3D打印机的料管交换装置的制作方法

本发明涉及三维(threedimensional，3d)打印技术领域，尤其涉及一种3d打印机的料管交换装置。

背景技术

随者自造者时代的来临，消费型3d打印成为人人都负担得起的一股新兴技术，消费型3d打印技术同样可以运用到食品产业，标榜着在家就能自己印来吃的3d食品打印机开始出现在世面上。支持多食材的3d食品打印机机型是一种在考虑机器体积的前提下，其是最大化料管数量的解决方案，现有技术中3d食品打印机机中的料管具有光滑的管身，每个料管在填满待打印食物的状态下，可能重达数百克，每个料管仅仅以弹簧力夹持，稍有不慎，料管可能发生掉落的意外。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种3d打印机的料管交换装置，其能避免料管发生掉落的意外。

本发明一实施方式提供一种3d打印机的料管交换装置，包括一料管放置座及多个料管，所述料管放置座包括第一侧壁及第一底壁。所述第一侧壁上固定设置有多个第一夹持部，所述每一第一夹持部用于对应将一料管固定在所述料管放置座上，所述每一第一夹持部的两前端分别设置有一勾爪部，所述每一料管的管身上设置有导引面及锁定面；当所述勾爪部通过所述导引面导引滑动至所述锁定面时，所述勾爪部贴合于所述锁定面并被所述锁定面限位，以实现将所述料管固定在所述料管放置座上。

优选地，所述料管交换装置还包括一打印基座，所述打印基座包括第二侧壁及第二底壁，所述第二侧壁上固定设置有一第二夹持部，所述打印基座通过所述第二夹持部从所述料管放置座上抓取一料管。

优选地，所述第一夹持部与所述第二夹持部为叶片弹簧结构。

优选地，所述勾爪部具有第一斜切面，所述第二夹持部的两前端具有第二斜切面。

优选地，当第一料管被所述第一夹持部固定在所述料管放置座上时，所述第一夹持部的两前端的距离大于所述第二夹持部的两前端的距离；当所述打印基座通过所述第二夹持部从所述料管放置座上抓取所述第一料管时，所述第二夹持部将所述第一夹持部顶起，所述打印基座沿着靠向所述料管放置座的方向移动。

优选地，当所述打印基座沿着靠向所述料管放置座的方向移动一预设距离后，所述打印基座切换为朝着背离所述料管放置座的方向移动，直至所述第二夹持部与所述第一夹持部脱离接触。

优选地，当第一料管被所述第二夹持部固定在所述打印基座上时，所述第二夹持部的两前端的距离大于所述第一夹持部的两前端的距离；当所述打印基座将所述第一料管放回至所述料管放置座上时，所述第一夹持部将所述第二夹持部顶起，所述打印基座沿着靠向所述料管放置座的方向移动。

优选地，当所述第一夹持部的勾爪部滑动至所述锁定面并被所述锁定面限位时，所述打印基座切换为沿着背离所述料管放置座的方向移动，直至所述第二夹持部与所述第一夹持部脱离接触。

优选地，所述锁定面包括夹持面及自锁面，所述自锁面位于所述导引面及所述夹持面之间，所述勾爪部通过所述导引面导引滑动至所述夹持面，并被所述自锁面限位。

与现有技术相比，上述3d打印机的料管交换装置可以实现对料管进行自锁，避免因拉扯、甩动或其它不当外力导致料管跌落，同时在打印时实现料管自动解锁，结构简单，有效地提高机器使用的安全性。

附图说明

图1是本发明一实施方式的料管交换装置的结构示意图。

图2是本发明一实施方式的料管交换装置的局部放大图。

图3是本发明一实施方式的料管安装至料管放置座的示意图。

图4是本发明一实施方式的料管已完成安装至料管放置座的示意图。

图5是本发明一实施方式的料管实现自锁的示意图。

图6是本发明一实施方式的打印基座的结构示意图。

图7是本发明一实施方式的打印基座从料管放置座抓取料管的第一示意图。

图8是本发明一实施方式的打印基座从料管放置座抓取料管的第二示意图。

图9是本发明一实施方式的打印基座将料管放回至料管放置座的第一示意图。

图10是本发明一实施方式的打印基座将料管放回至料管放置座的第二示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1-4，在一实施方式中，一种3d打印机的料管交换装置100包括料管放置座1及多个料管。料管放置座1包括第一侧壁11及第一底壁12。每一料管用于装填待打印的食物，每一料管装填的食物可以相同也可以不相同。在本发明的其他实施方式中，每一料管亦可以根据实际打印需求来装填其他待打印的材料。

在一实施方式中，以三个料管为例，即料管2a、2b、2c，当然，料管的数量是可以多于三个或少于三个，在此不对料管的数量作限制。第一侧壁11上固定设置有多个第一夹持部，第一夹持部的数量优选大于或者等于料管的数量。本发明亦以三个第一夹持部为例，即第一夹持部13a、13b、13c，当然，第一夹持部的数量是可以多于三个或少于三个，在此不对第一夹持部的数量作限制。

每一第一夹持部13a、13b、13c用于对应将每一料管2a、2b、2c固定在料管放置座1上。举例而言，第一夹持部13a用于夹持料管2a，第一夹持部13b用于夹持料管2b，第一夹持部13c用于夹持料管2c。每一料管2a、2b、2c的底部可以与第一底壁12接触，从而使得第一底壁12可以托举料管2a、2b、2c。

由于每一第一夹持部13a、13b、13c的结构相同，每一料管2a、2b、2c的结构相同，以下仅以第一夹持部13a与料管2a为例进行说明。

第一夹持部13a的两前端分别设置有一勾爪部14，料管2a的管身两侧分别设置有导引面20及锁定面22。当需要将料管2a通过第一夹持部13a安装至料管放置座1上时，勾爪部14通过导引面20导引滑动至锁定面22，此时勾爪部14贴合于锁定面22并被锁定面22限位，勾爪部14实现对料管2a夹持，从而实现将料管2a固定在料管放置座1上。

在一实施方式中，锁定面22包括夹持面220及自锁面222。自锁面222位于导引面20及夹持面220之间，勾爪部14通过导引面20导引滑动至夹持面220，并被自锁面222限位，勾爪部14与夹持面220贴合。

请同时参阅图5，图5给出了料管2a自锁的原理。勾爪部14与夹持面220贴合并存在一接触点/面，勾爪部14与夹持面220的摩擦系数为u。当存在外力f(假设外力f的施力方向与第一侧壁11垂直)拔除料管2a时，对于勾爪部14而言，此时将产生使勾爪部14紧固的顺时针方向的第一力矩tcw(相对于勾爪部14中的弯曲段的圆心c而言，图未示)及使勾爪部14脱离的逆时针方向的第二力矩tccw(相对于勾爪部14中的弯曲段的圆心c而言，图未示)。勾爪部14中的弯曲段的半径小于料管2a的圆截面半径。第一力矩tcw的力臂长度为第一距离d1，第二力矩tccw的力臂长度为第二距离d2。

夹持面220与外力f存在一角度α。根据力矩计算公式可以得到，第一力矩tcw＝f/2*sinα*d2，第二力矩tccw＝f/2*sinα*u*d1，为了实现料管2a自锁，第一力矩tcw应大于第二力矩tccw，即需满足以下等式：f/2*sinα*d2＞f/2*sinα*u*d1，经过数学换算得到摩擦系数u需满足等式u<d2/d1，而由于d2>d1，故d2/d1>1且一般两种材料之间的摩擦系数小于1(塑料件相互摩擦系数为0.3)，u显然小于1，摩擦系数u必然满足等式u<d2/d1，即存在外力f拔除料管2a时，将会产生第一力矩tcw及第二力矩tccw且第一力矩tcw大于第二力矩tccw，进而实现料管2a自锁功能。

请同时参阅图6，料管料管交换装置100还包括一打印基座3。打印基座3包括第二侧壁30及第二底壁32，第二侧壁30上固定设置有第二夹持部34，打印基座3通过第二夹持部34从料管放置座1上抓取一料管2a、2b、2c。

在一实施方式中，第一夹持部13a、13b、13c与第二夹持部34可以是叶片弹簧结构，从而使得第一夹持部13a、13b、13c、第二夹持部34均能够与料管2a、2b、2c紧密接触并提供一定的夾持力。

请同时参阅图7-8，当打印基座3需要从料管放置座1上抓取料管2a时，此时料管2a被第一夹持部13a固定在料管放置座1上，第一夹持部13a的两前端具有第一距离d1，第二夹持部34的两前端具有第二距离d2，第一距离d1大于第二距离d2。当打印基座3沿着靠向料管放置座1的方向移动时，由于第一距离d1大于第二距离d2，第二夹持部34将把第一夹持部13a的勾爪部14顶起，进而使得勾爪部14脱离锁定面22，料管2a实现从第一夹持部13a中解锁。当打印基座3继续沿着靠向料管放置座1的方向移动一预设距离后，第二夹持部34完成抓取料管2a的动作，此时打印基座3转变移动方向，打印基座3朝着背离料管放置座1的方向移动，第二夹持部34与第一夹持部13a脱离接触，打印基座3完成抓取料管2a的动作。

需要说明的是，勾爪部14具有第一斜切面15，第二夹持部34的两前端亦具有第二斜切面36，从而使得第二夹持部34可以将第一夹持部13a、13b、13c顶起，第一夹持部3a、13b、13c亦可同样将第二夹持部34顶起。

请同时参阅图9-10，当打印基座3需要将料管2a放回至料管放置座1上时，此时料管2a被第二夹持部34固定在打印基座3上，第一距离d1小于第二距离d2。当打印基座3沿着靠向料管放置座1的方向移动时，由于第一距离d1小于第二距离d2，第一夹持部13a将把第二夹持部34顶起，进而使得勾爪部14可以沿着料管2a的导引面20进行滑动。当打印基座3继续沿着靠向料管放置座1的方向移动时，勾爪部14将滑动至锁定面22并被锁定面22限位，第一夹持部13a完成抓取料管2a的动作，此时打印基座3转变移动方向，打印基座3朝着背离料管放置座1的方向移动，第二夹持部34与第一夹持部13a脱离接触，打印基座3完成放置料管2a至的料管放置座1动作。

上述3d打印机的料管交换装置可以实现对料管进行自锁，避免因拉扯、甩动或其它不当外力导致料管跌落，同时在打印时实现料管自动解锁，结构简单，有效地提高机器使用的安全性。

对本领域的技术人员来说，可以根据本发明的发明方案和发明构思结合生产的实际需要做出其他相应的改变或调整，而这些改变和调整都应属于本发明所公开的范围。