一种叶片、用于挤出浆料的喷头及3D打印机的制作方法

本发明涉及叶片搅拌技术领域，尤其涉及的是一种叶片、用于挤出浆料的喷头及3d打印机。

背景技术：

现有技术中，一般使用叶片对浆料进行搅拌并挤出，而在搅拌流动性发生变化的浆料时，若保持叶片的搅拌速度不变，那么挤出的浆料非常不均匀。以下以3d打印为例，3d打印也称为增材制造，制造过程中应用已经设计好的三维cad数学模型，由计算机或微处理器控制一台3d打印机快速而精确地层层堆叠出具有较复杂结构的零件、不同成品的部件或完整的成品物件。3d打印能够不受传统工艺加工难或无法加工的限制，大大缩短了具有复杂结构的成品的加工周期。

而建筑3d打印则是指通过3d打印技术生产制造建筑模型，沙盘模型，整幢的房屋、别墅，建筑砌块、构件等。3d打印建筑设备中有一个较大的供给和挤出半流质打印材料的喷头，也叫打印头。3d打印建筑设备喷头将半流质的建筑材料一层一层地打印喷涂在一定的轨迹路径上。半流质的建筑材料可以是不同材质的混合材料，也可以是特殊混凝土，普通混凝土也常用作打印材料。

在建筑3d打印过程中，浆料往往是一次性活化很多，而不是整个过程都是边活化边打印。因此不可避免地导致在打印过程中先前打印的浆料（如水泥）流动性较好，后打印的浆料流动性较差。3d打印过程中，在搅拌流动性发生变化的浆料时，需要及时调整叶片的搅拌速度，才能够使得打印的线条更加均匀。如果从头至尾叶片的搅拌速度一直不变，会造成先打印的线条宽，后打印的线条窄。而浆料被盛装在料筒中，无法直接查看浆料的流动性。

也就是说，现有的叶片在搅拌和挤出浆料时无法获知浆料流动性变化，从而调整叶片搅拌速度。

可见，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于3d打印机的叶片、喷头及3d打印机，旨在解决现有技术中叶片在搅拌和挤出浆料时无法获知浆料流动性变化，从而调整叶片搅拌速度的问题。

本发明的技术方案如下：

一种叶片，其中，包括：叶片本体，以及设置在叶片本体上用于检测叶片所受压力的压力传感器；所述叶片本体包括一中心轴，及与所述中心轴连接且围绕所述中心轴设置的第一螺旋面和第二螺旋面，所述第一螺旋面远离中心轴的边缘与所述第二螺旋面远离中心轴的边缘相连接，所述压力传感器设置于所述第二螺旋面下部。

进一步地，所述压力传感器沿第二螺旋面的中心螺旋线等距排布。

进一步地，所述第二螺旋面下部的中心螺旋线上设置有多个传感器安装孔，所述压力传感器设置于所述传感器安装孔中，多个传感器安装孔等间距设置。

进一步地，所述第一螺旋面与第二螺旋面远离中心轴的边缘与中心轴的垂直距离由上至下逐渐变小。

本发明还提供了一种用于挤出浆料的喷头，其中，包括如上所述的叶片。

进一步地，还包括：依次连接的电机、料筒及喷嘴，所述电机和料筒之间通过弹簧连接，所述叶片设置于料筒中，所述电机与所述叶片连接，用于带动所述叶片旋转搅拌筒内浆料。

进一步地，所述电机面向料筒的一侧设置有电机法兰板，所述料筒面向电机的一侧设置有固定板，所述弹簧一端固定连接在电机法兰板上，另一端固定连接在固定板上。

进一步地，所述固定板上设置有运动孔位，所述电机法兰板与固定板之间设置有导向杆，所述弹簧套设于所述导向杆上；所述导向杆一端与电机法兰板通过紧固螺杆固定连接，另一端贯穿所述运动孔位设置。

进一步地，所述弹簧设置于电机法兰板的相对两侧边缘，且每侧边缘设置有2个。

本发明还提供了一种3d打印机，其中，所述3d打印机包括如上所述的用于挤出浆料的喷头。

与现有技术相比，本发明提供的一种叶片、用于挤出浆料的喷头及3d打印机，包括：叶片本体，以及设置在叶片本体上用于检测叶片所受压力的压力传感器；所述叶片本体包括一中心轴，及与所述中心轴连接且围绕所述中心轴设置的第一螺旋面和第二螺旋面，所述第一螺旋面远离中心轴的边缘与所述第二螺旋面远离中心轴的边缘相连接，所述压力传感器设置于所述第二螺旋面下部。本发明通过在叶片下部接触浆料的部位设置压力传感器，通过压力传感器获知压力，从而得到了浆料的流动性大小，进而根据浆料的流动性大小调整叶片的搅拌速度。

附图说明

图1是本发明中叶片较佳实施例第一视角的结构示意图。

图2是本发明中叶片较佳实施例第二视角的结构示意图。

图3是本发明中用于挤出浆料的喷头较佳实施例的结构示意图。

图4是本发明中用于挤出浆料的喷头较佳实施例的内部结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种叶片、用于挤出浆料的喷头及3d打印机，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。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。

请参阅图1及图2，本发明提供了一种叶片600，用于搅拌浆料，包括：叶片本体610，以及设置在叶片本体610上的压力传感器620，所述压力传感器620用于检测叶片600所受压力。

所述叶片本体610包括一中心轴611，及与所述中心轴611连接的第一螺旋面612和第二螺旋面613，所述第一螺旋面612与所述第二螺旋面613均围绕所述中心轴611设置。所述第一螺旋面612远离中心轴611的边缘与所述第二螺旋面613远离中心轴611的边缘相连接，即，所述叶片本体610整体是呈螺旋状的。在所述叶片600搅拌浆料时，所述第一螺旋面612朝上，所述第二螺旋面613朝下，即所述第二螺旋面613面对浆料。

所述压力传感器620设置于所述第二螺旋面613下部，在所述叶片600搅拌浆料时，所述压力传感器620直接接触浆料，进而能够实时检测所述叶片600搅拌浆料时，受到的来自所述浆料的压力；可以理解，当浆料的流动性变化时，压力传感器620受到的压力也会变化。

需要说明的是，当浆料的流动性较大时，叶片600在搅拌时比较容易，叶片600受到的压力也较小；当浆料的流动性较小时，叶片600在搅拌时受到的阻力较大，因此，其受到的压力也变大。也就是说，浆料的流动性大小与叶片600受到浆料的压力成负相关的关系；即当所述压力传感器620检测到压力值变化时，所述浆料的流动性也同步发生变化；具体的，当所述压力传感器620检测到压力值变大时，所述浆料的流动性变小；当所述压力传感器620检测到压力值变小时，所述浆料的流动性变大。因此，本发明在叶片600上接触浆料的部位设置压力传感器620，通过压力传感器620获知压力，从而得到浆料的流动性大小，进而调整叶片600的搅拌速度。

在本发明较佳实施例中，所述压力传感器620沿第二螺旋面613的中心螺旋线等距排布，因为中间位置受力更好，对叶片600的结构强度也不会造成太大的影响。

进一步的，所述压力传感器620为圆柱形压力传感器620。所述第二螺旋面613下部的中心螺旋线上设置有多个传感器安装孔，所述压力传感器620设置于所述传感器安装孔中，多个传感器安装孔等间距设置。在叶片600上预先留出安装孔位，所述中心轴611设置为空心圆柱体，由压力传感器620引出的电线和信号线均从中心轴611的空心当中穿过。进一步的，所述中心轴611、第一螺旋面612和第二螺旋面613一体成型，当然的，所述第一螺旋面612和第二螺旋面613之间是实体的，可通过3d打印制作或者由金属加工制成。

进一步的，所述第一螺旋面612与第二螺旋面613远离中心轴611的边缘与中心轴611的垂直距离由上至下逐渐变小。即，本发明叶片600的螺旋状边缘上的点到中心轴611的垂直距离并不是相同的，而是由上至下逐渐变小的，即，所述叶片600是有锥度的螺旋形状，这样在搅拌送料过程中对浆料有压实的作用。

请参阅图3及图4，本发明还提供了一种用于挤出浆料的喷头，所述喷头包括如上所述的叶片600。

进一步的，所述喷头还包括：依次连接的电机100、料筒200及喷嘴300。

所述电机100和料筒200之间通过弹簧400连接，所述料筒200中设置有用于搅拌筒内浆料的叶片600，所述电机100与所述叶片600连接，用于带动所述叶片600旋转搅拌筒内浆料。当喷头正常放置时，从上到下依次设置为电机100、弹簧400、料筒200及喷嘴300。本发明在电机100和料筒200之间设置弹簧400的目的在于：通过弹簧400的弹性来自动调节挤出筒内浆料的压力，并通过改变叶片600在筒内的位置来自动调节出料的多少，使得喷头均匀出料。

本发明的喷头是通过设置在叶片600下部的压力传感器620反馈的压力变化来调节电机的转速，从而调节叶片600的转速，实现了根据浆料的流动性合理调节出料的目的。众所周知的，当浆料流动性较好时，搅拌时浆料对叶片600的下部压力就会较小；当浆料流动性较差时，同一转速下，对叶片600的下部的压力就会变大，同时，从喷嘴挤出来的浆料也会变少。因此，当压力传感器620感应到压力变大时，合理增大电机转速，使得其出料变化不会和最开始时比较产生太大的差异，从而保证出料前后的线条均匀一致。

仍然以3d打印为例，现有的3d打印技术中具有3d打印切片软件及控制系统，打印喷头的出料速度在切片软件中已经设置了一个默认速度，在控制面板上可以手动调节，但不能做到自动调节，其原因是现有喷头中的搅拌设备无法实时获取浆料流动性的变化情况，进而不能依据浆料实时流动性调整搅拌设备的搅拌速度。众所周知，浆料在打印过程中流动性会变差，因此电机以恒定的速度转动时，不能让出料一直保持均匀状态。本发明在叶片600上设置了压力传感器620，叶片600刚开始以默认速度搅拌，由于浆料活化的时间变长，浆料的流动性也会逐渐变差，当浆料的流动性变差时，浆料对叶片600的压力变大，压力传感器620感受到压力变化，进而获取浆料的流动性变化情况，并将压力变化反馈至3d打印机的控制系统，控制系统则根据压力值的大小合理增大叶片600的转速，压力值则稳定在一个新的数值，当感应到某一个更大的压力时，再次合理增大电机转速，达到了自动调节出料速度，保证打印线条的均匀性，让模型更美观可靠的效果。

具体的，转速的改变可以是经验值，当出料稳定时记录稳定的压力值，继续打印一段时间后，若压力开始出现较大的变化，则根据经验值适当增大转速。

进一步的，现有的叶片和喷嘴300的距离是固定的，即，电机100与料筒200的相对位置是固定的。而本发明中的电机100与料筒200设置为弹簧400连接，由于弹簧400的弹性，可自动调节电机100与料筒200的相对位置，电机100又与叶片600连接，进而调节了叶片600与喷嘴300之间的距离。当筒内浆料的流动性较差时，浆料对叶片600的反作用力较大，这时，与叶片600连接的电机100也因受到反作用力而抬升，弹簧400拉伸，叶片600位置随着电机100而抬升，叶片600与喷嘴300之间的距离增大，此时出料增加；当筒内浆料的流动性较好时，浆料对叶片600的反作用力较小，与电机100则会因为重力作用而下降，弹簧400收缩，叶片600位置随着电机100的下降而下降，叶片600与喷嘴300之间的距离减小，此时出料减少。在这两个过程中，由于有弹簧400的存在，可以保持压力变化较小，从而使得出料较为均匀流畅，且不会有料一直留在料筒200中造成堵塞。

进一步的，所述料筒下端呈倒圆锥形，与所述叶片600的形状相适配，使得叶片600在旋转过程中能够将浆料压实，有利于出料。

具体的，当喷头处于非工作状态时，所述叶片600最下端与所述喷嘴300最下端的距离为1cm，而在处于工作状态时，所述叶片600最下端与所述喷嘴300最下端的距离为1cm-2cm之间。

在本发明较佳实施例中，所述电机100面向料筒200的一侧设置有电机法兰板110，所述料筒200面向电机100的一侧设置有固定板210，所述弹簧400一端固定连接在电机法兰板110上，另一端固定连接在固定板210上。也就是说，在喷头正常放置时，所述电机100、电机法兰板110、弹簧400、固定板210、料筒200及喷嘴300从上到下依次连接。

进一步的，为了防止弹簧400倾斜，可在弹簧400中间设置导向杆500，即，所述弹簧400套设于所述导向杆500上，当然的，所述导向杆500设置于电机法兰板110与固定板210之间。所述固定板210上设置有运动孔位(未图示)，所述导向杆500一端与电机法兰板110通过紧固螺杆111固定连接，另一端贯穿所述运动孔位设置。也就是说，在喷头正常放置时，所述导向杆500上端与电机100底部的电机法兰板110固定连接，而下端则不能与料筒200上面的固定板210固定连接，这是由于若导向杆500两端都固定连接，则料筒200与电机100的相对位置不会改变，本发明设置弹簧400的意义也不再存在。因此，本发明在固定板210上设置运动孔位，供导向杆500上下运动，既可以防止弹簧400伸缩时歪斜，起到为弹簧400导向的作用，又可以自动调整料筒200与电机100之间的距离。可以理解的，所述导向杆500在运动孔位中上下运动，并且不能脱离运动孔位。也就是说，所述导向杆500必须足够长，使得电机100受到反作用力后，弹簧400拉伸也不能够使导向杆500脱离所述运动孔位。

在本发明另一较佳实施例中，还可以将导向杆500一端与固定板210通过紧固螺杆111固定连接，而在电机法兰板110上设置运动孔位，同样可以达到防止弹簧400伸缩时歪斜，为弹簧400导向，以及自动调整料筒200与电机100之间的距离的作用。

在本发明较佳实施例中，所述弹簧400设置于电机法兰板110的相对两侧边缘，且每侧边缘设置有2个。可以理解的，为了维持电机100的平衡，本发明将电机法兰板110设置为长方形，并在相对的两个短边上设置弹簧400，每个短边上设置2个，共设置有4个弹簧400。当然的，导向杆500也对应设置有4个。

可以理解的，所述固定板210也设置为与所述电机法兰板110同样大小的长方形，这样可以保持整体结构的稳定，所述固定板210的两侧还连接有封闭料筒200的筒盖.

进一步的，所述弹簧400选择劲度系数较大的弹簧400，以支撑起电机100和叶片600的重量，并防止电机100和叶片600上下移动幅度太大。所述弹簧400的劲度系数为15000-20000n/m。优选的，所述弹簧400的劲度系数为18000n/m。

在本发明较佳实施例中，所述导向杆500为铝质导向杆500，优选为圆柱体，即为铝棒，铝棒具有良好的机械性能，且抗腐蚀性、抗氧化性好。所述运动孔位优选为圆形孔，所述导向杆500的直径小于所述运动孔位的直径，这样，所述导向杆500可以无阻碍的上下运动。

请参阅图4，所述电机100面向料筒200设置有联轴器120，所述联轴器120通过中心轴611与所述叶片600连接，所述电机100通过联轴器120带动所述叶片600旋转搅拌筒内浆料。

本发明提供的喷头实质上对均匀出料进行了双重调节，一是通过设置在叶片600下部的压力传感器620反馈的压力变化来调节电机的转速，从而调节叶片600的转速，实现了根据浆料的流动性合理调节出料的目的。二是通过弹簧400的缓冲作用，保障出料的流畅和完全，且由于叶片600可以上下移动，筒内压力不会骤变，叶片600在旋转时也可上下刮擦，将料筒200内壁上残留的浆料刮下，防止其结成硬块造成堵塞，也便于清洗。且由于弹簧400的缓冲作用，可以使得电机100受到的冲击减少，对电机100也有一定的保护作用。

本发明还提供了一种3d打印机，所述3d打印机包括如上所述的用于挤出浆料的喷头；具体如上所述。

综上所述，本发明通过在叶片下部接触浆料的部位设置压力传感器，通过压力传感器获知压力，从而得到浆料的流动性大小，进而调整叶片的搅拌速度，进而调整了出料速度。同时，通过弹簧的缓冲作用，保障出料的流畅和完全，从而保证了打印线条的均匀性，让模型更美观可靠。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。