RU195094U1

RU195094U1 - Device for automatically removing and removing printed products from a 3D printer camera

Info

Publication number: RU195094U1
Application number: RU2019124990U
Authority: RU
Inventors: Сергей Сергеевич Шемелюнас; Артур Владимирович Омаров; Анна Андреевна Шмелева; Алексей Владимирович Дроботов
Priority date: 2019-08-07
Filing date: 2019-08-07
Publication date: 2020-01-15

Abstract

Полезная модель относится к узлам FDM 3D принтера, в частности это дополнительное устройство, которое снимает напечатанное изделие с печатной поверхности, и применимо в любом 3D принтере. Полезная модель найдет применение в мелкосерийном производстве изделий методом FDM 3D печати при автоматическом изготовлении серии однородных или разнородных напечатанных изделий.Техническим результатом заявленного устройства является повышение производительности FDM 3D принтера.Технический результат достигается тем, что устройство автоматического снятия и извлечения напечатанных изделий из 3D принтера, состоящее из двух ходовых винтов, на которых закреплены лезвие и шкивы приводного ремня, причем снабжено электроприводом вращения, связанным с одним из двух ходовых винтов, закрепленных с помощью подшипников в опорах, которые закреплены на основании 3D принтера, и соединенных между собой приводным ремнем, проходящим через шкивы, при этом ходовые винты снабжены гайками с закрепленным на них с помощью креплений лезвием, над которым смонтирован ограничивающий короб с выполненными в нем пазами, препятствующий отскоку напечатанного изделия в процессе снятия и обеспечивающий оставление напечатанного изделия позади лезвия после его прямого прохода, позволяя на обратном проходе лезвия убрать напечатанное изделие с печатного стола принтера, при этом электропривод вращения соединен с платой управления, обеспечивающей включение электропривода и движение лезвия на заданное расстояние в прямом направлении и последующий возврат его в исходное состояние.1 ил.The utility model relates to FDM 3D printer nodes, in particular, it is an additional device that removes a printed product from a printed surface and is applicable to any 3D printer. The utility model will find application in small-scale production of products using FDM 3D printing for the automatic production of a series of homogeneous or heterogeneous printed products. The technical result of the claimed device is to increase the productivity of an FDM 3D printer. The technical result is achieved by the device that automatically removes and removes printed products from a 3D printer, consisting of two lead screws on which the blade and pulleys of the drive belt are fixed, and is equipped with an electric drive of rotation, tied with one of two spindles fixed with bearings in bearings, which are mounted on the base of a 3D printer, and interconnected by a drive belt passing through the pulleys, while the spindles are equipped with nuts with a blade fixed on them with fasteners, over which a bounding box with grooves made in it is mounted, preventing the printed product from bouncing during removal and ensuring that the printed product is left behind the blade after its direct passage, allowing reverse ode blade to remove the printed product from the printing section of the printer, the rotational drive is connected to the control board, which provides switch actuator and the movement of the blade by a predetermined distance in the forward direction and thereafter return to its original sostoyanie.1 yl.

Description

Полезная модель относится к узлам FDM 3D принтера, в частности это дополнительное устройство, которое снимает напечатанное изделие с печатной поверхности, и применимо в любом 3D принтере. Полезная модель найдет применение в мелкосерийном производстве изделий методом FDM 3D печати при автоматическом изготовлении серии однородных или разнородных напечатанных изделий.The invention relates to the nodes of an FDM 3D printer, in particular, it is an additional device that removes a printed product from a printed surface and is applicable to any 3D printer. The utility model will find application in small-scale production of products using FDM 3D printing in the automatic production of a series of homogeneous or heterogeneous printed products.

Известно устройство, которое состоит из печатной поверхности 3D принтера, выполненной в виде транспортной ленты с двумя роликами. Транспортная лента совершает линейные движения за счет вращения роликов. Устройство работает следующим образом: после окончания печати транспортная лента начинает движение в одном направлении до тех пор, пока напечатанная деталь не сделает оборот вокруг ролика и за счет деформации печатной поверхности напечатанная деталь отклеивается от поверхности печати.A device is known, which consists of a printed surface of a 3D printer, made in the form of a transport tape with two rollers. The conveyor belt makes linear movements due to the rotation of the rollers. The device operates as follows: after printing is completed, the transport tape starts moving in one direction until the printed part makes a revolution around the roller and due to deformation of the printed surface, the printed part is peeled off from the printing surface.

Недостатком данного устройства является сложность подогрева печатной поверхности, что приведет к уменьшению производительности печати, так как потребуется дополнительное время для нагрева. Также такой способ снятия изделий не подходит при печати плоских деталей и деталей небольшого размера, поскольку есть вероятность повреждения или не отклеивания детали при прохождении печатной поверхности через ролик. (Instructables workshop [Электронный ресурс] – Режим доступа : https://www.instructables.com/id/Turn-Your-3D-Printer-Into-a-Factory-Automatically) The disadvantage of this device is the difficulty of heating the printed surface, which will lead to a decrease in print performance, as it will take additional time for heating. Also, this method of removing products is not suitable for printing flat parts and small-sized parts, since there is a possibility of damage or not peeling of the part when the printed surface passes through the roller. (Instructables workshop [Electronic resource] - Access mode: https://www.instructables.com/id/Turn-Your-3D-Printer-Into-a-Factory-Automatically)

Известен патент (United States Patent № US 2014/0220168 A1, кл. B29C 67/00 Aug. 7, 2014) в котором описаны несколько устройств для автоматического снятия и извлечения напечатанных изделий из камеры 3D принетера.A patent is known (United States Patent No. US 2014/0220168 A1, class B29C 67/00 Aug. 7, 2014) which describes several devices for automatically removing and removing printed products from a 3D printer camera.

Известно устройство, которое состоит из печатного стола 3D принтера, под которым находится множество выталкивающих штифтов. Под штифты предусмотрены отверстия в печатном столе. Устройство работает следующим образом: после окончания печати, либо печатный стол опускается на штифты, либо сами выталкивающие штифты поднимаются, проходят сквозь печатный стол и поднимают напечатанное изделие. A device is known, which consists of a 3D printer's printing table, under which there are many ejector pins. Under the pins, holes are provided in the printing table. The device operates as follows: after printing, either the printing table is lowered onto the pins, or the pushing pins themselves rise, pass through the printing table and raise the printed product.

Данное устройство способно только снимать напечатанное изделие с печатного стола, а его извлечение для продолжения дальнейшей печати не предусмотрено. Конструкция данного изобретения увеличивает габариты печатного стола, поскольку такое устройство крепится непосредственно на печатный стол, изделие может быть повреждено во время снятия, перфорированный печатный стол приводит к необходимости использования «рафта» (подложки) при печати, что повышает время печати и расход материала. This device is only able to remove the printed product from the printing table, and its removal to continue further printing is not provided. The design of this invention increases the dimensions of the printing table, since such a device is mounted directly on the printing table, the product may be damaged during removal, the perforated printing table necessitates the use of "raft" (substrate) when printing, which increases printing time and material consumption.

Известно устройство, которое состоит из печатной поверхности, в которой имеется отверстие. Через отверстие подается сжатый воздух под напечатанное изделие, давление воздуха поднимает изделие и снимает его с печатной поверхности. A device is known which consists of a printing surface in which there is an opening. Through the hole, compressed air is supplied under the printed product, air pressure raises the product and removes it from the printed surface.

Данное устройство крепится непосредственно на печатную поверхность, что будет мешать основному процессу и печати и увеличивать габариты внутреннего пространства 3D принтера. Также такой способ автоматического снятия и извлечения напечатанных изделий не подходит при печати деталей небольшого размера и деталей с отверстиями.This device is mounted directly on the printed surface, which will interfere with the main process and printing and increase the dimensions of the interior of the 3D printer. Also, this method of automatic removal and removal of printed products is not suitable for printing small parts and parts with holes.

Близким по технической сущности является устройство, которое состоит из лезвия, пневматического поршня и электромагнитного клапана. Шток пневматического двигателя жестко соединен в центре с лезвием, которое прижато к печатному столу 3D принтера. Устройство работает следующим образом: сжатый воздух из компрессора поступает в пневматический двигатель через электромагнитный клапан, управляющий его работой, шток пневматического двигателя толкает лезвие в горизонтальном направлении, лезвие в свою очередь снимает и удаляет изделие с печатного стола принтера. Движущая сила лезвия подбирается такой, чтобы исключить повреждение напечатанного изделия.Close in technical essence is a device that consists of a blade, a pneumatic piston and an electromagnetic valve. The rod of the air motor is rigidly connected in the center to the blade, which is pressed against the printing table of the 3D printer. The device operates as follows: compressed air from the compressor enters the pneumatic engine through the solenoid valve that controls its operation, the rod of the pneumatic engine pushes the blade in the horizontal direction, the blade in turn removes and removes the product from the printer's printing table. The driving force of the blade is selected so as to prevent damage to the printed product.

Механизм крепления штока двигателя к лезвию такого устройства не обеспечивает достаточной жесткости конструкции, что может привести к тому, что лезвие будет изменять свое положение в процессе снятия изделия, что приведет к неполадкам во время работы устройства и существенно увеличит время печати, а сложность конструкции приводит к тому, что в неактивном состоянии она будет мешать печатному столу, и будет существенно увеличивать размеры камеры 3D принтера, увеличивая время прогрева камеры перед печатью и размеры самого 3D принтера, что в целом значительно снижает производительность. The mechanism for attaching the motor rod to the blade of such a device does not provide sufficient structural rigidity, which can lead to the blade changing its position during product removal, which will lead to malfunctions during operation of the device and significantly increase printing time, and the complexity of the design leads to the fact that in an inactive state it will interfere with the printing table, and will significantly increase the size of the 3D printer camera, increasing the warm-up time of the camera before printing and the dimensions of the 3D printer itself, which scrap significantly reduces productivity.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство, согласно патенту, содержащий ходовой винт, лезвие, печатную поверхность стола 3D принтера, две направляющие каретки и барьерную щетку. Устройство работает следующим образом: после того как закончится печать, лезвие осуществляет скользящее движение по печатному столу 3D принтера и срезает напечатанное изделие, далее лезвие толкает изделие по печатной поверхности, после чего изделие упирается в барьерную щетку и перекатывается через лезвие, которое своим обратным ходом выталкивает напечатанное изделие с поверхности печати. Лезвие крепится с двух сторон в направляющие каретки, закрепленные на гайках, установленные с возможностью перемещения по ходовым винтам, по которым данная конструкция совершает линейное движение. The closest in technical essence and the achieved result is a device according to the patent, containing a spindle, a blade, a printing surface of a 3D printer table, two guide carriages and a barrier brush. The device operates as follows: after printing is completed, the blade makes a sliding movement on the 3D printer’s printing table and cuts the printed product, then the blade pushes the product on the printed surface, after which the product rests on the barrier brush and rolls over the blade, which pushes it backwards printed product from the print surface. The blade is attached on both sides to the carriage guides mounted on nuts, mounted to move along the spindles on which this structure makes a linear movement.

В данном устройстве лезвие крепится через направляющие каретки к одному ходовому винту, что приводит к несимметричному процессу снятия напечатанного изделия, что может привести к неполадкам в процессе работы устройства и соответственно снижению производительности печати. In this device, the blade is attached through the guide carriages to one lead screw, which leads to an asymmetric process of removing the printed product, which can lead to malfunctions during operation of the device and, accordingly, reduced printing performance.

Техническим результатом заявленного устройства является повышение производительности FDM 3D принтера.The technical result of the claimed device is to increase the productivity of the FDM 3D printer.

Технический результат достигается тем, что устройство автоматического снятия и извлечения напечатанных изделий из 3D принтера, состоящее из двух ходовых винтов, на которых закреплены лезвие и шкивы приводного ремня, причем снабжено электроприводом вращения, связанным с одним из двух ходовых винтов, закрепленных с помощью подшипников в опорах, которые закреплены на основании 3D принтера, и соединенных между собой приводным ремнем, проходящим через шкивы, при этом ходовые винты снабжены гайками с закрепленным на них с помощью креплений лезвием, над которым смонтирован ограничивающий короб с выполненными в нем пазами, препятствующий отскоку напечатанного изделия в процессе снятия и обеспечивающий оставление напечатанного изделия позади лезвия после его прямого прохода, позволяя на обратном проходе лезвия убрать напечатанное изделие с печатного стола принтера, при этом электропривод вращения соединен с платой управления, обеспечивающей включение электропривода и движение лезвия на заданное расстояние в прямом направлении и последующий возврат его в исходное состояние.The technical result is achieved by the fact that the device for automatically removing and removing printed products from a 3D printer, consisting of two spindles, on which the blade and pulleys of the drive belt are mounted, is equipped with an electric drive of rotation associated with one of the two spindles, mounted with bearings in bearings, which are fixed on the basis of a 3D printer, and interconnected by a drive belt passing through the pulleys, while the lead screws are equipped with nuts secured to them by means of fasteners lez over which the bounding box is mounted with grooves made in it, preventing the printed product from bouncing during removal and ensuring that the printed product is left behind the blade after its direct passage, allowing the printed product to be removed from the printer’s printing table on the return passage, while the electric rotation drive is connected with a control board that enables the drive to be turned on and the blade to move for a given distance in the forward direction and then return it to its original state.

Соединение одного из ходовых винтов с электроприводом вращения с последующей передачей вращающего момента на второй ходовой винт при помощи приводного ремня, проходящего через шкивы, позволяет сделать возможным движение лезвия плавным и без перекосов, что приведет к надежной и автономной работе всего устройства, повышая производительность FDM 3D принтера. Также использование только одного электропривода позволяет уменьшить возможные габариты устройства и позволяет не изменять геометрию внутреннего пространства 3D принтера.The connection of one of the lead screws with an electric drive of rotation followed by the transmission of torque to the second lead screw using a drive belt passing through the pulleys allows the blade to move smoothly and without distortions, which will lead to reliable and autonomous operation of the entire device, increasing the performance of FDM 3D printer. Also, the use of only one electric drive allows you to reduce the possible dimensions of the device and allows you to not change the geometry of the interior of the 3D printer.

Установка гаек на ходовых винтах позволяет упростить конструкцию, повышая надежность устройства, что исключает возможные неполадки в работе и повышает производительность FDM 3D принтера.Installing nuts on the lead screws allows you to simplify the design, increasing the reliability of the device, which eliminates possible malfunctions and increases the productivity of the FDM 3D printer.

Установка лезвия при помощи креплений на гайки позволит упростить конструкцию, что приведет к ремонтоспособности и взаимозаменяемости отдельных элементов устройства, что исключает возможность незапланированного выхода устройства из работы, повышая тем самым производительность.Installing the blade with the help of fasteners on the nuts will simplify the design, which will lead to maintainability and interchangeability of individual elements of the device, which eliminates the possibility of an unplanned exit of the device from work, thereby increasing productivity.

Закрепление ходовых винтов при помощи подшипников в опорах, закрепленных на основании 3D принтера, делает конструкцию устойчивой к динамическим нагрузкам, что приводит к увеличению производительности, а также повышению надежности работы устройства.Fastening the spindles with bearings in bearings mounted on the base of the 3D printer makes the design resistant to dynamic loads, which leads to increased productivity and also increased reliability of the device.

Использование смонтированного над лезвием ограничивающего короба с выполненными в нем пазами, препятствующий отскоку напечатанного изделия в процессе снятия и обеспечивающий оставление напечатанного изделия позади лезвия после его прямого прохода, позволяя на обратном проходе лезвия убрать напечатанное изделие с печатного стола принтера, позволяет существенно повысить производительность, так как делает возможным извлечение напечатанных изделий из печатной камеры 3D принтера, а также исключает возможный вылет напечатанного изделия в процессе снятия с печатной поверхности, что может привести к нарушению основной работы 3D принтера и остановке печати. The use of a limiting box mounted above the blade with grooves made in it, preventing the printed product from bouncing during removal and ensuring that the printed product is left behind the blade after its direct passage, allowing the printed product to be removed from the printer’s print table on the back passage of the blade, which can significantly increase productivity, how it makes possible the extraction of printed products from the print chamber of a 3D printer, and also eliminates the possible crash of the printed product during removal from the printing surface, which can disrupt the basic operation 3D printer stop printing.

На чертеже представлен общий вид устройства автоматического снятия и извлечения напечатанных изделий из камеры 3D принтера. The drawing shows a General view of the device for automatic removal and removal of printed products from the camera 3D printer.

Устройство автоматического снятия и извлечения напечатанных изделий из камеры 3D принтера (на чертеже не показан) состоит из двух ходовых винтов 1, на которых с помощью гаек 2 установлены два устройства крепления 3 лезвия 4, установленного под наклоном. Устройства крепления 3 с помощью приводного ремня 5, муфты 6 и двух шкивов 7 соединены с электроприводом вращения 8. Ходовые винты 1 закреплены с помощью подшипников 9, которые установлены в опоры 10, которые закреплены на основании 12 3D принтера. Электропривод 8 подключается к стандартной плате расширения 3D принтера. Для того, чтобы в процессе снятия напечатанное изделие не отскочило в сторону, над лезвием 4 смонтирован ограничивающий короб 11, в котором выполнены пазы 13, позволяющие печатному столу 3D принтера перемещаться в вертикальном направлении. Ограничивающий короб 11 крепится к задней стенке 3D принтера.The device for automatically removing and removing printed products from a 3D printer camera (not shown in the drawing) consists of two lead screws 1, on which two fasteners 3 of the blade 4 mounted at an angle are mounted using nuts 2. The mounting device 3 using a drive belt 5, a clutch 6 and two pulleys 7 are connected to an electric drive of rotation 8. The lead screws 1 are fixed using bearings 9, which are installed in the bearings 10, which are mounted on the base 12 of the 3D printer. Actuator 8 connects to a standard 3D printer expansion card. In order for the printed product not to bounce to the side during removal, a restriction box 11 is mounted above the blade 4, in which grooves 13 are made, allowing the 3D printing table of the printer to move in the vertical direction. The bounding box 11 is attached to the rear wall of the 3D printer.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В разрабатываемом программно-аппаратном комплексе после окончания печати, принтер запускает подпрограмму снятия и извлечения напечатанного изделия. В соответствии с ней на электропривод 8, закрепленный в корпусе принтера, со стандартной платы расширения подается напряжение, инициализирующее вращение электропривода 8. Крутящий момент от электропривода 8 передается через муфту 6 и через приводной ремень 5 на ходовые винты 1, на которых расположены гайки 2, на которых установлены крепления 3 лезвия 4, в которых под наклоном установлено лезвие 4. Лезвие 4 пододвигается к печатному столу, который при этом поднимается до плотного соприкосновения с лезвием 4, которое скользящим движением срезает напечатанное изделие, при этом изделие оказывается позади лезвия 4 благодаря ограничивающему коробу 11, который смонтирован над лезвием 4 для предотвращения отскока напечатанного изделия в процессе снятия. Вертикальное перемещение печатного стола возможно благодаря выполненным в ограничивающем коробе 11 пазам 13. Затем обратным ходом лезвие 4 цепляет напечатанное изделие и выносит его за пределы рабочей камеры 3D принтера, становясь на прежнее место и ожидая последующего сигнала для работы.In the developed hardware and software complex, after printing is completed, the printer starts the subroutine for removing and removing the printed product. In accordance with it, the electric drive 8, mounted in the printer case, is supplied with voltage from the standard expansion card, which initiates the rotation of the electric drive 8. The torque from the electric drive 8 is transmitted through the clutch 6 and through the drive belt 5 to the lead screws 1, on which the nuts 2 are located, on which the fasteners 3 of the blade 4 are mounted, in which the blade 4 is mounted obliquely. The blade 4 moves to the printing table, which at the same time rises to close contact with the blade 4, which cuts with a sliding movement the printed product, while the product is behind the blade 4 due to the bounding box 11, which is mounted above the blade 4 to prevent rebound of the printed product during removal. Vertical movement of the printing table is possible due to the grooves made in the restriction box 11. Then, in reverse, the blade 4 catches the printed product and moves it outside the working chamber of the 3D printer, returning to its original place and waiting for the next signal for operation.

Таким образом, снабжение электроприводом вращения 8, связанным с одним из двух ходовых винтов 1, закрепленных с помощью подшипников 9 в опорах 10, которые закреплены на основании 12 3D принтера, и соединенных между собой приводным ремнем 5, проходящим через шкивы 7, и при этом ходовые винты 1 снабжены гайками 2 с закрепленным на них с помощью креплений 3 лезвием 4, над которым смонтирован ограничивающий короб 11, в котором выполнены пазы 13, препятствующий отскоку напечатанного изделия в процессе снятия и обеспечивающий оставление напечатанного изделия позади лезвия 4 после его прямого прохода, позволяя на обратном проходе лезвия 4 убрать напечатанное изделие с печатного стола принтера, при этом электропривод вращения 8 соединен с платой управления, обеспечивающей включение электропривода вращения 8 и движение лезвия 4 на заданное расстояние в прямом направлении и последующий возврат его в исходное состояние, повышает надежность процесса снятия и извлечения напечатанных изделий из камеры FDM 3D принтера, что в целом позволит увеличить производительность путем автономной работы устройства при неизменных габаритах.Thus, the provision of an electric drive of rotation 8, associated with one of the two lead screws 1, mounted using bearings 9 in the bearings 10, which are mounted on the base 12 of the 3D printer, and interconnected by a drive belt 5 passing through the pulleys 7, and the lead screws 1 are equipped with nuts 2 with a blade 4 fixed on them with fasteners 3, over which a restriction box 11 is mounted, in which grooves 13 are made, preventing the printed product from bouncing during removal and leaving the printed product behind the blade 4 after its direct passage, allowing on the return passage of the blade 4 to remove the printed product from the printing table of the printer, while the electric drive of rotation 8 is connected to a control board that enables the electric drive of rotation 8 and the movement of the blade 4 at a predetermined distance in the forward direction and subsequent returning it to its original state increases the reliability of the process of removing and removing printed products from the camera FDM 3D printer, which in general will increase productivity through battery life ARISING at constant size.

Claims

A device for automatically removing and removing printed products from a 3D printer, consisting of two spindles, on which a blade and pulleys of a drive belt are fixed, characterized in that it is equipped with an electric drive of rotation associated with one of the two spindles, fixed with bearings in bearings, which fixed on the basis of a 3D printer, and interconnected by a drive belt passing through the pulleys, while the lead screws are equipped with nuts with a blade fixed to them with fastenings, over which is mounted bounding box with grooves made in it, preventing the printed product from bouncing during removal and ensuring that the printed product is left behind the blade after its direct passage, allowing the printed product to be removed from the printer’s printing table on the return passage of the blade, while the rotation drive is connected to a control board providing turning on the electric drive, and moving the blade a predetermined distance in the forward direction, and then returning it to its original state.