CN110576499B - 一种陶瓷3d打印机用膏料输送机构、打印机及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种陶瓷3D打印机用膏料输送机构、打印机及方法，包括：供料筒：供料筒上方设置有挤料机构，挤料机构能够将供料筒内的膏料通过供料筒底端的第一出料口挤出；安装座：安装座内设有与第一出料口相连通的竖向槽及与竖向槽垂直连通的水平槽；滑块：与安装座滑动连接，包括位于水平槽内的封口部、位于安装座下方的触碰部，连接部一端与封口部连接，另一端穿过水平槽两侧的通槽伸出至安装座外部与触碰部连接，封口部与水平槽的底部槽面弹性连接；储料筒：储料筒顶部设有进料管，底部设有第二出料口，储料筒运动，进料管能够与滑块的触碰部触碰，带动封口部运动，将第一出料口打开，本发明的输送机构能够实现膏料的均匀送料。

Description

一种陶瓷3D打印机用膏料输送机构、打印机及方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种陶瓷3D打印机膏料输送机构、打印机及方法。

背景技术

陶瓷材料凭借其高硬度、耐高温、耐腐蚀、化学性质稳定、良好的机械性能和生物相容性等特点，被广泛应用在机械加工、航空航天和生物医学等领域。但是，陶瓷材料本身的性质使其不宜进行切削加工，因此性能优良且复杂的陶瓷零件的制造极大地受到限制。基于SLA成型工艺的陶瓷3D打印技术，将有机物与陶瓷粉末混合，实现了复杂陶瓷零件的快速成型，并且精度已经达到工业级。

目前，SLA成型工艺的陶瓷3D打印机一般采用升降台进行供料，即通过供料仓中升降台的移动将膏料从上部的缝隙中挤出到成型区域一侧，然后在刮板的作用下将挤出的膏料均匀刮涂到成型区域并均匀铺平，最后紫外光按照片层的信息完成当前层的固化。但是，发明人发现，在这个过程中供料仓较大需要放入较多的膏料否则设备不能启动，更换膏料时需要将整个供料仓卸下来清洗工作量较大且造成膏料浪费，特别是给新膏料的研制或是固化测试等造成很大不便。此外，膏料的持续供给问题也是膏料均与输送的关键，已有陶瓷3D打印设备采用软管将供料筒与铺平装置的储料筒连接实现输送，但发明人发现，这种方法并不能实现膏料的持续输送，一方面膏料中陶瓷粉末的含量达到60％以上且密度较大，则重量较大，软管很难承受管中膏料质量，另一方面膏料的粘度较大很难及时在重力作用下实现均匀输送，可能附着在内壁，也可能一次全部进入铺平装置。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供陶瓷3D打印机用膏料输送机构，结构简单，能够实现膏料的均匀输送，工作效率高。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种陶瓷3D打印机用膏料输送机构，包括：

供料筒：用于盛放膏料，供料筒上方设置有挤料机构，挤料机构能够将供料筒内的膏料通过供料筒底端的第一出料口挤出。

安装座：位于供料筒下方，安装座内设有与第一出料口相连通的竖向槽及与竖向槽垂直连通的水平槽。

滑块：与安装座滑动连接，包括位于水平槽内的用于封堵第一出料口的封口部、位于安装座下方的触碰部，封口部两侧和触碰部通过连接部连接，连接部一端与封口部连接，另一端穿过水平槽两侧的通槽伸出至安装座外部与触碰部连接，封口部与水平槽的底部槽面弹性连接。

储料筒：能够沿与水平槽底部槽面垂直的方向运动，储料筒顶部设有进料管，底部设有第二出料口，储料筒运动，进料管能够与滑块的触碰部触碰，带动封口部运动，将第一出料口打开。

进一步的，所述封口部与弹簧的一端固定连接，弹簧的另一端与水平槽的底部槽面固定连接，封口部通过弹簧实现与水平槽底部槽面的弹性连接。

进一步的，所述通槽内安装有与控制机构连接的行程开关，用于对储料筒的运动位置进行限位，使进料管对齐第一出料口时，储料筒停止运动。

进一步的，所述安装座的端部固定有端盖，所述端盖用于防止滑块的封口部从安装座内滑出。

进一步的，所述触碰部用于与进料管接触的端面为弧形面。

进一步的，所述挤料机构包括直线电机，所述直线电机的输出轴与供料挤压头固定连接。

进一步的，所述挤料机构与安装板可拆卸连接，安装板与外部架体固定连接，安装板通过至少三个拉杆与供料筒支撑板连接，所述拉杆一端与安装板固定连接，另一端设有第二凸台，拉杆穿过供料筒支撑板，供料筒支撑板压在第二凸台上，所述供料筒支撑板设有支撑口，供料筒穿过支撑口通过供料筒顶部的第一凸台放置在供料筒支撑板上，所述供料筒支撑板与支杆固定连接，安装座固定在支杆上。

进一步的，所述供料筒的外圆周面上设置有把手，所述供料筒支撑板上设置有与所述把手相匹配的开口，把手能够通过开口穿过供料筒支撑板，方便将供料筒从供料筒支撑板上取下。

本发明还公开了一种陶瓷3D打印机，包括所述的陶瓷3D打印机用膏料输送机构，所述储料筒内设置有膏料挤出机构，用于将膏料经第二出料口挤出至储料筒下方的成型平台，所述成型平台与升降机构连接，所述储料筒与支架连接，支架与驱动机构连接，驱动机构能够驱动储料筒沿与水平槽底部槽面垂直的方向运动，所述支架连接有刮板，用于对成型平台的膏料进行刮平，所述陶瓷3D打印机还包括激光扫描机构，用于对成型平台的膏料进行固化。

本发明还公开了一种陶瓷3D打印机用膏料输送机构的工作方法：储料筒向安装座一侧的方向运动，进料管与滑块的触碰部接触，储料筒继续运动，进料管通过触碰部带动整个滑块运动，封口部敞开供料筒的第一出料口，储料筒停止运动，挤料机构挤压供料筒内的膏料，将膏料通过第一出料口、竖向槽、进料管进入储料筒内部，储料筒远离安装座，由于封口部与水平槽的底部槽面弹性连接，封口部复位，对第一出料口进行封堵。

本发明的有益效果：

1.本发明的膏料输送机构，采用弹簧、滑块、供料筒、挤料机构和储料筒的无缝配合实现膏料的均匀准确输送，膏料可均匀送入储料筒中，避免了使用软管输送的膏料可能附着在内壁或一次全部进入储料筒的缺陷，能够对密度较大、重量较大的膏料进行均匀输送。

2.本发明的膏料输送机构，通槽内设置有行程开关，可以使储料筒的进料管精准的对齐供料筒底部的第一出料口，使挤出的膏料全部进入储料筒，避免了膏料挤出至外部。

3.本发明的膏料输送机构，供料筒及其内部膏料的重量由拉杆承担，支杆和安装座不承担重量，避免了支杆因为供料筒及膏料质量过大造成的倾斜现象，影响精确供料。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例1供料筒、安装座、滑块及储料筒安装***示意图；

图2为本发明实施例1供料筒支撑板结构示意图；

图3为本发明实施例1安装座内部结构示意图；

图4为本发明实施例1滑块结构示意图；

图5为本发明实施例2整体结构示意图；

其中，1.供料筒，1-1.第一凸台，1-2.倒锥形结构，1-3.把手，2.直线电机，3.供料挤压头，4.安装板，5.拉杆，6.供料筒支撑板，6-1.安装口，6-2.支撑口，6-3.开口，7.支杆，8.工作平台，9.安装座，9-1.竖向槽，9-2.水平槽，9-3.通槽，10.滑块，10-1.封口部，10-2.触碰部，10-3.连接部，11.弹簧，12.行程开关，13.端盖，14.储料筒，15.进料管，16.成型平台，17.支架，18.刮板，19.激光扫描机构，20.挤料电机，21.丝杠传动机构。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有的陶瓷3D打印机采用软管将供料筒与铺平装置的储料筒连接，软管无法承受重量较大的膏料，且很难实现均匀输送，针对上述问题，本申请提出了一种陶瓷3D打印机用膏料输送机构。

本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1-4所示，一种陶瓷3D打印机用膏料输送机构，包括用于盛放膏料的供料筒1，所述供料筒为圆柱型结构，其顶端具有环状的第一凸台1-1，底端具有倒锥型结构1-2，倒锥形结构的底端设置有第一出料口，所述第一出料口用于供料筒内膏料的挤出，所述供料筒的侧圆周面上固定有把手1-3。

所述供料筒上方设置有挤料机构，所述挤料机构包括直线电机2，所述直线电机的输出轴与供料挤压头3连接，所述直线电机与供料筒同轴设置，直线电机能够驱动供料挤压头沿供料筒的轴线方向运动，从而将供料筒内的膏料经第一出料口挤出，供料筒与供料挤压头的无缝滑动可以保证均匀供料，且可以根据每层膏料的厚度调整供料挤压头的移动距离，保证挤出的膏料量适中，既不会过少导致铺料不足也不会过多造成膏料浪费，供料挤压头可以向上提起，供料筒内的膏料可以在原位添加，不需要将供料筒取下添加膏料，提高了工作效率。

所述直线电机固定在安装板4上，所述安装板与外部架体固定连接，所述安装板通过三根拉杆5与供料筒支撑板6连接，具体的，所述拉杆一端与安装板固定连接，另一端设置有第二凸台，拉杆穿过供料筒支撑板上设置的安装口6-1，供料筒支撑板压在第二凸台上，实现了供料筒支撑板与拉杆的连接。

所述供料筒支撑板设置有支撑口6-2，供料筒穿过支撑口并通过其顶端的凸台放置在供料筒支撑板的端面上，所述供料筒支撑板与支杆7固定连接，支杆固定在工作平台8上。

所述供料筒支撑板上还设置有开口6-3，所述开口与所述把手相匹配，把手能够穿过开口，方便将供料筒从供料筒支撑板上取下进行更换。

所述支杆上安装有安装座9，所述安装座位于供料筒的下方，且其顶面与供料筒倒锥型结构的底面相接触，所述安装座内设置有沿供料筒轴线方向的竖向槽9-1，所述竖向槽与供料筒的第一出料口连通，所述安装座内还设有与竖向槽垂直连通的水平槽9-2。

所述安装座与滑块10滑动连接，所述滑块包括位于水平槽内的封口部10-1，及位于安装座外侧下方的触碰部10-2，封口部与连接部10-3的一端连接，连接部的另一端穿过水平槽一侧的通槽9-3，与触碰部连接，封口部两侧均设有连接部，水平槽两侧均设有通槽，连接部与封口部及触碰部一体式连接。

所述封口部能够在水平槽内沿与水平槽底部槽面垂直的方向滑动，且封口部与水平槽的底部槽面弹性连接，具体的，所述封口部与弹簧11的一端固定连接，弹簧的另一端固定在水平槽的底部槽面上。

封口部在水平槽内的滑动，能够实现第一出料口关闭和打开状态的切换。

所述通槽内安装有行程开关12，连接部在通槽内滑动时，能够触碰行程开关，从而对滑块相对于安装座的滑动进行限位。

所述安装座一端与支杆固定连接，另一端的端面上通过螺栓固定有端盖13，端盖能够防止弹簧将滑块从安装座上弹出，避免滑块从安装座上脱落。

所述陶瓷3D打印机用膏料输送机构还包括储料筒14，所述储料筒能够沿与水平槽底部槽面垂直的方向运动，所述出料筒的顶部设置有进料管15，底部设置有第二出料口，储料筒的运动能够使进料管与滑块的触碰部接触，从而通过触碰部带动滑块相对于安装座的滑动，从而带动第一出料口的打开和关闭。

本实施例中，所述触碰部用于与进料管接触的端面采用弧形面。

本实施例的膏料输送机构，通过安装座、弹簧、滑块、储料筒、进料管及挤料机构的无缝配合，能够实现将膏料均匀的输送至储料筒内，避免了采用软管输送时，膏料可能附着在内壁或一次全部进入储料筒的缺陷，而且采用此种输送方式，不受膏料密度和重量的限制，适用性更强。

本实施例中，供料筒及其内部膏料的重量由拉杆来承担，安装座不承受供料筒及其内部膏料的重量，避免了供料筒及膏料重量过大造成的支杆倾斜、影响精确供料的现象。

实施例2：

本实施例公开了一种陶瓷3D打印机，如图5所示，采用实施例1所述的陶瓷3D打印机用膏料输送机构，所述储料筒内设置有膏料挤出机构，用于将膏料经第二出料口挤出至储料筒下方的成型平台16，所述成型平台与升降机构连接，所述储料筒与支架17连接，支架与驱动机构连接，驱动机构能够驱动储料筒沿与水平槽底部槽面垂直的方向运动，所述支架连接有刮板18，用于对成型平台的膏料进行刮平，所述陶瓷3D打印机还包括激光扫描机构19，用于对成型平台的膏料进行固化。

所述膏料挤出机构可采用位于储料筒内部的挤料螺杆，所述挤料螺杆与位于储料筒外部的挤料电机20连接，电机能够驱动挤料螺杆转动，将膏料通过第二出料口挤出至成型平台上，所述挤料电机与支架固定连接。

所述驱动机构可采用设置在储料筒两侧的丝杠传动机构21，丝杠传动机构包括丝杠，所述丝杠与滑块连接，滑块与支架固定连接，两根丝杠的端部通过皮带传动与驱动电机连接，驱动电机能够驱动支架的运动，从而带动储料筒、支架、膏料挤出机构及刮板沿与水平槽底部槽面垂直的方向运动，所述驱动机构安装在工作平台上，所述成型平台及升降机构采用现有结构即可，激光扫描机构也可采用现有的陶瓷3D打印机用激光扫描机构，其具体结构在此不进行详细叙述。

采用本实施例的陶瓷3D打印机，只要很少的膏料就可以启动打印机，特别适用于新膏料的研制或是固化测试，膏料铺平工作时储料筒仅携带少量所需膏料，减轻了整个***重量，提高了工作效率，节约能源。

实施例3：

本实施例公开了一种实施例1所述的陶瓷3D打印机用膏料输送机构的工作方法：储料筒向安装座一侧的方向运动，进料管与滑块的触碰部接触，储料筒继续运动，进料管通过触碰部带动整个滑块运动，封口部压缩弹簧，离开第一出料口的位置，当连接部触碰到行程开关时，向控制***发送信号，控制***控制储料筒停止运动，封口部敞开供料筒的第一出料口，挤料机构挤压供料筒内的膏料，将膏料通过第一出料口、竖向槽、进料管进入储料筒内部，储料筒远离安装座，在弹簧弹性力的作用下，封口部复位，再次对第一出料口进行封堵。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种陶瓷3D打印机用膏料输送机构，包括：

供料筒：用于盛放膏料，供料筒上方设置有挤料机构，挤料机构能够将供料筒内的膏料通过供料筒底端的第一出料口挤出；

其特征在于，还包括：安装座：位于供料筒下方，安装座内设有与第一出料口相连通的竖向槽及与竖向槽垂直连通的水平槽；

滑块：与安装座滑动连接，包括位于水平槽内的用于封堵第一出料口的封口部、位于安装座下方的触碰部，封口部两侧和触碰部通过连接部连接，连接部一端与封口部连接，另一端穿过水平槽两侧的通槽伸出至安装座外部与触碰部连接，封口部与水平槽的底部槽面弹性连接；

储料筒：能够沿与水平槽底部槽面垂直的方向运动，储料筒顶部设有进料管，底部设有第二出料口，储料筒运动，进料管能够与滑块的触碰部触碰，带动封口部运动，将第一出料口打开。

2.如权利要求1所述的一种陶瓷3D打印机用膏料输送机构，其特征在于，所述封口部与弹簧的一端固定连接，弹簧的另一端与水平槽的底部槽面固定连接，封口部通过弹簧实现与水平槽底部槽面的弹性连接。

3.如权利要求1所述的一种陶瓷3D打印机用膏料输送机构，其特征在于，所述通槽内安装有与控制机构连接的行程开关，用于对储料筒的运动位置进行限位，使进料管对齐第一出料口时，储料筒停止运动。

4.如权利要求1所述的一种陶瓷3D打印机用膏料输送机构，其特征在于，所述安装座的端部固定有端盖，所述端盖用于防止滑块的封口部从安装座内滑出。

5.如权利要求1所述的一种陶瓷3D打印机用膏料输送机构，其特征在于，所述触碰部用于与进料管接触的端面为弧形面。

6.如权利要求1所述的一种陶瓷3D打印机用膏料输送机构，其特征在于，所述挤料机构包括直线电机，所述直线电机的输出轴与供料挤压头固定连接。

7.如权利要求1所述的一种陶瓷3D打印机用膏料输送机构，其特征在于，所述挤料机构与安装板可拆卸连接，安装板与外部架体固定连接，安装板通过至少三个拉杆与供料筒支撑板连接，所述拉杆一端与安装板固定连接，另一端设有第二凸台，拉杆穿过供料筒支撑板，供料筒支撑板压在第二凸台上，所述供料筒支撑板设有支撑口，供料筒穿过支撑口通过供料筒顶部的第一凸台放置在供料筒支撑板上，所述供料筒支撑板与支杆固定连接，安装座固定在支杆上。

8.如权利要求7所述的一种陶瓷3D打印机用膏料输送机构，其特征在于，所述供料筒的外圆周面上设置有把手，所述供料筒支撑板上设置有与所述把手相匹配的开口，把手能够通过开口穿过供料筒支撑板，方便将供料筒从供料筒支撑板上取下。

9.一种陶瓷3D打印机，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的陶瓷3D打印机用膏料输送机构，所述储料筒内设置有膏料挤出机构，用于将膏料经第二出料口挤出至储料筒下方的成型平台，所述成型平台与升降机构连接，所述储料筒与支架连接，支架与驱动机构连接，驱动机构能够驱动储料筒沿与水平槽底部槽面垂直的方向运动，所述支架连接有刮板，用于对成型平台的膏料进行刮平，所述陶瓷3D打印机还包括激光扫描机构，用于对成型平台的膏料进行固化。

10.一种权利要求1-8任一项所述的陶瓷3D打印机用膏料输送机构的工作方法，其特征在于，储料筒向安装座一侧的方向运动，进料管与滑块的触碰部接触，储料筒继续运动，进料管通过触碰部带动整个滑块运动，封口部敞开供料筒的第一出料口，挤料机构挤压供料筒内的膏料，将膏料通过第一出料口、竖向槽、进料管进入储料筒内部，储料筒远离安装座，由于封口部与水平槽的底部槽面弹性连接，封口部复位，对第一出料口进行封堵。

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