CN105150545B - 一种3d打印机颗粒料供料*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D打印机颗粒料供料***，所述供料***包括打印头颗粒料给定泵和颗粒料定量供料箱；打印头颗粒料给定泵设置在打印头供料给定驱动通道前端，颗粒料定量供料箱的出料口通过气体输送管道连接所述打印头颗粒料给定泵的进料口，颗粒料定量供料箱通过所述气体输送管道将颗粒料送入打印头颗粒料给定泵，打印头颗粒料给定泵将颗粒料均匀地一颗一颗顺序从所述出料口输出。本发明的有益效果是：采用颗粒料定量供料箱控制颗粒料的输送量，采用气体输送管道将颗粒料送入打印头颗粒料给定泵，打印头颗粒料给定泵可精确稳定地向3D打印喷头提供颗粒料，实现了颗粒料的自动供料；可保证3D打印喷头持续正常工作，达到打印精度。

Description

一种3D打印机颗粒料供料***

技术领域

本发明属于3D打印机装置，尤其涉及一种3D打印机颗粒料供料***。

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打印机通过3D打印喷头喷射打印材料实现零件成形，这种3D打印机的一种供料方式是为3D打印头提供颗粒状的打印材料。要使3D打印喷头稳定地喷射打印材料，并持续正常工作，达到打印精度，必须配备可连续稳定地向3D打印喷头提供颗粒打印材料的供料***。

发明内容

本发明的目的是提出一种3D打印机颗粒料供料***的技术方案，向3D打印喷头连续稳定地提供颗粒打印材料。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种3D打印机颗粒料供料***，包括打印头供料给定驱动通道、颗粒料给定泵和颗粒料定量供料箱；所述打印头颗粒料给定泵设置在打印头供料给定驱动通道前端，所述打印头颗粒料给定泵包括进料口和出料口，所述颗粒料定量供料箱设有出料口，所述颗粒料定量供料箱的出料口通过气体输送管道连接所述打印头颗粒料给定泵的进料口，所述颗粒料定量供料箱通过所述气体输送管道将颗粒料送入所述打印头颗粒料给定泵，所述打印头颗粒料给定泵将颗粒料一颗一颗顺序从所述出料口输出进入所述给定驱动通道。

更进一步，所述打印头颗粒料给定泵还包括进料腔、储料腔、给料拨盘；所述进料腔设有所述进料口，在进料口的对面设有进料腔挡板，在所述进料腔挡板上设有过气孔，在进料腔的侧壁设有进料腔出口；进料腔设置在所述储料腔内，进料腔位于储料腔一侧的上部，进入进料腔的颗粒料从进料腔出口落入储料腔内；在储料腔的另一侧设有所述给料拨盘，在储料腔的侧壁设有所述出料口，给料拨盘在垂直平面内转动，给料拨盘转动时向上拨动储料腔内的颗粒料。

更进一步，为了不影响出料口功能，所述进料腔出口朝向与所述出料口相反的方向；

为了使颗粒料能够顺利地进入给料拨盘，在所述进料腔下方的储料腔设有使颗粒料进入所述给料拨盘的斜锥体。

更进一步，为了使拨盘能够准确的控制颗粒料的输出量，所述储料腔的下部是与所述给料拨盘的外径对应的圆弧形；在给料拨盘朝向储料腔内侧的端面设有多个拨块，所述多个拨块沿给料拨盘的外径等分分布；所述拨块设有向上拨动所述颗粒料的拨动面，所述拨动面的面积大于保存一颗颗粒料的面积，拨动面的面积小于保存两颗颗粒料的面积。

更进一步，为了使拨块能够可靠地拨动颗粒料，所述拨动面设有使颗粒料向出料口方向滚出的出料倾角，拨动面自给料拨盘外径向给料拨盘的内侧和转动方向的前方倾斜；所述拨动面还设有使所述拨块携带颗粒料上升的携带倾角，拨动面自给料拨盘端面向给储料腔的内侧和给料拨盘转动方向的前方倾斜；

所述拨动面的出料倾角是拨动面与拨动面位于给料拨盘外径上的点至给料拨盘旋转中心的连线之间的夹角，出料倾角的角度为30°～40°；所述拨动面的携带倾角是拨动面与给料拨盘轴线线之间的夹角，携带倾角的角度为7.5°～15°。

更进一步，所述给料拨盘由一只拨盘驱动电机驱动，所述拨盘驱动电机是调速电机，所述拨盘的转速为10转/分～30转/分。

更进一步，所述颗粒料定量供料箱包括储料仓、给料板、给料驱动器、给料斗、输送气路；所述储料仓是一个设有斜坡形底板的仓体，所述斜坡形底板从储料仓的后上方向前下方倾斜，在储料仓的前端设有所述给料板，所述给料板沿储料仓的前仓壁往复运动，所述给料板的上端设有用于保持所述颗粒料的斜面，所述给料板上端的斜面在与所述前仓臂接触面的一侧向下倾斜，所述给料板的厚度使给料板上端的斜面在厚度方向只能保持一颗颗粒料；所述给料板的上端推动所述颗粒料向上运动并从所述储料仓前仓壁的上沿落入所述给料斗，所述给料驱动器驱动所述给料板运动；所述输送气路设有连接所述给料斗和所述颗粒料定量供料箱出料口的送料管。

更进一步，在所述储料仓前仓壁的上方设有防止所述颗粒料从前仓壁溢出的料仓挡板；

所述给料驱动器包括齿轮、齿条和给料电机，所述给料电机是调速电机，所述给料电机带动所述齿轮转动，所述齿条固定安装在所述给料板上，所述齿轮通过所述齿条带动所述给料板往复运动；所述给料板往复运动周期为1.5秒～6秒；

所述储料仓的前仓壁是垂直方向的仓壁，所述给料板沿垂直方向往复运动。

更进一步，所述输送气路还包括连接压缩空气气源和给料斗的输气管，在所述输气管上设有电磁阀和减压阀。

更进一步，为了使3D打印机能够使用多种颗粒料混合制造零件，所述供料***包括多台所述颗粒料定量供料箱，所述多台颗粒料定量供料箱的出料口通过多头气路接头连接所述气体输送管道。

本发明的有益效果是：采用颗粒料定量供料箱控制颗粒料的输送量，采用气体输送管道将颗粒料送入打印头颗粒料给定泵，打印头颗粒料给定泵可精确稳定地向3D打印喷头提供颗粒料，实现了颗粒料的自动供料；可保证3D打印喷头持续正常工作，达到打印精度。

下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。

附图说明

图1是本发明***结构图；

图2是本发明颗粒料给定泵结构图；

图3是本发明颗粒料给定泵结构分解图；

图4是本发明颗粒料给定泵的给料拨盘端面图；

图5是图4的A向视图；

图6是本发明颗粒料给定泵工作示意图，示意给料拨盘拨动颗粒料的状态；

图7是本发明颗粒料给定泵工作示意图，示意颗粒料从出料口输出的状态；

图8是本发明颗粒料定量供料箱的内部结构图；

图9是从图8的后部方向观察的内部结构图，在给料斗部分局部剖视；

图10是本发明颗粒料定量供料箱的工作示意图，是给料板运动到下端的状态图；

图11是本发明颗粒料定量供料箱的工作示意图，是给料板运动到上端的状态图；

图12是本发明设有3台颗粒料定量供料箱的***结构图。

具体实施方式

如图1，一种3D打印机颗粒料供料***，包括打印头供料给定驱动通道03、颗粒料给定泵01和颗粒料定量供料箱02；所述打印头颗粒料给定泵设置在打印头供料给定驱动通道前端，所述打印头颗粒料给定泵包括进料口11和出料口21，所述颗粒料定量供料箱设有出料口71，所述颗粒料定量供料箱的出料口通过气体输送管道04连接所述打印头颗粒料给定泵的进料口，所述颗粒料定量供料箱通过所述气体输送管道将颗粒料送入所述打印头颗粒料给定泵，所述打印头颗粒料给定泵将颗粒料一颗一颗顺序从所述出料口输出进入所述给定驱动通道。

所述打印头供料给定驱动通道（或简称“给定驱动通道”）是为打印头06提供颗粒料的通道，所述给定驱动通道的前端连接所述打印头颗粒料给定泵的出料口，所述给定驱动通道的后端连接所述打印头。

如图2、图3、图4、图5，所述打印头颗粒料给定泵还包括进料腔10、储料腔20、给料拨盘30；所述进料腔设有所述进料口11，在进料口的对面设有进料腔挡板12，在所述进料腔挡板上设有过气孔13，在进料腔的侧壁设有进料腔出口14；进料腔设置在所述储料腔内，进料腔位于储料腔一侧的上部，进入进料腔的颗粒料从进料腔出口落入储料腔内；在储料腔的另一侧设有所述给料拨盘，在所述储料腔的侧壁设有所述出料口21，给料拨盘在垂直平面内转动，给料拨盘转动时向上拨动储料腔内的颗粒料，

所述进料腔出口朝向与所述出料口相反的方向。

在所述进料腔下方的储料腔设有使颗粒料进入所述给料拨盘的斜锥体22。

所述储料腔的下部是与所述给料拨盘的外径对应的圆弧形；在给料拨盘朝向储料腔内侧的端面设有多个拨块31，所述多个拨块沿给料拨盘的外径等分分布；所述拨块设有向上拨动所述颗粒料的拨动面32，所述拨动面的面积大于保存一颗颗粒料的面积，拨动面的面积小于保存两颗颗粒料的面积。

所述拨动面设有使颗粒料向出料口方向滚出的出料倾角α，拨动面自给料拨盘外径向给料拨盘的内侧和转动方向的前方倾斜；所述拨动面还设有使所述拨块携带颗粒料上升的携带倾角β，拨动面自给料拨盘端面向给储料腔的内侧和给料拨盘转动方向的前方倾斜。

所述拨动面的出料倾角α是拨动面与拨动面位于给料拨盘外径上的点至给料拨盘旋转中心的连线之间的夹角，出料倾角的角度为30°～40°；所述拨动面的携带倾角β是拨动面与给料拨盘轴线线之间的夹角，携带倾角的角度为7.5°～15°。

所述给料拨盘由一只拨盘驱动电机驱动，所述拨盘驱动电机是调速电机，所述拨盘的转速为10转/分～30转/分。

如图8、图9，所述颗粒料定量供料箱包括储料仓60、给料板61、给料驱动器、给料斗62、输送气路；所述储料仓是一个设有斜坡形底板63的仓体，所述斜坡形底板从储料仓的后上方向前下方倾斜，在储料仓的前端设有所述给料板，所述给料板沿储料仓的前仓壁64往复运动，所述给料板的上端设有用于保持所述颗粒料的斜面61a，所述给料板上端的斜面在与所述前仓臂接触面的一侧向下倾斜，所述给料板的厚度使给料板上端的斜面在厚度方向只能保持一颗颗粒料；所述给料板的上端推动所述颗粒料向上运动并从所述储料仓前仓壁的上沿落入所述给料斗，所述给料驱动器驱动所述给料板运动；所述输送气路设有连接所述给料斗和所述颗粒料定量供料箱出料口71的送料管72。

在所述储料仓前仓壁的上方设有防止所述颗粒料从前仓壁溢出的料仓挡板65。

所述给料驱动器包括齿轮66、齿条67和给料电机68，所述给料电机是调速电机，所述给料电机带动所述齿轮转动，所述齿条固定安装在所述给料板上，所述齿轮通过所述齿条带动所述给料板往复运动。所述给料板往复运动周期为1.5秒～6秒。

所述储料仓的前仓壁是垂直方向的仓壁，所述给料板沿垂直方向往复运动。

所述输送气路还包括连接压缩空气气源和给料斗的输气管73，在所述输气管上设有电磁阀74和减压阀75。

如图12，所述供料***包括多台所述颗粒料定量供料箱，所述多台颗粒料定量供料箱的出料口通过多头气路接头05连接所述气体输送管道。

实施例一：

如图2、图3、图4、图5，一种打印头颗粒料给定泵，包括进料腔10、储料腔20、给料拨盘30。

进料腔设有进料口11，在进料口的对面设有进料腔挡板12，在进料腔挡板上设有过气孔13，在进料腔的侧壁设有进料腔出口14。

储料腔的一侧是给料拨盘安装侧，给料拨盘安装侧设有给料拨盘安装孔23，给料拨盘安装侧的下部是与给料拨盘安装孔同心的圆弧形料仓24。储料腔的另一侧是进料腔安装侧，进料腔安装侧设有进料腔安装孔25，进料腔安装孔设置在储料腔的上部；进料腔安装侧的下部是连接进料腔安装孔与圆弧形料仓的斜锥体22。在储料腔的侧壁设有出料口21。

进料腔安装在储料腔的进料腔安装孔内，进料腔设置在储料腔内，进料腔出口朝向与储料腔的出料口相反的方向。

给料拨盘通过给料拨盘安装孔安装在储料腔中，给料盘的外径对应于储料腔的圆弧形料仓。给料拨盘设有八个拨块31，八个拨块设置在给料拨盘朝向储料腔内侧的端面上，八个拨块沿给料拨盘的外径等分分布；给料拨盘在垂直平面内转动，给料拨盘转动时拨块沿贴近储料腔的圆弧形料仓运动，拨块从出料腔的底部向出料口的方向运动。

拨块设有向上拨动所述颗粒料的拨动面32，拨动面的面积大于保存一颗颗粒料的面积，拨动面的面积小于保存两颗颗粒料的面积。拨动面设有使颗粒料向出料口方向滚出的出料倾角α，使拨动面自给料拨盘外径向给料拨盘的内侧和转动方向的前方倾斜，出料倾角是拨动面与拨动面位于给料拨盘外径上的点至给料拨盘旋转中心的连线之间的夹角，本实施例中出料倾角α=35°。拨动面还设有使拨块携带颗粒料上升的携带倾角β，拨动面自给料拨盘端面向给储料腔的内侧和给料拨盘转动方向的前方倾斜；拨动面的携带倾角β是拨动面与给料拨盘轴线线之间的夹角，本实施例中携带倾角β=10°。

给料拨盘由一只拨盘驱动电机40驱动，所述拨盘驱动电机是调速电机，拨盘的转速为10转/分～30转/分。

如图6、图7，3D打印机颗粒料给定装置在工作时，颗粒料50被气体输送管道从进料口送入进料腔，输送颗粒料的气流穿过进料腔挡板上的过气孔排出。进入进料腔的颗粒料从进料腔出口落入储料腔的圆弧形料仓（如图中颗粒料51），由于进料腔下方是连接进料腔安装孔与圆弧形料仓的锥体，颗粒料会落入到储料腔下部的圆弧形料仓中。给料拨盘转动时，给料拨盘的拨块向上拨动储料腔内的颗粒料（如图中颗粒料52），当颗粒料被拨动到出料口时，由于拨块的拨动面设有出料倾角，使颗粒料从所述出料口掉出（如图中颗粒料53）。由于拨块的拨动面设有携带倾角，在拨动过程中，颗粒料不会从拨块上掉入储料腔内。由于拨块的拨动面的面积大于保存一颗颗粒料的面积、且拨动面的面积小于保存两颗颗粒料的面积，一个拨快一次只将一颗颗粒料从出料口送出，其它被拨快拨动的颗粒料（如图中颗粒料54）会落回到储料腔内。这样，颗粒料均匀地以单颗粒从出料口逐个输出。

实施例二：

如图8、图9，一种颗粒料定量供料箱。颗粒料定量供料箱包括储料仓60、给料板61、给料驱动器、给料斗62、输送气路。

储料仓是一个设有斜坡形底板63的仓体，斜坡形底板从储料仓的后上方向前下方倾斜，斜坡形底板与水平面的夹角γ应不小于30°，本实施例斜坡形底板与水平面的夹角γ=38°。所述储料仓的前仓壁64是垂直方向的仓壁。

在储料仓的前端设有所述给料板，给料板沿储料仓的前仓壁在垂直方向往复运动，给料板的上端设有用于保持所述颗粒料的斜面61a，给料板上端的斜面在与所述前仓臂接触面的一侧向下倾斜，给料板的厚度使给料板上端的斜面在厚度方向只能保持一颗颗粒料。

在储料仓前仓壁的上方设有防止所述颗粒料从前仓壁溢出的料仓挡板65。

给料驱动器驱动给料板运动；给料驱动器包括齿轮66、齿条67和给料电机68，给料电机是调速电机，给料电机带动齿轮转动，齿条固定安装在所述给料板上，齿轮通过齿条带动给料板往复运动。通过控制给料电机的转速，可使给料板往复运动周期在1.5秒～6秒范围内调整。

输送气路设有连接所述给料斗和所述颗粒料定量供料箱出料口71的送料管72。输送气路还包括连接压缩空气气源和给料斗的输气管73，在输气管上设有电磁阀74和减压阀75。

如图10、图11，颗粒料定量供料箱在工作时，颗粒料50被装入储料仓中。给料板由给料驱动器的带动向下运动至储料仓的底部，部分颗粒料会进入给料板设有斜面的上端。然后，给料板向上运动，给料板的上端推动所述颗粒料向上运动并从储料仓前仓壁的上沿落入所述给料斗。同时，控制输气管开关的电磁阀开启，压缩空气的气源管进入输气管，经减压阀减压，将气压和气流调整至适当的水平，气流通过给料斗的下部，将给料斗中的颗粒料吸入送料管中，气流继续将颗粒料经送料管吹出出料口，经气体输送管道输送至实施例一所述的打印头颗粒料给定泵。

由于给料板上端的斜面在与所述前仓臂接触面的一侧向下倾斜，给料板能够将颗粒料保持在给料板的上端，又由于给料板的厚度的尺寸控制，使给料板上端的斜面在厚度方向只能保持一颗颗粒料，给料板运动一周将固定数量的颗粒料送入给料斗，从而能够控制颗粒料的输送量。

实施例三：

如图12，一种3D打印机颗粒料供料***。向3D打印喷头提供颗粒料；所述3D打印机颗粒料供料***包括实施例一所述的打印头颗粒料给定泵01和实施例二所述的颗粒料定量供料箱02。

本实施例的3D打印机是一种单臂3D打印机，单臂3D打印机包括立柱81、底板82、驱动架83、打印臂84。打印臂是旋转驱动的打印臂，3D打印机的打印头设置在打印臂的前端,驱动架驱动打印臂在水平方向和垂直方向旋转。

打印头颗粒料给定泵设置在打印头供料给定驱动通道03前端。打印头供料给定驱动通道（或简称“给定驱动通道”）是为打印头06提供颗粒料的通道，给定驱动通道的前端连接打印头颗粒料给定泵的出料口21，给定驱动通道的后端连接打印头。

打印头颗粒料给定泵包括进料口11和出料口21，颗粒料定量供料箱设有出料口71，颗粒料定量供料箱的出料口通过气体输送管道04连接所述打印头颗粒料给定泵的进料口，颗粒料定量供料箱通过气体输送管道将颗粒料送入所述打印头颗粒料给定泵，打印头颗粒料给定泵将颗粒料均匀地一颗一颗顺序从所述出料口输出进入所述供料给定驱动通道。

3D打印机颗粒料供料***设有三台颗粒料定量供料箱。三台颗粒料定量供料箱的出料口通过多头气路接头05连接气体输送管道。3D打印机所需的颗粒料存储在颗粒料定量供料箱中，每台颗粒料定量供料箱存储一种颜色的颗粒料，使3D打印机可制造具有不同颜色的同一零件，或不需更换颗粒料定量供料箱而制造不同颜色的连接。

颗粒料定量供料箱通过气体输送管道连接颗粒料给定装置的进料口。

打印头颗粒料给定泵设有给料拨盘，给料拨盘的每个拨块旋转一周将一颗颗粒料送入打印头供料给定驱动通道， 使3D打印喷头连续稳定地获得打印颗粒料，可保证3D打印喷头持续正常工作，达到打印精度。

Claims (7)

1.一种3D打印机颗粒料供料***，包括打印头供料给定驱动通道、颗粒料给定泵和颗粒料定量供料箱；所述打印头颗粒料给定泵设置在打印头供料给定驱动通道前端，所述打印头颗粒料给定泵包括进料口和出料口，所述颗粒料定量供料箱设有出料口，其特征在于，所述颗粒料定量供料箱的出料口通过气体输送管道连接所述打印头颗粒料给定泵的进料口，所述颗粒料定量供料箱通过所述气体输送管道将颗粒料送入所述打印头颗粒料给定泵，所述打印头颗粒料给定泵将颗粒料一颗一颗顺序从所述出料口输出进入所述给定驱动通道；

所述打印头颗粒料给定泵还包括进料腔、储料腔、给料拨盘；所述进料腔设有所述进料口，在进料口的对面设有进料腔挡板，在所述进料腔挡板上设有过气孔，在进料腔的侧壁设有进料腔出口；进料腔设置在所述储料腔内，进料腔位于储料腔一侧的上部，进入进料腔的颗粒料从进料腔出口落入储料腔内；在储料腔的另一侧设有所述给料拨盘，在储料腔的侧壁设有所述出料口，给料拨盘在垂直平面内转动，给料拨盘转动时向上拨动储料腔内的颗粒料；

所述储料腔的下部是与所述给料拨盘的外径对应的圆弧形；在给料拨盘朝向储料腔内侧的端面设有多个拨块，所述多个拨块沿给料拨盘的外径等分分布；所述拨块设有向上拨动所述颗粒料的拨动面，所述拨动面的面积是只能保存一颗颗粒料的面积；

所述拨动面设有使颗粒料向出料口方向滚出的出料倾角，拨动面自给料拨盘外径向给料拨盘的内侧和转动方向的前方倾斜；所述拨动面还设有使所述拨块携带颗粒料上升的携带倾角，拨动面自给料拨盘端面向给储料腔的内侧和给料拨盘转动方向的前方倾斜；

所述拨动面的出料倾角是拨动面与拨动面位于给料拨盘外径上的点至给料拨盘旋转中心的连线之间的夹角，出料倾角的角度为30°～40°；所述拨动面的携带倾角是拨动面与给料拨盘轴线线之间的夹角，携带倾角的角度为7.5°～15°。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印机颗粒料供料***，其特征在于，所述进料腔出口朝向与所述出料口相反的方向；在所述进料腔下方的储料腔设有使颗粒料进入所述给料拨盘的斜锥体。

3.根据权利要求1所述的一种3D打印机颗粒料供料***，其特征在于，所述给料拨盘由一只拨盘驱动电机驱动，所述拨盘驱动电机是调速电机，所述拨盘的转速为10转/分～30转/分。

4.根据权利要求1所述的一种3D打印机颗粒料供料***，其特征在于，所述颗粒料定量供料箱包括储料仓、给料板、给料驱动器、给料斗、输送气路；所述储料仓是一个设有斜坡形底板的仓体，所述斜坡形底板从储料仓的后上方向前下方倾斜，在储料仓的前端设有所述给料板，所述给料板沿储料仓的前仓壁往复运动，所述给料板的上端设有用于保持所述颗粒料的斜面，所述给料板上端的斜面在与所述前仓臂接触面的一侧向下倾斜，所述给料板的厚度使给料板上端的斜面在厚度方向只能保持一颗颗粒料；所述给料板的上端推动所述颗粒料向上运动并从所述储料仓前仓壁的上沿落入所述给料斗，所述给料驱动器驱动所述给料板运动；所述输送气路设有连接所述给料斗和所述颗粒料定量供料箱出料口的送料管。

5.根据权利要求4所述的一种3D打印机颗粒料供料***，其特征在于，在所述储料仓前仓壁的上方设有防止所述颗粒料从前仓壁溢出的料仓挡板；

所述给料驱动器包括齿轮、齿条和给料电机，所述给料电机是调速电机，所述给料电机带动所述齿轮转动，所述齿条固定安装在所述给料板上，所述齿轮通过所述齿条带动所述给料板往复运动；所述给料板往复运动周期为1.5秒～6秒；

所述储料仓的前仓壁是垂直方向的仓壁，所述给料板沿垂直方向往复运动。

6.根据权利要求4所述的一种3D打印机颗粒料供料***，其特征在于，所述输送气路还包括连接压缩空气气源和给料斗的输气管，在所述输气管上设有电磁阀和减压阀。

7.根据权利要求1所述的一种3D打印机颗粒料供料***，其特征在于，所述供料***包括多台所述颗粒料定量供料箱，所述多台颗粒料定量供料箱的出料口通过多头气路接头连接所述气体输送管道。