活塞式3d打印筆的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種活塞式3D打印筆，它包括筆殼、筆頭、第一送料管、第二送料管、活塞缸、活塞桿、活塞運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置、第一輸料管、第二輸料管、電磁換向閥、出料管、電路模塊；本發(fā)明具有連續(xù)出料速度均勻可控、應(yīng)用范圍廣、使用靈活且可用3D打印機(jī)控制的特點(diǎn)。
【專利說明】活塞式3D打印筆
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能夠連續(xù)打印的活塞式3D打印筆。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著3D打印技術(shù)的迅速發(fā)展，3D打印技術(shù)在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用也越來越廣泛，3D打印筆作為一種能方便構(gòu)造出立體模型的工具而備受歡迎，它可以供使用者涂鴉出個(gè)性的三維模型，也可以培養(yǎng)使用者的空間想象能力；現(xiàn)有的3D打印筆只能通過內(nèi)部加熱擠出熱融的塑料作為原料，只能以線狀的塑料為原料，它存在以下缺點(diǎn):可用原料單一，應(yīng)用范圍受限；原料擠出速度不勻，需要考慮散熱問題而增加了筆的體積，使用不靈活。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn):提供一種出料速度均勻可控、應(yīng)用范圍廣、使用靈活且可用3D打印機(jī)控制的活塞式3D打印筆。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:一種活塞式3D打印筆，它包括筆殼、筆頭、第一送料管、第二送料管、活塞缸、活塞桿、活塞運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置、第一輸料管、第二輸料管、電磁換向閥、出料管、電路模塊；所述第一送料管的一端與活塞缸的一端連通，所述第一輸料管的一端與活塞缸的該端連通；所述第二送料管的一端與所述活塞缸的另一端連通，所述第二輸料管的一端與所述活塞缸的該端連通；所述第一輸料管的另一端和所述第二輸料管的另一端均與所述電磁換向閥的輸入端連通；所述出料管的一端與電磁換向閥的輸出端連通，另一端與筆頭連通；所述活塞缸兩端設(shè)有活塞位置傳感裝置，所述活塞運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置、電磁換向閥和活塞位置傳感裝置均與所述電路模塊電連接。
[0005]作為優(yōu)選，所述活塞位置傳感裝置為固定在活塞缸兩端的外側(cè)壁上的磁性開關(guān)。
[0006]所述活塞缸內(nèi)活塞的側(cè)壁上設(shè)有磁環(huán)。
[0007]所述第一送料管、第二送料管上設(shè)有流向活塞缸的單向閥。
[0008]作為優(yōu)化，所述活塞運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置為驅(qū)動(dòng)軸通過萬向節(jié)與活塞桿連接的電機(jī)。
[0009]作為優(yōu)化，所述電機(jī)為直線電機(jī)。
[0010]作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述的直線電機(jī)為直線步進(jìn)電機(jī)。
[0011]所述電路模塊包括電源模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、控制模塊、按鍵模塊、顯示模塊、電機(jī)模塊、傳感模塊、電磁換向閥控制模塊。
[0012]所述筆頭的出口截面形狀為圓形、半圓形、橢圓形、多邊形、U形、五角星形、心形、梅花形。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明可通過精確控制電機(jī)的速度來連續(xù)均勻地輸出打印原料，且打印速度可方便地調(diào)節(jié)和控制，本發(fā)明第一送料管、第二送料管的另一端，即未與活塞缸連通的一端可外接送料裝置；本發(fā)明有兩種使用方式:一種是手持式使用，可以根據(jù)使用者的創(chuàng)造性思維進(jìn)行涂鴉設(shè)計(jì)；也可將3D打印筆固定于3D打印機(jī)上作為3D打印機(jī)的打印噴頭使用，并將數(shù)據(jù)接口與計(jì)算機(jī)(上位機(jī))相連，以繪制計(jì)算機(jī)上設(shè)定好的3D模型；本發(fā)明可使用原料種類繁多，應(yīng)用廣泛，將送料部件采用食品級(jí)材料后可作為食品點(diǎn)綴的高效工具，可采用具有常溫固態(tài)、中低溫加熱后可融化成粘度適中漿液特性的食物材料為原料，如生日蛋糕的巧克力、奶油繪制圖案等，也可以使用液態(tài)紫外線固化樹脂、液態(tài)光敏樹脂為原料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明活塞式3D打印筆的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明活塞式3D打印筆電路模塊示意圖。
[0016]圖3、圖4為本發(fā)明活塞式3D打印筆的工作原理示意圖。
[0017]圖中:1、筆殼，2、筆頭，3、第一送料管，4、第二送料管，5、活塞缸，6、活塞桿，7、電機(jī)，8、第一輸料管，9、第二輸料管，10、電磁換向閥，11、出料管，12、電路模塊，13、萬向節(jié)，
14、磁性開關(guān)，15、數(shù)據(jù)接口，16、電源接口。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面用具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不僅局限于以下具體實(shí)施例。
實(shí)施例
[0019]如圖1所示，一種活塞式3D打印筆，它包括筆殼1、筆頭2、第一送料管3、第二送料管4、活塞缸5、活塞桿6、活塞運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置、第一輸料管8、第二輸料管9、電磁換向閥10、出料管11、電路模塊12 ;所述活塞缸5呈圓柱形,所述第一送料管3的一端與活塞缸5的一端連通，所述第一輸料管8的一端與活塞缸5的該端連通；所述第二送料管4的一端與所述活塞缸5的另一端連通，所述第二輸料管9的一端與所述活塞缸5的該端連通；即第一送料管3的一端和第二送料管4的一端分別連通圓柱形活塞缸5的兩端并通過密封圈周向密封，既保證了第一送料管3、第二送料管4與活塞缸5相連通又保證了活塞缸5的氣密性，第一輸料管8、第二輸料管9的一端分別與所述活塞缸5的兩端連通并通過密封圈周向密封；作為優(yōu)化，第一輸料管8、第一送料管3與活塞缸5的連通口的軸線位于活塞缸5的同一橫截面上，第二輸料管9與活塞缸5的連通口位于活塞缸5底部。所述第一輸料管8的另一端和所述第二輸料管9的另一端均與所述電磁換向閥10的輸入端連通；所述出料管11的一端與電磁換向閥10的輸出端連通，另一端與筆頭2連通；所述活塞缸5兩端設(shè)有活塞位置傳感裝置，所述活塞運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置、電磁換向閥10和活塞位置傳感裝置均與所述電路模塊12電連接。
[0020]作為優(yōu)選，所述活塞位置傳感裝置為固定在活塞缸5兩端的外側(cè)壁上的磁性開關(guān)14，如磁簧開關(guān)。
[0021]所述活塞缸5內(nèi)活塞的側(cè)壁上設(shè)有磁環(huán)，即活塞的周向套有環(huán)狀的永磁體，作為磁性開關(guān)的感應(yīng)裝置。兩個(gè)磁性開關(guān)14位于第一送料管3和第二送料管4之間且分別固定在貼近于第一送料管3、第二送料管4與活塞缸5的連通口處，當(dāng)活塞缸5內(nèi)的活塞運(yùn)動(dòng)至相應(yīng)的磁性開關(guān)14處，磁性開關(guān)14閉合并反饋電平信號(hào)至控制模塊，控制模塊切換電機(jī)7的轉(zhuǎn)向來保證活塞桿6做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。[0022]所述第一送料管3、第二送料管4上設(shè)有流向活塞缸的單向閥，原料流向活塞缸5的方向上導(dǎo)通，逆流截止。
[0023]作為優(yōu)化，所述活塞運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置為驅(qū)動(dòng)軸通過萬向節(jié)13與活塞桿6連接的電機(jī)7。
[0024]作為優(yōu)化，所述電機(jī)7為直線電機(jī)。
[0025]作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述的直線電機(jī)為直線步進(jìn)電機(jī)。也可采用直線伺服電機(jī)或普通的直流電機(jī)結(jié)合減速裝置來組合得到所需的活塞運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，以驅(qū)動(dòng)活塞桿6往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
[0026]所述的直線電機(jī)必要時(shí)可加減速裝置減速后再由驅(qū)動(dòng)軸通過萬向節(jié)驅(qū)動(dòng)活塞桿做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
[0027]所述電路模塊12包括電源模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、控制模塊、按鍵模塊、顯示模塊、電機(jī)模塊、傳感模塊、電磁換向閥控制模塊。所述電源模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、按鍵模塊、顯示模塊、電機(jī)模塊、傳感模塊和電磁換向閥控制模塊均與控制模塊電連接，所述控制模塊可以為單片機(jī)，所述電源模塊與電源接口 16連接，通過電源接口 16外接電源；所述數(shù)據(jù)接口模塊與數(shù)據(jù)接口 15相連接，可通過數(shù)據(jù)接口 15將本發(fā)明連接至上位機(jī)計(jì)算機(jī)，通過上位機(jī)控制本發(fā)明電機(jī)7的啟動(dòng)、停止、旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到自動(dòng)控制打印材料的流量、供料開始、停止；所述按鍵模塊連接功能按鍵，功能按鍵包括3D打印筆的開、關(guān)、自動(dòng)、增速、暫停、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，開、關(guān)、自動(dòng)按鍵控制3D打印筆是否工作及自動(dòng)模式的選擇，自動(dòng)模式表示3D打印筆的打印流量等參數(shù)通過數(shù)據(jù)接口連接的計(jì)算機(jī)上位機(jī)控制，即可作為3D打印機(jī)的打印噴頭使用，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)按鍵為電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制按鍵；所述的顯示模塊與筆殼I上的顯示屏相連接，顯示流量信息；所述的電機(jī)模塊與電機(jī)7和控制模塊電連接，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)7，并讀取控制模塊的控制指令來調(diào)整電機(jī)7的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向等，所述傳感模塊與活塞位置傳感裝置連接，即與兩個(gè)磁性開關(guān)14電連接，所述電磁換向閥控制模塊與電磁換向閥10連接，所述電源模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、按鍵模塊、顯示模塊、電機(jī)模塊、傳感模塊和電磁換向閥控制模塊同時(shí)連接至控制模塊，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到相應(yīng)的磁性開關(guān)14處，磁性開關(guān)14的信號(hào)通過傳感模塊反饋至控制模塊，控制模塊通過電機(jī)模塊控制電機(jī)7反向，同時(shí)通過電磁換向閥控制模塊控制電磁換向閥10換向至相應(yīng)輸料管導(dǎo)通，如活塞反向上行時(shí)，控制第一輸料管8導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的原料輸出。上述模塊均為常規(guī)模塊，可通過市售得到。
[0028]所述筆頭2的出口截面形狀為圓形、半圓形、橢圓形、多邊形(如矩形)、U形、五角星形、心形、梅花形。
[0029]本發(fā)明活塞式3D打印筆直徑為30_50mm。
[0030]所述第一送料管3、第二送料管4另外一端，即未與活塞缸5相連的一端可用于套接外部供料管，或直接引出第一送料管3、第二送料管4至供料容器中吸取原料，供料容器可先將原料融化，再由第一送料管3、第二送料管4吸取供給活塞缸5維持3D打印筆工作。
[0031]下面結(jié)合圖3、圖4來說明本發(fā)明的工作原理:如圖3所示，當(dāng)活塞桿6向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一送料管3的單向閥導(dǎo)通，第一送料管3從外部供料容器中吸取液態(tài)原料；第二送料管4的單向閥截止，第二輸料管9通過電磁換向閥10與出料管11導(dǎo)通，第一輸料管8截止，則活塞將活塞下部的原料通過第二輸料管9壓出并通過出料管11輸出至筆頭2 ;當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)至位于活塞缸5外側(cè)壁下端的磁性開關(guān)14時(shí)，下端磁性開關(guān)14感應(yīng)到活塞側(cè)壁上的磁環(huán)而閉合，控制模塊切換電機(jī)7的轉(zhuǎn)向使得活塞桿6反向，同時(shí)切換電磁換向閥10的導(dǎo)通方向，使得第一輸料管8與出料管11導(dǎo)通，第二輸料管9截止；如圖4所示，此時(shí)活塞桿6向上運(yùn)動(dòng)，第二送料管4的單向閥導(dǎo)通，第二送料管4從外部供料容器中吸取液態(tài)原料；第一送料管3的單向閥截止，第一輸料管8通過電磁換向閥10與出料管11導(dǎo)通，第二輸料管9截止，則活塞將活塞上部的原料通過第一輸料管8擠出并通過出料管11輸出至筆頭2供打?。划?dāng)活塞運(yùn)動(dòng)至位于活塞缸5外側(cè)壁上端的磁性開關(guān)14時(shí)，上端磁性開關(guān)14感應(yīng)到活塞側(cè)壁上的磁環(huán)磁性而閉合，控制模塊收到磁性開關(guān)14的反饋信號(hào)后切換電機(jī)7的轉(zhuǎn)向使得活塞桿6反向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)切換電磁換向閥10的導(dǎo)通方向，使得第二輸料管9與出料管11導(dǎo)通，如此循環(huán)往復(fù)，可保證打印原料的連續(xù)輸出，使得出料速度均勻可控。
[0032]上述【具體實(shí)施方式】?jī)H是本發(fā)明的具體個(gè)案，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍包括但不限于上述【具體實(shí)施方式】，任何符合本發(fā)明的利要求書，且任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員對(duì)其所做的適當(dāng)變化或替換，皆應(yīng)落入本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種活塞式3D打印筆，其特征在于:它包括筆殼(I)、筆頭(2)、第一送料管(3)、第二送料管(4)、活塞缸(5)、活塞桿(6)、活塞運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置、第一輸料管(8)、第二輸料管(9)、電磁換向閥(10)、出料管(11)、電路模塊(12);所述第一送料管(3)的一端與活塞缸(5)的一端連通，所述第一輸料管(8)的一端與活塞缸(5)的該端連通；所述第二送料管(4)的一端與所述活塞缸(5)的另一端連通,所述第二輸料管(9)的一端與所述活塞缸(5)的該端連通；所述第一輸料管(8)的另一端和所述第二輸料管(9)的另一端均與所述電磁換向閥(10)的輸入端連通；所述出料管(11)的一端與電磁換向閥(10)的輸出端連通，另一端與筆頭(2)連通；所述活塞缸(5)兩端設(shè)有活塞位置傳感裝置，所述活塞運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置、電磁換向閥(10 )和活塞位置傳感裝置均與所述電路模塊(12 )電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞式3D打印筆，其特征在于:所述活塞位置傳感裝置為固定在活塞缸(5)兩端的外側(cè)壁上的磁性開關(guān)(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞式3D打印筆，其特征在于:所述活塞缸(5)內(nèi)活塞的側(cè)壁上設(shè)有磁環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞式3D打印筆，其特征在于:所述第一送料管(3)、第二送料管(4)上設(shè)有流向活塞缸的單向閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞式3D打印筆，其特征在于:所述活塞運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置為驅(qū)動(dòng)軸通過萬向節(jié)(13 )與活塞桿(6 )連接的電機(jī)(7 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的活塞式3D打印筆，其特征在于:所述電機(jī)(7)為直線電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的活塞式3D打印筆，其特征在于:所述的直線電機(jī)為直線步進(jìn)電機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞式3D打印筆，其特征在于:所述電路模塊(12)包括電源模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、控制模塊、按鍵模塊、顯示模塊、電機(jī)模塊、傳感模塊、電磁換向閥控制模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞式3D打印筆，其特征在于:所述筆頭(2)的出口截面形狀為圓形、半圓形、橢圓形、多邊形、U形、五角星形、心形、梅花形。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK103817936SQ201410055537
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】王曉軍, 陳方毅, 任衍濤, 蔡赟, 華順明, 王義強(qiáng) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院