3D打印耗材夹线焊接机构

技术领域

本发明涉及3D打印耗材装盘的技术领域，尤其涉及一种3D打印耗材夹线焊接机构。

背景技术

通常FDM类3D打印耗材使用绕线机完成绕线装盘操作，常规的绕线机采用半自动形式，具体为耗材初始端需要操作人员手动插入线盘的插孔以将耗材的初始段固定在线盘上，另外，绕线完毕后需要操作人员手动将线尾以来回穿插的形式插入线盘的两个穿线孔，以将耗材尾部固定在线盘上，故而绕线装盘效率不够高。申请号为2023111217567的专利公开一种耗材装盘流水线，其利用夹爪夹住耗材并令夹爪执行某些动作从而实现耗材初始端和线尾穿插固定在线盘上，但是该结构执行起来较为复杂，故而结构复杂。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种3D打印耗材夹线焊接机构，其可免人工将3D打印耗材完整绕线安装到线盘上，其中，3D打印耗材的线头和线尾均通过热熔焊接固定，一来实现简单方便，二来还能利用热熔将线尾熔断，免去剪断步骤，效率更高,适宜推广应用。

本发明所采用的技术方案为一种3D打印耗材夹线焊接机构，它包括线盘安装模块、焊接枪模块和耗材端部抓取模块，所述线盘安装模块包括供线盘安装的安装工位，所述线盘包括中心筒和位于所述中心筒的两侧的侧板，所述焊接枪模块包括可转动的转动安装座、设置在所述转动安装座上的伸缩电机和设置在所述伸缩电机的输出轴上的焊接枪，所述焊接枪位于所述安装工位的斜上方；

所述耗材端部抓取模块包括设置在所述安装工位上方的一组两个用于取放3D打印耗材的端部夹爪、用于安装并驱动所述端部夹爪进行横移的横移气缸和用于安装并驱动所述横移气缸进行升降的升降气缸；

所述线盘上设置有线头焊接工位和线尾焊接工位，所述端部夹爪可将3D打印耗材夹取至所述线头焊接工位处或所述线尾焊接工位处，所述焊接枪可分别在所述线头焊接工位处或所述线尾焊接工位处将3D打印耗材焊接在线盘上。

在上述方案中，待绕线装盘的线盘可以安装在安装工位上，线盘有线头焊接工位和线尾焊接工位，这两个工位是对应3D打印耗材绕线到线盘后的线头和线尾的焊接固定操作位置，焊接主要采用焊接枪利用热熔实现，焊接枪通过可转动的转动安装座以及伸缩电机的伸缩动作实现位置变动并在线头焊接工位和线尾焊接工位处对3D打印耗材进行焊接。

在一种实施例中，所述线盘安装模块包括安装板、转动设置在所述安装板上的安装轴和与所述安装轴传动连接的转动驱动器，所述安装轴与线盘的中心筒相适配。

在上述方案中，线盘的中心筒是和安装轴对接安装的，安装轴被驱动转动可带动线盘进行转动，继而为线盘绕线装盘提供基础。转动驱动器可为马达。

在一种实施例中，所述线盘安装模块包括设置在所述安装工位前方的线盘限位固定模块，所述线盘限位固定模块包括输出轴垂直朝向所述安装板的推动电机、设置在所述推动电机的输出轴上的滑台、设置在所述滑台上的旋转电机和设置在所述旋转电机的输出轴上的推板，当线盘通过安装在所述安装轴上时，所述推板正对着所述线盘。

在上述方案中，线盘限位固定模块可以利用推板向前推并抵触在线盘上，这样线盘在安装轴上就可以被前后夹紧固定，使得绕线过程中，线盘不会左右偏移；另外，线盘在绕线旋转时，推板可被旋转电机驱动而进行旋转。

在一种实施例中，所述转动安装座的下部设置有转轴，所述转动安装座可绕所述转轴转动，通过所述转动安装座的转动，所述焊接枪的枪头可在朝向所述线头焊接工位和所述线尾焊接工位的方位之间进行切换。

在上述方案中，转轴的轴线平行于安装板所在的平面；3D打印耗材端部采用焊接的方式进行固定在线盘上，线盘绕线前，3D打印耗材的端部作为线头，被端部夹爪转移到线盘内部，比如中心筒和侧板的连接处，焊接枪可转动且可藉由伸缩电机而实现前伸后退，故而焊接枪可以对接到被端部夹爪夹住的3D打印耗材利用热焊将3D打印耗材固定在线盘上，等后续耗材绕线完毕后，再利用端部夹爪将3D打印耗材从线盘延伸出来的一段进行夹住，再通过焊接枪搭配端部夹爪的运动再对该段3D打印耗材进行焊接到线盘上，并且，还可利用焊接枪将3D打印耗材从焊接处熔断，使得3D打印耗材断成两截，一截连接在线盘上作为载料线盘的线尾，另一截作为原始3D打印耗材的新的线头，并使得3D打印耗材可以准备执行一个线盘的绕线。

在一种实施例中，所述焊接枪倾斜设置。

在一种实施例中，所述转动安装座的上部设置有滑轨，所述焊接枪上设置有与所述滑轨相适配的导向滑套。

在一种实施例中，两个所述端部夹爪平齐设置或一高一低设置。

在一种实施例中，所述线头焊接工位设置在线盘的中心筒和侧板之间，所述线尾焊接工位设置在所述侧板上，所述线头焊接工位和所述线尾焊接工位沿着中心筒的长度方向上对齐。

在上述方案中，两个工位有对齐关系，这样在焊接线头和线尾时更为方便。

在一种实施例中，所述耗材端部抓取模块包括位于所述端部夹爪的一侧且与3D打印耗材相适配的限位夹线轮组和夹线驱动轮组，所述限位夹线轮组包括两个限位夹线轮，所述夹线驱动轮组包括两个夹紧轮和用于安装所述夹紧轮的夹紧轮座，其中一个所述夹紧轮座设置有与相应的所述夹紧轮的中心轴传动连接的皮带传动模块，另一个所述夹紧轮座对应设置推动气缸。

在上述方案中，熔断3D打印耗材以及焊接载料线盘的线尾部分时(其中线尾部分指的是3D打印耗材被熔断断开后变成线尾的那部分3D打印耗材，为了简化描述，故而把没熔断之前但是熔断之后就会形成线尾的那部分3D打印耗材命名为线尾部分)，可以搭配夹线驱动轮组对3D打印耗材进行调节松紧，比如端部夹爪将线尾部分带动到线盘处准备焊接过程中，若3D打印耗材整体绷紧导致端部夹爪无法移动线尾部分时，可以通过夹线驱动轮组将3D打印耗材进行调松，另外，当熔断3D打印耗材时，可以利用夹线驱动轮组对3D打印耗材进行回抽辅助3D打印耗材断开。

在一种实施例中，所述端部夹爪包括可开闭的两片夹片，两片夹片的相向对面设置有与3D打印耗材相适配的凹槽。

在上述方案中，每个夹片上的凹槽为月牙形，凹槽的半径和耗材的半径相同，这样在夹线驱动轮组将3D打印耗材拉动时，可以保持端部夹爪既能夹着3D打印耗材，又能避免3D打印耗材从夹片上脱离。

附图说明

图1是一种实施例中的本发明的结构示意图；

图2是一种实施例中的安装工位、线头焊接工位和所述线尾焊接工位的位置示意图；

图3是一种实施例中的另一个角度的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

如图1至图3所示，本发明所采用的技术方案为一种3D打印耗材夹线焊接机构，包括线盘安装模块1、焊接枪模块2和耗材端部抓取模块3，所述线盘安装模块1包括供线盘4安装的安装工位5，所述线盘4包括中心筒6和位于所述中心筒6的两侧的侧板7，所述焊接枪模块2包括可转动的转动安装座8、设置在所述转动安装座8上的伸缩电机9和设置在所述伸缩电机9的输出轴上的焊接枪10，所述焊接枪10位于所述安装工位5的斜上方；

所述耗材端部抓取模块3包括设置在所述安装工位5上方的一组两个用于取放3D打印耗材11的端部夹爪12、用于安装并驱动所述端部夹爪12进行横移的横移气缸13和用于安装并驱动所述横移气缸13进行升降的升降气缸14；

所述线盘4上设置有线头焊接工位15和线尾焊接工位16，所述端部夹爪12可将3D打印耗材11夹取至所述线头焊接工位15处或所述线尾焊接工位16处，所述焊接枪10可分别在所述线头焊接工位15处或所述线尾焊接工位16处将3D打印耗材11焊接在线盘4上。

在上述方案中，待绕线装盘的线盘4可以安装在安装工位5上，线盘4有线头焊接工位15和线尾焊接工位16，这两个工位是对应3D打印耗材11绕线到线盘4后的线头和线尾的焊接固定操作位置，焊接主要采用焊接枪10利用热熔实现，焊接枪10通过可转动的转动安装座8以及伸缩电机9的伸缩动作实现位置变动并在线头焊接工位15和线尾焊接工位16处对3D打印耗材11进行焊接。

在一种实施例中，所述线盘安装模块1包括安装板17、转动设置在所述安装板17上的安装轴18和与所述安装轴18传动连接的转动驱动器19，所述安装轴18与线盘4的中心筒6相适配。

在上述方案中，线盘4的中心筒6是和安装轴18对接安装的，安装轴18被驱动转动可带动线盘4进行转动，继而为线盘4绕线装盘提供基础。转动驱动器19可为马达。

在一种实施例中，所述线盘安装模块1包括设置在所述安装工位5前方的线盘限位固定模块，所述线盘限位固定模块包括输出轴垂直朝向所述安装板17的推动电机20、设置在所述推动电机20的输出轴上的滑台21、设置在所述滑台21上的旋转电机22和设置在所述旋转电机22的输出轴上的推板23，当线盘4通过安装在所述安装轴18上时，所述推板23正对着所述线盘4。

在上述方案中，线盘限位固定模块可以利用推板23向前推并抵触在线盘4上，这样线盘4在安装轴18上就可以被前后夹紧固定，使得绕线过程中，线盘4不会左右偏移；另外，线盘4在绕线旋转时，推板23可被旋转电机22驱动而进行旋转。

在一种实施例中，所述转动安装座8的下部设置有转轴24，所述转动安装座8可绕所述转轴24转动，通过所述转动安装座8的转动，所述焊接枪10的枪头25可在朝向所述线头焊接工位15和所述线尾焊接工位16的方位之间进行切换。

在上述方案中，转轴24的轴线平行于安装板17所在的平面；3D打印耗材11端部采用焊接的方式进行固定在线盘上，线盘绕线前，3D打印耗材11的端部作为线头，被端部夹爪12转移到线盘4内部，比如中心筒6和侧板7的连接处，焊接枪10可转动且可藉由伸缩电机9而实现前伸后退，故而焊接枪10可以对接到被端部夹爪12夹住的3D打印耗材11利用热焊将3D打印耗材11固定在线盘4上，等后续耗材绕线完毕后，再利用端部夹爪12将3D打印耗材11从线盘延伸出来的一段进行夹住，再通过焊接枪10搭配端部夹爪12的运动再对该段3D打印耗材11进行焊接到线盘上，并且，还可利用焊接枪10将3D打印耗材11从焊接处熔断，使得3D打印耗材11断成两截，一截连接在线盘上作为载料线盘的线尾，另一截作为原始3D打印耗材11的新的线头，并使得3D打印耗材11可以准备执行一个线盘的绕线。

在一种实施例中，所述焊接枪10倾斜设置。

在一种实施例中，所述转动安装座8的上部设置有滑轨26，所述焊接枪10上设置有与所述滑轨26相适配的导向滑套27。

在一种实施例中，两个所述端部夹爪12平齐设置或一高一低设置。

在一种实施例中，所述线头焊接工位15设置在线盘4的中心筒6和侧板7之间，所述线尾焊接工位16设置在所述侧板7上，所述线头焊接工位15和所述线尾焊接工位16沿着中心筒6的长度方向上对齐。

在上述方案中，两个工位有对齐关系，这样在焊接线头和线尾时更为方便。

在一种实施例中，所述耗材端部抓取模块3包括位于所述端部夹爪12的一侧且与3D打印耗材11相适配的限位夹线轮组28和夹线驱动轮组29，所述限位夹线轮组28包括两个限位夹线轮30，所述夹线驱动轮组29包括两个夹紧轮31和用于安装所述夹紧轮31的夹紧轮座32，其中一个所述夹紧轮座32设置有与相应的所述夹紧轮31的中心轴传动连接的皮带传动模块33，另一个所述夹紧轮座32对应设置推动气缸34。

在上述方案中，熔断3D打印耗材11以及焊接载料线盘的线尾部分时(其中线尾部分指的是3D打印耗材11被熔断断开后变成线尾的那部分3D打印耗材11，为了简化描述，故而把没熔断之前但是熔断之后就会形成线尾的那部分3D打印耗材11命名为线尾部分)，可以搭配夹线驱动轮组29对3D打印耗材11进行调节松紧，比如端部夹爪12将线尾部分带动到线盘处准备焊接过程中，若3D打印耗材11整体绷紧导致端部夹爪12无法移动线尾部分时，可以通过夹线驱动轮组29将3D打印耗材11进行调松，另外，当熔断3D打印耗材11时，可以利用夹线驱动轮组29对3D打印耗材11进行回抽辅助3D打印耗材11断开。

在一种实施例中，所述端部夹爪12包括可开闭的两片夹片35，两片夹片35的相向对面设置有与3D打印耗材11相适配的凹槽36。

在上述方案中，每个夹片35上的凹槽36为月牙形，凹槽36的半径和耗材的半径相同，这样在夹线驱动轮组29将3D打印耗材11拉动时，可以保持端部夹爪12既能夹着3D打印耗材11，又能避免3D打印耗材11从夹片35上脱离。