一種具有旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥的3d打印裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥的3D打印裝置。旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥作為3D打印噴射系統(tǒng)的控制元件，從內(nèi)向外分別由閥芯、閥套、閥體和位移傳感器等部件組成。閥芯兩個(gè)凸肩上開有周期性分布的槽口，與其相對(duì)應(yīng)的閥套表面上開有對(duì)應(yīng)閥芯設(shè)置的進(jìn)料孔與負(fù)壓孔；閥芯由電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，結(jié)合進(jìn)料孔與負(fù)壓孔與閥芯對(duì)稱三角槽的位置變化，實(shí)現(xiàn)周期性快速通斷，由此達(dá)到噴射液滴的高頻率輸出。該裝置具有聯(lián)動(dòng)回吸結(jié)構(gòu)，可消除兩次噴射間液體因重力而滴落的現(xiàn)象，可靠性強(qiáng)。此外，這種旋轉(zhuǎn)式開關(guān)結(jié)構(gòu)使得噴射液滴的輸出流量，伴隨閥芯高速旋轉(zhuǎn)而迅速增大，尤其適用于高頻響和大流量的工業(yè)級(jí)快速成型領(lǐng)域。
【專利說明】一種具有旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥的3D打印裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是涉及用于快速成型的裝置，特別是涉及一種具有旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥的3D打印裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前主流的3D打印技術(shù)，通過材料的逐層疊加與固化成型，實(shí)現(xiàn)快速制造。在單層打印過程中，打印頭工作腔內(nèi)液體材料在外部驅(qū)動(dòng)力的作用下形成液滴，并以一定頻率和速率噴射到相應(yīng)位置。因此，穩(wěn)定、精確和快速的微滴噴射是確保3D打印品質(zhì)的關(guān)鍵。
[0003]3D微滴噴射主要有熱氣泡式，壓電式和閥控式三種形式。熱氣泡式(如參考專利200980159776.5)通過將液體材料加熱至30(TC以產(chǎn)生蒸汽氣泡，使材料在噴嘴處擠壓分離；然而，高溫加熱工藝對(duì)打印材料及噴頭提出了苛刻要求，大幅壓縮了其使用范圍。壓電式(如參考專利201110098956.6，US10035055)利用壓電材料在通電時(shí)產(chǎn)生形變的原理實(shí)現(xiàn)噴射，具有噴射裝置簡(jiǎn)單、噴射精度較高等優(yōu)點(diǎn)，但因壓電材料形變范圍有限，主要應(yīng)用于小流量系統(tǒng)。閥控式(如參考專利US005988807A)則是通過閥芯的快速啟閉來形成離散的噴射液滴，增大閥芯開度可迅速提升噴射流量，面對(duì)工業(yè)級(jí)3D打印的大流量需求，該噴射方式逐漸成為了研究熱點(diǎn)。然而，其仍存在以下一些不足，主要表現(xiàn)為:
I)作為核心指標(biāo)的打印效率仍不足，制約了 3D打印的進(jìn)一步大規(guī)模推廣。當(dāng)前閥控式噴射主要采用直動(dòng)式開關(guān)閥，該閥每個(gè)啟閉周期均存在閥芯加減速過程，啟閉時(shí)間長；尤其在大流量工況下，閥芯啟閉慣性力的不利影響更加顯著，由此嚴(yán)重制約了打印效率的提升。
[0004]2)閥控式噴射的可靠性隨輸出流量增大而降低，流量提升遇到瓶頸。面對(duì)大流量3D打印需求，由于閥芯的開度大小有限，閥控式噴射常通過增大閥芯直徑提升流量，卻大幅增加了閥芯的重量與慣性。高速噴射下，大質(zhì)量閥芯的慣性沖擊迫使輸出壓力及流量發(fā)生波動(dòng)，打印可靠性隨之迅速降低。
[0005]3)兩次噴射間易發(fā)生微液體滴落，制約高品質(zhì)打印。在完成一次噴射、二次噴射未開始的時(shí)間內(nèi)，噴頭內(nèi)的液體在重力作用易發(fā)生滴落，這嚴(yán)重影響了打印的精度。當(dāng)前閥控式噴射(如參考專利W0058373A2)缺乏對(duì)液體滴落的有效控制，抑制了打印精度的進(jìn)一步提升。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是提供一種適用于3D打印系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥，通過旋轉(zhuǎn)式閥體的快速通斷，實(shí)現(xiàn)高頻響、大流量的精確液滴噴射，尤其適用于大尺寸產(chǎn)品的快速成型。
[0007]本發(fā)明的具體實(shí)施方案是:一種具有旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥的3D打印裝置，包括3D噴射液體進(jìn)料裝置，與進(jìn)料裝置出液端相連通的旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥、與旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥出料口相連接的打印噴頭，所述旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥內(nèi)設(shè)有可與打印噴頭連通以形成3D噴射液體的輸料通道的原料腔，所述原料腔還連通有負(fù)壓管路，所述負(fù)壓管路與負(fù)壓裝置相連接，當(dāng)打印噴頭停止噴料時(shí)，負(fù)壓裝置控制經(jīng)負(fù)壓管路控制原料腔形成負(fù)壓以防止打印噴頭內(nèi)的3D噴射液體液體因重力發(fā)生滴落。
[0008]進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥包括:
一閥體:閥體左側(cè)上開設(shè)有與進(jìn)料裝置連通的進(jìn)料口，閥體右側(cè)與負(fù)壓管連通的負(fù)壓口、與打印噴頭連通的出料口 ；
一閥套:所述閥固定于閥體內(nèi)，所述閥套的套體設(shè)有與進(jìn)料口連通的進(jìn)料孔、與負(fù)壓口連通的負(fù)壓孔以及與出料口連通的出料孔；
一閥芯:所述閥芯固定于閥體內(nèi)，所述閥芯包括套設(shè)于一轉(zhuǎn)軸上且與轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)的左凸肩與右凸肩，所述轉(zhuǎn)軸一端穿過閥套與閥體與驅(qū)動(dòng)裝置相連接，所述閥套內(nèi)左凸肩與右凸肩之間的空間形成原料腔，所述左凸肩與右凸肩分別與閥套兩內(nèi)側(cè)端形成彈簧腔與控制腔，所述控制腔與彈簧腔經(jīng)電磁閥控制連通以驅(qū)動(dòng)左凸肩與右凸肩沿轉(zhuǎn)軸軸向滑動(dòng)，當(dāng)左凸肩外壁遮蔽進(jìn)料孔時(shí)，原料腔與負(fù)壓孔相連通，當(dāng)右凸肩外壁遮蔽負(fù)壓孔時(shí)，左凸肩與原料腔連通。
[0009]進(jìn)一步的，所述左凸肩表面上開有周期性分布的左槽口陣列，右凸肩表面上開有周期性分布的右槽口陣列，所述任意一個(gè)以閥芯軸線為邊界的平面，只與左槽口陣列和右槽口陣列其中一個(gè)相交，以使當(dāng)左槽口位于進(jìn)料孔下方時(shí)，負(fù)壓孔與右槽口錯(cuò)位，當(dāng)右槽口位于負(fù)壓孔下方時(shí)，進(jìn)油孔與左槽口錯(cuò)位。
[0010]進(jìn)一步的，所述左槽口陣列為三角槽陣列，所述右槽口陣列也為三角槽陣列，所述左槽口與右槽口的形狀為等腰三角形，所述進(jìn)料孔與負(fù)壓孔截面為菱形，所述進(jìn)料孔的內(nèi)銳角與左槽口頂角相等，負(fù)壓孔的內(nèi)銳角與右槽口頂角相等。
[0011]進(jìn)一步的，所述的菱形進(jìn)料口的長對(duì)角線距離值與閥芯在向右移動(dòng)的最大位移處進(jìn)料孔外頂點(diǎn)和左槽口陣列外頂點(diǎn)之間軸向距離值相等；負(fù)壓孔的長對(duì)角線距離值與閥芯在向左移動(dòng)的最大位移處負(fù)壓孔外頂點(diǎn)和右槽口外頂點(diǎn)之間軸向距離值相等。
[0012]進(jìn)一步的，所述的左凸肩背離右凸肩一側(cè)連接有穿過閥套及閥體的測(cè)試桿，所述測(cè)試桿與位移傳感器連接。
[0013]進(jìn)一步的，所述的左槽口陣列和右槽口陣列的三角槽個(gè)數(shù)為2?12個(gè)，所述的進(jìn)料孔與負(fù)壓孔的長對(duì)角線長度為4?15_。
[0014]進(jìn)一步的，所述左凸肩與閥套朝向左凸肩內(nèi)壁通過彈簧連接。
[0015]進(jìn)一步的，所述進(jìn)料裝置包括內(nèi)置有加熱裝置的材料盒，所述材料盒經(jīng)管路與旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥相連接，所述管路上設(shè)有過濾裝置、泵及單向閥。
[0016]進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)裝置為電機(jī)，所述轉(zhuǎn)軸與閥芯采用花鍵或平鍵連接，閥芯與閥套配合面設(shè)有閥芯密封圈。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
I)通過閥芯凸肩上設(shè)置機(jī)械PWM結(jié)構(gòu)，大幅提高3D打印的噴射頻率。在閥芯凸肩的徑向圓周上，周期性開有陣列槽口結(jié)構(gòu)；伴隨電機(jī)帶動(dòng)的閥芯旋轉(zhuǎn)，該結(jié)構(gòu)與靜止閥套上的流道實(shí)現(xiàn)周期性快速通斷，由此調(diào)節(jié)輸出液滴的頻率。加快電機(jī)轉(zhuǎn)速與增加槽口個(gè)數(shù)，均可迅速提升噴射頻率。
[0018]2)通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)閥結(jié)構(gòu)，突破了傳統(tǒng)噴射方式流量低的瓶頸。該旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥利用閥芯旋轉(zhuǎn)克服了傳統(tǒng)閥控式(如滑閥、錐閥結(jié)構(gòu))的閥芯慣性問題。閥芯上開有液體輸出流道，結(jié)合閥芯的高速旋轉(zhuǎn)將噴射液滴的流量提升至10L/min以上，尤其適用于大尺寸產(chǎn)品的快速成型。
[0019]3)該裝置具有聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)，可消除兩次噴射間液體因重力而滴落的現(xiàn)象，3D打印品質(zhì)高。當(dāng)完成一次噴射時(shí)，所設(shè)置的負(fù)壓裝置起作用，噴嘴內(nèi)的液體微幅回吸，避免了在下次噴射前液體因重力發(fā)生滴落，該負(fù)壓裝置在第二次噴射開始時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，由此消除了嚴(yán)重影響打印質(zhì)量的液體滴落問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是基于本發(fā)明的3D打印噴射系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明數(shù)字閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0022]圖3是本發(fā)明圖2 C-C剖面的示意圖。
[0023]圖4是本發(fā)明實(shí)施例閥芯上所開三角槽與閥套上菱形孔的位置關(guān)系圖。
[0024]圖5是本發(fā)明實(shí)施例閥芯處于右極限位置閥芯三角槽與菱形孔的位置關(guān)系圖。
[0025]圖6是本發(fā)明實(shí)施例閥芯處于左極限位置閥芯三角槽與菱形孔的位置關(guān)系圖。
[0026]圖7表征閥芯復(fù)位狀態(tài)下三角槽與菱形孔的位置關(guān)系。
[0027]圖8表征本發(fā)明在噴射狀態(tài)下的工作原理示意圖。
[0028]圖9表征本發(fā)明在回吸狀態(tài)下的工作原理示意圖。
[0029]圖中:1、主材料盒，2、加熱裝置，3、泵，4、溢流閥，5、過濾器，6、單向閥，7、旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥，8、打印噴頭，9、負(fù)壓裝置，9A、副材料盒，9B、空氣過濾器，10、第一高速開關(guān)閥，11、閥體，12、閥套，12A、左菱形孔，12B、右菱形孔，13、閥芯，13A、左三角槽陣列，13B、右三角槽陣列，14、閥套端蓋，15、閥蓋，16、電機(jī)，16A、電機(jī)輸出軸，17、閥芯密封圈陣列，18、控制腔，19、第二高速開關(guān)閥，20、彈簧，21、彈簧腔，22、位移傳感器，22A、測(cè)試桿。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0031]如圖1所示，圖1表示了本發(fā)明實(shí)施方案具有旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥7在3D打印噴射系統(tǒng)中的整體結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)中在具有加熱裝置2的主材料盒I中放入材料進(jìn)行加熱，使其滿足噴射條件。當(dāng)旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥7左位工作時(shí)，材料依次經(jīng)主材料盒1、泵3、過濾器5、單向閥
6、旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥7，而后從打印噴頭8中噴射出；旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥7是打印噴射系統(tǒng)的關(guān)鍵元件，通過閥芯13的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)離散液體的輸出該噴射系統(tǒng)工作過程中，為了避免了重力作用下液體的滴漏現(xiàn)象，旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥7連通經(jīng)管路連通有負(fù)壓裝置9，當(dāng)停止進(jìn)料時(shí)，打印噴頭8與負(fù)壓裝置9接通，在負(fù)壓作用下，打印噴頭8內(nèi)的液體材料形成微幅回吸狀態(tài)，避免了重力作用下液體的滴漏現(xiàn)象。
[0032]圖2?3示意性地表示了本發(fā)明實(shí)施方案的旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥7結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0033]旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥包括閥體11、閥套12、閥芯13和位移傳感器22 ;其中:閥套12安裝在閥體11內(nèi)部，閥芯13安裝在閥套12內(nèi)部，位移傳感器22安裝在閥體11端面上；旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥7為二位三通結(jié)構(gòu)，閥體11上的三個(gè)通口分別接液體輸入端、打印噴頭8和負(fù)壓裝置9。閥套上亦設(shè)有與三個(gè)通口連通的孔，包括圖中位于左側(cè)的進(jìn)料孔(與液體輸入端連通)、右側(cè)負(fù)壓孔(與負(fù)壓裝置9連通)以及下方的出料孔(與打印噴頭8連通)。
[0034]閥芯13通過電機(jī)16帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述電機(jī)的輸出軸與閥芯采用花鍵或平鍵連接，閥芯與閥套配合面由閥芯密封圈陣列17密封，閥芯13包括兩個(gè)部分即左凸肩與右凸肩，左凸肩表面上開有周期性分布的左槽口陣列，右凸肩表面上開有周期性分布的右槽口陣列，所述任意一個(gè)以閥芯軸線為邊界的平面，只與左槽口陣列和右槽口陣列其中一個(gè)相交，以使當(dāng)左槽口位于進(jìn)料孔下方時(shí)，負(fù)壓孔與右槽口錯(cuò)位，當(dāng)右槽口位于負(fù)壓孔下方時(shí)，進(jìn)油孔與左槽口錯(cuò)位。
[0035]本發(fā)明設(shè)計(jì)了閥芯周期性開有陣列槽口結(jié)構(gòu)配合進(jìn)料孔、負(fù)壓孔的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)出料孔的快速通斷。
[0036]在本實(shí)施例中，左凸肩與右凸肩凸肩表面上開有周期性分布的左三角槽陣列13A(即左槽口陣列)和右三角槽陣列13B (即右槽口陣列)，與其相對(duì)應(yīng)的閥套12內(nèi)表面上開有左菱形孔12A (即進(jìn)料孔)和右菱形孔12B (即負(fù)壓孔)。
[0037]左菱形孔12A和右菱形孔12B為菱形，左菱形孔12A與右菱形孔12B的形狀結(jié)構(gòu)—致。
[0038]左三角槽陣列13A和右三角槽陣列13B的三角槽為等腰三角形，左三角槽陣列13A和右三角槽陣列13B的三角槽形狀結(jié)構(gòu)一致。
[0039]左菱形孔12A的內(nèi)銳角α I與左三角槽陣列13Α的三角槽頂角α 2相等，右菱形孔12Β的內(nèi)銳角α 3與右三角槽陣列13Β的三角槽頂角α 4相等。左菱形孔12Α的長對(duì)角線距離值Α2，與閥芯13在向右移動(dòng)的最大位移處左菱形孔12Α外頂點(diǎn)和左三角槽陣列13Α外頂點(diǎn)之間軸向距離值A(chǔ)l相等；右菱形孔12Β的長對(duì)角線距離值Α4，與閥芯13在向左移動(dòng)的最大位移處右菱形孔12Β外頂點(diǎn)和右三角槽陣列13Β外頂點(diǎn)之間軸向距離值A(chǔ)3相等。
[0040]位移傳感器22通過測(cè)試桿22Α與閥芯13連接，閥芯13和測(cè)試桿22Α連接的端面，與閥套10內(nèi)端面形成與外部連通的彈簧腔21，彈簧腔21內(nèi)閥芯左凸肩與閥套12通過彈簧20連接；閥芯13右凸肩與閥套端蓋14間形成向外連通的控制腔18。
[0041]圖4飛表示閥芯13處于不同位置時(shí)，所開三角槽與閥套上菱形孔的位置關(guān)系圖。閥芯13上所開的左三角槽陣列13Α和右三角槽陣列13Β是旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥7設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。結(jié)合圖2，將左三角槽陣列13Α和右三角槽陣列13Β所對(duì)應(yīng)的凸肩部分沿圓周方向展開；同時(shí)將起液體入口作用的左菱形孔12Α與接通負(fù)壓裝置9的右菱形孔12Β，分別投影到左三角槽陣列13Α和右三角槽陣列13Β的展開圖上。需要注意的是，當(dāng)左菱形孔12Α與左三角槽陣列13Α連通時(shí)，右菱形孔12Β與右三角槽陣列13Β處于斷開狀態(tài)，由此避免從P 口輸入的液體直接從B 口經(jīng)負(fù)壓裝置9抽離，反義亦然。左上角槽陣列13Α與右三角槽陣列13Β的每個(gè)三角槽結(jié)構(gòu)相同。同時(shí)，由于本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥7的開關(guān)頻率，等于電機(jī)16轉(zhuǎn)速與左三角槽陣列13Α的三角槽個(gè)數(shù)乘積，因此增大電機(jī)轉(zhuǎn)速與三角槽個(gè)數(shù)，旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥7獲得聞的開關(guān)頻率。
[0042]為便于分析，下文中將液體輸出狀態(tài)與液體未輸出狀態(tài)的比值定義為“占空比”，該參數(shù)與閥芯旋轉(zhuǎn)速度，決定了噴射的速率及頻率。
[0043]如圖4所示，閥套12上所開的左菱形孔12Α和右菱形孔12Β為菱形狀，該結(jié)構(gòu)的節(jié)流損失小。菱形孔與三角槽陣列的配合結(jié)構(gòu)，比圓孔配合在單位時(shí)間內(nèi)的面積變化梯度大，“開” “關(guān)”過渡時(shí)所需時(shí)間短、能量損失小。為精確控制占空比，如圖5所示，左菱形孔12Α的內(nèi)銳角α I與左三角槽陣列13Α的三角槽頂角α 2相等，如圖6，右菱形孔12Β的內(nèi)銳角α 3與右三角槽陣列13Β的三角槽頂角α 4相等。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥7的占空比在(TlOO%之間大范圍變化，當(dāng)閥芯13處于右極限位置時(shí)，如圖5所示，左三角槽陣列13Α的三角槽頂端到左菱形孔12Α的外頂點(diǎn)的軸向距離值hl，與左菱形孔12A的長對(duì)角線力2相等；當(dāng)閥芯13處于左極限位置時(shí)，如圖6所示，右三角槽陣列13B的三角槽頂點(diǎn)到右菱形孔12B的外頂點(diǎn)的軸向距離值A(chǔ)3，與右菱形孔12B的長對(duì)角線A4相等。
[0044]圖7表征閥芯復(fù)位狀態(tài)下三角槽與菱形孔的位置關(guān)系。此時(shí)左菱形孔12A對(duì)應(yīng)閥芯13的右極限位置，伴隨閥芯的旋轉(zhuǎn)，左菱形孔12A與左三角槽陣列13A不連通，液體不輸入，即不發(fā)生噴射，機(jī)械占空比為0%。與此同時(shí)，右菱形孔12B位于右三角槽陣列13B的最左端，在閥芯13旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下右菱形孔12B與右三角槽陣列13B處于連通狀態(tài)，即與負(fù)壓裝置9相通的機(jī)械占空比最高可達(dá)100%。所以在閥芯復(fù)位工作時(shí)，結(jié)合圖2，打印噴頭8始終與負(fù)壓裝置9相通，由此避免了打印噴頭5的滴漏現(xiàn)象。
[0045]圖8、表征本發(fā)明噴射狀態(tài)與回吸狀態(tài)工作原理圖。當(dāng)處于噴射狀態(tài)時(shí)，液體由閥體11上的P 口進(jìn)入，并經(jīng)A 口與打印噴頭8相通，此時(shí)B 口關(guān)閉，由此實(shí)現(xiàn)液體的噴射。當(dāng)完成一次噴射后，進(jìn)入回吸狀態(tài)；此時(shí)，閥體11的P 口關(guān)閉，打印噴頭8經(jīng)A 口和B 口后與負(fù)壓裝置9連接，打印噴頭8內(nèi)的液體小幅回吸，以此避免液體滴漏，為下一次噴射做好準(zhǔn)備。
[0046]如圖9的回吸狀態(tài)實(shí)施例中，負(fù)壓裝置9由與大氣相通的副材料盒9A和空氣過濾器9B組成，副材料盒9A中的液面高度低于打印噴頭8內(nèi)的最低液面高度，二者液位差為A。利用第一高速開關(guān)閥10控制進(jìn)入副材料盒9A中液體的液面高度，通過調(diào)整液位差值由此獲得滿足不同噴射需求的回吸負(fù)壓值。
[0047]左三角槽陣列13A和右三角槽陣列13B的三角槽個(gè)數(shù)為2?12個(gè)，左菱形孔12A與右菱形孔12B的長對(duì)角線h2的取值為:4?15mm。
[0048]控制腔與彈簧腔經(jīng)電磁閥控制連通以驅(qū)動(dòng)左凸肩與右凸肩沿轉(zhuǎn)軸軸向滑動(dòng)，位移傳感器22實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閥芯13的位移且作為實(shí)際閥芯13位置反饋信號(hào)，并通過閥芯13閉環(huán)控制，提高閥芯13控制精度。
[0049]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥的3D打印裝置，其特征在于，包括3D噴射液體進(jìn)料裝置，與進(jìn)料裝置出液端相連通的旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥、與旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥出料口相連接的打印噴頭，所述旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥內(nèi)設(shè)有可與打印噴頭連通以形成3D噴射液體的輸料通道的原料腔，所述原料腔還連通有負(fù)壓管路，所述負(fù)壓管路與負(fù)壓裝置相連接，當(dāng)打印噴頭停止噴料時(shí)，負(fù)壓裝置控制經(jīng)負(fù)壓管路控制原料腔形成負(fù)壓以防止打印噴頭內(nèi)的3D噴射液體液體因重力發(fā)生滴落。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥的3D打印裝置，所述旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥包括: 一閥體:閥體左側(cè)上開設(shè)有與進(jìn)料裝置連通的進(jìn)料口，閥體右側(cè)與負(fù)壓管連通的負(fù)壓口、與打印噴頭連通的出料口 ； 一閥套:所述閥固定于閥體內(nèi)，所述閥套的套體設(shè)有與進(jìn)料口連通的進(jìn)料孔、與負(fù)壓口連通的負(fù)壓孔以及與出料口連通的出料孔； 一閥芯:所述閥芯固定于閥體內(nèi)，所述閥芯包括套設(shè)于一轉(zhuǎn)軸上且與轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)的左凸肩與右凸肩，所述轉(zhuǎn)軸一端穿過閥套與閥體與驅(qū)動(dòng)裝置相連接，所述閥套內(nèi)左凸肩與右凸肩之間的空間形成原料腔，所述左凸肩與右凸肩分別與閥套兩內(nèi)側(cè)端形成彈簧腔與控制腔，所述控制腔與彈簧腔經(jīng)電磁閥控制連通以驅(qū)動(dòng)左凸肩與右凸肩沿轉(zhuǎn)軸軸向滑動(dòng)，當(dāng)左凸肩外壁遮蔽進(jìn)料孔時(shí)，原料腔與負(fù)壓孔相連通，當(dāng)右凸肩外壁遮蔽負(fù)壓孔時(shí)，左凸肩與原料腔連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥的3D打印裝置，所述左凸肩表面上開有周期性分布的左槽口陣列，右凸肩表面上開有周期性分布的右槽口陣列，所述任意一個(gè)以閥芯軸線為邊界的平面，只與左槽口陣列和右槽口陣列其中一個(gè)相交，以使當(dāng)左槽口位于進(jìn)料孔下方時(shí)，負(fù)壓孔與右槽口錯(cuò)位，當(dāng)右槽口位于負(fù)壓孔下方時(shí)，進(jìn)油孔與左槽口錯(cuò)位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥的3D打印裝置，所述左槽口陣列為三角槽陣列，所述右槽口陣列也為三角槽陣列，所述左槽口與右槽口的形狀為等腰三角形，所述進(jìn)料孔與負(fù)壓孔截面為菱形，所述進(jìn)料孔的內(nèi)銳角與左槽口頂角相等，負(fù)壓孔的內(nèi)銳角與右槽口頂角相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥的3D打印裝置，所述的菱形進(jìn)料口的長對(duì)角線距離值與閥芯在向右移動(dòng)的最大位移處進(jìn)料孔外頂點(diǎn)和左槽口陣列外頂點(diǎn)之間軸向距離值相等；負(fù)壓孔的長對(duì)角線距離值與閥芯在向左移動(dòng)的最大位移處負(fù)壓孔外頂點(diǎn)和右槽口外頂點(diǎn)之間軸向距離值相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥的3D打印裝置，所述的左凸肩背離右凸肩一側(cè)連接有穿過閥套及閥體的測(cè)試桿，所述測(cè)試桿與位移傳感器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥的3D打印裝置，所述的左槽口陣列和右槽口陣列的三角槽個(gè)數(shù)為2?12個(gè)，所述的進(jìn)料孔與負(fù)壓孔的長對(duì)角線長度為4?15mm。
8.據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種具有旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥的3D打印裝置，所述左凸肩與閥套朝向左凸肩內(nèi)壁通過彈簧連接。
9.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥的3D打印裝置，所述進(jìn)料裝置包括內(nèi)置有加熱裝置的材料盒，所述材料盒經(jīng)管路與旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥相連接，所述管路上設(shè)有過濾裝置、泵及單向閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有旋轉(zhuǎn)式數(shù)字閥的3D打印裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置為電機(jī)，所述轉(zhuǎn)軸與閥芯采用花鍵或平鍵連接，閥芯與閥套配合面設(shè)有閥芯密封圈。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK104260350SQ201410473585
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】陳暉 , 吳強(qiáng)斌, 楊鴻藝, 梁紅星, 杜恒 申請(qǐng)人:福州大學(xué)