一种用于打印热熔水泥材料的3d打印喷头及3d打印机的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头及3D打印机。3D打印喷头包括两个物料传输机构、切换机构、加热机构和喷嘴。由于3D打印喷头上设有两个物料传输机构和切换机构，当其中一个物料传输机构供料时，通道切换机构将传输机构与喷嘴导通，同时关闭另外一个物料传输机构与喷嘴的导通，即一个物料传输机构给喷嘴供料的同时，另一个物料传输机构可进行填充热熔水泥，当完成后，切换机构切换两个物料传输机构的开闭，实现两个物料传输机构不间断给喷嘴供料，实现连续打印；并且还设有加热机构，保证了热熔水泥在传输过程中不会凝固硬化。
【专利说明】
一种用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头及3D打印机
技术领域
[0001] 本实用新型涉及3D打印技术领域，具体涉及一种用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头及3D打印机。
【背景技术】
[0002] 3D打印技术又称为“快速成型技术”，已在医疗、模具、汽车、航空航天等领域广泛应用。但目前市面上，用于打印建筑热熔水泥方面的3D打印机器人和相配套的打印喷头还比较少，美国在这方面的技术处于领先地位，然而国内却仍然相对落后。对于用于打印建筑热熔水泥材料的打印喷头，要求较高，传统的桌面型3D打印机器人的喷头结构并不能满足使用要求。在打印建筑热熔水泥的过程中，由于材料的特殊性，如果不能在材料输送的过程中全程加热，就会很容易造成管道堵塞，打印中断。除此之外，如何让材料连续输送也是需要解决的一大难点，如果材料无法持续输送也会造成打印中断。
【发明内容】
[0003] 本实用新型提供一种能够连续打印热熔水泥的3D打印喷头及3D打印机。
[0004] —方面，一种实施例中提供一种用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头，包括:
[0005] 两个物料传输机构，传输机构包括驱动件、推杆和挤料箱，驱动件安装挤料箱的上端，挤料箱的侧面设有进料孔，推杆置于挤料箱内，推杆的一端与驱动件连接，另一端具有用于推料的推板，驱动件驱动推杆在挤料箱中上下移动；
[0006] 切换机构，切换机构包括阀体和阀芯，阀体具有两个进料孔和一个出料孔，两个进料孔均与出料孔联通，阀芯可旋转地安装在阀体内，阀芯横穿两个进料孔，阀芯位于两个进料孔的位置上分别设有一个导通孔，两个导通孔相互垂直设置，阀芯通过旋转可导通其中一个进料口；传输机构的挤料箱的下端与阀体连接，挤料箱与进料孔联通；
[0007] 加热机构，加热机构安装在挤料箱的下端和阀体上，用于对挤料箱下端和阀体加
执.，
[0008] 以及喷嘴，喷嘴安装在阀体下端，与阀体的出料孔联通，可根据需要更换不同直径的喷嘴。
[0009] 进一步地，驱动件为步进电机或伺服电机，推杆为精密丝杆，电机和挤料箱之间设有齿轮箱，齿轮箱内设有齿轮组，电机通过齿轮组与丝杆连接。
[0010] 进一步地，还包括止动机构，止动机构包括纵杆和横杆，纵杆可上下移动地安装在齿轮箱上，横杆的一端可拆卸地安装在纵杆的上端;丝杆的一端穿出齿轮箱，横杆的另一端与丝杆穿出齿轮箱的一端连接。
[0011] 进一步地，切换机构还包括驱动件，驱动件与阀芯连接，驱动阀芯旋转。
[0012] 进一步地，切换机构还包括传动轴、齿轮组和安装架，驱动件为步进电机或伺服电机，步进电机或伺服电机安装在齿轮箱上，安装架安装在阀体上，传动轴一端与步进电机或伺服电机连接，另一端可转动安装在安装架上；阀芯的一端穿出阀体，并通过齿轮组与传动轴连接。
[0013] 进一步地，加热机构包括加热槽和加热棒，加热槽为环形加热槽，安装在挤料箱的下端，加热条镶嵌在阀体内。
[0014] 进一步地，挤料箱的进料口上设有进料门，进料箱为圆筒结构，进料门为弧形板结构。
[0015] 进一步地，切换机构的齿轮组包括两个相互垂直啮合的齿轮，两个齿轮分别与阀芯和传动轴连接。
[0016] 进一步地，切换机构的步进电机或伺服电机通过联轴器与传动轴连接。
[0017] 另一方面，一种实施例中提供了一种3D打印机，包括上述的用于打印热熔水泥的 3D打印喷头。
[〇〇18]依据上述实施例的用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头及3D打印机，由于3D打印喷头上设有两个传输机构和切换机构，当其中一个传输机构供料时，切换机构将传输机构与喷嘴导通，同时关闭另外一个传输机构与喷嘴的导通，即一个传输机构给喷嘴供料的同时，另一个传输机构可进行填充热熔水泥，当完成后，切换机构切换两个传输机构的开闭， 实现两个传输机构不间断给喷嘴供料，实现连续打印；并且还设有加热机构，保证了热熔水泥在传输过程中不会凝固硬化。
【附图说明】
[〇〇19]图1为一种实施例中用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头的结构示意图；
[0020]图2为一种实施例中用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头的局部剖视图；
[0021 ]图3为一种实施例中用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头的剖视图。
【具体实施方式】
[0022]下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详细说明。
[〇〇23] 实施例一:
[〇〇24]在本实施例中提供了一种用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头，本3D打印喷头主要用于打印热熔水泥材料，也可用于打印其他易凝结的材料或热熔材料。
[〇〇25]如图1和图3所示，3D打印喷头主要包括传输机构100、切换传输结构200、加热机构 300和喷嘴400。
[0026]如图1所示，传输机构100主要包括驱动件101，推杆102和挤料箱103，为了方便安装及驱动，传输机构100还包括齿轮箱104和齿轮组105。驱动件100为步进电机，驱动件100 安装在齿轮箱104的上端，电机的输出轴伸入到齿轮箱104内，齿轮组105包括一个大齿轮和一个小齿轮，小齿轮安装在电机的输出轴上，大齿轮通过平面承载安装在齿轮箱104内，并且大齿轮和小齿轮啮合在一起。挤料箱103通过法兰盘安装在齿轮箱104的下端，挤料箱103 为圆筒结构，挤料箱103上设有一个进料口，在挤料口上安装有一个进料门106，进料门106 通过铰链安装在挤料箱103上，并且呈弯曲板的结构，关闭时与挤料箱103形成一个完整的圆筒。推杆102为丝杆，置于挤料箱103的腔体内，并且推杆102的上端安装在大齿轮上，大齿轮的中间设有螺纹孔，推杆102与大齿轮螺纹连接，并且推杆102的上端穿出齿轮箱103。推杆102的下端具有推板，推板和推杆102—体成型，即推杆102成为一个旋转上下移动地活塞，推板呈圆形略比挤料箱103的截面小。电机驱动大小齿轮带动推杆102旋转移动，实现推杆102的上下移动推挤热熔水泥。
[0027]本例中传输机构100具有两个，并排安装在一起，两个传输机构100的齿轮箱104合并成为一个大的齿轮箱。
[〇〇28] 如图3所示，切换传输结构200包括阀体201和阀芯202。阀体201为一个长方体结构，阀体201上具有两个进料孔和一个出料孔，两个进料孔的进料口设置在阀体201的上端， 出料孔的出料孔设置在阀体201的下端，两个进料孔在阀体201内汇合与出料孔联通。两个传输机构1 〇〇安装在阀体201的上端，两个挤料箱103分别与两个进料孔对应安装，使得挤料箱103与进料孔导通。阀芯202为转轴结构，阀芯202通过轴承可转动安装在阀体201内，阀芯 202的一端穿出阀体201，阀芯202横穿两个进料孔，并且在位于进料孔的位置上设有导通孔，两个导通孔相互垂直设置，两个导通孔中只有一个将进料孔导通，另一个则封闭，即始终只有一个进料孔被导通。为了防止阀芯202的漏料，在阀芯202的两端设置有密封圈207， 使得阀芯202与阀体201之间存在间隙，热熔水泥也不会从间隙中漏出。
[〇〇29]为了实现自动化生产打印，如图3所示，切换传输结构200还包括驱动件203、传动轴204、齿轮组205和安装架206。驱动件203为步进电机或伺服电机，安装在传输机构100的齿轮箱104上，驱动件203的输出轴垂直向下伸出齿轮箱104。安装架206安装在阀体201上， 安装架206上设有通孔，传动轴204设置有环形凸台，卡接传动轴204的下端穿设在安装架 206的通孔内，并通过环形凸台卡住，传动轴204的上端通过联轴器与驱动件203的输出轴连接。齿轮组205包括两个相互垂直啮合的齿轮，一个齿轮安装在传动轴204的下端，另一个齿轮安装在伸出阀体201的阀芯202上。驱动件203通过传动轴204和齿轮组205驱动阀芯202的旋转，实现两个进料孔导通的切换。
[0030] 如图2所示，加热机构300包括加热槽301和加热棒302。加热槽301为环形加热槽， 加热槽301通过法兰盘固定安装在挤料箱103的下端。加热条302具有多根，分别镶嵌在阀体 201内。加热槽301和加热棒302与外界加热装置连接，给挤料箱103和阀体201加热，防止热熔水泥的凝结固化。
[0031] 喷嘴400安装在阀体201的下端，与出料孔联通。
[〇〇32] 如图2所示，为了保护设备，3D打印喷头还包括止动机构500，止动机构500包括纵杆501和横杆502,纵杆501可上下移动地安装在齿轮箱104上，横杆502的一端可拆卸地安装在纵杆501的上端。推杆102的一端穿出齿轮箱104,横杆502的另一端与推杆102穿出齿轮箱 104的一端连接，实现对推杆102的旋转止动。
[〇〇33]在其他实施例中，传输机构100可以设置多个，如3个或者4个，切换机构200的阀体 201上设置对应个数的进料孔，并且阀芯202也相应设置，传输机构100可构成三通或者四通的阀体。
[〇〇34] 在其他实施例中，还包括控制机构，控制机构和传输机构100和切换机构200的步进电机电连接，控制机构控制整个设备的打印。
[〇〇35]本3D打印喷头的连续供料的原理为:给其中一个挤料箱103填料，填料后，转动阀芯201，阀体201开启对应位置的进料孔，电机驱动推杆102向下运动，将热熔水泥导入到阀体201中，最后从喷嘴400中挤出用于打印，在打印的过程中，另外一个进料孔关闭，并且另外一个挤料箱103进行填料，在前一个挤料箱103打印完之前完成填料；当前一个传输机构 100打印完热熔水泥后，转动阀芯201将前一个传输机构100对应的进料孔关闭，后一个传输机构100对应的进料口打开进行同样的挤料，从而实现两个传输机构100循环交替不间断的连续打印。
[〇〇36]本实施例提供的用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头，由于3D打印喷头上设有两个传输机构1〇〇和一个切换机构200,当其中一个传输机构100供料时，切换机构200将传输机构100与喷嘴400导通，同时关闭另外一个传输机构100与喷嘴400的导通，即一个传输机构100给喷嘴400供料的同时，另一个传输机构100可进行填充热熔水泥，当完成后，切换机构200切换两个传输机构100的开闭，实现两个传输机构100不间断给喷嘴供料，实现连续打印，当一个传输机构1〇〇对应的进料孔关闭使得热熔水泥在打印过程中不会挤回到挤料箱 103中。并且还设有加热机构，保证了热熔水泥在传输过程中不会凝固冻结。
[〇〇37] 实施例二:
[〇〇38]在本实施例中，提供了一种3D打印机。
[〇〇39]本3D打印机包括上述实施例一的用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头。
[0040]以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
【主权项】
1.一种用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头，其特征在于，包括: 两个物料传输机构，所述传输机构包括驱动件、推杆和挤料箱，所述驱动件安装所述挤 料箱的上端，所述挤料箱的侧面设有进料孔，所述推杆置于所述挤料箱内，所述推杆的一端 与所述驱动件连接，另一端具有用于推料的推板，所述驱动件驱动所述推杆在所述挤料箱 中上下移动； 切换机构，所述切换机构包括阀体和阀芯，所述阀体具有两个进料孔和一个出料孔，两 个所述进料孔均与所述出料孔联通，所述阀芯可旋转地安装在所述阀体内，所述阀芯横穿 两个所述进料孔，所述阀芯位于两个所述进料孔的位置上分别设有一个导通孔，两个导通 孔相互垂直设置，所述阀芯通过旋转可导通其中一个进料口；所述传输机构的挤料箱的下 端与所述阀体连接，所述挤料箱与所述进料孔联通； 加热机构，所述加热机构安装在所述挤料箱的下端和所述阀体上，用于对所述挤料箱 下端和阀体加热； 以及喷嘴，所述喷嘴安装在所述阀体下端，与所述阀体的出料孔联通。2.如权利要求1所述的用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头，其特征在于，所述驱动件 为步进电机或伺服电机，所述推杆为精密丝杆，所述电机和挤料箱之间设有齿轮箱，所述齿 轮箱内设有齿轮组，所述电机通过所述齿轮组与所述丝杆连接。3.如权利要求2所述的用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头，其特征在于，还包括止动 机构，所述止动机构包括纵杆和横杆，所述纵杆可上下移动地安装在所述齿轮箱上，所述横 杆的一端可拆卸地安装在所述纵杆的上端;所述丝杆的一端穿出所述齿轮箱，所述横杆的 另一端与所述丝杆穿出所述齿轮箱的一端连接。4.如权利要求3所述的用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头，其特征在于，所述切换机 构还包括驱动件，所述驱动件与所述阀芯连接，驱动所述阀芯旋转。5.如权利要求4所述的用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头，其特征在于，所述切换机 构还包括传动轴、齿轮组和安装架，所述驱动件为步进电机或伺服电机，所述步进电机或伺 服电机安装在所述齿轮箱上，所述安装架安装在阀体上，所述传动轴一端与所述步进电机 或伺服电机连接，另一端可转动安装在所述安装架上;所述阀芯的一端穿出所述阀体，并通 过齿轮组与所述传动轴连接。6.如权利要求5所述的用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头，其特征在于，所述加热机 构包括加热槽和加热棒，所述加热槽为环形加热槽，安装在所述挤料箱的下端，所述加热条 镶嵌在所述阀体内。7.如权利要求6所述的用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头，其特征在于，所述挤料箱 的进料口上设有进料门，所述进料箱为圆筒结构，所述进料门为弧形板结构。8.如权利要求7所述的用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头，其特征在于，所述切换机 构的齿轮组包括两个相互垂直啮合的齿轮，两个所述齿轮分别与所述阀芯和传动轴连接。9.如权利要求8所述的用于打印热熔水泥材料的3D打印喷头，其特征在于，所述切换机 构的步进电机或伺服电机通过联轴器与所述传动轴连接。10.—种3D打印机，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的用于打印热熔水泥 的3D打印喷头。
【文档编号】B28B1/24GK205704585SQ201620626697
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】文进希, 黄志昌, 徐天, 周超英, 黄鹏
【申请人】深圳市三帝梦工场科技开发有限公司