一种可调节恒力挤出装置

1.本发明专利涉及流体挤出式3d打印中挤出设备技术领域，涉及到一种自动控制恒力挤出装置。


背景技术：

2.挤出3d打印技术利用一定的压力将打印材料挤出到打印台上，按照规划的路径有规律地进行材料沉积，层层堆叠后形成三维实体。这种打印方法的材料固化方法可以是光固化、化学固化、冷却固化等。这种打印方法操作简易，可打印材料来源丰富，能实现高通量打印。同时，这种技术可以通过配置多喷头的方式，实现多材料打印。挤出型打印技术具有多种优势，多应用于医疗打印建筑打印等方面，尤其在生物3d打印中广泛应用。
3.挤出型3d打印挤出压力多为气动挤出和螺纹挤出，但气动挤出对供压设备整体要求较高，需要整体密闭性极好以防止漏气造成压力变化，且气动挤出具有延时性，在打印工件结束后气压管内残余的气体还会挤出更多的材料；而螺纹挤出随着材料的挤出压力不断变化造成挤出材料不均，影响打印精度及成型质量。


技术实现要素：

4.本发明专利为解决现有装置设备延时性高，挤出材料不均，运行平稳性差等问题，提出一种新的能克服上述缺陷并提高挤出精度的用于挤出型3d打印的挤出装置。具体技术方案为：
5.一种可调节恒力挤出装置，包括进给组件1、微进给组件一2、微进给组件二3以及喷头组件4；其中：进给组件1中包括固定底板、支撑柱一、支撑柱二、支撑柱三、支撑柱四、短支撑板、长支撑板一、长支撑板二、直线电机、滑台轨道板、移动滑台、微进给直线电机固定板；微进给组件一2包括微进给直线电机一、微进给移动滑台一、v型夹具一、v型夹具二、夹具固定杆一、拉压力传感器一、活塞推杆一、夹具垫块一；微进给组件二3包括微进给直线电机二、微进给移动滑台二、v型夹具三、v型夹具四、夹具固定杆二、拉压力传感器二、活塞推杆二、夹具垫块二；喷头组件4包括墨盒活塞杆一、墨盒活塞杆二、墨盒一、墨盒二、墨盒固定块上、墨盒固定块下、温控板、隔热板手拧螺钉一、手拧螺钉二；其中：进给组件中的直线电机、支撑柱一、支撑柱二、支撑柱三、支撑柱四、短支撑板、长支撑板一、长支撑板二均固定安装在固定底板上，滑台轨道板通过短支撑板和支撑柱一、支撑柱二、支撑柱三、支撑柱四支撑在固定底板上与直线电机运动轨道保持平行，移动滑台下方固定在直线电机动子上，上方与微进给直线电机固定板2连接；微进给组件一中的微进给直线电机一通过螺栓固定在微进给直线电机固定板2上，微进给直线电机一动子与微进给移动滑台一连接，v型夹具一、v型夹具二纵向固定在微进给移动滑台一上，远离喷头组件的v型夹具一尾部装有夹具垫块，夹具固定杆一通过v型夹具一、v型夹具二定位夹持使夹具固定杆一与微进给直线电机一运动轨道平行，夹具固定杆一靠近喷头组件的一端端面固定拉压力传感器一，拉压力传感器一另一端与活塞推杆一连接，活塞推杆一末端抵在墨盒活塞杆一上；微进给组件二各
部件连接方式与微进给组件一相同，即微进给组件二中的微进给直线电机二通过螺栓固定在微进给直线电机固定板2上，微进给直线电机二动子与微进给移动滑台二连接，v型夹具三、v型夹具四纵向固定在微进给移动滑台二上，远离喷头组件的v型夹具三尾部装有夹具垫块，夹具固定杆二通过v型夹具三、v型夹具四定位夹持使夹具固定杆二与微进给直线电机二运动轨道平行，夹具固定杆二靠近挤出喷头组件的一端端面固定拉压力传感器二，拉压力传感器二另一端与活塞推杆二连接，活塞推杆二末端抵在墨盒活塞杆二上。喷头组件4中墨盒活塞杆一、墨盒活塞杆二分别插入墨盒一、墨盒二后放入墨盒固定块墨盒槽中，墨盒固定块上、墨盒固定块下通过手拧螺钉一和手拧螺钉二拧紧组成墨盒固定块，墨盒固定块下固定在温控板一面，温控板另一面与隔热板固定，隔热板用长支撑板一、长支撑板二通过螺栓连接安装在固定底板上。
6.所述的一种可调节恒力挤出装置，其特征在于：微进给直线电机一、微进给直线电机二纵向排列在微进给直线电机固定板2上，且微进给直线电机一、微进给直线电机二与下方直线电机保持平行。
7.所述的一种可调节恒力挤出装置，其特征在于：微进给移动滑台一上的v型夹具一、v型夹具二纵向固定在微进给移动滑台一上，确保加持的夹具固定杆一与微进给直线电机一轨道保持平行。
8.所述的一种可调节恒力挤出装置，其特征在于：微进给移动滑台二上的v型夹具三、v型夹具四纵向固定在微进给移动滑台二上，确保加持的夹具固定杆二与微进给直线电机二轨道保持平行。
9.所述的一种可调节恒力挤出装置，其特征在于：夹具固定杆一，活塞推杆一，墨盒活塞杆一同轴。
10.所述的一种可调节恒力挤出装置，其特征在于：夹具固定杆二，活塞推杆二，墨盒活塞杆二同轴。
11.所述的一种可调节恒力挤出装置，其特征在于：两微进给组件相互独立，可分别设定不同恒力使其以不同速度做挤出打印。
12.所述的一种可调节恒力挤出装置，其特征在于：墨盒固定块上和墨盒固定块下墨盒槽上部设有针管卡口，将墨盒一、墨盒二固定在墨盒固定块墨盒槽中。
13.所述的一种可调节恒力挤出装置，其特征在于：墨盒固定块上和墨盒固定块下通过手拧螺钉一、手拧螺钉二拧紧固定墨盒一与墨盒二。
14.所述的一种可调节恒力挤出装置，其特征在于：温控板可调节喷头组件温度，调节范围为-10℃-80℃。
15.与现有技术相比，本发明专利的有益效果是：
16.1、摒弃传统气压挤出方式，传统供压设备若提供恒定气压需持续加压，本装置避免了能源浪费，减少了实验设备危险性。
17.2、解决了挤出力在打印过程中不稳定的问题，实现了打印过程挤出力恒定，提高了打印精度。
18.3、避免了气动挤出的延时性，即关即停，避免实验材料浪费。
19.4、活塞推杆一和活塞推杆二可分别以不同的力控制材料挤出，实现不同的打印需求。
8，夹具固定杆一2-5通过v型夹具一2-3、v型夹具二2-4定位夹持使夹具固定杆一2-5与微进给直线电机一2-1运动轨道平行，夹具固定杆一2-5靠近喷头组件的一端端面固定拉压力传感器一2-6，拉压力传感器一2-6另一端与活塞推杆一2-7连接，活塞推杆一末端抵在墨盒活塞杆一4-1上；微进给组件二各部件连接方式与微进给组件一相同，即微进给组件二中的微进给直线电机二3-1通过螺栓固定在微进给直线电机固定板1-12上，微进给直线电机二3-1动子与微进给移动滑台二3-2连接，v型夹具三3-3、v型夹具四3-4纵向固定在微进给移动滑台二3-2上，远离喷头组件的v型夹具三3-3尾部装有夹具垫块3-8，夹具固定杆二3-5通过v型夹具三3-3、v型夹具四3-4定位夹持使夹具固定杆二3-5与微进给直线电机二3-1运动轨道平行，夹具固定杆二3-5靠近挤出喷头组件的一端端面固定拉压力传感器二3-6，拉压力传感器二3-6另一端与活塞推杆二3-7连接，活塞推杆二末端抵在墨盒活塞杆二4-2上。喷头组件4中墨盒活塞杆一4-1、墨盒活塞杆二4-2分别插入墨盒一4-3、墨盒二4-4后放入墨盒固定块墨盒槽中，墨盒固定块上4-5、墨盒固定块下4-6通过手拧螺钉一4-9和手拧螺钉二4-10拧紧组成墨盒固定块，墨盒固定块下4-6固定在温控板4-7一面，温控板4-7另一面与隔热板4-8固定，隔热板4-8用长支撑板一1-7、长支撑板二1-8通过螺栓连接安装在固定底板1-1上。
29.使用前墨盒一4-3墨盒二4-4装满打印材料后通过手拧螺钉一(4-9)和手拧螺钉二(4-10)固定在墨盒固定块中，用户向外置控制系统中输入一号挤出力和二号挤出力，并设置好温控板4-7温度，开始进行挤出打印时，外置控制器按照输入的挤出力控制直线电机1-9动子带动移动滑台1-11及移动滑台1-11上的微进给进给组件一2、微进给进给组件二3向下运动使活塞推杆一2-7、活塞推杆二3-7推动墨盒活塞一4-1、墨盒活塞二4-2分别挤出墨盒一4-3和墨盒二4-4中的打印材料进行挤出打印，挤出打印所受力的反力分别通过墨盒活塞一4-1、墨盒活塞二4-2向上传递给活塞推杆一2-7、活塞推杆二3-7上端的拉压力传感器一2-6、拉压力传感器二3-6，拉压力传感器一2-6将测得的挤出力经过滤波降噪处理后与该装置的外置控制系统中用户设定的一号挤出力进行对比，拉压力传感器二3-6将测得的挤出力经过滤波降噪处理后与该装置的外置控制系统中用户设定的二号挤出力进行对比。
30.当拉压力传感器一2-6测得的挤出力小于用户设定的一号挤出力时，外置控制器控制微进给进给组件一中微进给直线电机一2-1动子向下运动增加活塞推杆一2-7向下运动的速度适当加大挤出力；当测得的挤出力大于用户设定的一号挤出力时，外置控制器控制微进给进给组件一中微进给直线电机一2-1动子向上运动减小活塞推杆一2-7向下运动的速度适当降低挤出力，当拉压力传感器一2-6测得的挤出力等于用户设定的一号挤出力时，外置控制器控制微进给进给组件一中的微进给直线电机一2-1不动作，进给组件1中的直线电机1-9与微进给进给组件一2中的微进给直线电机一2-1共同作用最终实现精确控制挤出力打印，使墨盒一4-3挤出打印时挤出力恒等于用户设定一号挤出力的效果。
31.在微进给进给组件一2动作的同时，微进给进给组件3同时动作以同样方式控制活塞推杆3-7运动，即当拉压力传感器二3-6测得的挤出力小于用户设定的二号挤出力时，外置控制器控制微进给进给组件二中微进给直线电机二3-1动子向下运动增加活塞推杆二3-7向下运动的速度适当加大挤出力；当测得的挤出力大于用户设定的二号挤出力时，外置控制器控制微进给进给组件二中微进给直线电机二3-1动子向上运动减小活塞推杆二3-7向下运动的速度适当降低挤出力，当拉压力传感器二3-6测得的挤出力等于用户设定的二号
挤出力时，外置控制器控制微进给进给组件二中的微进给直线电机二3-1不动作，进给组件1中的直线电机1-9与微进给进给组件二3中的微进给直线电机二3-1共同作用最终实现精确控制挤出力打印，使墨盒二4-4挤出打印时挤出力恒等于用户设定二号挤出力的效果。两组微进给组件相互独立，分别按照用户设定的不同挤出力控制两墨盒活塞做恒力挤出打印。
32.本发明专利也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明做出的均等变化与改进等，均属于本发明涵盖的范围。