一种3D打印机的自助式打印装置的制作方法

本实用新型涉及3D打印机相关技术领域，尤其是指一种3D打印机的自助式打印装置。

背景技术：

3D打印机(3D Printers)简称(3DP)是一位名为恩里科·迪尼(Enrico Dini)的实用新型家设计的一种神奇的打印机，不仅可以“打印”一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品的形状。但是3D打印出来的是物体的模型，不能打印出物体的功能。

2016年2月3日讯，中国科学院福建物质结构研究所3D打印工程技术研发中心林文雄课题组在国内首次突破了可连续打印的三维物体快速成型关键技术，并开发出了一款超级快速的连续打印的数字投影(DLP)3D打印机。该3D打印机的速度达到了创记录的600mm/s，可以在短短6分钟内，从树脂槽中“拉”出一个高度为60mm的三维物体，而同样物体采用传统的立体光固化成型工艺(SLA)来打印则需要约10个小时，速度提高了足足有100倍！3D打印实现太空工业化。

现有技术中，3D打印机在打印时，往往根据输入的打印模型进行打印，而在打印完成时，往往需要等模型成型稳定之后，才能进行下一步的操作，而这样的操作往往导致打印机的工作效率低下。

技术实现要素：

本实用新型是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种工作效率高的3D打印机的自助式打印装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种3D打印机的自助式打印装置，包括喷头组件和平台组件，所述的平台组件上设有底板、卡纸和机械限位机构，所述的底板安装在平台组件的中间且靠下边的位置处，所述的卡纸置于底板上且卡接在平台组件上，所述的机械限位机构置于底板的边缘处且与卡纸相接触，所述的喷头组件置于卡纸的正上方，所述的喷头组件包括喷头外罩、喷头机构、活塞机构和余料检测机构，所述的喷头机构与活塞机构连接，所述的喷头机构和活塞机构均安装在喷头外罩上，所述的余料检测机构安装在活塞机构上，所述的机械限位机构与活塞机构电连接。

使用时，只需要将卡纸置于平台组件的底板上，并通过机械限位机构限定卡纸位置，通过机械限位机构来检测底板上是否有卡纸的存在，如果存在则喷头组件工作，如果不存在则喷头组件锁止不工作；然后，喷头组件开始工作，活塞机构对喷头机构作用将料打印在卡纸上，同时通过余料检测机构来检测喷头机构内的余料，确保打印机的正常工作；这样设计使得打印机在工作时，操作人员可以实时自助获取卡纸上的打印产品，而操作人员在提取卡纸时，能够通过机械限位开关与活塞机构的联动确保打印机的正常工作，这样设计不需要实时对打印机进行手工操作，能够自助获取打印产品，而不影响打印机的正常使用，大大提供了打印机的工作效率。

作为优选，所述的平台组件包括打印平台，所述打印平台的中间位置处设有安装槽，所述的安装槽包括方形槽和异形槽，所述的安装槽是一体的，所述的方形槽置于打印平台的正中心位置处，所述异形槽的一端与方形槽的一端连接，所述异形槽的另一端置于打印平台的一边缘上，所述异形槽的宽度从置于方形槽的一端到置于打印平台的一边缘逐渐增大，所述打印平台的背面且置于安装槽的外边缘上设有垫片，所述的底板通过垫片安装在打印平台的安装槽处，所述方形槽的宽度小于异形槽置于方形槽的一端宽度，所述卡纸的宽度与异形槽置于方形槽的一端宽度一致，所述卡纸的长度大于方形槽的长度，所述卡纸的一边缘中间处设有拉手柄，所述的卡纸置于底板与方形槽之间。通过安装槽、垫片和底板之间的结构设计，使得卡纸能够通过安装槽的导向方便定位到喷头组件的下方，同时能够确保卡纸的平整性，从而保证了打印产品的质量。

作为优选，所述的机械限位机构包括机械限位开关和辅助限位开关，所述的机械限位开关安装在打印平台的背面且置于方形槽的右边，所述的辅助限位开关安装在打印平台的背面且置于方形槽的左边，所述的机械限位开关和辅助限位开关在打印平台的背面左右相对应，所述的卡纸置于机械限位开关与辅助限位开关之间。通过机械限位机构的结构设计，能够方便限定卡纸的位置，防止卡纸发生相对位移而影响打印的产品。

作为优选，所述的打印平台上且置于安装槽的上方设有废料槽，所述的打印平台上且置于废料槽的左边设有光学限位头，所述打印平台的背面且置于光学限位头的背面上设有光学限位开关，所述的光学限位头置于光学限位开关内。通过光学限位开关和光学限位头的配合使用，能够有效的限定打印平台的位置，以确保产品的可靠打印。

作为优选，所述的活塞机构包括喷头固定块、丝杆和步进电机，所述丝杆的一端设有导向套，所述导向套的侧面设有塞打螺丝，所述的塞打螺丝上设有滑轮，所述丝杆的另一端设有连接头，所述的丝杆安装在步进电机上，所述的步进电机安装在喷头固定块的上端面上，所述的喷头外罩是一体成型的，所述的喷头外罩包括电机罩和丝杆罩，所述的丝杆罩置于电机罩的上方，所述的喷头固定块安装在电机罩的内部，所述丝杆设有导向套的一端置于丝杆罩内，所述的丝杆罩上设有导向槽，所述的滑轮安装在导向槽内，所述的喷头机构安装在喷头固定块的下端，所述的余料检测机构安装在丝杆上和喷头固定块上。通过导向套、塞打螺丝和滑轮的设计，能够方便的将丝杆的行程位移进行限定，以确保喷头组件的正常使用。

作为优选，所述的导向槽包括开口槽和导轨槽，所述的开口槽置于导轨槽的上方，所述的滑轮上设有凹槽，所述开口槽的宽度大于滑轮的直径，所述导轨槽的宽度小于滑轮的直径且大于滑轮上凹槽的内径，所述的滑轮通过凹槽限位在导轨槽上，所述丝杆罩的外侧设有钣金防护罩，所述的钣金防护罩上设有腰型孔，所述腰型孔的位置与导向槽的位置相对应。通过导向槽的设计，一方面通过开口槽方便滑轮的取放，另一方面通过导向槽方便滑轮的上下位移；而钣金防护罩能够有效的保护丝杆罩及其内部的部件，同时通过腰型孔可以实时观察喷头机构内的料量，确保打印机的正常使用。

作为优选，所述的余料检测机构包括光限开关和余料感应头，所述的余料感应头安装在导向套上，所述喷头固定块的上端中间设有用于放置丝杆的通孔，所述喷头固定块的上端面上且置于步进电机的侧边设有限位固定支架，所述限位固定支架的形状呈L型，所述限位固定支架的一边固定安装在喷头固定块上，所述限位固定支架的另一边上端安装光限开关，所述的光限开关置于步进电机的上方且与余料感应头的位置上下相对应，所述喷头固定块的下端设有左翻边、右翻边和后翻边，所述的左翻边、右翻边和后翻边均与喷头固定块是一体成型的，所述的左翻边和右翻边呈左右对称分布，所述的左翻边和右翻边上均设有安装槽，所述的喷头机构安装在安装槽内，所述的喷头固定块通过后翻边与喷头外罩固定连接。通过余料检测机构的结构设计，能够确保打印机的正常使用。

作为优选，所述的喷头机构包括隔热套、加热套和加热堵头，所述的加热堵头安装在加热套的一端上，所述丝杆的连接头置于加热套的另一端上，所述的加热套和加热堵头均置于隔热套内，所述隔热套的上端设有隔热翻边，所述的隔热套通过隔热翻边安装在喷头固定块上，所述隔热套的下端中间设有开口孔，所述的加热堵头置于开口孔内。通过喷头机构的结构设计，结构简单，安装与操作便捷。

作为优选，所述加热套的上端设有加热翻边，所述的加热翻边与隔热翻边相匹配，所述的加热套通过加热翻边与隔热翻边相匹配安装在隔热套内，所述加热翻边的高度小于隔热翻边的高度，所述加热翻边的上端面上设有若干引料槽，所述引料槽的横截面形状呈三角形，所述引料槽的深度从加热翻边的外边缘处到加热翻边的内边缘处逐渐增大。通过加热套与隔热套的结构设计，以及引料槽的配合使用，能够将添加的料更好的引导到加热套中，防止料的外泄而影响喷头组件的使用。

作为优选，所述的加热堵头是一体成型的，所述加热堵头包括筒套部分和头套部分，所述的加热堵头通过筒套部分与加热套连接，所述加热堵头的头套部分外侧面上均匀分布有若干加热片，所述的加热片安装在加热堵头的筒套部分外侧面上，所述丝杆的连接头是一体成型的，所述的连接头包括圆柱部分和锥头部分，所述连接头的圆柱部分直径与加热堵头的筒套部分内径相一致，所述连接头的锥头部分形状为上端圆锥形和下端圆柱形，所述连接头的锥头部分下端直径与加热堵头的头套部分直径相一致，所述连接头的锥头部分下端侧面上设有泄压槽。通过加热片的设计，能够确保加热堵头处的料能够被充分的融化成液体，确保喷头组件的可靠使用；通过连接头上泄压槽的设计，防止连接头的锥头部分进入到加热堵头的头套部分时，连接头的圆柱部分与加热堵头的筒套部分形成一个密封空间，导致压强增大而损坏喷头组件，同时能够消除喷头组件的安全隐患。

本实用新型的有益效果是：通过机械限位开关与活塞机构的联动确保打印机的正常工作，不需要实时对打印机进行手工操作，能够自助获取打印产品，而不影响打印机的正常使用，大大提供了打印机的工作效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是平台组件的结构示意图；

图3是图2的仰视图；

图4是喷头组件的结构示意图；

图5、图6、图7是喷头组件的内部结构示意图。

图中：1.喷头组件，2.平台组件，3.钣金防护罩，4.喷头外罩，5.喷头机构，6.打印平台，7.底板，8.卡纸，9.废料槽，10.光学限位头，11.安装槽，12.垫片，13.拉手柄，14.异形槽，15.方形槽，16.光学限位开关，17.辅助限位开关，18.机械限位开关，19.丝杆罩，20.电机罩，21.导轨槽，22.开口槽，23.导向槽，24.余料感应头，25.滑轮，26.塞打螺丝，27.导向套，28.丝杆，29.光限开关，30.限位固定支架，31.步进电机，32.喷头固定块，33.后翻边，34.左翻边，35.右翻边，36.连接头，37.泄压槽，38.隔热翻边，39.隔热套，40.引料槽，41.圆柱部分，42.锥头部分，43.加热翻边，44.加热套，45.筒套部分，46.加热片，47.加热堵头，48.头套部分。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所述的实施例中，一种3D打印机的自助式打印装置，包括喷头组件1和平台组件2，平台组件2上设有底板7、卡纸8和机械限位机构，底板7安装在平台组件2的中间且靠下边的位置处，卡纸8置于底板7上且卡接在平台组件2上，机械限位机构置于底板7的边缘处且与卡纸8相接触，喷头组件1置于卡纸8的正上方，喷头组件1包括喷头外罩4、喷头机构5、活塞机构和余料检测机构，喷头机构5与活塞机构连接，喷头机构5和活塞机构均安装在喷头外罩4上，余料检测机构安装在活塞机构上，机械限位机构与活塞机构电连接。

如图2、图3所示，平台组件2包括打印平台6，打印平台6的中间位置处设有安装槽11，安装槽11包括方形槽15和异形槽14，安装槽11是一体的，方形槽15置于打印平台6的正中心位置处异形槽14的一端与方形槽15的一端连接，异形槽14的另一端置于打印平台6的一边缘上，异形槽14的宽度从置于方形槽15的一端到置于打印平台6的一边缘逐渐增大，打印平台6的背面且置于安装槽11的外边缘上设有垫片12，底板7通过垫片12安装在打印平台6的安装槽11处，方形槽15的宽度小于异形槽14置于方形槽15的一端宽度，卡纸8的宽度与异形槽14置于方形槽15的一端宽度一致，卡纸8的长度大于方形槽15的长度，卡纸8的一边缘中间处设有拉手柄13，卡纸8置于底板7与方形槽15之间。机械限位机构包括机械限位开关18和辅助限位开关17，机械限位开关18安装在打印平台6的背面且置于方形槽15的右边，辅助限位开关17安装在打印平台6的背面且置于方形槽15的左边，机械限位开关18和辅助限位开关17在打印平台6的背面左右相对应，卡纸8置于机械限位开关18与辅助限位开关17之间。打印平台6上且置于安装槽11的上方设有废料槽9，打印平台6上且置于废料槽9的左边设有光学限位头10，打印平台6的背面且置于光学限位头10的背面上设有光学限位开关16，光学限位头10置于光学限位开关16内。

如图4、图5所示，活塞机构包括喷头固定块32、丝杆28和步进电机31，丝杆28的一端设有导向套27，导向套27的侧面设有塞打螺丝26，塞打螺丝26上设有滑轮25，丝杆28的另一端设有连接头36，丝杆28安装在步进电机31上，步进电机31安装在喷头固定块32的上端面上，喷头外罩4是一体成型的，喷头外罩4包括电机罩20和丝杆罩19，丝杆罩19置于电机罩20的上方，喷头固定块32安装在电机罩20的内部，丝杆28设有导向套27的一端置于丝杆罩19内，丝杆罩19上设有导向槽23，滑轮25安装在导向槽23内，喷头机构5安装在喷头固定块32的下端，余料检测机构安装在丝杆28上和喷头固定块32上。导向槽23包括开口槽22和导轨槽21，开口槽22置于导轨槽21的上方，滑轮25上设有凹槽，开口槽22的宽度大于滑轮25的直径，导轨槽21的宽度小于滑轮25的直径且大于滑轮25上凹槽的内径，滑轮25通过凹槽限位在导轨槽21上，丝杆罩19的外侧设有钣金防护罩3，钣金防护罩3上设有腰型孔，腰型孔的位置与导向槽23的位置相对应。

如图5、图6所示，余料检测机构包括光限开关29和余料感应头24，余料感应头24安装在导向套27上，喷头固定块32的上端中间设有用于放置丝杆28的通孔，喷头固定块32的上端面上且置于步进电机31的侧边设有限位固定支架30，限位固定支架30的形状呈L型，限位固定支架30的一边固定安装在喷头固定块32上，限位固定支架30的另一边上端安装光限开关29，光限开关29置于步进电机31的上方且与余料感应头24的位置上下相对应，喷头固定块32的下端设有左翻边34、右翻边35和后翻边33，左翻边34、右翻边35和后翻边33均与喷头固定块32是一体成型的，左翻边34和右翻边35呈左右对称分布，所述的左翻边34和右翻边35上均设有安装槽11，喷头机构5安装在安装槽11内，喷头固定块32通过后翻边33与喷头外罩4固定连接。其中：光限开关29与光学限位开关16相一致，且内部均设有光栅，通过光栅进行感应。隔热套39的隔热翻边38置于左翻边34和右翻边35的安装槽11内，从而实现隔热套39安装在喷头固定块32上。

如图6、图7所示，喷头机构5包括隔热套39、加热套44和加热堵头47，加热堵头47安装在加热套44的一端上，丝杆28的连接头36置于加热套44的另一端上，加热套44和加热堵头47均置于隔热套39内，隔热套39的上端设有隔热翻边38，隔热套39通过隔热翻边38安装在喷头固定块32上，隔热套39的下端中间设有开口孔，加热堵头47置于开口孔内。加热套44的上端设有加热翻边43，加热翻边43与隔热翻边38相匹配，加热套44通过加热翻边43与隔热翻边38相匹配安装在隔热套39内，加热翻边43的高度小于隔热翻边38的高度，加热翻边43的上端面上设有若干引料槽40，引料槽40的横截面形状呈三角形，引料槽40的深度从加热翻边43的外边缘处到加热翻边43的内边缘处逐渐增大。加热堵头47是一体成型的，加热堵头47包括筒套部分45和头套部分48，加热堵头47通过筒套部分45与加热套44连接，加热堵头47的头套部分48外侧面上均匀分布有若干加热片46，加热片46安装在加热堵头47的筒套部分45外侧面上，丝杆28的连接头36是一体成型的，连接头36包括圆柱部分41和锥头部分42，连接头36的圆柱部分41直径与加热堵头47的筒套部分45内径相一致，连接头36的锥头部分42形状为上端圆锥形和下端圆柱形，连接头36的锥头部分42下端直径与加热堵头47的头套部分48直径相一致，连接头36的锥头部分42下端侧面上设有泄压槽37。

使用时，首先通过拉手柄13将卡纸8置于打印平台6的底板7上，沿着安装槽11的异形槽14放置到安装槽11的方形槽15内，并通过机械限位开关18和辅助限位开关17来限定卡纸8位置，还能检测底板7上是否有卡纸8的存在，如果存在则喷头组件1工作，如果不存在则喷头组件1锁止不工作；然后，喷头组件1开始工作，步进电机31驱动丝杆28上下运动，塞打螺丝26上的滑轮25置于导向槽23的导轨槽21内上下运动，丝杆28上端导向套27上的余料感应头24与限位固定支架30上的光限开关29相对应检测加热套44内的料量，丝杆28下端的连接头36置于加热套44内上下运动，隔热套39置于加热套44的外侧来隔绝热量，提高打印机的安全性；置于加热套44的加热翻边43上的料能够通过引料槽40流入到加热套44内，通过连接头36挤压打印到卡纸8上；而加热片46的设计能够确保加热堵头47内的料融化成液体，保证了该打印机的正常使用；打印完成之后，可以将多余留在加热套44和加热堵头47内的料继续打印到废料槽9中，通过打印平台6上的光学限位头10和光学限位开关16进行定位，而将料全部打印出来之后能够确保该打印机的后续可靠使用。