CN104760287B - 一种多成形口多输料器快速切换精确定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多成形口多输料器快速切换精确定位装置，属于增材制造领域。储料筒和电机分别与连接板上方固定连接，输料筒下方经平面轴承与支撑底座转动连接，输料筒上部通过花键轴与电机输出轴相连，在输料筒内部连接有导向架，该输料器通过输料管与储料筒连接，该输料器的顶端与弹簧连接，成形口与输料器下方固定连接，在输料筒顶部外边缘连接有压块，该压块与输料器安装位置相对应。优点是结构新颖，用于增材制造设备中多种熔体或液体材料输料器和成形口的快速切换与精确定位，既能满足不同厚度异质材料的叠层成形要求，又能避免不同材料间的相互掺杂污染，有利于提高异质材料复杂零件的成形质量和成形效率。

Description

一种多成形口多输料器快速切换精确定位装置

技术领域

本发明属于增材制造领域，尤其涉及一种多成形口多输料器切换定位装置。

背景技术

增材制造是一种通过分层加工、叠层成形的方式来制造复杂实体零件的方法，可极大缩短复杂零件的制造周期，降低生产成本。

现有增材制造设备主要采用单成形口对应多个输料器或多成形口对应单个输料器的方式制造由异质材料构成的实体零件。公开号EP 0337468 B1、US 8570534 B1和申请公布号为CN 103692652 A分别公开了3种单成形口对应多个输料器的增材制造装置，每个输料器内装有不同的材料，通过控制不同输料器与成形口的连接通断，使不同的材料通过成形口出料成形，实现不同材料的增材制造。由于所有的材料须经同一个成形口出料成形，在输料器与成形口的连接变换中易在成形口表面导致材料残留，造成不同材料间的相互掺杂污染，且出口截面固定，难以满足不同厚度材料层的成形要求。申请公布号为CN103612394 A的发明公开了一种由单输料器和多个可变直径成形口构成的高压静电驱动打印装置，能够满足不同特定厚度异质材料层的成形要求，但仍无法避免输料器内部和成形口部位不同材料的相互掺杂污染。综上所述，满足不同厚度异质材料的叠层成形要求，避免不同材料间的相互掺杂污染，是异质材料复杂零件优质高效增材制造过程中亟需解决的首要问题。

发明内容

本发明提供一种多成形口多输料器快速切换精确定位装置，以解决不同厚度异质材料的叠层成形难以满足要求、异质材料复杂零件增材制造过程中材料互相掺杂，导致异质材料复杂零件成形质量不高的问题。

本发明采取的技术方案是：支撑底座通过4个长螺栓连接板下部固定连接，储料筒和电机分别与连接板上方固定连接，平面轴承与支撑底座上方固定连接，输料筒下方经平面轴承与支撑底座转动连接，输料筒上部通过花键轴与电机输出轴相连，行程开关与一个长螺栓固定连接，在输料筒内部连接有导向架，输料器与导向架滑动连接，该输料器通过输料管与储料筒连接，该输料器的顶端与弹簧连接，该弹簧与连接板下部固定连接，成形口与输料器下方固定连接，该成形口的肩部采用铁磁材料，支撑底座上有一个通孔，该通孔下方固定连接锥形定位孔，电磁吸盘安装在该支撑底座的通孔内，在输料筒顶部外边缘连接有压块，该压块与输料器安装位置相对应。

所述输料器为2~20个，每个输料器内用于装不同材料。

所述成形口的出料截面具有不同尺寸和不同图案样式。

所述输料器外部为方形截面。

电机通过花键轴驱动输料筒旋转，带动导向架转动，实现装有不同材料输料器间的位置快速切换。与输料器连接的成形口出料截面可以具有不同尺寸和不同图案样式，以满足不同材料、不同截面形状和不同截面尺寸的出料要求。出料截面可变的成形口、电磁吸盘和带有锥形定位孔的支撑底座构成定位组件，利用锥形定位孔内表面与成形口锥形外表面相互配合实现X向、Y向和Z向移动定位以及绕X、Y轴转动定位。

本发明的优点是结构新颖，满足不同厚度异质材料的叠层成形要求，解决异质材料复杂零件增材制造过程中的材料掺杂问题，提高异质材料复杂零件的成形质量。本发明适用于增材制造设备中多种熔体或液体材料输料器和成形口的快速切换与精确定位，既能满足不同厚度异质材料的叠层成形要求，又能避免不同材料间的相互掺杂污染，有利于提高异质材料复杂零件的成形质量和成形效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的剖视图；

图3（a）是本发明输料筒切换过程示意图，图中为一个输料器的锥形定位孔受电磁吸盘吸合，处于注料状态的示意图；

图3（b）是本发明输料筒切换过程示意图，图中为一个输料器不受电磁吸盘吸合，处于锥形定位孔提起的状态的示意图；

图3（c）是本发明输料筒切换过程示意图，图中为该输料器转动180度至另一边后，另一个输料器转过来，位于锥形定位孔中，处于注料状态的示意图；

图4（a）是本发明成形口截面形状为正方形的示意图；

图4（b）是本发明成形口截面形状为长方形的示意图；

图4（c）是本发明成形口截面形状为棱形的示意图；

图4（d）是本发明成形口截面形状为圆形的示意图；

图4（e）是本发明成形口截面形状为椭圆形的示意图；

图4（f）是本发明成形口截面形状为两个长圆形相交的示意图；

图4（g）是本发明成形口截面形状为三角形的示意图；

图4（h）是本发明成形口截面形状为五边形的示意图；

图4（i）是本发明成形口截面形状为六边形的示意图；

图4（j）是本发明成形口截面形状为网格形的示意图；

图4（k）是本发明成形口截面形状为环形的示意图；

图4（l）是本发明成形口截面形状为组合图形的示意图。

具体实施方式

支撑底座1通过4个长螺栓11连接板6下部固定连接，储料筒7和电机8分别与连接板6上方固定连接，平面轴承2与支撑底座1上方固定连接，输料筒3下方经平面轴承2与支撑底座1转动连接，输料筒3上部通过花键轴5与电机8输出轴相连，行程开关10与一个长螺栓11固定连接，在输料筒3内部连接有导向架14，输料器15与导向架14滑动连接，该输料器通过输料管9与储料筒7连接，该输料器的顶端与弹簧16连接，该弹簧16与连接板6下部固定连接，成形口13与输料器15下方固定连接，该成形口13的肩部1301采用铁磁材料，支撑底座1上有一个通孔，该通孔下方固定连接锥形定位孔12，电磁吸盘17安装在该支撑底座1的通孔内，在输料筒3顶部外边缘连接有压块4，该压块与输料器15安装位置相对应。

所述输料器15为2~20个，每个输料器15内用于装不同材料。

所述成形口的出料截面具有不同尺寸和不同图案样式。

所述输料器15外部为方形截面。

电机通过花键轴5驱动输料筒3可以实现正反两个方向旋转，每次旋转角度由相互切换的输料器所对应的扇形圆心角确定，并且不超过180°，避免各输料管之间的相互缠绕。

输料器15外部为方形截面，防止其相对于导向架14转动,在电磁力或弹簧回复力的作用下，输料器15可沿Z轴正负方向相对于导向架14移动。

电机8启动，将动力输出到花键轴5带动输料器15旋转，当输料筒3旋转至一定角度，与输料器15对应的压块4压下行程开关，使电机8停止转动，实现不同输料器15的快速切换。

每个输料器15上所安装的成形口13可以具有不同截面尺寸、不同截面形状或不同截面图案。通过改变输料筒3内成形口13的组合样式实现多种材料的变截面出料，满足不同厚度异质材料的叠层成形要求。成形口13肩部1301采用铁磁材料，与成形口13肩部相连接的部分设计成锥形外表面。

电磁吸盘17固定于支撑底座1上，当电磁吸盘17通电时，所产生的电磁吸力吸引成形口131肩部铁磁材料，在锥形孔12和导向架141的导向作用下，成形口131带动输料器15克服弹簧16阻力沿Z轴负向运动。成形口13运动到位后，成形口13锥形外表面与支撑底座1的锥形定位孔12紧密配合实现X向、Y向和Z向移动定位以及绕X、Y轴的转动定位，同时利用成形口13肩部平面与锥形定位孔12肩部平面间的电磁吸力实现成形口13的夹紧。此时成形口13输出输料器15中的材料进行增材制造。当需要更换材料时，电磁吸盘17失电，在弹簧16回复力的作用下，输料器15带动成形口13沿导向架14向Z轴正方向移动，返回至初始位置。重复上述步骤，即可实现不同厚度异质材料的成形。本发明中每个输料器都有唯一的成形口与之对应，支撑底座1上的锥形定位孔12仅用于各成形口13的定位，制造过程中不与材料接触，有效避免了输料器15内部及成形口13部位的材料掺杂污染。

由上可知，该实施例只是记载了切换定位装置的一种具体结构方式，例如，上述的成形口13在电磁力的作用下带动输料器15沿Z轴负向相对于导向架14移动，并不仅仅局限于使用电磁力驱动，任何能够驱动成形口13运动的装置均为本发明的保护范围。任何技术人员在本发明披露的技术范围之内，根据本发明的技术方案和发明构思加以等同替换或改变的技术方案都应该落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多成形口多输料器快速切换精确定位装置，其特征在于：支撑底座通过4个长螺栓与连接板下部固定连接，储料筒和电机分别与连接板上方固定连接，平面轴承与支撑底座上方固定连接，输料筒下方经平面轴承与支撑底座转动连接，输料筒上部通过花键轴与电机输出轴相连，行程开关与一个长螺栓固定连接，在输料筒内部连接有导向架，输料器与导向架滑动连接，该输料器通过输料管与储料筒连接，该输料器的顶端与弹簧连接，该弹簧与连接板下部固定连接，成形口与输料器下方固定连接，该成形口的肩部采用铁磁材料，支撑底座上有一个通孔，该通孔下方固定连接锥形定位孔，电磁吸盘安装在该支撑底座的通孔内，在输料筒顶部外边缘连接有压块，该压块与输料器安装位置相对应。

2.根据权利要求1所述的一种多成形口多输料器快速切换精确定位装置，其特征在于：所述输料器为2~20个，每个输料器内用于装不同材料。

3.根据权利要求1所述的一种多成形口多输料器快速切换精确定位装置，其特征在于：所述成形口的出料截面具有不同尺寸和不同图案样式。

4.根据权利要求1所述的一种多成形口多输料器快速切换精确定位装置，其特征在于：所述输料器外部为方形截面。