一種3d打印機的送料裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種3D打印機的送料裝置，包括內部呈漏斗狀的備料器，備料器的上方設置有固定架，固定架上安裝有步進電機；備料器的下部安裝有機筒，機筒內部裝配有螺桿，所述的步進電機的輸出端通過聯軸器與螺桿伸入到備料器內的一端連接；所述的機筒的下端設置有噴頭，噴頭外部環繞設置有帶有感溫頭的加熱器；所述的聯軸器上安裝有用于攪拌加入到備料器內原料的混料器，在所述的步進電機的上方設置有風扇。本實用新型針對食品材料成型難的特性，設置了位于噴嘴處的加熱裝置，可使原料在噴嘴噴出時是半固態，這樣材料容易堆積成三維形狀；本方案中設置了混料器結構，有效地攪拌原料；設置了散熱機構，對余熱進行處理。
【專利說明】
一種3D打印機的送料裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種3D打印機的組成構件，具體涉及一種3D打印機的送料裝置。
【背景技術】
[0002]3D打印技術是當前的研究熱點，而3D打印機在許多領域也有著廣闊的應用前景。3D打印能使材料快速成型，常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型；隨著3D打印技術的不斷成熟，現在在食品行業中也會用到3D打印機進行食物類，如巧克力、糖果、奶油、土豆粉、低溫塑料類石蠟等材料的成型。
[0003]對于食品行業用到的3D打印機，與其他例如工業設計、建筑、施工等技術行業中用到的3D打印機結構是有許多區別的，主要是因為食品行業用到的3D打印材料與工業上用到的材料不同，這就使得現有的工業3D打印機不能直接用于食品類材料的三維成型，原因如下:
[0004]現有的工業用3D打印機，其送料多采用柱塞式結構，在其外部為整體包覆式加溫設計，這樣打印食品類材料時，材料在腔體內提前全部融化成液態，從噴嘴噴出后液態材料不易成型，打印出三維形狀很困難;而工業用的3D打印機，其內部的聯軸器通常采用金屬材料制造，由于聯軸器和步進電機連接，步進電機運動時產生的熱量通過聯軸器傳導給螺桿上，使螺桿發熱融化打印材料導致食品類材料堵塞在機筒口無法送料;另外，食品材料相對于工業材料更容易凝固和融化，溫度分布不均時容易堵塞機筒口導致無法送料。
【發明內容】
[0005]針對上述現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在于，提供一種3D打印機的送料裝置，該3D打印機針對于食品類材料的特性，設計了新的送料機構，使食品類材料三維成型的效率高、效果好。
[0006]為了實現上述任務，本實用新型采用以下技術方案:
[0007]—種3D打印機的送料裝置，包括內部呈漏斗狀的備料器，備料器的上方設置有固定架，固定架上安裝有步進電機;備料器的下部安裝有機筒，機筒內部裝配有螺桿，所述的步進電機的輸出端通過聯軸器與螺桿伸入到備料器內的一端連接;所述的機筒的下端設置有噴頭，噴頭外部環繞設置有帶有感溫頭的加熱器;所述的聯軸器上安裝有用于攪拌加入到備料器內原料的混料器，在所述的步進電機的上方設置有風扇。
[0008]進一步地，所述的風扇通過支撐架安裝于步進電機的上方，風扇與步進電機之間留有間隙;所述的支撐架包括一個矩形的框架，框架中部設置有通透的通槽，框架的邊緣分布有多個縱向截面呈L形的固定片，固定片上開設有固定孔，通過螺栓和固定孔將支撐架安裝于步進電機的端面上。
[0009]進一步地，所述的步進電機的機殼上設置有散熱系統，散熱系統包括均勻分布于步進電機的機殼外壁上的風槽，風槽的延伸方向與步進電機的軸向相同，風槽的橫截面為圓弧狀結構;所述的散熱系統還包括設置在機殼內部的通風孔，通風孔的一端穿出機殼靠近風扇的端面，通風孔的另一端與開設在機殼外壁上的側孔貫連。
[0010]進一步地，所述的備料器的下端貫連有一個連接筒，連接筒內部設置有內螺紋，所述的機筒的上端設置有外螺紋，機筒通過螺紋配合的方式可拆卸地與備料器連接。
[0011]進一步地，所述的噴頭為空心的圓柱形結構，噴頭外壁分為兩部分:螺紋部和固定部，其中螺紋部上設置有外螺紋，在機筒的下端內壁上設置有內螺紋，噴頭通過螺紋配合的方式與機筒可拆卸式連接;噴頭的下端設置有噴嘴，噴嘴為內部空心的圓錐形結構，噴嘴的端部開設有噴孔。
[0012]進一步地，所述的噴嘴包括第一擠出腔和第二擠出腔，其中第一擠出腔與噴頭內部貫連，第二擠出腔與第一擠出腔內部貫連;在第一擠出腔、第二擠出腔的縱向截面中，第一擠出腔呈等腰梯形結構，第二擠出腔呈等腰三角形結構，且等腰梯形的底角度數與等腰三角形底角度數不同；所述的噴孔開設于等腰三角形的頂角處。
[0013]進一步地，所述的第一擠出腔的部分位于噴頭的固定部的內部，第一擠出腔的其余部分位于固定部的下端，且位于固定部內部的部分體積較位于固定部下端部分的體積大。
[0014]進一步地，所述的混料器由一根圓桿彎折形成，混料器包括依次連接的上段桿、第一彎折部、第二彎折部以及下段桿，其中上段桿與螺桿平行，下段桿與備料器內壁平行，且下段桿的端部指向螺桿的軸心線;第一彎折部、第二彎折部均為彎折狀結構，其中第一彎折部的角度大于第二彎折部的角度。
[0015]進一步地，所述的加熱器為矩形體結構，加熱器上開設有圓孔，加熱器通過圓孔套裝在噴頭的固定部外部;在加熱器上分布有加熱孔，加熱孔中通過固定器安裝有加熱棒。
[0016]進一步地，所述的噴孔的直徑為0.5?1mm。
[0017]本實用新型具有以下技術特點:
[0018]1.本實用新型針對食品材料成型難的特性，設置了位于噴嘴處的加熱裝置，可使原料在噴嘴噴出時是半固態，這樣材料容易堆積成三維形狀；
[0019]2.本方案中設置了混料器結構，對于食品材料在料倉中能均勻有效地攪拌，促使材料向下運動，避免堵塞機筒口；
[0020]3.本方案中設置了散熱機構，可將電機運行過程中產生的熱量迅速排走，避免熱量向下傳導給聯軸器而使打印材料融化。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實用新型的整體結構示意圖；
[0022]圖2為本實用新型的縱向剖視示意圖；
[0023]圖3為本實用新型的整體結構斜俯視圖；
[0024]圖4為噴頭部分的縱向結構剖視圖；
[0025]圖5為混料器的結構示意圖；
[0026]圖6為支撐架的結構俯視圖；
[0027]圖中標號代表:1-風扇，2-支撐架，201-框架，202-固定片，203-通槽，3_步進電機，301-通風孔，302-側孔，303-風槽，4-固定架，5-備料器，6-固定板，7-機筒，8-加熱器，801-感溫頭，802-加熱棒，803-固定器，9-混料器，901-上段桿，902-第二彎折部，903-第一彎折部，904-下段桿，10-聯軸器，11-連接筒，12-螺桿，13-噴頭，1301-螺紋部，1302-固定部，1303-噴嘴，1304-噴孔，1305-第二擠出腔，1306-第一擠出腔。
【具體實施方式】
[0028]遵從上述技術方案，如圖1至圖6所示，一種3D打印機的送料裝置，包括內部呈漏斗狀的備料器5，備料器5中用于添加用于打印3D成型物的原料;備料器5的外部有一圈固定板6，固定板6通過螺栓安裝于3D打印機上;備料器5的上方設置有固定架4，固定架4上安裝有起到驅動作用的步進電機3;備料器5的下部安裝有機筒7，機筒7內部裝配有螺桿12，所述的步進電機3的輸出端通過聯軸器10與螺桿12伸入到備料器5內的一端連接;即螺桿12的大部分位于機筒7中，而螺桿12的上端是伸入到備料器5內與聯軸器10連接的;優選地，螺桿12與機筒7內壁之間的間隙沿靠近噴頭13的方向逐漸減小，有利于原料的運送和擠出過程;與傳統的螺桿12擠出機不同，傳統的螺桿12擠出機的整個機筒7外部設置有加熱裝置，這不適用于食品材料的打印；在機筒7的下端設置有噴頭13，噴頭13外部環繞設置有帶有感溫頭801的加熱器8，通過感溫頭801監控噴頭13處的溫度，通過加熱器8來調節噴頭13出的溫度，最終使原料以半固態的狀態從噴頭13被擠出；所述的聯軸器10上安裝有用于攪拌加入到備料器5內原料的混料器9，可促使原料進入到機筒7中，不堵塞機筒7端口；在所述的步進電機3的上方設置有風扇1，風扇I用于給步進電機3降溫，使熱量不順著聯軸器10向下傳遞而影響備料器5中的原料。
[0029]如圖3、圖6所示，風扇I通過支撐架2安裝于步進電機3的上方，風扇I與步進電機3之間留有間隙，間隙起到利于氣體交換的作用;所述的支撐架2包括一個矩形的框架201，框架201中部設置有通透的通槽203，風扇I固定在框架201上，其產生的風通過通槽203吹在步進電機3上;框架201的邊緣分布有多個縱向截面呈L形的固定片202，固定片202上開設有固定孔，通過螺栓和固定孔將支撐架2安裝于步進電機3的端面上，所述的間隙即為L形的固定片202將框架201撐起而形成的。
[0030]為了與風扇I配合以達到更好的散熱效果，步進電機3的機殼上設置有散熱系統，散熱系統包括均勻分布于步進電機3的機殼外壁上的風槽303，風槽303的延伸方向與步進電機3的軸向相同，風槽303的橫截面為圓弧狀結構;所述的散熱系統還包括設置在機殼內部的通風孔301，通風孔301的一端穿出機殼靠近風扇I的端面，通風孔301的另一端與開設在機殼外壁上的側孔302貫連。風扇I所吹的風一部分順著即可外部的風槽303流動，對機殼外壁降溫，一部分穿過機殼壁內的通風孔301，順著通風孔301流過，最終從側孔302吹出機殼外部，這樣能對電機起到全面的降溫作用，同時產生的風也不會對備料器5中的原料產生影響。通風孔301可以是直孔，也可以是彎曲孔。
[0031]本方案中，機筒7是可以拆卸的，以便于組裝和檢修、維護、更換。備料器5的下端貫連有一個連接筒11，連接筒11內部設置有內螺紋，所述的機筒7的上端設置有外螺紋，機筒7通過螺紋配合的方式可拆卸地與備料器5連接。
[0032]本方案的噴頭13結構如圖4所示，噴頭13為空心的圓柱形結構，噴頭13外壁分為兩部分:螺紋部1301和固定部1302，其中螺紋部1301上設置有外螺紋，在機筒7的下端內壁上設置有內螺紋，噴頭13通過螺紋配合的方式與機筒7可拆卸式連接;這樣噴頭13出現堵塞或其他故障時能便于檢修和更換;噴頭13的下端設置有噴嘴1303，噴嘴1303為內部空心的圓錐形結構，噴嘴1303的端部開設有噴孔1304，原料最終經加工后從噴孔1304被擠出。
[0033]具體的一種噴嘴1303結構如圖4所示，噴嘴1303包括第一擠出腔1306和第二擠出腔1305，其中第一擠出腔1306與噴頭13內部貫連，第二擠出腔1305與第一擠出腔1306內部貫連;在第一擠出腔1306、第二擠出腔1305的縱向截面中，第一擠出腔1306呈等腰梯形結構，第二擠出腔1305呈等腰三角形結構，且等腰梯形的底角度數與等腰三角形底角度數不同；所述的噴孔1304開設于等腰三角形的頂角處。原料被螺桿12輸送的過程中不斷擠壓，使原料混合均勻并且細碎，最終原料順著螺桿12被推到螺桿12端部，進入到噴嘴1303的第一擠出腔1306中。第一擠出腔1306、第二擠出腔1305的內徑逐漸減小，螺桿12不斷轉動過程中，原料在此受到擠壓，最終被源源不斷地從噴孔1304擠出。等腰梯形的底角度數與等腰三角形底角度數不同，這是指梯形的腰與三角形的腰與水平方向上的夾角不同，梯形的夾角更小一些，這樣第一擠出腔1306能有更大的空間，利于擠壓過程。為保證打印效果，噴孔1304的直徑為0.5?Imm為宜。
[0034]優選地，第一擠出腔1306的部分位于噴頭13的固定部1302的內部，第一擠出腔1306的其余部分位于固定部1302的下端，且位于固定部1302內部的部分體積較位于固定部1302下端部分的體積大。加熱器8為矩形體結構，加熱器8上開設有圓孔，加熱器8通過圓孔套裝在噴頭13的固定部1302外部;在加熱器8上分布有加熱孔，加熱孔中通過固定器803安裝有加熱棒802。原料位于固定部1302內部，即第一擠出腔1306處被加熱，然后進入第二擠出腔1305時由略微冷卻凝固一些，最終以半固態的形式被擠出，符合使用要求。加熱器8整體采用導熱率高的材料制成，里面的加熱棒802能迅速傳導熱量。固定器803可采用螺釘。
[0035]如圖5所示，混料器9由一根圓桿彎折形成，混料器9包括依次連接的上段桿901、第一彎折部903、第二彎折部902以及下段桿904，其中上段桿901與螺桿12平行，下段桿904與備料器5內壁平行，且下段桿904的端部指向螺桿12的軸心線;第一彎折部903、第二彎折部902均為彎折狀結構，其中第一彎折部903的角度大于第二彎折部902的角度，在豎直方向上，第二彎折部902的高度高于第一彎折部903。這樣的混料器9能使原料更加均勻地被攪拌，有利于輸送過程，且不會堵塞機筒7。
[0036]本裝置適用于溫度在275°以下易溶解的打印材料，食物類如巧克力、糖果、奶油、土豆粉、低溫塑料類石蠟等。
【主權項】
1.一種3D打印機的送料裝置，其特征在于，包括內部呈漏斗狀的備料器(5)，備料器(5)的上方設置有固定架(4)，固定架(4)上安裝有步進電機(3);備料器(5)的下部安裝有機筒(7)，機筒(7)內部裝配有螺桿(12)，所述的步進電機(3)的輸出端通過聯軸器(10)與螺桿(12)伸入到備料器(5)內的一端連接;所述的機筒(7)的下端設置有噴頭(13)，噴頭(13)外部環繞設置有帶有感溫頭(801)的加熱器(8);所述的聯軸器(10)上安裝有用于攪拌加入到備料器(5)內原料的混料器(9)，在所述的步進電機(3)的上方設置有風扇(I)。2.如權利要求1所述的3D打印機的送料裝置，其特征在于，所述的風扇(I)通過支撐架(2)安裝于步進電機(3)的上方，風扇(I)與步進電機(3)之間留有間隙;所述的支撐架(2)包括一個矩形的框架(201)，框架(201)中部設置有通透的通槽(203)，框架(201)的邊緣分布有多個縱向截面呈L形的固定片(202)，固定片(202)上開設有固定孔，通過螺栓和固定孔將支撐架(2)安裝于步進電機(3)的端面上。3.如權利要求1所述的3D打印機的送料裝置，其特征在于，所述的步進電機(3)的機殼上設置有散熱系統，散熱系統包括均勻分布于步進電機(3)的機殼外壁上的風槽(303)，風槽(303)的延伸方向與步進電機(3)的軸向相同，風槽(303)的橫截面為圓弧狀結構;所述的散熱系統還包括設置在機殼內部的通風孔(301)，通風孔(301)的一端穿出機殼靠近風扇(I)的端面，通風孔(301)的另一端與開設在機殼外壁上的側孔(302)貫連。4.如權利要求1所述的3D打印機的送料裝置，其特征在于，所述的備料器(5)的下端貫連有一個連接筒(11)，連接筒(11)內部設置有內螺紋，所述的機筒(7)的上端設置有外螺紋，機筒(7)通過螺紋配合的方式可拆卸地與備料器(5)連接。5.如權利要求1所述的3D打印機的送料裝置，其特征在于，所述的噴頭(13)為空心的圓柱形結構，噴頭(13)外壁分為兩部分:螺紋部(1301)和固定部(1302)，其中螺紋部(1301)上設置有外螺紋，在機筒(7)的下端內壁上設置有內螺紋，噴頭(13)通過螺紋配合的方式與機筒(7)可拆卸式連接;噴頭(13)的下端設置有噴嘴(1303)，噴嘴(1303)為內部空心的圓錐形結構，噴嘴(1303)的端部開設有噴孔(1304)。6.如權利要求5所述的3D打印機的送料裝置，其特征在于，所述的噴嘴(1303)包括第一擠出腔(1306)和第二擠出腔(1305)，其中第一擠出腔(1306)與噴頭(13)內部貫連，第二擠出腔(1305)與第一擠出腔(1306)內部貫連;在第一擠出腔(1306)、第二擠出腔(1305)的縱向截面中，第一擠出腔(1306)呈等腰梯形結構，第二擠出腔(1305)呈等腰三角形結構，且等腰梯形的底角度數與等腰三角形底角度數不同；所述的噴孔(1304)開設于等腰三角形的頂角處。7.如權利要求6所述的3D打印機的送料裝置，其特征在于，所述的第一擠出腔(1306)的部分位于噴頭(13)的固定部(1302)的內部，第一擠出腔(1306)的其余部分位于固定部(1302)的下端，且位于固定部(1302)內部的部分體積較位于固定部(1302)下端部分的體積大。8.如權利要求1所述的3D打印機的送料裝置，其特征在于，所述的混料器(9)由一根圓桿彎折形成，混料器(9)包括依次連接的上段桿(901)、第一彎折部(903)、第二彎折部(902)以及下段桿(904)，其中上段桿(901)與螺桿(12)平行，下段桿(904)與備料器(5)內壁平行，且下段桿(904)的端部指向螺桿(12)的軸心線;第一彎折部(903)、第二彎折部(902)均為彎折狀結構，其中第一彎折部(903)的角度大于第二彎折部(902)的角度。9.如權利要求5所述的3D打印機的送料裝置，其特征在于，所述的加熱器(8)為矩形體結構，加熱器(8)上開設有圓孔，加熱器(8)通過圓孔套裝在噴頭(13)的固定部(1302)外部；在加熱器(8)上分布有加熱孔，加熱孔中通過固定器(803)安裝有加熱棒(802)。10.如權利要求5所述的3D打印機的送料裝置，其特征在于，所述的噴孔(1304)的直徑為0.5?Imm0
【文檔編號】B29C67/00GK205685756SQ201620605188
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月16日 公開號201620605188.7, CN 201620605188, CN 205685756 U, CN 205685756U, CN-U-205685756, CN201620605188, CN201620605188.7, CN205685756 U, CN205685756U
【發明人】茍敬東
【申請人】茍敬東