一种料筒与喷嘴分离式高储料并联臂3D打印机的制作方法

本实用新型涉及一种能对食品、药品、石膏等加热后可得到高粘度流体材料进行3D打印的设备，尤其是一种料筒与喷嘴分离式高储料并联臂3D打印机。

背景技术：

随着数字技术的迅猛发展，3D打印技术得以实现，并且在各个领域都有着广泛的应用。针对3D打印的技术的研究多集中在金属以及塑料方面，对加热食材，药材等得到高粘度流体的打印研究并不多。目前市面上的高粘度材料3D打印机为了送料方便，多将料筒与喷嘴设计为一体式，在并联臂结构中，料筒与喷嘴设计为一体式会增加打印头的负载，导致打印头的运动惯性变大，同时会使打印机的定位精度变差，打印头的响应速度与灵活度变低，并且料筒的大小受到了打印机结构尺寸的限制，降低了能打印物体体积的大小。

技术实现要素：

为了克服现有高粘度材料3D打印机的不足，本实用新型提供一种料筒与喷嘴分离式高储料并联臂3D打印机，能够有效减少打印头的负载，在提高打印精度与提升打印头灵敏度的同时增加打印物体体积的大小。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型包括外框架部件、三个运动副部件、驱动部件、挤出头部件和存储送料部件；三个运动副部件均布地安装在外框架部件的三角处，存储送料部件安装在外框架部件顶部，驱动部件安装在外框架部件底部，挤出头部件分别与存储送料部件和运动副部件连接。

所述外框架部件包括三个下连接块、下连接件、三个上连接块、上连接件和三根竖直连接件；下连接件为正三角形结构，三个下连接块分别安装在下连接件的三个角端外壁，上连接件为正三角形结构，三个上连接块分别安装在上连接件的三个角端外壁，利用螺钉螺母将上连接块与上连接件固定；上连接件的三角端和下连接块的三角端之间分别通过三根竖直连接件支撑连接固定成一体，构成外框架部件。

每根竖直连接件上安装有一组运动副部件，所述运动副部件包括两个限位块、光轴、移动滑块、直线轴承和臂带连接件，两个限位块分别固定在竖直连接件上端和下端，光轴竖直地连接在两个限位块之间，移动滑块经直线轴承套装在光轴外并沿光轴上下移动，臂带连接件固定安装在移动滑块靠近外框架部件中心的一侧面。

所述的驱动部件包括三个运动控制步进电机和同步轮；三个运动控制步进电机分别安装在下连接件中，每个运动控制步进电机的输出轴均与一底同步轮同轴固定连接，每个底同步轮正上方的上连接件连接有顶同步轮，底同步轮和顶同步轮轴线平行，底同步轮和顶同步轮之间安装同步带，运动副部件的臂带连接件和同步带固定连接。

所述存储送料部件包括送料步进电机，步进电机保持架、联轴器、丝杠、丝杠螺母、传动杆、料筒保持架、活塞杆、料筒和料筒加热件；送料步进电机经步进电机保持架固定安装在上连接件上，送料步进电机输出轴朝向正下方布置，送料步进电机输出轴的下端穿上连接件通过联轴器与丝杠同轴相连，丝杠上经丝杠螺母副套装有丝杠螺母；料筒保持架固定在上连接件的底面，料筒固定在料筒保持架底面，料筒加热件固定在料筒外壁，丝杠螺母通过传动杆与活塞杆顶部固定连接，活塞杆底部连接活塞头，活塞头置放在料筒腔内，构成所述存储送料部件。

所述挤出头部件包括动平台、挤出头连接件、挤出头、挤出头加热件、连杆和保温管；动平台顶端经连杆连接到各个臂带连接件，每个臂带连接件通过两根平行的连杆连接到动平台顶端，挤出头连接件固定在动平台底面中心，挤出头安装在挤出头连接件的末端，挤出头加热件固定套在挤出头连接件外的下部，挤出头连接件进料口通过保温管与料筒出料口连接相通，从而构成所述挤出头部件。

通过所述运动控制步进电机运行带动同步带进而臂带连接件随移动滑块沿光轴上下移动，三个运动副部件的移动滑块移动各自通过连杆分别从三个方向拉动动平台运动，进而实现动平台上挤出头的水平和升降移动，实现打印位置的3D移动。

还包括打印平台和平台夹具，平台夹具固定在下连接件上，打印平台固定在平台夹具上。

所述的连杆的两端分别与臂带连接件和动平台铰接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型克服了市面上料筒与喷嘴一体式打印机的运动惯性大、动态性能差等缺点，并具有定位精度较高、打印头响应速度快、打印速度较快等优点，料筒与喷嘴分离式设计提高了喷嘴运动的灵活性，同时料筒的大小不再受3D打印结构尺寸的限制，增大了可打印目标物体的体积。

附图说明

下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型3D打印机结构正视图；

图2是本实用新型3D打印机结构左视图；

图3是本实用新型3D打印机结构俯视图；

图4是本实用新型的下连接块与下连接件以及运动控制步进电机装配示意图。

图中1.下连接块，2.下连接件，3.运动控制步进电机，4.上连接块，5.顶同步轮，6.上连接件，7.竖直连接件，8.限位块，9.光轴，10.移动滑块，11.直线轴承，12.臂带连接件，13.动平台，14.挤出头连接件，15.挤出头，16.挤出头加热件，17.送料步进电机，18.步进电机保持架，19.联轴器，20.丝杠，21.丝杠螺母，22.传动杆，23.料筒保持架，24.活塞杆，25.料筒，26.料筒加热件，27.同步带，28.连杆，29.保温管，30.打印平台，31.平台夹具，32.底同步轮。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作具体说明。

如图1所示，本实用新型具体实施包括外框架部件、三个运动副部件、驱动部件、挤出头部件和存储送料部件；三个运动副部件均布地安装在外框架部件的三角处，存储送料部件安装在外框架部件顶部，驱动部件安装在外框架部件底部，挤出头部件分别与存储送料部件和运动副部件连接。

如图1和图2所示，外框架部件包括三个下连接块1、下连接件2、三个上连接块4、上连接件6和三根竖直连接件7；下连接件2为正三角形结构，三个下连接块1分别安装在下连接件2的三个角端外壁，利用螺钉螺母将下连接块1与下连接件2固定；上连接件6为正三角形结构，三个上连接块4分别安装在上连接件6的三个角端外壁，利用螺钉螺母将上连接块4与上连接件6固定；上连接件6的三角端和下连接块1的三角端之间分别通过三根竖直连接件7支撑连接固定成一体，竖直连接件7的上下两端分别连接到下连接块1与上连接块4的角端，构成外框架部件；

如图1和图2所示，每根竖直连接件7上安装有一组运动副部件，所述运动副部件包括两个限位块8、光轴9、移动滑块10、直线轴承11和臂带连接件12，两个限位块8分别固定在竖直连接件7上端和下端，并分别处于下连接块1的上方附近与上连接块4的下方附近，光轴9竖直地连接在两个限位块8之间，两端分别固定连接限位块8，移动滑块10经直线轴承11套装在光轴9外并沿光轴9上下移动，臂带连接件12固定安装在移动滑块10靠近外框架部件中心的一侧面。

如图4所示，驱动部件包括三个运动控制步进电机3和同步轮；三个运动控制步进电机3分别安装在下连接件2中，每个运动控制步进电机3的输出轴均与一底同步轮32同轴固定连接，每个底同步轮32正上方的上连接件6连接有顶同步轮5，如图3所示，底同步轮32和顶同步轮5轴线平行，底同步轮32和顶同步轮5之间安装同步带27，运动副部件的臂带连接件12和各自的同步带27固定连接。

如图2和图3所示，存储送料部件包括送料步进电机17，步进电机保持架18、联轴器19、丝杠20、丝杠螺母21、传动杆22、料筒保持架23、活塞杆24、料筒25和料筒加热件26；送料步进电机17经步进电机保持架18固定安装在上连接件6上，送料步进电机17输出轴朝向正下方布置，送料步进电机17输出轴的下端穿上连接件6通过联轴器19与丝杠20同轴相连，丝杠20上经丝杠螺母副套装有丝杠螺母21；料筒保持架23固定在上连接件6的底面，料筒25固定在料筒保持架23底面，料筒加热件26固定在料筒25外壁，丝杠螺母21通过传动杆22与活塞杆24顶部固定连接，活塞杆24底部连接活塞头，活塞头置放在料筒25腔内，构成所述存储送料部件。

食材或药材等其他材料在料筒中加热融化成高粘度流体，送料步进电机旋转带动丝杠螺母竖直运动，丝杠螺母通过传动杆带动活塞杆竖直运动，活塞将高粘度流体从料筒内挤压出来，从而可以达到送料的目的。

如图2所示，挤出头部件包括动平台13、挤出头连接件14、挤出头15、挤出头加热件16、连杆28和保温管29；动平台13顶端经连杆28连接到各个臂带连接件12，每个臂带连接件12通过两根平行的连杆28连接到动平台13顶端，挤出头连接件14固定在动平台13底面中心，挤出头15安装在挤出头连接件14的末端，挤出头加热件16固定套在挤出头连接件14外的下部，挤出头连接件14进料口通过保温管29与料筒25出料口连接相通，从而构成所述挤出头部件。

如图2所示，在下连接件2上还有打印平台30和平台夹具31，平台夹具31固定在下连接件2上，打印平台30固定在平台夹具31上。

本实用新型的工作过程是：

通过运动控制步进电机3运行带动同步带27进而臂带连接件12随移动滑块10沿光轴9上下移动，三个运动副部件的臂带连接件12通过上下移动带动连杆28分别从三个方向拉动动平台13运动，进而实现动平台13上挤出头15的水平和升降移动，实现打印位置的3D移动。

当臂带连接件12运动时，将通过连杆28控制动平台13移动，料筒25出料口与挤出头连接件14进料口通过保温管29连接，当挤出头15移动时，浆料不断地从料筒25输送到挤出头15处，给料动作配合动平台13的运动完成本高粘度材料3D打印机的打印动作，打印平台30固定在三个下连接块1与平台夹具31之间，平台夹具31固定在下连接件2上，通过螺钉螺母将打印平台30夹紧，打印过程在打印平台30上进行，浆料不断地在打印平台上堆积，通过快速降温使物体成型，完成打印工作。