本發(fā)明涉及一種漿料擠出系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前3D打印，激光雕刻等快速成型技術(shù)的發(fā)展越來越快，所取得的進(jìn)展，無論是從打印材料還是應(yīng)用領(lǐng)域來說，都越來越受到人們的關(guān)注。針對(duì)醫(yī)用領(lǐng)域的3D打印技術(shù)，比如打印義齒，打印骨骼的研究在國外已經(jīng)非常普遍，但在國內(nèi)，該方面的研究并不多見。國外一般集中針對(duì)義齒、骨骼成型材料等上游領(lǐng)域的研究，2015年美國DENTCA公司開發(fā)出新型3D打印義齒基托，并獲得FDA批準(zhǔn)上市。2016年7月，桑托斯大學(xué)的科學(xué)家們3D打印出仿生犬牙并成功取代了受傷拉布拉多犬的斷齒。德國的EnvisionTEC于2016年推出新型3D打印材料并被FDA批準(zhǔn)用于牙科。國外研究材料與設(shè)備造價(jià)昂貴，成本高，對(duì)普通消費(fèi)人群難以接受。而且傳統(tǒng)擠出方式有活塞式、螺桿式的擠出方式。但對(duì)于義齒成型精度要求來說，普通活塞擠出式由于易產(chǎn)生氣泡，擠出速率不易控制，因此無法滿足漿料成型的要求。螺桿擠出多見于黏土擠出，黏土顆粒大，摩擦力大，用螺桿易推送。而陶瓷、奶油等漿料顆粒微小，與螺桿表面摩擦力小，不易推送。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)所述問題，本發(fā)明提供一種可以滿足高精度，高致密性要求并具有好的兼容性的漿料擠出系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種漿料擠出系統(tǒng)，包括：凸輪盤1、柱塞桿2、送料盤組件4、進(jìn)出料組件6、下殼體7、快拆螺母8和傳動(dòng)軸組件9，其特征在于，

所述凸輪盤1水平固定在傳動(dòng)軸組件9的底端，其下端的環(huán)狀表面105，表面光滑且有一定的傾斜變化規(guī)律，設(shè)分為ab段、bc段、cd段和da段，cd段為上升段圓弧，圓弧的Z向高度隨角度改變而上升，ab段為下降段圓弧，圓弧Z向高度隨角度改變而下降，其余各段為水平圓弧段；這種變化規(guī)律與柱塞桿2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)應(yīng)。

所述送料盤組件4包括壓板401、O型密封圈403和送料盤402，O型密封圈403用于密封柱塞桿與儲(chǔ)料孔之間的配合間隙，壓板401壓在O型密封圈403上，壓板401的表面開有導(dǎo)向槽，在槽內(nèi)放置有復(fù)位簧片3，導(dǎo)向槽用以對(duì)復(fù)位簧片起導(dǎo)向作用；在送料盤402上開設(shè)有儲(chǔ)料孔408，各個(gè)儲(chǔ)料孔408位于凸輪盤1的下端的環(huán)狀表面105的下方；所述送料盤402通過傳動(dòng)軸組件與步進(jìn)電機(jī)相聯(lián)，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)送料盤組件4轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述的各個(gè)柱塞桿2分別置于送料盤組件4的儲(chǔ)料孔中，在復(fù)位簧片3的壓力作用下，柱塞桿2頂端與凸輪盤1始終點(diǎn)接觸；柱塞桿2在儲(chǔ)料孔內(nèi)上下移動(dòng)，當(dāng)柱塞桿2移動(dòng)至最低點(diǎn)處時(shí)，柱塞桿2底面與送料盤402下端面平齊，當(dāng)柱塞桿2上升至最高點(diǎn)時(shí)，儲(chǔ)料孔內(nèi)形成空腔；

所述送料盤組件4與進(jìn)出料組件6水平安裝在凸輪盤1正下方，送料盤組件4在上，進(jìn)出料組件6在下，兩者緊貼在一起，使送料盤組件4可以相對(duì)進(jìn)出料組件6轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述進(jìn)出料組件6上開有進(jìn)料孔602和出料孔601，進(jìn)料孔602與凸輪盤1下端的環(huán)狀表面105的上升段圓弧正對(duì)；出料空601與凸輪盤1下端的環(huán)狀表面105的下降段圓弧正對(duì)；

所述下殼體7通過快拆螺母8將進(jìn)出料組件6與送料盤組件4緊固，使兩者的上下接觸面緊密配合；送料盤組件與進(jìn)出料口組件之間的配合間隙通過O型密封圈密封連接。

本發(fā)提供的漿料精密擠出系統(tǒng)，一方面可以保證漿料成型的高精度，高致密性要求，另一方面滿足了打印不同漿料產(chǎn)品包括陶瓷、奶油、巧克力的兼容性，只需將設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行改進(jìn)，整體結(jié)構(gòu)原理可以保持不變，從而真正實(shí)現(xiàn)方案的多功用性。

附圖說明

圖1為擠出機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)圖

a為擠出機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部件分布圖

圖中標(biāo)號(hào)說明：1凸輪盤；2柱塞桿2；3復(fù)位簧片3；4送料盤組件；5螺釘；6進(jìn)出料組件；7下殼體7；8快拆螺母

b為傳動(dòng)軸組件外形圖

圖中標(biāo)號(hào)說明：9傳動(dòng)軸組件

圖2為凸輪盤結(jié)構(gòu)示意圖

a為凸輪盤仰視圖

圖中標(biāo)號(hào)說明：101過孔；102銷孔；103銷孔；104過孔；

b為下端面特征圖

圖中標(biāo)號(hào)說明：105下端環(huán)形表面

圖3為送料盤組件示意圖

a為送料盤組件外形圖

圖中標(biāo)號(hào)說明：401壓板；402送料盤；403導(dǎo)向槽；404鍵槽

b為送料盤組件剖視圖

圖中標(biāo)號(hào)說明：405O型密封圈；406O型密封圈；407O型密封圈；408儲(chǔ)料孔

圖4為進(jìn)出料組件示意圖

a為送料盤組件俯視圖

圖中標(biāo)號(hào)說明：601出料口；602進(jìn)料口

b為送料盤組件剖視圖

圖中標(biāo)號(hào)說明：603噴頭；604供料口接頭

圖5為傳動(dòng)軸組件示意圖

圖中標(biāo)號(hào)說明：901上殼體；902軸；903半圓鍵；904銷軸；

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供的多功用漿料精密擠出系統(tǒng)，包括：凸輪盤1、柱塞桿2、復(fù)位簧片3、送料盤組件4、螺釘5、進(jìn)出料組件6、下殼體7、快拆螺母8、傳動(dòng)軸組件9。

參見圖5，所述凸輪盤1特殊面朝下水平安裝在傳動(dòng)軸組件9底端，擠出系統(tǒng)工作過程中凸輪盤1是固定不動(dòng)的。參見圖3，所述柱塞桿2安裝在送料盤組件4的儲(chǔ)料孔408中。復(fù)位簧片3安裝在送料盤組件4上表面的導(dǎo)向槽403中。在復(fù)位簧片3的壓力作用下，柱塞桿2頂端與凸輪盤1始終接觸，且為點(diǎn)接觸。所述送料盤組件4與進(jìn)出料組件6水平安裝在凸輪盤1正下方，送料盤組件4在上，進(jìn)出料組件6在下，兩者緊貼在一起，使送料盤組件4可以相對(duì)進(jìn)出料組件6轉(zhuǎn)動(dòng)。所述進(jìn)出料組件6上開有進(jìn)料口和出料口。出料口正下方安裝噴頭603。

參見圖2，所述凸輪盤1下端環(huán)狀表面105進(jìn)行精密加工，表面光滑且有一定的傾斜變化規(guī)律:cd段為35度角所對(duì)應(yīng)的圓弧，圓弧Z向高度隨角度改變而上升，總上升量為2mm，ab段為60度角所對(duì)應(yīng)的圓弧，圓弧Z向高度隨角度改變而下降，總下降量為2mm，其余各段為水平圓弧段。這種變化規(guī)律與柱塞桿2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)應(yīng)。凸輪盤上開有過孔101104，主要作用是通過螺釘將凸輪盤固定在上殼體901上，銷孔102、103主要作用是將凸輪盤1定位。參見圖5，凸輪盤1通過銷軸904定位在傳動(dòng)軸組件下，并用螺釘將其與上殼體901固定。使凸輪盤的上升段cd與下降段ab分別于進(jìn)出料組件上的進(jìn)料孔602與出料孔601對(duì)正。

參見圖1、圖2、圖3，所述柱塞桿2在復(fù)位簧片3的作用下，上端始終頂在凸輪盤1下端環(huán)狀表面105上。在柱塞桿2隨送料盤402旋轉(zhuǎn)過程中，柱塞桿2會(huì)在凸輪盤1下端環(huán)狀表面105壓力的作用下，做規(guī)律性上下移動(dòng)。

參見圖3，所述送料盤組件4主要包括壓板401、送料盤402、O型密封圈405、406、407。所述壓板401主要作用為壓住O型密封圈405，壓板表面開有導(dǎo)向槽403，可以對(duì)復(fù)位簧片3起導(dǎo)向作用。所述O型密封圈406、407用于密封送料盤組件與進(jìn)出料口組件之間的配合間隙，防止陶瓷漿料從配合間隙泄露。所述O型密封圈405用于密封柱塞桿與儲(chǔ)料孔之間的配合間隙，防止擠出過程中漿料泄露。

參見圖3和5，所述送料盤402的鍵槽404與軸902上半圓鍵903配合聯(lián)接，軸902通過傳動(dòng)軸組件與步進(jìn)電機(jī)相聯(lián)，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)送料盤402轉(zhuǎn)動(dòng)。它與柱塞桿2，凸輪盤1均為擠出系統(tǒng)的核心部件。所述送料盤402上開有6個(gè)均勻分布的相同直徑大小的儲(chǔ)料孔408，每個(gè)儲(chǔ)料孔都對(duì)應(yīng)有一個(gè)柱塞桿2。柱塞桿2與儲(chǔ)料孔間隙配合。柱塞桿2頂端為半球形，通過復(fù)位簧片3與送料盤相連接。在復(fù)位簧片3的作用下擠出桿始終頂在凸輪盤表面。復(fù)位簧片3放在送料盤組件4的導(dǎo)向槽內(nèi)。柱塞桿2可在儲(chǔ)料孔內(nèi)上下移動(dòng)，當(dāng)柱塞桿2移動(dòng)至最低點(diǎn)處時(shí)，剛好柱塞桿2底面與送料盤402下端面平齊，當(dāng)柱塞桿2上升至最高點(diǎn)時(shí)，儲(chǔ)料孔內(nèi)形成空的容腔。

參見圖1，所述螺釘5作用是將送料盤組件4進(jìn)行軸向緊固，同時(shí)使復(fù)位簧片3產(chǎn)生初始?jí)毫?，以便于柱塞桿頂端始終與凸輪盤1下端面保持接觸。

參見圖4，所述進(jìn)出料組件6與送料盤組件4之間間隙配合安裝,上下接觸面緊密貼合。進(jìn)出料組件內(nèi)端面上開有進(jìn)料口602和出料口601。所述進(jìn)出料組件6在進(jìn)料口601位置的側(cè)面安裝有供料口接頭604，氣泵通過該接頭向進(jìn)料口內(nèi)持續(xù)供料。在出料口602位置的正下方安裝有噴頭603。

所述噴頭603擠出成型段做成直徑為0.4mm的針管狀，長(zhǎng)度L根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來取。

所述下殼體7通過快拆螺母8將進(jìn)出料組件6與送料盤組件4緊固，使兩者的上下接觸面緊密配合。

所述擠出方案實(shí)際上采用的是一種多活塞、多容腔連續(xù)性擠出方式。將儲(chǔ)料容腔離散化為若干小單位容腔儲(chǔ)料孔，通過控制柱塞桿2運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性來實(shí)現(xiàn)出料的持續(xù)性。

步進(jìn)電機(jī)安裝在機(jī)構(gòu)上端，步進(jìn)電機(jī)軸通過減速裝置直接與送料盤組件4相連接，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)可直接驅(qū)動(dòng)送料盤組件4。

所述進(jìn)出料組件6的出料口601開成60度相鄰儲(chǔ)料孔之間的夾角圓弧所對(duì)應(yīng)的凹槽，出口為開在凹槽中點(diǎn)位置的通孔。通孔處安裝擠出機(jī)構(gòu)的噴頭603，噴頭603的擠出成型長(zhǎng)度可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來定。

參考圖1，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)送料盤402轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，安裝在儲(chǔ)料孔中的柱塞桿2與送料盤402同步轉(zhuǎn)動(dòng)。以其中一個(gè)儲(chǔ)料孔為例，當(dāng)該儲(chǔ)料孔旋轉(zhuǎn)進(jìn)入進(jìn)料口602區(qū)域，相應(yīng)的柱塞桿2隨凸輪盤上升段cd走勢(shì)下而向上移動(dòng)，儲(chǔ)料孔料形成容腔，漿料進(jìn)入儲(chǔ)料孔內(nèi)，當(dāng)儲(chǔ)料孔旋轉(zhuǎn)至進(jìn)料孔602一側(cè)邊緣時(shí)，柱塞桿2上升至最高點(diǎn)，此時(shí)儲(chǔ)料孔充滿漿料。送料盤繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在進(jìn)入出料口區(qū)域之前，柱塞桿2是保持當(dāng)前狀態(tài)不變的。一旦該儲(chǔ)料孔進(jìn)入出料口601區(qū)域時(shí)，柱塞桿2在凸輪盤下降段ab表面壓力作用下，開始向下移動(dòng)，將漿料擠出；當(dāng)旋轉(zhuǎn)至出料口601區(qū)域邊緣時(shí)，漿料被完全擠出，此時(shí)，該儲(chǔ)料孔相鄰的下一個(gè)儲(chǔ)料孔剛好進(jìn)入出料口區(qū)域開始擠出漿料，其他儲(chǔ)料孔以此類推。這樣就實(shí)現(xiàn)了各柱塞桿擠出動(dòng)作的銜接性，保證了漿料的連續(xù)性擠出。

機(jī)構(gòu)若要增大或減小漿料的擠出速度，則只需增大或減小步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，送料盤402轉(zhuǎn)速便會(huì)相應(yīng)的增大或減小，導(dǎo)致柱塞桿2軸向運(yùn)動(dòng)速度的增大或減小,從而使擠出速度增大或減小。

機(jī)構(gòu)若要停止擠出漿料，則只需控制送料盤402反轉(zhuǎn)，使柱塞桿2回抽一定距離，即可中止?jié){料擠出動(dòng)作。

在擠出系統(tǒng)開始工作時(shí)，可先讓送料盤402預(yù)工作一段時(shí)間，使出料口601和進(jìn)料口602的凹槽內(nèi)全部充滿漿料，這樣在正常工作時(shí)，便可實(shí)現(xiàn)漿料從噴頭擠出。

本發(fā)明涉及的是一種多功用漿料擠出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)原理，而不僅僅指的是一種具體的多功用漿料擠出機(jī)構(gòu)。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)原理所做的任何細(xì)微修改，等同替換和改進(jìn)，均應(yīng)包含在本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。