一种3D打印机用无干涉多喷头装置的制作方法

本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种3D打印机使用的打印多种材料的无干涉多喷头装置。

背景技术：

目前越来越多的3D打印机都具备多喷头打印功能，在需要用多种材料进行3D打印的时候，需要用多个喷头共同完成打印。但目前的多喷头3D打印机，其各个喷头一般都位于同一水平面上，打印时，只有一个喷头工作，其余喷头随着工作喷头的运动而运动。这一现象会导致非工作喷头可能与打印件接触甚至碰撞，从而导致打印件质量下降。

部分多喷头打印机采用了以下方法防止喷头间的干涉：

增大喷头之间的间距，或者对每个喷头的位置和朝向分别进行控制的方法来解决这个问题。

如中国发明，申请号：201510378914.6；申请公布号CN 104960340A采用的防干涉装置，是对两个喷头分别进行控制。但是这样一来，会导致3D打印机的体积增大，机构复杂，增大了故障率，不利于3D打印机的普及和使用。

如另一中国发明，申请号201510052482.X，申请公布号CN 104626589A，采用了一个旋转式双喷头切换的技术方案。该方案中，两个FDM喷头可以安装在两个固定的槽位当中，整个双喷头装置通过绕旋转中心10的转动来实现两个喷头之间的切换。

现有技术中，有的装置采取了旋转切换的方式来防止干涉，但是其旋转装置结构过于冗杂，由于误差的传递和积累，会导致打印精度的下降。同时过于复杂的机械结构也增加了该装置的故障率。有的装置只能适用于FDM喷头，并且只适用于双喷头打印机。另外，其固定喷头的方式决定了它只适用于特定形状和尺寸的喷头，缺乏通用性。有的装置转向电机固定在喷头架上，增加了喷头架的惯性，在打印时(特别是喷头的运动突然反向时)会增大喷头的晃动，降低了打印精度。有的装置采用对每个喷头单独控制的办法，这会3D打印机的体积增大，机构复杂，增大了故障率。现有的装置结构复杂，成本较高，不利于多喷头3D打印机的发展和普及。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种3D打印机用无干涉多喷头装置，能够以成本较低的方式，适用于多个不同种类的喷头，同时降低防干涉装置对打印精度的影响。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何能够以成本较低的方式，适用于多个不同种类的喷头，同时降低防干涉装置对打印精度的影响。

为实现上述目的，本发明提供了一种3D打印机用无干涉多喷头装置，包括喷头模块和喷头切换模块，其中，所述喷头模块包括工作喷头和非工作喷头，所述喷头切换模块包括扇形喷头架、从动轴、传动皮带、悬挂架和驱动机构；所述工作喷头和所述非工作喷头固定在所述扇形喷头架上，所述驱动机构驱动所述从动轴，所述从动轴带动所述扇形喷头架，使所述扇形喷头架在扇形平面内旋转。

进一步地，所述扇形喷头架上设置有多排固定孔。

进一步地，所述多排固定孔具有不同的朝向和位置。

进一步地，所述多排固定孔设置为沿径向分布。

进一步地，所述从动轴中部与所述扇形喷头架固定连接的部分采用方形横截面。

进一步地，所述驱动机构通过所述传动皮带带动所述从动轴。

进一步地，所述悬挂架采用双悬挂臂结构。

进一步地，所述扇形喷头架设置为沿丝杠横向移动。

本发明主要解决的技术问题是提供一种3D打印机无干涉多喷头装置，能够解决多喷头3D打印机不同喷头之间互相干涉的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种3D打印机无干涉多喷头装置，包括喷头模块和喷头切换模块。其中喷头模块包括工作喷头和非工作喷头，不同喷头固定在同一个扇形喷头架上。喷头切换模块包括，扇形喷头架，从动轴，传动皮带，悬挂架以及驱动机构。扇形喷头架可以在扇形平面内旋转，使工作喷头垂直并率高于打印平面，而其他喷头倾斜并偏离打印平面。本技术方案中，所有喷头都固定在一个喷头架上，只需要一个驱动机构，便可以控制各个喷头的工作状态，简化了3D打印机的结构，提高了喷头转换的效率。

优选的，所述扇形喷头架上有多排沿径向分布的固定孔，用于固定不同的喷头。本技术方案中，对喷头架进行了创新设计，扇形结构可以使同一支架上的不同喷头具有不同的朝向和位置，并且，多排固定孔方便不同大小形状的喷头的安装。本技术方案中的扇形喷头架结构简单，且适用范围广，对喷头的要求低。

优选的，所述从动轴中部与扇形喷头架连接部分采用方形横截面。本技术方案中，从动轴中部采用方形横截面，结构简单，方便装配，并且减少了从动轴与扇形喷头架的相对转动，能够更加精确的控制喷头位置。

优选的，所述皮带与齿轮和驱动机构相连。本技术方案中，采用皮带作为传动装置，使扇形架的驱动机构得以放置于丝杠上，从而减少了喷头装置的质量，降低了喷头装置的惯性，提高打印精度。

优选的，所述悬挂架采用双悬挂臂结构。本技术方案中，双悬挂臂能够增加悬挂机构的刚度，减少悬挂机构在打印时的形变，提高打印精度。

本发明采取旋转喷头架的方式来防止喷头间的干涉，只用一个电机即可实现多个喷头的切换，结构简单，故障率较低，成本较低。本发明的扇形喷头架上，有多排径向分布的固定孔，可以安装多个不同型号的喷头，安装简单，适用范围广。本发明的喷头架可沿丝杠横向移动，转向电机放置于丝杠上方通过皮带和从动轴驱动喷头架的转动，从而减少喷头端的重量，降低惯性，减少晃动，提高打印精度。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的无干涉多喷头装置立体图；

图2是本发明的一个较佳实施例的无干涉多喷头装置左视图；

图3是本发明的一个较佳实施例的扇形喷头架左视图；

图4是本发明的一个较佳实施例的扇形喷头架正视图；

图5是本发明的一个较佳实施例的扇形喷头架立体图；

图6是本发明的一个较佳实施例的从动轴立体图；

其中：1、喷头；2、喷头固定槽；3、扇形喷头架；4、从动轴；5、驱动机构；6、皮带；7、悬挂架；8、齿轮；10、丝杠。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明所述的一种3D打印机多喷头无干涉装置，包括：喷头1、喷头固定槽2、扇形喷头架3，从动轴4、驱动机构5，悬挂架7，齿轮8。本实施实例中，所述扇形喷头架3通过绕从动轴4的转动来改变喷头1的位置，使工作喷头垂直于打印平面，非工作喷头倾斜并且偏离打印平面。

如图3、图4和图5所示，本发明的扇形喷头架3上有多排径向分布的固定孔，用于固定不同的喷头，喷头朝向为径向。扇形喷头架3上端与从动轴4通过方形镶嵌连接(如图6所示)，从动轴4转动时带动扇形喷头架3转动，从而改变喷头1的朝向与位置。

所述从动轴4安装在悬挂架7的两个悬挂臂上，从动轴4的一段伸出悬挂臂与齿轮8相连。

所述齿轮8与皮带6相连，皮带6另一段与驱动机构5相连，驱动机构5通过皮带6带动齿轮8转动，以驱动从动轴4和扇形喷头架3转动。所述驱动机构5固定于丝杠10上。

本发明通过驱动机构10带动扇形喷头架3转动，使工作喷头位于恰当的工作位置；非工作喷头偏离打印平面，保证不同喷头之间不相互干涉，实现不同喷头之间的快速切换。本发明结构简单，适用范围广，成本相对较低，能够较好的保证3D打印机不同喷头之间无相互干涉。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。