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一种使用液压传动技术的3D打印设备

阅读：788发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种使用液压传动技术的3D打印设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种使用液压传动技术的3D打印设备，包括3D打印部分和液压传动部分，所述3D打印部分包括打印头和驱动装置，所述液压传动部分包括电机、液压泵、液压缸和溢流阀，所述电机通电后驱动液压泵吸取油箱中的液压油，并驱动液压泵向外输送液压油至液压缸，所述液压油输送至液压缸后驱动液压缸把膏状物质挤到打印头，若液压传动部分中的压力过高则溢流阀开启以对液压传动部分进行泄压，由于液压传动本身就是高压传动，即使膏状物质存储罐和打印头的距离很远，液压传动部分也能实现对膏状物质的长距离输送，且在液压传动部分的压力过大时，液压传动部分中的溢流阀能对液压传动部分进行泄压，即对液压传动部分进行反馈控制。，下面是一种使用液压传动技术的3D打印设备专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种使用液压传动技术的3D打印设备，包括3D打印部分，所述3D打印部分包括打印头(16)和驱动装置(12)，所述驱动装置(12)驱动打印头(16)实现三维运动以进行3D打印，其特征在于：还包括液压传动部分，所述液压传动部分包括电机(19)、液压泵(2)、液压缸(8)和溢流阀(3)，所述溢流阀(3)接在液压泵(2)的输出端，所述电机(19)通电后驱动液压泵(2)吸取油箱(1)中的液压油(18)，并驱动液压泵(2)向外输送液压油(18)至液压缸(8)，所述液压油(18)输送至液压缸(8)后驱动液压缸(8)把膏状物质(10)挤到打印头(16)，若液压传动部分中的压力高于溢流阀(3)开启阈值，则溢流阀(3)开启以对液压传动部分进行泄压。
2.根据权利要求1所述的使用液压传动技术的3D打印设备，其特征在于：所述液压传动部分还包括换向阀(6)，所述液压缸(8)包括推头(84)，所述换向阀(6)对液压油(18)的输送方向进行切换以使液压缸(8)的推头(84)伸出、回缩或保持不动。
3.根据权利要求2所述的使用液压传动技术的3D打印设备，其特征在于：所述换向阀(6)包括第一接口(61)、第二接口(62)、第三接口(63)和第四接口(64)，所述液压缸(8)还包括移动板(81)、后端口(82)和前端口(83)，所述移动板(81)设在后端口(82)和前端口(83)之间，所述推头(84)安装在移动板(81)上，所述第一接口(61)连接连接液压泵(2)的输出端，第二接口(62)连接后端口(82)，第三接口(63)连接前端口(83)，第四接口(64)连接油箱(1)。
4.根据权利要求2或3所述的使用液压传动技术的3D打印设备，其特征在于：所述液压传动部分还包括调速阀(7)，所述调速阀(7)调节液压油(18)的流速以控制液压缸(8)的推头伸出或回缩的速度。
5.根据权利要求1所述的使用液压传动技术的3D打印设备，其特征在于：所述3D打印部分还包括打印头卡箍(13)，所述驱动装置(12)连接打印头卡箍(13)，所述打印头卡箍(13)箍住打印头(16)。
6.根据权利要求1所述的使用液压传动技术的3D打印设备，其特征在于：所述驱动装置(12)有三个，这三个驱动装置(12)采用DELTA结构安装在3D打印架(11)的内部。
7.根据权利要求1所述的使用液压传动技术的3D打印设备，其特征在于：所述驱动装置(12)采用笛卡尔空间坐标系的结构安装在3D打印架(11)的内部。
8.根据权利要求1所述的使用液压传动技术的3D打印设备，其特征在于：所述打印头(16)有多个，每个打印头(16)输出不同的膏状物质(10)以实现多种膏状物质(10)的混合打印、分层打印和彩色打印。

说明书全文

一种使用液压传动技术的3D打印设备

技术领域

[0001] 本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种使用液压传动技术的3D打印设备。

背景技术

[0002] 3D打印技术是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或粉末状塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

[0003] 目前，国内外运用膏状物质的3D打印技术尚处于不成熟阶段，主要原因是膏状物质的输送技术不成熟，在使用膏状物质进行3D打印的过程中，如何将膏状物质稳定地、源源不断地输送到打印头，一直是技术难题。目前3D打印物质的输送方法有气压输送法和螺杆挤压法，其中气压输送法由于空气的压力无法达到一定的高度值，导致不能长距离输送膏状物质。而在采用螺杆挤压法输送膏状物质时，由于是采用螺杆挤压膏状物质，系统难以对膏状物质进行反馈控制，从而难以精确地控制螺杆的动作。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种3D打印设备，其在运用膏状物质进行3D打印时，能长距离输送膏状物质且能实现反馈控制。

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种使用液压传动技术的3D打印设备，包括3D打印部分，所述3D打印部分包括打印头和驱动装置，所述驱动装置驱动打印头实现三维运动以进行3D打印，还包括液压传动部分，所述液压传动部分包括电机、液压泵、液压缸和溢流阀，所述溢流阀接在液压泵的输出端。所述电机通电后驱动液压泵吸取油箱中的液压油，并驱动液压泵向外输送液压油至液压缸，所述液压油输送至液压缸后驱动液压缸把膏状物质挤到打印头，若液压传动部分中的压力高于溢流阀开启阈值，则溢流阀开启以对液压传动部分进行泄压。

[0006] 优选地，所述液压传动部分还包括换向阀，所述液压缸包括推头，所述换向阀对液压油的输送方向进行切换以使液压缸的推头伸出、回缩或保持不动。

[0007] 优选地，所述换向阀包括第一接口、第二接口、第三接口和第四接口，所述液压缸包括移动板、后端口和前端口，所述移动板设在后端口和前端口之间，所述推头安装在移动板上，所述第一接口连接连接液压泵的输出端，第二接口连接后端口，第三接口连接前端口，第四接口连接油箱。

[0008] 优选地，所述液压传动部分还包括调速阀，所述调速阀调节液压油的流速以控制液压缸的推头伸出或回缩的速度。

[0009] 优选地，所述3D打印部分还包括打印头卡箍，所述驱动装置连接打印头卡箍，所述打印头卡箍箍住打印头。

[0010] 优选地，所述驱动装置有三个，这三个驱动装置采用DELTA结构安装在3D打印架的内部。

[0011] 优选地，所述驱动装置采用笛卡尔空间坐标系的结构安装在3D打印架的内部。

[0012] 优选地，所述打印头有多个，每个打印头输出不同的膏状物质以实现多种膏状物质的混合打印、分层打印和彩色打印。

[0013] 本发明具有以下有益效果：因为液压传动本身就是高压传动，所以使用液压传动部分来向3D打印部分输送膏状物质的话，即使膏状物质存储罐和打印头的距离很远，液压传动部分也能实现对膏状物质的长距离输送，且在液压传动部分的压力过大时，液压传动部分中的溢流阀能对液压传动部分进行泄压，即对液压传动部分进行反馈控制。附图说明

[0014] 图1是液压传动的3D打印设备的结构示意图；

[0015] 图2是单柱塞泵的结构示意图；

[0016] 图3是换向阀6、调速阀7和液压缸8的连接结构放大图。

[0017] 附图标记说明：1-油箱；2-液压泵；3-溢流阀；4-油管；5-压力表；6-换向阀；7-调速阀；8-液压缸；9-膏状物质存储罐；10-膏状物质；11-3D打印架；12-驱动装置；13-打印头卡箍；14-膏状物质成型物；15-平台；16-打印头；17-输送管；18-液压油；19-电机；20-凸轮；21-柱塞；22-缸体；23-进液单向阀；24-出液单向阀；25-传动轴；61-第一接口；62-第二接口；63-第三接口；64-第四接口；81-移动板；82-后端口；83-前端口；84-推头。

具体实施方式

[0018] 结合以下实施例对本发明作进一步描述。

[0019] 使用液压传动技术的3D打印设备如图1所示，包括液压传动部分和3D打印部分，所述液压传动部分包括油箱1、液压泵2、溢流阀3、油管4、压力表5、换向阀6、调速阀7、液压缸8、液压油18和电机19，所述3D打印部分包括膏状物质存储罐9、膏状物质10、3D打印架11、驱动装置12、打印头卡箍13、平台15、打印头16、输送管17和液压油18。液压传动部分的主要作用是向膏状物质存储罐9提供高压，以使膏状物质存储罐9中的膏状物质10向打印头输送，液压传动部分还能对其提供的高压进行压力大小精确控制、对液压油18的输送方向进行方向控制、对膏状物质10的输送流速进行精确控制。3D打印部分利用从膏状物质存储罐9输送来的膏状物质10进行3D打印，使膏状物质10逐层堆积并粘结成打印成型物14。

[0020] 液压传动部分中，液压泵2可以是齿轮泵、叶片泵或柱塞泵，本实施例以单柱塞泵为例，如图2所示，单柱塞泵包括凸轮20、柱塞21、缸体22、进液单向阀23和出液单向阀24。柱塞21的前端可移动地嵌入缸体22内，使得柱塞21的前端与缸体围成空腔，进液单向阀23和出液单向阀24都设在缸体22上，其中，进液单向阀23用于把液压油18导进空腔，出液单向阀24用于把液压油18导出空腔；柱塞21前端与缸体22之间连接有弹簧，后端与凸轮20的外边缘接触，凸轮20与电机19的传动轴25固接，电机19在通电后其传动轴25旋转，从而带动凸轮
20旋转，凸轮20在旋转过程中其凸起部分转至与柱塞21接触时，凸轮20的凸起部分会把柱塞21顶进缸体22中，在凸轮20的凸起部分转离柱塞21时，柱塞21在弹簧的作用下会复位，这样柱塞21会在缸体22中做往返活塞运动。柱塞21在缸体22中做往返活塞运动的过程中，柱塞21顶进缸体22则液压泵2通过出液单向阀24向外输送液压油18至液压缸8，柱塞21复位则液压泵2通过进液单向阀23吸取油箱1中的液压油18。

[0021] 换向阀6、调速阀7和液压缸8的连接结构放大图如图3所示，液压油18输送到液压缸8中使液压缸8工作，操作人员可通过换向阀6对液压油18的输送方向进行切换，从而使液压缸8的推头伸出、回缩或保持不动。具体地，换向阀6内部包括第一接口61、第二接口62、第三接口63和第四接口64，液压缸8包括前移动板81，后端口82、前端口83和推头84，移动板81设在后端口82和前端口83之间，推头84安装在移动板81上；第一接口61连接液压泵2的液压油输出端，第二接口62连接后端口82，第三接口63连接前端口83，第四接口64连接油箱1。操作人员可以切换换向阀6内部四个接口的两两连接状态，以实现对液压油18的输送方向进行切换，例如：若第一接口61连接第二接口62，第三接口63连接第四接口64，则液压泵2输出的液压油18输送至液压缸8的后端，随着液压油18的增多，液压油18会推动移动板81向前移动，从而驱动液压缸8的推头84向前伸出，直至移动板81移动超出前端口83，液压油18从前端口83流至油箱1；若第一接口61连接第三接口63，第二接口62连接第四接口64，则液压泵2输出的液压油18输送至液压缸8的前端，随着液压油18的增多，液压油18会推动移动板81向后移动，从而带动液压缸8的推头84向后收缩，直至移动板81移动超出后端口82，液压油18从后端口82流至油箱1；若第一接口61连接第四接口64，第二接口62连接第三接口63，则液压泵2输出的液压油18直接经第二接口62和第三接口63流至油箱1，液压缸8就保持不动。液压缸8的推头84向前伸出则推动膏状物质存储罐9中的膏状物质10挤出，挤出的膏状物质10经输送管17输送到打印头16，准备配合打印头16进行打印。操作人员可通过调速阀7调节液压油18的流速，从而控制液压缸8的推头84伸出或回缩的速度。

[0022] 溢流阀3接在液压泵2的输出端，它是一种常用的液压压力控制阀，通过溢流阀3可以对液压传动部分进行最高压力限定。若在液压泵2工作过程中液压传动部分的压力高于溢流阀3的开启阈值(例如0.2MPa)，如打印头16关闭，膏状物质10不能从打印头16挤出，使得液压缸8不能推动膏状物质存储罐9中的膏状物质10，导致液压传动部分的压力升高，则溢流阀3对液压传动部分进行泄压，具体的泄压过程是：溢流阀3开启使液压泵2输出的部分液压油18流回油箱1，从而使得液压传动部分的压力不高于溢流阀3的开启阈值。溢流阀3泄压使得液压传动部分的压力不高于开启阈值后，溢流阀3自动关闭，则液压传动部分正常工作，这样在输送膏状物质10的过程中就实现了反馈控制。压力表5实时显示液压传动部分的压力，使得操作人员可以随时对液压传动部分进行监控。

[0023] 3D打印部分中，驱动装置12有三个，这三个驱动装置12采用DELTA结构安装在3D打印架11的内部，且这三个驱动装置12都连接到打印头卡箍13上；打印头卡箍13箍住打印头16，这样能方便地对打印头16进行拆卸更换。在预设程序的控制下三个驱动装置12相互配合带动打印头卡箍13实现三维运动，从而带动打印头16实现三维运动，所述三维运动包括X轴向平动、Y轴向平动、Z轴向平动，并且这三个运动可以联动；在打印头16实现三维运动时，打印头16在预设程序的控制下挤出膏状物质10，使膏状物质10逐层堆积并粘结成打印成型物14。

[0024] 本实施例中，若对3D打印部分的打印灵活度和速度要求不高，则驱动装置12也可采用笛卡尔空间坐标系的结构安装在3D打印架11的内部。

[0025] 本实施例中，打印头16可以设置多个，每个打印头16输出不同的膏状物质10，从而实现多种膏状物质10的混合打印、分层打印和彩色打印。

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