[0006]所述驅(qū)動系統(tǒng)包括一個步進電機1、固定在步進電機輸出軸上的小齒輪23、與小齒輪23相嚙合的兩個對稱分布的大齒輪21、大齒輪21的軸向固定裝置4、與大齒輪21中心孔配合固定的絲桿螺母22、與絲桿螺母22通過螺紋配合連接的第一絲桿3和第二絲桿24、固定在絲桿端部的活塞及與活塞配合連接的第一活塞缸5和第二活塞缸20，所述絲桿的尾部固定連接著周向約束裝置2，所述第一活塞缸5與第二活塞缸20上各自設(shè)有一個進料口和一個出料口；
[0007]所述加儲料系統(tǒng)包括一個加料倉13 ；
[0008]所述輸送系統(tǒng)包括主進料管15、第一支進料管7、第二支進料管17、第一支出料管9、第二支出料管14和主出料管12，所述第一支進料管7、第二支進料管17、第一支出料管9、第二支出料管14上分別設(shè)置有一個單向閥8 ;所述主進料管15 —端與加料倉13相連接，另一端通過A三通16與所述第一支進料管7和第二支進料管17進料口相連；所述第一支進料管7出料口連接第一活塞缸5的進料口，所述第二支進料管出料口 17連接第二活塞缸20的進料口，所述第一支出料管9 一端連接第一活塞缸5的出料口，另一端連接B三通11，所述第二支出料管14 一端連接第二活塞缸20的進料口，另一端連接B三通11，所述B三通11還與主出料管12 —端相連接，所述單向閥8的正方向均為主進料管去往主出料管的方向。
[0009]進一步，所述加料倉外圍設(shè)置有保溫裝置。
[0010]進一步，所述第一絲桿3和所述第二絲桿24螺旋方向為相反，所述絲桿螺母22的旋向與配合絲桿旋向相同。
[0011]進一步，所述周向約束裝置為直線滑軌，直線滑軌平行于絲桿軸線，直線滑軌上的滑塊與絲桿尾部固定連接。
[0012]進一步，所述第一進料管、第二進料管的直徑大于第一出料管、第二出料管的直徑，相應(yīng)的第一活塞缸、第二活塞缸上的進料口直徑大于各自出料口的直徑。
[0013]進一步，大齒輪的軸向固定裝置4為軸承座，所述軸承座每組兩個，分別設(shè)置在每個大齒輪的兩端面處。
[0014]粘流態(tài)材料3D打印機的連續(xù)供料系統(tǒng)實現(xiàn)方法，其特征在于，步驟如下:
[0015]I)加料倉在保溫裝置的控制下處于設(shè)定溫度T ;
[0016]2)將熱熔的材料倒入加料倉；
[0017]3)步進電機交替進行順時針和逆時針轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)對材料的連續(xù)驅(qū)動；
[0018]4)當(dāng)加料倉中的材料V低于設(shè)定值V’時，直接往加料倉中加入熱熔材料，實現(xiàn)連續(xù)打印。
[0019]進一步，所述步驟3)的具體步驟如下:步進電機順時針轉(zhuǎn)動角度Φ時，步進電機的輸出軸帶動小齒輪順指針轉(zhuǎn)動，所述小齒輪帶動兩個大齒輪逆時針轉(zhuǎn)動，所述大齒輪帶動絲桿螺母轉(zhuǎn)動，此時，第一絲桿在絲桿螺母的驅(qū)動與連接在絲桿尾部的周向約束裝置的共同作用下沿軸線方向進行向前平動，驅(qū)動固定在絲桿端部的活塞在第一活塞缸內(nèi)進行壓縮運動，第一活塞缸內(nèi)的材料(初始工作時為氣體)由于第一進料管上的單向閥截止和第一出料管上的單向閥導(dǎo)通的共同作用而沿著第一出料管和主出料管向出料口單向流動，同時，第二絲桿在絲桿螺母的驅(qū)動與絲桿尾部周向約束裝置的共同作用下沿軸線方向進行向后平動，驅(qū)動固定在絲桿端部的活塞在第二活塞缸內(nèi)進行拉伸，使第二活塞缸內(nèi)產(chǎn)生負壓，第二活塞缸內(nèi)的材料(初始工作時為氣體)由于第二進料管上的單向閥導(dǎo)通和第二出料管上的單向閥截止的共同作用而使加料倉內(nèi)的材料在負壓作用下沿著第二進料管向第二活塞缸流動并填充，當(dāng)步進電機轉(zhuǎn)動角度Φ多行程上限角度α，即第一活塞缸內(nèi)的活塞運動到活塞缸行程下限時，第二活塞缸內(nèi)的活塞剛好運動到第二活塞缸的行程上限時，步進電機逆時針轉(zhuǎn)動，進行上述工作程序的逆過程，使第二活塞缸進行壓縮推料，第一活塞缸進行拉伸吸料，如此循環(huán)，實現(xiàn)對材料的連續(xù)驅(qū)動。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0021]由于設(shè)置了兩個活塞缸，使得本裝置可連續(xù)進行送料，供料方式不受活塞缸容積的制約，不僅適用于打印大成型尺寸產(chǎn)品也適用于低功耗輕便設(shè)計所需的小尺寸產(chǎn)品；供料中不存在氣泡缺陷，清洗方便。
【附圖說明】
[0022]圖1是粘流態(tài)材料3D打印機連續(xù)供料系統(tǒng)的原理圖；
[0023]圖2是粘流態(tài)材料3D打印機連續(xù)供料方法的流程框圖。
[0024]圖中:1_步進電機、2-周向約束裝置、3-第一絲桿、4-軸向固定裝置、5-第一活塞缸、6-活塞、7-第一支進料管、8-單向閥、9-第一支出料管、10-保溫裝置、Il-B三通、12-主出料管、13-加料倉、14-第二支出料管、15-主進料管、16-A三通、17-第二支進料管、18-出料口、19-進料口、20-第二活塞缸、21-大齒輪、22-絲桿螺母、23-小齒輪、24-第二絲桿。
【具體實施方式】
[0025]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合圖示與具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。
[0026]如圖1所示，粘流態(tài)材料3D打印機的連續(xù)供料系統(tǒng)，包括驅(qū)動系統(tǒng)、加儲料系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)。
[0027]所述驅(qū)動系統(tǒng)包括一個步進電機1、固定在步進電機輸出軸上的小齒輪23、與小齒輪23相嚙合的兩個對稱分布的大齒輪21、大齒輪21的軸向固定裝置4、與大齒輪21中心孔配合固定的絲桿螺母22、與絲桿螺母22通過螺紋配合連接的第一絲桿3和第二絲桿24、固定在絲桿端部的活塞及與活塞配合連接的第一活塞缸5和第二活塞缸20，所述絲桿的尾部固定連接著周向約束裝置2，周向約束裝置2為直線滑軌，直線滑軌平行于絲桿軸線，直線滑軌上的滑塊與絲桿尾部固定連接。所述第一絲桿3螺旋方向為右旋，所述第二絲桿24螺旋方向為左旋，所述絲桿螺母22的旋向與配合絲桿旋向相同，所述第一活塞缸5與第二活塞缸20上各自設(shè)有一個進料口和一個出料口。第一活塞缸5、第二活塞缸20上的進料口直徑大于各自出料口的直徑。大齒輪的軸向固定裝置4為軸承座，所述軸承座每組兩個，分別設(shè)置在每個大齒輪的兩端面處。
[0028]所述加儲料系統(tǒng)包括一個加料倉13。粘流態(tài)材料中有的成分復(fù)雜，如巧克力漿料中可可脂是單質(zhì)多晶態(tài)，在不同溫度范圍內(nèi)材料所表現(xiàn)的物理形態(tài)不同，為實現(xiàn)良好的3D打印效果，需對儲料溫度進行控制，為此，在所述加料倉外圍設(shè)置有保溫裝置，以實現(xiàn)對儲料溫度進行控制。
[0029]所述輸送系統(tǒng)包括主進料管15、第一支進料管7、第二支進料管17、第一支出料管9、第二支出料管14和主出料管12，所述第一支進料管7、第二支進料管17、第一支出料管9、第二支出料管14上分別設(shè)置有一個單向閥8，第一進料管7、第二進料管17的直徑大于第一出料管9、第二出料管14的直徑。
[0030]所述主進料管15 —端與加料倉13相連接，主進料管15另一端連接著A三通16，所述第一支進料管7的進料口和第二支進料管17的進料口也連接A三通16，