一种碳纤维3d打印铺放机
阅读说明：本技术 一种碳纤维3d打印铺放机 (Carbon fiber 3D prints laying machine ) 是由 彭敏敏 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种碳纤维3D打印铺放机；包括送料机构,位置补偿机构,碳纤维切断机构,碳纤维加热装置,碳纤维压紧装置,位置补偿机构。通过安装定位法兰,固定多轴机械臂或龙门式3轴、4轴机械装置上进行3D碳纤维打印。机头通过张紧装置保障原材料的送料张力,位置补偿机构控制送料长度及设备速度匹配误差的补偿,送料的同时通过远红外加热机构对碳纤维铺放位置进行定点加热,加热的同时碳纤维经过压紧装置进行压紧粘接,碳纤维铺放到预定位置后,切断机构切断碳纤维,完成铺放剩余尾料后,完成一次铺放流程。通过本发明,能够在生产中自动检测送料长度,自动控制加热温度,此装备效率与质量明显提高,为客户带来更好的效益。(The invention discloses a carbon fiber 3D printing laying machine; the device comprises a feeding mechanism, a position compensation mechanism, a carbon fiber cutting mechanism, a carbon fiber heating device, a carbon fiber pressing device and a position compensation mechanism. And 3D carbon fiber printing is carried out on a fixed multi-axis mechanical arm or a gantry type 3-axis or 4-axis mechanical device by installing a positioning flange. The aircraft nose passes through the pay-off tension of overspeed device tensioner guarantee raw and other materials, and compensation of pay-off length and equipment speed matching error is controlled to position compensation mechanism, and the carbon fiber is spread the position and is carried out the fixed point heating through far-infrared heating mechanism to the carbon fiber when the pay-off, and the carbon fiber compresses tightly the bonding through closing device when the heating, and after the carbon fiber was spread and is put the predetermined position, cutting mechanism cut off the carbon fiber, and after accomplishing to spread remaining tails, accomplish once and spread the flow. The invention can automatically detect the feeding length and automatically control the heating temperature in production, obviously improves the efficiency and quality of the equipment and brings better benefit to customers.)
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种碳纤维3D打印铺放机。
背景技术
目前在碳纤维3D打印中，大部份都采用最常见的是熔融沉积建模(FDM)打印机，它可以使用注入碳纤维的纤维丝(以及其他类型的纤维丝)来逐层铺设材料，其他碳纤维3D打印技术包括光敏树脂涂层碳纤维的固化，以及使用激光熔合与碳纤维绑在一起的热塑性塑料基础材料。此类打印机，速度慢，产品质量也无法保证，效率与质量都达不到客户的要求。随着客户要求越来越高，市场上出现了碳纤维3D打印机，在使用中也不是很理想。
发明内容
本发明为了解决目前的碳纤维3D打印机自动化程度低、生产效率低、成品质量难以把控、良品率较低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种碳纤维D打印铺放机，包括固定基板；所述固定基板呈六棱柱状，第一侧的第一边缘固定设置压力调节装置，以压力调节装置为起点，六棱柱体的侧壁沿逆时针方向分别设置连接法兰、气动张力控制装置、碳纤维送料盘、压紧粘合机构、红外加热机构和测温控制系统；压紧粘合机构连接一压紧粘合轮，红外加热机构靠近压紧粘合轮设置，测温控制系统靠近红外加热机构设置；所述切断机构和送料轮设置于第一侧的表面；切断机构连接切断剪刀，送料轮连接含差速补偿的伺服送料机构；伺服送料长度测量装置和前送料轮均设置于固定基板的第一侧，送料压紧轮边缘与前送料轮边缘相切；
所述碳纤维送料盘的中心位置设置送料盘装置，送料盘装置连接送料马达，送料马达固定设置于送料马达固定板；压紧粘合轮的转轴上设置FDM熔融线材加热嘴，FDM熔融线材加热嘴连接FDM熔融线材送料机构，FDM熔融线材送料机构连接FDM熔融线材高度调节机构，FDM熔融线材高度调节机构连接FDM高度调节步进马达；所述固定基板的第二侧设置气动电磁阀模组，所述气动张力控制装置与气动电磁阀模组连接；第二侧与第一侧设置含差速补偿的伺服送料机构和前送料轮的位置对应设置第一送料伺服马达和第二送料伺服马达；第二送料伺服马达连接送料压紧装置，送料压紧装置连接第一侧设置的送料压紧轮；红外加热机构包括用于红外加热的红外加热装置和红外测温装置；
其中，所述气动张力控制装置通过气动张力控制气缸连接气动电磁阀模组；所述送料压紧气缸连接送料压紧轮滑块机构，送料压紧轮滑块机构通过送料压紧轮轴承进行调节；送料压紧轮轴承固定设置于送料轮轴承座上；所述伺服送料长度测量装置与连接送料压紧轮长度测量装置相对设置于固定基板两侧；送料压紧轮长度测量装置固定设置于送料涨紧轮滑块装置上。
其中，送料盘由送料马达反转控制，通过磁粉离合器和电流张力控制器控制碳纤维送料张紧度。
其中，含差速补偿的伺服送料机构和前送料轮的送料轮带有单向旋转功能，用以弥补送料机构和打印主机之间的速度差，自动匹配送料速度；伺服送料长度测量装置用来测量实际碳纤维的输送长度，并且和前送料轮配合自动调整送料张力。
其中，含差速补偿的伺服送料机构和前送料轮送料出来的碳纤维经过导向机构后，由红外加热机构，测温控制系统，自动进行恒温控制，将碳纤维中的预浸料加热致成型温度，由压紧粘合机构，压紧粘合轮将碳纤维压紧粘合成型。
其中，碳纤维压紧粘合成型后到预设位置时切断机构自动切断碳纤维，并将预设尾料全部压紧粘合。
其中，在碳纤维成型的背侧加装有FDM成型机构，其中熔融线材送料机构，FDM熔融线材高度调节机构，高度调节步进马达，送料马达，完成FDM的D成型，通过程序切换完成功能转换达到一机多用的功能。
与现有技术相比，本发明提供的一种碳纤维3D打印铺放机，包括送料机构，位置补偿机构，碳纤维切断机构，碳纤维加热装置，碳纤维压紧装置，位置补偿机构。通过安装定位法兰，可固定于多轴机械臂或龙门式3轴、4轴机械装置上进行3D碳纤维打印。机头通过送料机构送料，其中张紧装置保障原材料的送料张力，位置补偿机构控制送料长度及设备速度匹配误差的补偿，送料的同时通过远红外加热机构对碳纤维铺放位置进行定点加热，加热的同时碳纤维经过压紧装置进行压紧粘接，碳纤维铺放到预定位置后，切断机构切断碳纤维，完成铺放剩余尾料后，完成一次铺放流程。本发明使用伺服自动送料通过磁粉离合器自动控制张力，自动测量长度，自动加热及压紧粘合，粘合通过恒压力伸缩机构控制粘合强度，并补偿位置误差。生产中自动检测送料长度，自动控制加热温度，此装备效率与质量明显提高，带来更好的效益。
附图说明
图1为本发明提供的一种碳纤维3D打印铺放机的第一侧结构示意图。
图2为本发明提供的一种碳纤维3D打印铺放机的第二侧结构示意图。
图3为本发明提供的一种碳纤维3D打印铺放机的内部分解结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
如图1-图3所示；本发明提供了一种碳纤维3D打印铺放机，包括固定基板3；所述固定基板3呈六棱柱状，第一侧的第一边缘固定设置压力调节装置1，以压力调节装置1为起点，六棱柱体的侧壁沿逆时针方向分别设置连接法兰2、气动张力控制装置4、碳纤维送料盘5、压紧粘合机构8、红外加热机构10和测温控制系统11；压紧粘合机构8连接一压紧粘合轮9，红外加热机构10靠近压紧粘合轮9设置，测温控制系统11靠近红外加热机构10设置；所述切断机构6和送料轮7设置于第一侧的表面；切断机构6连接切断剪刀12，送料轮7连接含差速补偿的伺服送料机构13；伺服送料长度测量装置14和前送料轮15均设置于固定基板3的第一侧，送料压紧轮16边缘与前送料轮15边缘相切；
所述碳纤维送料盘5的中心位置设置送料盘装置20，送料盘装置20连接送料马达32，送料马达32固定设置于送料马达固定板40；压紧粘合轮9的转轴上设置FDM熔融线材加热嘴29，FDM熔融线材加热嘴29连接FDM熔融线材送料机构30，FDM熔融线材送料机构30连接FDM熔融线材高度调节机构31，FDM熔融线材高度调节机构31连接FDM高度调节步进马达21；所述固定基板3的第二侧设置气动电磁阀模组22，所述气动张力控制装置4与气动电磁阀模组22连接；第二侧与第一侧设置含差速补偿的伺服送料机构13和前送料轮15的位置对应设置第一送料伺服马达24和第二送料伺服马达25；第二送料伺服马达25连接送料压紧装置26，送料压紧装置26连接第一侧设置的送料压紧轮16；红外加热机构10包括用于红外加热的红外加热装置28和红外测温装置27；
其中，所述气动张力控制装置4通过气动张力控制气缸41连接气动电磁阀模组22；所述送料压紧气缸23连接送料压紧轮滑块机构42，送料压紧轮滑块机构42通过送料压紧轮轴承43进行调节；送料压紧轮轴承43固定设置于送料轮轴承座44上；所述伺服送料长度测量装置14与连接送料压紧轮长度测量装置45相对设置于固定基板3两侧；送料压紧轮长度测量装置45固定设置于送料涨紧轮滑块装置46上。
其中，送料盘5由送料马达20反转控制，通过磁粉离合器和电流张力控制器控制碳纤维送料张紧度。
其中，含差速补偿的伺服送料机构13和前送料轮15的送料轮带有单向旋转功能，用以弥补送料机构和打印主机之间的速度差，自动匹配送料速度；伺服送料长度测量装置14用来测量实际碳纤维的输送长度，并且和前送料轮15配合自动调整送料张力。
其中，含差速补偿的伺服送料机构13和前送料轮15送料出来的碳纤维经过导向机构后，由红外加热机构10，测温控制系统11，自动进行恒温控制，将碳纤维中的预浸料加热致成型温度，由压紧粘合机构8，压紧粘合轮9将碳纤维压紧粘合成型。
其中，碳纤维压紧粘合成型后到预设位置时切断机构6自动切断碳纤维，并将预设尾料全部压紧粘合。
其中，在碳纤维成型的背侧加装有FDM成型机构，其中熔融线材送料机构30，FDM熔融线材高度调节机构31，高度调节步进马达21，送料马达32，完成FDM的3D成型，通过程序切换完成功能转换达到一机多用的功能。
具体的，在使用过程中，送料马达32先不运行，等穿好料气缸压紧后运行旋转，送料压紧气缸23松开，张紧气缸缩回，人工送料，确定送料到位，上料完成后送料压紧气缸23压紧，后补料伺服旋转，到达预定位置时，张紧气缸松开，如不到位，继后补料伺服旋转。出一定长度料，通过气缸伸缩控制切断剪刀12动作，剪掉料，两个伺服旋转送到到设定长度，伺服停止旋转；通过红外加热机构10加热到设定温度，请求机器人(或多轴机械臂)工作(在请求机器人工作前确认线材步进在最高位，否则报警提示)，机器人或多轴机械臂反馈已准备工作，两个伺服与机器人的速度相同旋转送料。当料送到设定长度(剪刀动作应该是机器人给信号或到达设定长度)，通过气缸伸缩控制切断剪刀12动作，剪掉料，机器人继续行走一定距离。两个伺服旋转送到到设定长度，伺服停止旋转，转碳纤维红外加热到设定温度，循环工作，除张紧气缸外，其它气缸在正常工作时候电磁阀断电，如果压力不够再人工选择压紧线圈给电。
成型压紧气缸下降(缩回)，步进移动到设定位置，线材红外加热，同时线材散热风扇工作，线材红外加热到设定温度，请求机器人工作，机器人反馈已准备工作，送料步进旋转。送到设定长度，送料步进停止旋转。步进回到初始位置(位置步进不动，整个周期完成后手动退回，或纤维工作时自动退回或提示位置报警)。
电气控制由上位机，人机界面(触摸屏)控制可编程控制器(PLC)进行，人机界面可显示当前压力位置等当前信息，并以数据的模式反映到人机界面，可保存在U盘或人机界面，本设备可保存多组数据配方，可适应多个产品直接调用配方即可生产。本设备效率与质量大幅度提升，为客户带来可观的收益，并提升了客户的行业竞争力与品牌的知名度。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本发明中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本发明所示的这些实施例，而是要符合与本发明所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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