一种高精度高效率的工业级3d打印机耗材生产设备的制作方法
【专利摘要】一种高精度高效率的工业级3D打印机耗材生产设备，包括熔融挤出装置、冷却装置、吹干装置、测径仪、牵引装置、储线装置以及收卷装置，所述熔融挤出装置、冷却装置、吹干装置、测径仪、牵引装置及收卷装置顺序排开，其工作中心处于同一直线上；所述储线装置安装于上述装置的一侧，该储线装置的定轮组位于牵引装置与收卷装置之间的工作中心的正上方。由于采用上述技术方案，本实用新型可用于加工各种塑料原材料用于生产3D打印机耗材，并具有以下特点：产能高；精度高；质量稳定；耗能低等特点。
【专利说明】一种高精度高效率的工业级3D打印机耗材生产设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及3D打印耗材【技术领域】，具体地说，它是一种高精度高效率的工业级3D打印机耗材生产设备。
【背景技术】
[0002]3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，被广泛应用于模具制造、鞋类、教育、工业设计以及建筑等领域。
[0003]目前，3D打印使用到的熔融沉积型耗材主要有聚乳酸、ABS、nylon618、PVA等，生产上述3D打印耗材的生产设备如专利号为201320611904.9桌面级3D打印机耗材生产设备，其包括驱动熔融部分、冷却部分和卷扬部分；驱动熔融部分构成枪形，通过Z型支座支撑；冷却部分为一款小型冷却装置；卷扬部分是设备的终端部分；三者中心处于同一直线上。所述驱动熔融部分包括芯轴、外壳、隔热垫、加热管、电热圈、挤出头、料斗、向心轴承、端盖、带轮、O型带和支架；所述芯轴穿套连接于外壳；端盖、料斗和支架固定于外壳；挤出头和加热管连接于一体并利用紧固螺栓连接于隔热垫和外壳。所述冷却部分包括制冷片、散热片、散热器、制冷箱、冷端导冷块、冷端风扇、穿丝口、调整螺旋以及底座；所述散热器和散热片与制冷片热面紧固成一体；制冷箱、冷端导冷块和冷端风扇紧固于制冷片冷面；调整螺旋连接于底座和制冷箱、用于调整整体高度。所述卷扬部分包括卷线轮、双向螺杆、左右挡板、主从动带轮、顶尖、弹簧和螺帽；所述顶尖、双向螺杆、弹簧连接于左右挡板；螺帽穿套连接于双向螺杆；主从动带轮紧固于双向螺杆和顶尖；卷线轮紧固于顶尖。上述生产设备主要存在以下问题:1、单位产值耗能高；2、速度慢，效率低；3、生产的线材圆度差；4、生产的线材存在空心、气泡现象，显然上述结构设计的生产设备不能满足现代社会和工业对3D打印耗材生产设备越来越高的要求。
[0004]因此，现有技术有待于改进和提闻。
实用新型内容
[0005]针对现有技术中存在的不足之处，本实用新型的目的是提供一种设计合理、生产的线材圆度精度高且无空心、气泡，速度快效率高的工业级3D打印机耗材生产设备。
[0006]为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:
[0007]一种高精度高效率的工业级3D打印机耗材生产设备，包括熔融挤出装置、冷却装置、吹干装置、测径仪、牵引装置、储线装置以及收卷装置，所述熔融挤出装置、冷却装置、吹干装置、测径仪、牵引装置及收卷装置顺序排开，其工作中心处于同一直线上；所述储线装置安装于上述装置的一侧，该储线装置的定轮组位于牵引装置与收卷装置之间的工作中心的正上方。
[0008]所述熔融挤出装置包括机架、控制柜、第一电机、减速箱、料斗、料筒以及挤出头，所述控制柜安装于机架的一侧，所述第一电机安装于机架的下部，该第一电机的主动轮通过皮带连接减速箱的皮带轮，所述减速箱固定于机架机台上；所述减速箱还通过料斗连接料筒的一端，该料筒的外部套置有若干个发热圈，内部设有多级变径螺杆；所述料筒的另一端通过法兰连接挤出头；所述挤出头包括模体、分流梳、口模和压盖，所述模体具有一内腔，该内腔分为直形段、大喇叭段和小喇叭段，所述大喇叭段与小喇叭段的的收缩端口相接；所述直形段右边设有分流梳，该分流梳包括菱形体和与其固为一体的长形体，所述长形体位于菱形体的中部，该长形体与直形段内壁相适配；所述口模包括大直径段和小直径段，所述大直径段位于所述直形段内且具有一锥形腔，该锥形腔自右向左呈腔径逐渐变小的形式，所述小直径段位于压盖空腔内且具有一轴向通孔，该轴向通孔与锥形腔相通；所述大喇叭段、大直径段的内斜面与菱形体的外斜面形成两条关于模体轴向中心对称的拱形流道；所述压盖通过螺钉固定于所述模体的左端面上。
[0009]所述冷却装置包括结构相同的一级冷却水槽机构和二级冷却水槽机构，所述一级冷却水槽机构包括水槽架、前后调节把手、左右调节把手、上下调节把手和水槽，所述水槽架的四角分别安装有上下调节把手，该些上下调节把手的上端固定有调节框架；所述调节框架上横向穿置有两个左右调节把手，该左右调节把手的上端固定有前后调节把手；所述前后调节把手的上端则固定有纵向设置的水槽。
[0010]所述牵引装置包括牵引机架、第二电机、上下牵引PU轮以及调节手轮，所述牵引机架的机台上安装有固定架，所述上下牵引PU轮通过上下转轴对应地安装于所述固定架上，该上下转轴的同一端分别设有上传动齿轮和下传动齿轮，所述上下传动齿轮位于固定架外侧并相互啮合；所述固定架的上端设有用于调节上牵引PU轮的调节手轮；所述下传动齿轮由安装于牵引机架下部的第二电机驱动；所述固定架靠近来线方向的一侧设有接水盘。
[0011]所述储线装置包括支撑杆、横梁、定轮组、动轮组、钢丝轮、磁粉离合器以及电机，所述支撑杆包括左支撑杆、中支撑杆、右制成杆，该些支撑杆的上端固定有横梁；所述横梁的两端设有动滑轮；所述左支撑杆与右中支撑杆之间的横梁上从左至右分别设有定轮组和动轮组；所述中支撑杆与右支撑杆之间的横梁上从左至右分别设有钢丝轮、磁粉离合器和电机；所述左支撑杆的内侧设有一定滑轮，其中钢丝轮、动滑轮、动轮组串接有钢丝绳。
[0012]所述收卷装置包括收卷机架、第三电机、排线器、导轮组、第一收线盘以及第二收线盘，所述排线器安装于收卷机架的上部，由安装有收卷机架下部的第三电机驱动；所述排线器上固定有四个光轴，该些光轴穿过收卷机架一侧的侧板至其外侧；所述光轴的外端安装有导轮组、第一收线盘和第二收线盘；所述第一收线盘和第二收线盘位于所述导轮组的下方。
[0013]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:由于采用上述技术方案，本实用新型可用于加工各种塑料原材料用于生产3D打印机耗材，如ABS，PLA, PC, PA，PVC, PEEK, PLA+木粉，TPU, PS等，并具有以下特点:
[0014]1、产能高,线速度可达80_120m/min ;
[0015]2、精度高，圆度可控±0.05mm，测量精度可达0.02mm;
[0016]3、质量稳定，不会出现色差大，材料空心、有气泡等次品；
[0017]4、耗能低，全线节能变频控制，生产耗能仅为10度/小时。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]附图1为本实用新型的结构示意图；
[0019]附图2为本实用新型熔融挤出装置的结构示意图；
[0020]附图3为本实用新型挤出头的剖面结构示意图；
[0021]附图4为本实用新型冷却装置的结构示意图；
[0022]附图5为本实用新型牵引装置的结构示意图；
[0023]附图6为本实用新型储线装置的结构示意图；
[0024]附图7为本实用新型收卷装置的结构示意图。
[0025]图中各标号分别是:(10)熔融挤出装置，(20)冷却装置，(30)测径仪，(40)牵引装置，(50)收卷装置，(60)储线装置，(70)吹干装置，(11)机架，(12)控制柜，(13)第一电机，(14)减速箱，(15)料斗，(16)料筒，(17)挤出头，(18)法兰，(171)模体，(172)分流梳，(173) 口模，(174)压盖，(175)轴向通孔，(176) (177)拱形流道，(131)主动轮，(141)皮带轮，(161)发热圈，(21) 一级冷却水槽机构，(22) 二级冷却水槽机构，(211)水槽架，(212)前后调节把手，(213)左右调节把手，(214)上下调节把手，(215)水槽，(216)调节框架，(41)牵引机架，(42)第二电机，(43)上牵引PU轮，(44)下牵引PU轮，(45)调节手轮，(46)固定架，(47)上传动齿轮，(48)下传动齿轮，(49)接水盘，(62)横梁，(63)定轮组，(64)动轮组，(65)钢丝轮，(66)磁粉离合器，(67)电机，(611)左支撑杆，(612)中支撑杆，(613)右支撑杆，(621)动滑轮，(614)定滑轮，(51)收卷机架，(52)第三电机，(53)排线器，(54)导轮组，(55)第一收线盘，(56)第二收线盘，(57)侧板，(58)光轴。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作进一步的详细说明:
[0027]请参看图1，本实用新型一种高精度高效率的工业级3D打印机耗材生产设备，包括熔融挤出装置10、冷却装置20、吹干装置70，测径仪30、牵引装置40以及收卷装置50，所述熔融挤出装置10、冷却装置20、吹干装置70、测径仪30、牵引装置40及收卷装置50顺序排开，其工作中心处于同一直线上，所述储线装置60安装于上述装置的一侧，该储线装置60的定轮组位于牵引装置40与收卷装置50之间的工作中心的正上方，藉由上述的结构设计，原料在经过熔融挤出装置10完成干燥、熔融、挤出并生成线材，然后经过冷却装置20冷却，经过冷却后的线材由吹干装置70吹干后经测径仪30测量圆度，再由牵引装置40牵引后于收卷装置50完成收卷作业。
[0028]请参看图2和图3，所述熔融挤出装置10包括机架11、控制柜12、第一电机13、减速箱14、料斗15、料筒16以及挤出头17，所述控制柜12安装于机架11的一侧，所述第一电机13安装于机架11的下部，该第一电机13的主动轮131通过皮带连接的减速箱14的皮带轮141,所述减速箱14固定于机架机台上；所述减速箱14还通过料斗15连接料筒16的一端，该料筒16的外部套置有若个发热圈161，内部设有多级变径螺杆；所述料筒16的另一端通过法兰18连接挤出头17，所述挤出头17包括模体171、分流梳172、口模173和压盖174，所述模体171具有一内腔，该内腔分为直形段、大喇叭段和小喇叭段，所述大喇叭段与小喇叭段的的收缩端口相接；所述直形段右边设有分流梳，该分流梳包括菱形体和与其固为一体的长形体，所述长形体位于菱形体的中部，该长形体与直形段内壁相适配；所述口模包括大直径段和小直径段，所述大直径段位于所述直形段内且具有一锥形腔，该锥形腔自右向左呈腔径逐渐变小的形式，所述小直径段位于压盖空腔内且具有一轴向通孔175，该轴向通孔与锥形腔相通；所述大喇叭段、大直径段的内斜面与菱形体的外斜面形成两条关于模体轴向中心对称的拱形流道176、177 ;所述压盖通过螺钉固定于所述模体的左端面上；藉由上述的结构设计，控制柜12控制熔融挤出装置10工作后，原料从料斗15加入，经干燥后进入料筒16，料筒16的发热圈161将原料熔融，并经多级变径螺杆不断向前传送给挤出头17，挤出头17将熔融态的原料通过拱形流道176、177和轴向通孔175输出成线材，并借助挤出头17保证线材的输出精度和无气泡。
[0029]请参看图4，所述冷却装置20包括结构相同的一级冷却水槽机构21和二级冷却水槽机构22，所述一级冷却水槽机构21包括水槽架211、前后调节把手212、左右调节把手213、上下调节把手214和水槽215，所述水槽架211的四角分别安装有上下调节把手214，该些上下调节把手214的上端固定有调节框架216 ;所述调节框架216上横向穿置有两个左右调节把手213，该左右调节把手213的上端固定有前后调节把手214 ;所述前后调节把手212的上端则固定有纵向设置的水槽215，藉由上述的结构设计，由一级冷却水槽机构21和二级冷却水槽机构22对熔融挤出装置10输出的线材进行及时的冷却，在降低分子运动速度的同时，保证线材的精度；通过前后调节把手212、左右调节把手213以及上下调节把手214完成水槽215的万向调节，以满足不同线材对水槽的要求。
[0030]所述吹干装置采用传统的具有吹干功能的设备即可。
[0031]请参看图5，所述牵引装置40包括牵引机架41、第二电机42、上下牵引PU轮43、44以及调节手轮45，所述牵引机架41的机台上安装有固定架46，所述上下牵引PU轮43、44通过上下转轴对应地安装于所述固定架46上，该上下转轴的同一端分别设有上传动齿轮47和下传动齿轮48，所述上下传动齿轮47、48位于固定架46外侧并相互啮合；所述固定架47的上端设有用于调节上牵引轮43的调节手轮45 ;所述下传动齿轮48由安装于牵引机架41下部的第二电机42驱动；所述固定架46靠近来线方向的一侧设有接水盘49 ；藉由上述的结构设计，通过上牵引PU轮43与下牵引PU轮44的同步牵引作用，将线材牵引至收卷装置50 ;在进入牵引装置40之前的线材上如有余水，可滴落至接水盘49 ;当牵引装置40的前置机构测径仪30在测得线材的圆度与预先设定的数值发生较大偏差时，通过调节调节手轮45，进而调节上牵引PU轮43与下牵引I3U轮44之间的距离，使得上下牵引PU轮牵引线材的力度发生变化，从而保证线材的圆度不会较大的偏差，维持在一个合理的范围内。
[0032]请参看图6，所述储线装置60包括支撑杆、横梁62、定轮组63、动轮组64、钢丝轮65、磁粉离合器66以及电机67,所述支撑杆包括左支撑杆611、中支撑杆612、右制成杆613，该些支撑杆的上端固定有横梁62 ;所述横梁62的两端设有动滑轮621 ;所述左支撑杆611与右中支撑杆612之间的横梁下方从左至右分别设有定轮组63和动轮组64 ;所述中支撑杆612与右支撑杆613之间的横梁上从左至右分别设有钢丝轮65、磁粉离合器66和电机67 ;所述左支撑杆611的内侧设有一定滑轮614，其中钢丝轮65、动滑轮621、动轮组64串接有钢丝绳；藉由上述的结构设计，牵引装置40拉拽牵引出的线材经定滑轮614逆时针绕于定轮组63后顺时针绕于动轮组64，之后再经定轮组63后至收卷装置50，在收卷装置50更换收线盘即收卷装置停止工作时，磁粉离合器66启动，带动动轮组64向前滑动同时力度始终保持力度一致，使之既不会将线材拉断也不会出现松线现象；则定轮组63和动轮组64之间拉长的线材即是所储备的线材；当更换收线盘完成后，启动收卷装置50，磁粉离合器66关闭，收卷的速度加快，动轮组64往回滑动，滑到一定距离后，收卷装置50再减速并保持与储线装置60之间的速度配合，使动轮组64停止于初始状态。
[0033]请参看图7，所述收卷装置50包括收卷机架51、第三电机52、排线器53、导轮组54、第一收线盘55以及第二收线盘56，所述排线器56安装于收卷机架51的上部，由安装有收卷机架下部的第三电机52驱动；所述排线器53上固定有四个光轴58，该些光轴58穿过收卷机架一侧的侧板57至其外侧；所述光轴的外端安装有导轮组54、第一收线盘55和第二收线盘56 ;所述第一收线盘55和第二收线盘56位于所述导轮组54的下方，藉由上述的结构设计，进入收卷装置50的线材在经过排线器53进行排线后，由导轮组54将线材输送至第一收线盘55和第二收线盘56进行收线；由于第一收线盘55和第二收线盘56安装于光轴58的一端，便于装拆和更换，可适于不同规格收线盘。
[0034]综上所述，本实用新型通过上述的结构设计，解决传统技术中存在的技术问题，不仅设计合理，速度快效率高，而且生产出的耗材圆度精度高且无空心、气泡，可适用于各种3D打印耗材的生产，具有广泛的市场价值和巨大的市场潜力。
[0035]以上所述，仅是本实用新型一种较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，凡是依据本实用新型的技术实质对上面实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术的范围内。
【权利要求】
1.一种高精度高效率的工业级3D打印机耗材生产设备，其特征在于，包括熔融挤出装置、冷却装置、吹干装置、测径仪、牵引装置、储线装置以及收卷装置，所述熔融挤出装置、冷却装置、吹干装置、测径仪、牵引装置及收卷装置顺序排开，其工作中心处于同一直线上；所述储线装置安装于上述装置的一侧，该储线装置的定轮组位于牵引装置与收卷装置之间的工作中心的正上方。
2.如权利要求1所述的高精度高效率的工业级3D打印机耗材生产设备，其特征在于，所述熔融挤出装置包括机架、控制柜、第一电机、减速箱、料斗、料筒以及挤出头，所述控制柜安装于机架的一侧，所述第一电机安装于机架的下部，该第一电机的主动轮通过皮带连接减速箱的皮带轮，所述减速箱固定于机架机台上；所述减速箱还通过料斗连接料筒的一端，该料筒的外部套置有若干个发热圈，内部设有多级变径螺杆；所述料筒的另一端通过法兰连接挤出头；所述挤出头包括模体、分流梳、口模和压盖，所述模体具有一内腔，该内腔分为直形段、大喇叭段和小喇叭段，所述大喇叭段与小喇叭段的的收缩端口相接；所述直形段右边设有分流梳，该分流梳包括菱形体和与其固为一体的长形体，所述长形体位于菱形体的中部，该长形体与直形段内壁相适配；所述口模包括大直径段和小直径段，所述大直径段位于所述直形段内且具有一锥形腔，该锥形腔自右向左呈腔径逐渐变小的形式，所述小直径段位于压盖空腔内且具有一轴向通孔，该轴向通孔与锥形腔相通；所述大喇叭段、大直径段的内斜面与菱形体的外斜面形成两条关于模体轴向中心对称的拱形流道；所述压盖通过螺钉固定于所述模体的左端面上。
3.如权利要求1所述的高精度高效率的工业级3D打印机耗材生产设备，其特征在于，所述牵引装置包括牵引机架、第二电机、上下牵引PU轮以及调节手轮，所述牵引机架的机台上安装有固定架，所述上下牵引PU轮通过上下转轴对应地安装于所述固定架上，该上下转轴的同一端分别设有上传动齿轮和下传动齿轮，所述上下传动齿轮位于固定架外侧并相互啮合；所述固定架的上端设有用于调节上牵引PU轮的调节手轮；所述下传动齿轮由安装于牵引机架下部的第二电机驱动；所述固定架靠近来线方向的一侧设有接水盘。
4.如权利要求1所述的高精度高效率的工业级3D打印机耗材生产设备，其特征在于，所述储线装置包括支撑杆、横梁、定轮组、动轮组、钢丝轮、磁粉离合器以及电机，所述支撑杆包括左支撑杆、中支撑杆、右制成杆，该些支撑杆的上端固定有横梁；所述横梁的两端设有动滑轮；所述左支撑杆与右中支撑杆之间的横梁上从左至右分别设有定轮组和动轮组；所述中支撑杆与右支撑杆之间的横梁上从左至右分别设有钢丝轮、磁粉离合器和电机；所述左支撑杆的内侧设有一定滑轮，其中钢丝轮、动滑轮、动轮组串接有钢丝绳。
5.如权利要求1所述的高精度高效率的工业级3D打印机耗材生产设备，其特征在于，所述收卷装置包括收卷机架、第三电机、排线器、导轮组、第一收线盘以及第二收线盘，所述排线器安装于收卷机架的上部，由安装有收卷机架下部的第三电机驱动；所述排线器上固定有四个光轴，该些光轴穿过收卷机架一侧的侧板至其外侧；所述光轴的外端安装有导轮组、第一收线盘和第二收线盘；所述第一收线盘和第二收线盘位于所述导轮组的下方。
【文档编号】B29C47/34GK204076746SQ201420382826
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】朱君, 王卫庆 申请人:东莞市松湖塑料机械有限公司