三维打印的制造方法

三维打印的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及快速成型领域，尤其是一种三维打印机。三维打印机包括喷头装置；其中，喷头装置包括喷头架、选料台、进料台和选料驱动装置；选料台、进料台和选料驱动装置均设置在喷头架上；进料台上设置有至少两个用于耗材的通过的进料孔；选料台上设置有至少一个用于耗材通过的选料孔；选料驱动装置连接进料台和/或选料台，用于驱动进料台与选料台做相对运动，使选料孔与进料孔接通。本实用新型三维打印机，在进料台上设置有多个进料孔，在选料台上设置至少一个选料孔，在不同的进料孔内设置不同或相同的耗材，通过选料驱动装置驱动进料台和选料台进行相对运动，不同的进料口与选料孔接通后，可以使不同的耗材通过，从而完成进料多种耗材进料。
【专利说明】三维打印机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及快速成型领域，具体而言，涉及一种三维打印机。
【背景技术】
[0002]三维打印是一种快速成形技术，以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用，比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件等，已经有使用这种技术打印而成的零部件。由于物品通过材料一层一层的累积后，再被打印出来，该技术也被称为累积制造。
[0003]现有的三维打印机一次打印大多只能打印一种耗材，而一次打印能打印多种耗材有重要的现实意义，如打印主要模型的同时还要用容易去除的材料打印辅助支撑，又如有的模型由多种不同的材料(色彩或材质等不同)组成，这些都需要一种能打印多耗材的三维打印机。有一种基于熔融沉积技术的三维打印机，一次打印一个喷头只能喷出一种耗材，为实现多耗材打印，采用增加喷头让多个喷头交替打印的方法。这种多耗材交替的打印方式打印出的模型多种耗材之间不连贯，打印速度慢，喷头个数增加有限从而一次打印只能用少数的耗材。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种三维打印机，以解决上述的问题。
[0005]在本实用新型的实施例中提供了一种三维打印机，包括喷头装置；
[0006]其中，喷头装置包括喷头架、选料台、进料台和选料驱动装置；
[0007]选料台、进料台和选料驱动装置均设置在喷头架上；
[0008]进料台上设置有至少两个用于耗材的通过的进料孔；
[0009]选料台上设置有至少一个用于耗材通过的选料孔；
[0010]选料驱动装置连接进料台和/或选料台，用于驱动进料台与选料台做相对运动，使选料孔与进料孔接通。
[0011]进一步的，选料驱动装置包括驱动电机和直线驱动装置；
[0012]直线驱动装置一端连接在选料台或进料台上，另一端连接驱动电机，驱动电机通过驱动直线驱动装置驱动选料台与进料台相对直线运动。
[0013]进一步的，选料驱动装置包括第三驱动电机；
[0014]第三驱动电机的电机轴连接进料台或选料台，用于驱动进料台与选料台相对转动。
[0015]进一步的，三维打印机还包括进料驱动装置；
[0016]进料驱动装置包括动力装置、传动结构和进料结构；
[0017]动力装置通过驱动传动结构，进而驱动进料结构完成进料或退料。
[0018]进一步的，进料驱动装置还包括离合驱动装置；[0019]离合驱动装置能驱动传动结构和进料结构进行离合，用于换料；
[0020]或，
[0021]离合驱动装置能驱动进料结构与耗材进行离合，用于换料；
[0022]和/ 或，
[0023]离合驱动装置为选料驱动装置。
[0024]进一步的，进料结构包括第二齿轮；
[0025]传动结构包括传动齿轮和第二传动轴；
[0026]传动齿轮设置在第二传动轴上，与第二齿轮啮合；
[0027]离合驱动装置驱动传动齿轮与第二齿轮离合；
[0028]和/ 或，
[0029]传动齿轮和/或第二齿轮的侧面与齿顶之间有倒角。
[0030]进一步的，三维打印机还包括喷嘴；
[0031]喷嘴上设置有喷孔，喷孔与选料孔相通，用于耗材的流出；
[0032]喷嘴设置在选料台或进料台上；
[0033]喷嘴与选料台分体设置或一体设置；
[0034]或，
[0035]喷嘴与进料台分体设置或一体设置。
[0036]进一步的，三维打印机还包括加热电阻；
[0037]加热电阻设置在选料台和/或进料台上，用于加热在选料孔和/或进料孔通过的耗材。
[0038]进一步的，三维打印机还还包括控制系统；
[0039]控制系统包括数据写入模块、数据处理模块和执行模块；
[0040]数据写入模块连接数据处理模块，用于将带有耗材信息的三维模型输入控制系统，并传输给数据处理模块；
[0041]数据处理模块还连接执行模块，用于接收数据写入模块传输的三维模型，并将三维模型进行处理，生成包含控制选料的控制数据，传输给执行模块；
[0042]执行模块根据控制数据，控制三维打印机进行打印。
[0043]进一步的，选料驱动装置在驱动选料台与进料台相对运动的过程中，进料孔的出料口在选料台上的最小投影始终在选料台上。
[0044]本实用新型三维打印机，在进料台上设置有多个进料孔，在选料台上设置至少一个选料孔，在不同的进料孔内设置不同或相同的耗材，通过选料驱动装置驱动进料台和选料台进行相对运动，不同的进料孔与选料孔接通后，可以使不同的耗材通过，从而进行多种耗材进料或退料。
【专利附图】

【附图说明】
[0045]为了更清楚地说明本实用新型【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施
[0046]方式，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。
[0047]图1为三维打印机喷头装置结构示意图；
[0048]图2为三维打印机直线运动式喷头装置结构示意图；
[0049]图3为三维打印机转动式喷头装置结构示意图；
[0050]图4为三维打印机进料驱动装置结构示意图；
[0051]图5为三维打印机结构示意图；
[0052]图6为双排直线式三维打印机结构示意图；
[0053]图7为图6的俯视图；
[0054]图8为单排直线式三维打印机结构示意图；
[0055]图9为图8的俯视图；
[0056]图10为摩擦轮离合进料式三维打印机结构示意图；
[0057]图11为三维打印机的导向轮结构示意图；
[0058]图12为双驱 动进料式三维打印机结构示意图；
[0059]图13为图12的立体图；
[0060]图14为偏喷嘴旋转式三维打印机结构示意图；
[0061]图15为图14的E-E剖视图；
[0062]图16为中心喷嘴旋转式三维打印机结构示意图；
[0063]图17为斜进正出式选料台结构示意图；
[0064]图18为斜进斜出式选料台结构示意图；
[0065]图19为传动结构示意图；
[0066]图20为进料台及喷嘴固定式结构示意图。
[0067]图中，1:载物台；2:喷头装置；3:储料轮；4:储料轮轴；5:出料板；100:选料台；101:选料孔；102:喷嘴；103:加热电阻；104:第一隔热板；105:X方向位置开关；106:Y方向位置开关；107:第一固定块；108:固定架；109:转动轴；110:第二隔热板；200:进料台；201:进料孔；202:Χ方向滑块；203:耗材；204:Χ导向轴；205:进料板；206:进料套；300:选料驱动装置；301:第一驱动电机；302:第一齿轮；303:齿条；304:第二驱动电机；305:丝杆；306:螺母；307:第三驱动电机；308:第一传动轴；309:第一固定板；310:固定块；311 =Y方向导向轴；312:第二固定板；313:联轴器；314:第三固定板；315:主动齿轮；316:从动齿轮；401:第四驱动电机；402:第二传动轴；403:第二齿轮；404:导向轮；405:导向轮轴；406:平衡块；407:滑块；408:第一导向轴；409:第一弹簧；410:固定环；411:传动齿轮；412:摩擦轮；413:摩擦轮轴；414:第二固定块；415:第三固定块；416:第一轴套；417:销；418:进料架；419:楔块；420:自润滑块；421:滑动架；422:压板；423:钢珠滚轮；424:第二轴套；425:第二弹簧；426:位置传感器；427:上板；428:连接套；429:进料轴；430 --第三传动轴；431:第一主动锥齿轮；432:第一从动锥齿轮；433:第二主动锥齿轮；434:第二从动锥齿轮；501:第五驱动电机。
【具体实施方式】
[0068]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。
[0069]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0070]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0071]如图2所示，本实用新型提供了一种三维打印机，其包括如图1所示的喷头装置2 ；
[0072]其中，喷头装置2包括喷头架、选料台100、进料台200和选料驱动装置300 ；
[0073]选料台100、进料台200和选料驱动装置300均设置在喷头架上；
[0074]进料台200上设置有至少两个用于耗材203的通过的进料孔201 ；
[0075]选料台100上设置有至少一个用于耗材203通过的选料孔101 ；
[0076]选料驱动装置300连接进料台200和/或选料台100，用于驱动进料台200与选料台100做相对运动，使选料孔101与进料孔201接通。
[0077]本实用新型主要涉及到喷头装置2，其工作原理为:在进料孔201内设置不同或相同的耗材203，选料驱动装置300驱动进料台200和选料台100相对运动时，进料孔201会与选料孔101接通。当进料孔201与选料孔101接通后，耗材203从两孔中通过，进行一种耗材203进料或退料；当需要进另外一种耗材203时，选料驱动装置300驱动进料台200和选料台100做相对运动，使设置有另外的耗材203的进料孔201与选料孔101相接通，从而进行另一种耗材203进料或退料。
[0078]需要指出的是，耗材203从选料孔101和进料孔201通过时，可以是利用自身重力通过，还可以是利用其它外部驱动力通过，只要能使耗材203在选料孔101和进料孔201通过即可。
[0079]进一步的，选料驱动装置300包括驱动电机和直线驱动装置；
[0080]直线驱动装置一端连接在选料台100或进料台200上，另一端连接第一驱动电机301，第一驱动电机301通过驱动直线驱动装置驱动选料台100与进料台200纵向或横向相对直线运动。
[0081]直线驱动装置包括第一齿轮302和齿条303 ;驱动电机为第一驱动电机301。
[0082]第一驱动电机301设置在喷头架上，在选料台100 —侧，且第一驱动电机301的电机轴设置在靠近选料台100的一侧；
[0083]第一齿轮302固定设置在第一驱动电机301的电机轴上，其轴线与第一驱动电机301的电机轴的轴线同线；
[0084]齿条303固定设置在选料台100或进料台200上，且与第一齿轮302啮合，用于驱动选料台100与进料台200相对滑动。
[0085]第一驱动电机301驱动第一齿轮302转动，从而驱动与第一齿轮302啮合的齿条303移动时，齿条303固定在选料台100或进料台200上，从而齿条303会带动选料台100或进料台200相对第一驱动电机301运动。当没有设置齿条303的进料台200或选料台100与第一驱动电机301齿条长度方向相对固定设置时，选料台100与进料台200就会做相对运动，从而完成耗材203沿齿条303长度方向的选料。
[0086]为了方便后面的叙述，我们将这种方向的选料方式定义为X方向选料。
[0087]直线驱动装置还可以是包括丝杆305和螺母306 ;驱动电机为第二驱动电机304。
[0088]第二驱动电机304设置在喷头架上，在选料台100—侧，且第二驱动电机304的电机轴设置在靠近选料台100的一侧；
[0089]丝杆305固定设置在第二驱动电机304的电机轴上，其轴线与第二驱动电机304的电机轴的轴线同线；
[0090]螺母306固定设置在选料台100或进料台200上，其与丝杆305螺纹连接，通过第二驱动电机304驱动丝杆305与螺母306配合进行驱动选料台100与进料台200相对直线运动。
[0091]由于第二驱动电机304在选料台100的一侧，因此，当第二驱动电机304驱动丝杆305转动时，丝杆305会通过与螺母306的配合，将固定有螺母306的选料台100或进料台200拉近向第二驱动电机304或推离第二驱动电机304。当没有设置有螺母306的进料台200或选料台100相对于第二驱动电机304丝杆长度方向固定设置时，就会实现第二驱动电机304驱动设有螺母306的选料台100或进料台200相对于没有设置有螺母306的进料台200或选料台100做相对运动，从而完成耗材203沿丝杆305长度方向的进料。
[0092]为了方便后面的叙述，我们将这种方向选料的方式定义为Y方向进料。
[0093]另外，将垂直与X方向和Y方向的方向定义为Z方向。
[0094]需要指出的是，齿轮302与齿条303配合的方式和丝杆305与螺母306配合的方式可以单独使用，也可以配合使用，即可以只使用一种方式实现X方向移动或Y方向移动，也可以使用两对齿轮302与齿条303的配合方式或两对丝杆305与螺母306配合的方式，再或者通过两种方式配合，实现X方向和Y方向同时移动。
[0095]还需要指出的是，直线驱动不局限于齿轮齿条、丝杆螺母，还可以是电机驱动同步带(同步带一处固定在选料台100或进料台200上)等直线驱动方式；直线驱动方向也不仅仅局限于X方向或Y方向，其还可以是两个夹角不为零的任意直线方向。
[0096]进一步的，选料驱动装置300包括第三驱动电机307，如图3所示；
[0097]第三驱动电机307的电机轴连接进料台200或选料台100，用于驱动进料台200与选料台100相对转动。
[0098]将第三驱动电机307设置在选料台100或进料台200的上方或下方，第一传动轴308的一端设置在第三驱动电机307的电机轴上,使第三驱动电机307能够驱动第一传动轴308转动。第一传动轴308的另一端连接选料台100或进料台200，使第一传动轴308转动时能带动选料台100或进料台200转动。将选料台100固定，将第一传动轴308设置在进料台200上；或者将进料台200固定，将第一传动轴308设置在选料台100上，从而当第三驱动电机307驱动第一传动轴308时，第一传动轴308带动选料台100或进料台200转动，从而使选料台100和进料台200做相对转动，完成圆周旋转方向选料。
[0099]需要指出的是，三维打印机上的选料方式不仅可以多个直线选料驱动进行配合，还可以有旋转选料驱动与直线选料驱动进行配合，从而达到需要的直线、曲线等任何运动轨迹的选料。
[0100]进一步的,如图4所示,三维打印机还包括进料驱动装置；
[0101]进料驱动装置包括动力装置、传动结构和进料结构；
[0102]动力装置通过驱动传动结构，进而驱动进料结构完成进料或退料。
[0103]进料装置可以为:动力装置为第四驱动电机401，传动结构可以为第四驱动电机401的电机轴，也可以包括第二传动轴402，还可以包括一对或一对以上的锥齿轮等可以改变传动方向的机构，其只要能实现将驱动力从第四驱动电机401传递到进料结构上即可。进料结构可以是第二齿轮403 (通过与耗材相抵驱动耗材进料)，还可以是其他结构，可以驱动耗材203进入或退出选料孔101即可。当耗材是液体时进料结构可以包括液压泵，通过第四驱动电机401驱动传动结构进而驱动液压泵产生液压力，驱动耗材进料或退料。
[0104]进一步的，如图4所示，进料驱动装置还包括离合驱动装置；
[0105]离合驱动装置能驱动传动结构和进料结构进行离合，用于换料；
[0106]或，
[0107]离合驱动装置能驱动进料结构与耗材203进行离合，用于换料；
[0108]和/ 或，
[0109]离合驱动装置为选料驱动装置300。
[0110]离合驱动装置，也就是让耗材203脱离和连接进料动力装置的装置，能使一个进料电机能驱动多个耗材203进料。
[0111]离合驱动装置可以是单独的驱动装置，在一定的情况下，还可以利用选料驱动装置300进行离合换料。即在选料时，将传动结构与选料台100相对固定连接，进料结构和耗材203与进料台200相对固定连接；或传动结和进料结构与选料台100相对固定连接，耗材203与进料台200相对固定连接；从而当选料驱动装置300驱动进料台200与选料台100相对运动时，可以使传动结构与进料结构离合或进料结构与耗材203离合。
[0112]需要指出的是，相对固定连接指二者在至少一个直线或旋转方向相对静止。
[0113]进一步的，进料结构包括第二齿轮403 ;
[0114]传动结构包括传动齿轮411和第二传动轴402 ；
[0115]传动齿轮411设置在第二传动轴402上，与第二齿轮403啮合；
[0116]离合驱动装置驱动传动齿轮411与第二齿轮403离合；
[0117]和/ 或，
[0118]传动齿轮411和/或第二齿轮403的侧面与齿顶之间有倒角。
[0119]如图19所示，还可以在第二传动轴402上设置传动齿轮411，通过传动齿轮411与第二齿轮403啮合进行驱动第二齿轮403转动，从而完成驱动耗材203进入或退出选料孔101的作业。此时，换料时可以使传动齿轮411与第二齿轮403进行离合。
[0120]这种离合方式，利用选料台100与进料台200的相对运动，让传动齿轮411直接在两个第二齿轮403之间进行滑动。传动齿轮411直接在两个第二齿轮403之间进行滑动时，传动齿轮411通过倒角滑入第二齿轮403的齿间，并通过弹簧的弹力作用在传动轴上，进而使传动齿轮411压向第二齿轮403与之进行啮合，这样的方式反应快速高效。
[0121]进一步的，三维打印机还包括喷嘴102 ；
[0122]喷嘴102上设置有喷孔，喷孔与选料孔101相通，用于耗材203的流出；
[0123]喷嘴102设置在选料台100或进料台200上；
[0124]喷嘴102与选料台100分体设置或一体设置；
[0125]或，喷嘴102与进料台200分体设置或一体设置。
[0126]喷嘴102上设置有一直径很小的喷孔，可使喷嘴102喷出的耗材203很细，从而提高三维打印精度，另外当选料驱动装置300驱动选料台100转动时，让喷嘴102固定在进料台200上，可以消除选料台100旋转对打印质量的影响
[0127]三维打印机还包括加热电阻；
[0128]加热电阻设置在选料台100和/或进料台200上，用于加热在选料孔101和/或进料孔201通过的耗材203 ；
[0129]由于耗材203多数为固体，因此在三维打印机进行打印作业时,需要将耗材203变为熔融状态，这样才方便对耗材203进行塑形，从而得到最终的产品。
[0130]进一步的，三维打印机还包括控制系统；
[0131]控制系统包括数据写入模块、数据处理模块和执行模块；
[0132]数据写入模块连接数据处理模块，用于将带有耗材信息的三维模型输入控制系统，并传输给数据处理模块；
[0133]数据处理模块还连接执行模块，用于接收数据写入模块传输的三维模型，并将三维模型进行切片等处理后，生成包含控制选料的控制数据，传输给执行模块；
[0134]执行模块根据控制数据，控制三维打印机进行打印。
[0135]在三维打印机上设置有控制系统后，一切都由控制系统进行智能控制，从而可以将三维数据模型打印出来。
[0136]数据写入模块还可以写入打印速度、打印密度等打印参数，并传给数据处理模块，数据处理模块根据打印参数和三维模型生成控制数据。
[0137]控制系统还可以包括数据采集模块，用于采集选料台100和/或进料台200的位置等信息，并将之反馈给数据处理模块，能让数据处理模块根据位置信息对向执行模块发出的控制数据做适应性调整。
[0138]进一步的，选料驱动装置300在驱动选料台100与进料台200相对运动的过程中，进料孔201在选料台100上的最小投影始终在选料台100上。
[0139]也就是说，当选料台100与进料台200因产生相对运动，而使选料孔101与部分进料孔201接通时，其余没有与选料孔101接通的进料孔201的靠近选料台100的一端被选料台100封闭，从而避免了没有进入选料孔101的耗材203从进料孔201内脱离的情况发生。
[0140]下面通过几个实施例，对上述各实施方式进行说明。
[0141]实施例一
[0142]如图5所示，打印机包括储料轮3，喷头装置2，载物台I和控制系统。
[0143]储料轮3可在储料轮轴4上转动，各耗材203从各自储料轮3中引出，进入喷头装置2，从喷头装置2中喷出不同的耗材203，载物台I承接喷出的耗材203，载物台I和喷头装置2在三个电机的驱动下做X、Y、Z三个方向的相对直线运动。控制系统通过控制三个电机的转动来控制喷头装置2与载物台I的相对运动。每个方向都可使载物台I和喷头装置2中的一个固定另一个运动，因喷头装置2涉及到的零部件较多，经常运动容易出错，因此优选喷头装置2三个方向固定在三维打印机机架上，载物台I做三个方向运动。耗材203可以是abs，可以是pla，可以是支撑材料，也可以是食品等可熔化材料。
[0144]喷头结构如图6和图7所示，喷嘴102与选料台100可以是一体式也可以是分体式，选料孔101和喷孔连通。进料台200有两排进料孔201，每排至少一个进料孔201，其上的每个进料孔201分别对应一种耗材203。选料台100上只有一个选料孔101。进料台200和选料台100上都设置有加热电阻103和温度感应器用于加热耗材203和温度检测，耗材203经过进料台200加热后熔化，变为熔融状态。选料台100和进料台200之间的距离大于或等于0，小于喷嘴102的喷孔的直径，进料台200相对选料台100移动，不同的进料孔201与选料孔101接通，就能从喷嘴102的喷孔喷出不同耗材203。为使喷出的耗材能从一种耗材203到另一种耗材203的突变，让两种耗材203混合段尽量短，进料孔201的出料口直径应当大于或等于选料孔101的进料口直径。
[0145]选料台100通过螺钉固定在第一固定块107上，它们之间有隔热垫；进料台200通过螺钉固定在X方向滑块202上，它们之间有第一隔热板104，第一隔热板104上有两排与进料台200上相对的孔，其直径与进料台200上孔的直径相同，为方便耗材203安装，第一隔热板104上的孔的上端有倒角；
[0146]X方向滑块202通过直线轴承或铜套可在X导向轴204上移动，X导向轴204固定在固定块310上，齿条303固定在两个X方向滑块202上，第一齿轮302固定在第一驱动电机301的转轴上，第一驱动电机301固定在第一固定板309上，步进电机带动第一齿轮302转动，第一齿轮302带动齿条303做X方向移动，从而X方向滑块202做X方向移动。
[0147]第一固定板309固定在两个固定块310上，两个固定块310分别通过直线轴承装在两根Y方向导向轴311上，Y方向导向轴311固定在第一固定块107上。第二固定板312固定在两个固定块310上，第二固定板312上固定一螺母306，丝杆305通过联轴器313与第二驱动电机304的电机轴连接，第二驱动电机304固定在第三固定板314上，第二驱动电机304驱动丝杆305转动，两个固定块310做Y方向移动。两个X方向滑块202上固定两根导向轮轴405，轴上有两排导向轮404，导向轮404外周设置有导向槽，内设置有轴承，能在导向轮轴405上转动。第二齿轮403固定在第二传动轴402上，第二传动轴402 —端与第四驱动电机401用联轴器313连接，另一端通过轴承连接在平衡块406上，第四驱动电机401固定在滑块407上，平衡块406、滑块407内有树脂滑套或直线轴承可在第一导向轴408上滑动，第一导向轴408两端有螺纹，螺纹上有螺母，如图所示。第一导向轴408两端有压簧，压簧一端压在螺母上，一端压在滑块407、平衡块406上，通过调整螺母使第二传动轴402停在两排耗材203的中间。也可用固定环410固定在第一导向轴408上取代螺母的作用。
[0148]进料板205固定在两个X方向滑块202上，每个耗材203上都套有一个软塑料的进料套206，进料套206 —端固定在进料板205上，一端固定在出料板5上，进料套206足够长以保证不阻碍进料台200运动。
[0149]X方向位置开关105固定在第一固定板309上，感应X方向滑块202的位置，用于定进料台200的X方向位置参考；Y方向位置开关106固定在第一固定块107上，感应固定块310的位置，用于定进料台200Υ方向位置参考。
[0150]进料台200上的孔按X、Y两个方向排列，为保证进料台200与选料台100的对孔精度，采取以下措施:
[0151]1、其中一个固定块310上有一 X方向销孔，进料台200上也有一 X方向销孔，在进料台200和X方向滑块202用螺钉固定前，用一销同时插入固定块310和进料台200上的销孔，以保证进料孔的X排列方向平行于X导向轴204的轴线，螺钉拧紧后，去掉销。
[0152]2、进料台200上有两个竖直方向销孔，选料台100上也有两个竖直方向销孔，在选料台100和第一固定块107用螺钉固定前，用两个销连接进料台200和选料台100，当各部安装好后，喷头上电，去掉两个销，找参考点，找到参考点时系统记录X、Y两个方向的位移，根据这两个位移参数，可以确定机械基准点从而系统可以控制进料台200和选料台100准确对孔。
[0153]本实施例的工作过程，控制系统对含有耗材信息的三维模型进行切片等处理，生成包含选料信息的指令集；控制系统控制载物台I进行X、Y、Z三个方向运动，通过三个位置传感器找三个方向的参考点；控制系统控制加热电阻103加热进料台200和选料台100，温度传感器把检测到的温度反馈给控制系统，温度达到要求时，第二驱动电机304驱动进料台200沿Y方向运动找Y方向参考点，然后回Y方向中间位置，第一驱动电机301驱动进料台200沿X方向运动找X方向参考点；接着做对孔运动，也即是让进料台200上的控制系统中选料信息指定的孔运动到与选料台100接口同心位置，其过程是控制系统控制进料台200先做X方向运动，后做Y方向运动，做Y方向运动偏离中心一定距离时，耗材203接触第二齿轮403，并推着其一起运动，第二传动轴402偏离第一弹簧409力平衡位置，开始受第一弹簧409的与运动方向相反的推力，从而使第二齿轮403紧压着耗材203 ;对孔到位后控制系统控制第四驱动电机401驱动第二齿轮403转动，从而被选定的耗材203从喷嘴102中挤出，冋时载物台I也按控制指令运动，开始打印二维|吴型；当收到控制系统换料指令时，载物台I减速运动，换料结束后恢复原来打印速度。如果要换的耗材203位置与当前打印耗材203的位置X方向相同，则进料台200只需做Y方向运动即可，除此外的运动流程都是，进料台200先Y方向运动回中间位置，然后做X方向运动，再做Y方向运动，其原则是只要做X方向运动，进料台200就必须得回Y方向的中间位置。
[0154]根据打印工艺需要上所述的进料运动包括进料和回抽，如喷嘴102走打印空白区域时可能需要回抽，阻止耗材203自动流出，当需要较长时间停止出丝时可以先回抽，然后再将选料台100和进料台200的空白处相对，即不让进料孔201和选料孔101相对。
[0155]喷头装置2换料时，载物台I停止运动或者减速运动，也可原速度运动。
[0156]当耗材203为不同颜色的时，可以根据要求可以打印出彩色的三维物体。载物台I按照模型的外形逐层打印，当需要换色时只要喷头装置2进行换料运动就可。
[0157]实施例二
[0158]根据实施例一做改变，进料台200只有Y方向两个孔，选料只需Y方向运动即可。
[0159]实施例三
[0160]根据实施例一做改变，进料台200只有X方向的至少两个孔，选料时第二齿轮403先做Y方向运动，第二齿轮403与耗材203脱离，接着进料台200做X方向运动，然后第二齿轮403再做一次Y方向运动进行对孔，使第二齿轮403压紧耗材203。
[0161]实施例四
[0162]该实施例与实施例一的主要差别在喷头装置如图8和图9所示，进料台200只有Y方向的单排孔，进料台200只需做X方向运动即可与选料台100对孔，喷嘴102与选料台100可以是一体式也可以是分体式，进料台200和两个X方向滑块202通过螺钉固定，他们之间有第一隔热板104，X方向滑块202通过直线轴承和X导向轴204连接，其可在X导向轴204上移动，X导向轴204固定在两个固定块310上。齿条303固定在X方向滑块202上，第一齿轮302装在第一驱动电机301上,第一驱动电机301固定在第一固定板309上，第一固定板309固定在固定块310上，第一驱动电机301转动可以带动X方向滑块202移动，也可以用同步带等传动方式。进料板205固定在X方向滑块202上，耗材203外套有进料套206，一端和进料板205连接，另一端固定在料库上，进料套206足够长不阻碍X方向滑块202运动。
[0163]第二齿轮403连接在第二传动轴402上，第二传动轴402通过联轴器连接在第四驱动电机401轴上，第四驱动电机401固定在滑块407上，滑块407内有塑料滑套或直线轴承，以使其可在第一导向轴408上自由滑动，第二固定板312的两端通过滑套与四个第一导向轴408连接，第二固定板312与滑块407、平衡块406之间有第一弹簧409，四个第一导向轴408上分别装有两个固定环410或卡环，第二固定板312的中间装有螺母306，螺母306上有丝杆305,丝杆305与第五驱动电机501的电机轴固定,第五驱动电机501固定在第三固定板314上，第三固定板314固定在固定块310上，第五驱动电机501转动可带动第二固定板312移动。四根第一导向轴408通过滑套与第一固定板309、第二固定板312、第三固定板314连接，其可相对第一固定板309、第二固定板312、第三固定板314滑动。当要第二齿轮403压紧耗材203时，第五驱动电机501带动第二固定板312做靠近耗材203运动，第二固定板312压第一弹簧409,第一弹簧409推滑块407和平衡块406,第二齿轮403碰到耗材203，第二固定板312继续推第一弹簧409，第二齿轮403压紧耗材203 ;当要第二齿轮403脱离耗材203时，第第五驱动电机501带动第二固定板312做远离耗材203方向运动，第二固定板312运动一小段距离和固定环410接触，第二固定板312推着右侧固定环410运动，右侧固定环410拉着第一导向轴408运动,第一导向轴408通过左侧固定环410拉滑块407和平衡块406运动,从而使第二齿轮403脱离耗材203。
[0164]X方向位置开关105固定在第一固定板309上，感应X方向滑块202的位置，用于定进料台200的X方向位置参考；温度传感器和加热电阻103装在进料台200上至少一处，选料台100上也装有温度传感器和加热电阻103。
[0165]本实施例喷头的工作过程为:
[0166]1、加热电阻103通电加热进料台200和选料台100，温度传感器把检测到的温度反馈给控制系统，温度达到要求时，第一驱动电机301驱动进料台200沿X方向运动找X方向参考点；
[0167]2、接着做对孔运动，也即是让进料台200上程序指定的孔运动到与选料孔101的接口同心的位置，其过程是第一驱动电机301驱动进料台200的X方向运动到指定的孔位置；
[0168]3、对孔到位后第五驱动电机501驱动第二固定板312前进使第二齿轮403压紧耗材203，第四驱动电机401驱动第二齿轮403转动，从而被选定的耗材203从选料孔101中挤出；
[0169]4、当收到控制系统换料指令时，第五驱动电机501驱动第二固定板312后退使第二齿轮403脱离耗材203，然后第一驱动电机301驱动进料台200X方向移动，重复2、3步骤。
[0170]喷头装置2换料时，载物台I停止运动或者减速运动，也可原速度运动。当耗材203为不同颜色的时，可以根据要求可以打印出彩色的三维物体。
[0171]实施例五
[0172]本实施例由实施例四改变可以得到，如图10所示，导向轮404装在导向轮轴405上并可在导向轮轴405上转动，每个耗材203被一个导向轮404和一个第二齿轮403压紧，第二齿轮403含有轴承装在第二传动轴402上，导向轮轴405和第二传动轴402均固定在X方向滑块202上，摩擦轮412装在摩擦轮轴413上，摩擦轮轴413和第四驱动电机401通过联轴器313连接，导向轮404为有一定弹性的橡胶等材料以保证每个导向轮404都能压紧耗材203，导向轮404的结构如图11所示，al的材料是橡胶等一定弹性的材料，a2是装在al内部的轴承。摩擦轮412也有一定的弹性以保证进料时能压紧每个第二齿轮403。该种方式通过摩擦轮412与不同的第二齿轮403结合以达对不同耗材203进料的目的。
[0173]实施例六
[0174]本方案根据实施例四进行改变可以得到，即当X方向选料台100只有两个孔时可以用两个电机分别对两个耗材203进料，其优点是不需要离合速度快，其结构如图12和图13所示。
[0175]两根第二传动轴402通过轴承装在两个X方向滑块202上，两个第二齿轮403通过螺钉分别和两根第二传动轴402固定在一起，两个导向轮404分别装在两根第二传动轴402上，并均可在第二传动轴402上转动，两个导向轮404结构如图ll，al的材料是橡胶等一定弹性的材料，a2是装在al内部的轴承。第二齿轮403和导向轮404组合进料，两根第二传动轴402分别被两个第四驱动电机401驱动，两个第四驱动电机401分别固定在第二固定块414和第三固定块415上,第一轴套416 —端通过螺钉和第四驱动电机401的电机轴固定，一端有腰型孔，第二传动轴402上装的销417可在腰型孔内滑动，这样第二传动轴402可与第四驱动电机401的电机轴一起转动也可相对其做轴向运动，第一驱动电机301通过第一齿轮302与齿条303配合或同步带等驱动两个X方向滑块202沿X方向运动进行选料，两根第二传动轴402跟着一起运动。选料结束后对应的第四驱动电机401开始转动进料。
[0176]实施例七
[0177]本实施例和实施例一的主要区别在喷头装置2，进料台200相对喷头装置2不动选料台100运动,通过选料台100与载物台I的复合运动，保证喷嘴102选料时不偏离预定的堆积轨迹。现结合下面两幅图对喷头结构进行说明。
[0178]该种实施方式至少有一个喷头装置2如图14和图15所示，该喷头装置2只有一个喷嘴102，其固定在转盘状的选料台100上，选料台100上有一选料孔101，选料孔101与喷嘴102的内孔连通，选料台100与喷嘴102也可为一个零件，圆盘状的进料台200的圆周方向上均布多个进料孔201，选料台100转动可与进料台200上的不同孔结合，从而实现不同耗材203都可以从同一喷嘴102喷出的目的。
[0179]选料台100和进料台200上都固定有加热电阻103和温度传感器，电刷固定在第一隔热板104上,用于给选料台100上的加热电阻103和温度传感器供电。第一隔热板104圆周方向均布与进料台200上进料孔201同轴心的通孔。进料台200固定在第一隔热板104上，选料台100固定在转动轴109上，转动轴109通过轴承与第一隔热板104连接，第二隔热板110固定在转动轴109上，固定架108固定在第二隔热板110上，从动齿轮316固定在固定架108上，主动齿轮315固定在第三驱动电机307的转轴上，电机转动，从而主动齿轮315带动从动齿轮316转动，从而固定架108、第二隔热板110、转动轴109、选料台100以及固定在第二隔热板110上的传动装置一起转动，从而达到选料的目的。
[0180]进料结构包括导向轮404、第二齿轮403、进料架418，导向轮404和第二齿轮403均通过轴装在进料架418上，导向轮404可沿进料架418上的水平腰型孔水平移动，安装导向轮404的导向轮轴405与进料架418有弹簧连接，优选回型弹簧，从而导向轮404可以把耗材203紧压在第二齿轮403上，第二齿轮403转动从而可以驱动耗材203进料。每个耗材203对应一个进料结构，进料结构均布在第一隔热板104圆周上，且如图所示其中心面指向第一隔热板104中心轴。
[0181 ] 摩擦轮412固定在第一从动锥齿轮432上，第一从动锥齿轮432固定在进料轴429上，进料轴429通过轴承连接在滑动架421上，第一主动锥齿轮431固定在第三传动轴430上，第三传动轴430通过轴承与滑动架421连接，第一从动锥齿轮432与第一主动锥齿轮431相啮合，优选的其轴交角小于90度，其目的在于当摩擦轮412压紧第二齿轮403时，摩擦轮412轴心能与第二齿轮403轴心平行。
[0182]自润滑块420固定在第二隔热板110上，其上有燕尾槽，滑动架421可在燕尾槽内直线滑动，楔块419与滑动架421通过斜面接触并可相对沿斜面滑动，楔块419竖直面与固定架108的竖直面接触并可相对竖直滑动，钢珠滚轮423固定在楔块419上，压板422受电机或电磁铁驱动可上下运动，当压板422向下运动时，受压钢珠滚轮423也向下运动从而楔块419向下运动，滑动架421水平向后运动，从而摩擦轮412向后运动脱离第二齿轮403。第二弹簧425、第二轴套424依次套在第三传动轴430上，第二弹簧425左端连接滑动架421右端连接第二轴套424，第二轴套424右端连接第二从动锥齿轮434，第二从动锥齿轮434右端接轴承，轴承固定在固定架108上，第二从动锥齿轮434和第三传动轴430之间有导向键或销，第二从动锥齿轮434转动可以带动第三传动轴430转动，第三传动轴430可相对第二从动锥齿轮434沿轴向滑动。当压板422不在向下压钢珠滚轮423时，受第一弹簧409的压力滑动架421向前运动，摩擦轮412再次与第二齿轮403贴合。
[0183]第二从动锥齿轮434与第二主动锥齿轮433啮合，第二主动锥齿轮433固定在第四驱动电机401的电机轴上，从而第二主动锥齿轮433可以驱动第二从动锥齿轮434转动，从而驱动第三传动轴430转动，从而驱动第一主动锥齿轮431转动，然后第一从动锥齿轮432转动，然后摩擦轮412转动，摩擦轮412通过摩擦力驱动第二齿轮403转动，从而进退料。
[0184]第三驱动电机307、第四驱动电机401、位置传感器426以及用于驱动压板422运动的电磁铁或电机都固定在上板427上，上板427、连接套428、第一隔热板104固定连接在一起。[0185]为保证选料台100与进料台200的对孔精度，采取以下措施:
[0186]选料台100和进料台200上分别有两个销孔，在选料台100和转动轴109用螺钉固定前，用两个销连接选料台100和进料台200，，当各部安装好后，喷头上电，去掉两个销，找参考点，找到参考点时系统记录选料台100转的角度，根据这个角度参数，可以确定机械基准点从而系统可以控制进料台200和选料台100准确对孔。
[0187]本实施例喷头装置2的工作流程是:
[0188]1、对选料台100和进料台200加热，使其达到要求的温度；
[0189]2、步进电机或电磁铁驱动压板422下降从而摩擦轮412与第二齿轮403脱离；
[0190]3、第三驱动电机307转动，主动齿轮315、从动齿轮316、固定架108、进料传动装置、转动轴109、选料台100转动，位置传感器426找参考点；
[0191]4、第三驱动电机307根据控制系统要求转到一个角度，选料台100与进料台200上相应的孔对齐；
[0192]5、撤去电磁铁或电机对压板422的向下力，在第一弹簧409的推力下摩擦轮412压紧第二齿轮403 ;第四驱动电机401驱动轴系转动，从而摩擦轮412驱动第二齿轮403转动，开始进料；
[0193]6、第四驱动电机401停止进料，压板422受电磁铁驱动下降，从而摩擦轮412脱离第二齿轮403，步进第三驱动电机307转动进行选料，重复步骤4、5。
[0194]7、打印结束，第四驱动电机401停止转动，各通电元件断电。
[0195]实施例八
[0196]如图16所示，这种实施方案和实施例七的主要区别在于固定在选料台100上的喷嘴102的喷孔出料口位于选料台100的旋转中心，且通过一个倾斜的选料孔101的旋转与不同的耗材203对接以达到选料的目的，由于出料口位于旋转中心，所以选料时不用通过复合运动来保证成型轨迹。
[0197]图中温度传感器、加热电阻103置于选料台100中，通过电刷对其供电，选料孔101底部连接喷孔，喷孔可以竖直向下，如图17所示，也可以和斜孔同轴倾斜，如图18所示。
[0198]实施例九
[0199]如图20所示，这种实施方案和实施例八的主要区别在于，虽然喷孔依然和选料孔101接通，但喷嘴102不再固定在选料台100上而是固定在进料台200上，这样喷嘴102就不用和选料台100 —起旋转，从而避免选料时喷嘴102旋转摩擦已打印出的模型影响打印模型的质量。
[0200]本实用新型描述的三维打印机主要包括一种喷头装置2，这种喷头装置2多个组合使用或和其他的喷头装置一起组合使用都在本实用新型的保护范围之内。
[0201]本实用新型所述三维打印机是广义的概念，也可指三维打印笔，本实用新型也不局限于任何三维打印工艺，只要使用本实用新型的喷头装置2的三维打印装置都在本实用新型的保护范围内；本实用新型所述的多耗材可以是多个相同的耗材也可以多个不同的耗材，所述不同的耗材可以材质不同也可以是色彩不同也可以是其他等特性的不同；本实用新型所述的耗材信息包括耗材的色彩、材质等耗材特性的一个或多个的信息。
[0202]本实用新型三维打印机，在进料台200上设置有多个进料孔201，在选料台100上设置至少一个选料孔101，在不同的进料孔201内设置不同或相同的耗材203，通过选料驱动装置300驱动进料台200和选料台100进行相对运动，不同的进料孔201与选料孔101接通后，可以使不同的耗材203通过，从而完成进料多种耗材203进料。
[0203]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种三维打印机，其特征在于，包括喷头装置； 其中，所述喷头装置包括喷头架、选料台、进料台和选料驱动装置； 所述选料台、所述进料台和所述选料驱动装置均设置在所述喷头架上； 所述进料台上设置有至少两个用于耗材的通过的进料孔； 所述选料台上设置有至少一个用于耗材通过的选料孔； 所述选料驱动装置连接所述进料台和/或所述选料台，用于驱动所述进料台与所述选料台做相对运动，使所述选料孔与所述进料孔接通。
2.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于，所述选料驱动装置包括驱动电机和直线驱动装置； 所述直线驱动装置一端连接在所述选料台或所述进料台上，另一端连接所述驱动电机，所述驱动电机通过驱动所述直线驱动装置驱动所述选料台与所述进料台相对直线运动。
3.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于，所述选料驱动装置包括第三驱动电机； 所述第三驱动电机的电 机轴连接所述进料台或所述选料台，用于驱动所述进料台与所述选料台相对转动。
4.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于，还包括进料驱动装置； 所述进料驱动装置包括动力装置、传动结构和进料结构； 所述动力装置通过驱动所述传动结构，进而驱动所述进料结构进行进料或退料。
5.根据权利要求4所述的三维打印机，其特征在于，所述进料驱动装置还包括离合驱动装置； 所述离合驱动装置能驱动所述传动结构和所述进料结构进行离合，用于换料； 或， 所述离合驱动装置能驱动所述进料结构与耗材进行离合，用于换料； 和/或， 所述离合驱动装置为所述选料驱动装置。
6.根据权利要求5所述的三维打印机，其特征在于，所述进料结构包括第二齿轮； 所述传动结构包括传动齿轮和第二传动轴； 所述传动齿轮设置在所述第二传动轴上，与所述第二齿轮啮合； 所述离合驱动装置驱动所述传动齿轮与所述第二齿轮离合； 和/或， 所述传动齿轮和/或第二齿轮的侧面与齿顶之间有倒角。
7.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于，还包括喷嘴； 所述喷嘴上设置有喷孔，所述喷孔与所述选料孔相通，用于耗材的流出； 所述喷嘴设置在所述选料台或所述进料台上； 所述喷嘴与所述选料台分体设置或一体设置； 或， 所述喷嘴与所述进料台分体设置或一体设置。
8.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于，还包括加热电阻；所述加热电阻设置在所述选料台和/或进料台上，用于加热在所述选料孔和/或所述进料孔通过的耗材。
9.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于，还包括控制系统； 所述控制系统包括数据写入模块、数据处理模块和执行模块； 所述数据写入模块连接所述数据处理模块，用于将带有耗材信息的三维模型输入所述控制系统，并传输给所述数据处理模块； 所述数据处理模块还连接所述执行模块，用于接收所述数据写入模块传输的所述三维模型，并将所述三维模型进行处理，生成包含控制选料的控制数据，传输给所述执行模块；所述执行模块根据所述控制数据，控制所述三维打印机进行打印。
10.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于，所述选料驱动装置在驱动所述选料台与所述进料台相对运动的过程中，所述进料孔的出料口在所述选料台上的最小投影始终在所述选料 台上。
【文档编号】B41J3/00GK203792905SQ201420086892
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】袁梦杰 申请人:袁梦杰