一种多功能3D打印丝状耗材支撑装置的制作方法

本发明属于3d打印技术领域，具体涉及一种多功能3d打印丝状耗材支撑装置。

背景技术：

随着时代的不断进步与科技的不断发展，被誉为第三次工业革命的3d打印技术，已经在工业、航空航天、医疗、食品、生活等领域有了广泛的应用。3d打印技术按照原理主要分为立体光固化法（sla）、激光选区烧结法（sls）、熔融沉积法（fdm）、三维印刷法（3dp）等制造工艺，其中fdm技术3d打印机具有易实现，设备性价比较高等优点，因而市场上最为多见。

fdm技术3d打印机在工作的过程中，丝状耗材连续供给是尤为重要的，其源头是耗材卷，耗材卷一般放置于耗材支撑架上，耗材卷转动时会与耗材支撑装置产生摩擦力，此摩擦力要适中，摩擦力过小，耗材卷会转动过快，则耗材会乱丝，从而不得不停止机器并将耗材整理好才能继续加工，因而影响了加工效率；如果摩擦力过大，耗材转动过慢，则会导致耗材不能及时送达，造成打印件断层的现象；另外市面上流行的耗材支撑装置大多是将耗材卷裸露在外，不美观，功能单一，且耗材暴露时间过长则表面积灰，打印时积灰会跟随丝状耗材一起下送，出现打印件表面污垢现象；同时市面上流行的耗材支撑装置当耗材出现用尽或断裂，打印会在无耗材情形下送的情况下空运行。这些现象都会导致零件精度变差甚至出现废品。因此，设计出一款实用性强、摩擦力适中、运送稳定、防尘、能及时体现送丝情况的3d打印丝状耗材支撑装置，成了亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种多功能3d打印丝状耗材支撑装置，可有效实现耗材丝的稳定输送、防尘，且能及时反映耗材丝的运输情况、实用性强、外形美观，能给3d打印爱好者带来更好的体验。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种多功能3d打印丝状耗材支撑装置，包括上盖组件、后盖组件、前盖组件、输送组件和底盖组件；底盖组件包括u型体结构的底盖板，所述上盖组件可拆卸式安装在所述底盖板的上开口侧，所述后盖组件可拆卸式安装在所述底盖板的后开口侧，所述前盖组件可拆卸式安装在所述底盖板的前开口侧；所述的输送组件包括耗材卷、支撑轴、轴承套和轴承ⅱ，所述耗材卷的中心孔两侧均套装在所述轴承套上，轴承套通过轴承ⅱ套装在所述支撑轴上，支撑轴固定在所述底盖组件上；所述的上盖组件上设有h型件，h型件的下侧u型槽中通过圆轴设有轴承ⅰ，h型件的上侧u型槽的槽底设有螺纹孔ⅰ，压力调节螺钉由上盖组件的外侧伸入所述底盖组件内与所述h型件的螺纹孔ⅰ螺纹连接，所述耗材卷的两侧转盘的外圆周均位于相应的所述h型件的下侧u型槽中。

进一步地，所述的前盖组件包括前盖板和前托板，所述前盖板上侧设有梯形通孔，所述的前托板固定安装在所述前盖板梯形通孔的内侧；所述的前托板下方的所述前盖板上由上至下依次设有上行程开关和下行程开关，所述上行程开关处的所述前盖板上设有上出丝孔，所述下行程开关处的所述前盖板上设有下出丝孔；所述的后盖组件包括后盖板和后托板，所述后盖板上侧设有梯形通孔，所述的后托板固定安装在所述后盖板梯形通孔的内侧。

进一步地，所述的后盖板的两侧设有相对后盖板的平面垂直的边线法兰ⅰ，所述后盖板通过边线法兰ⅰ与所述底盖板相固定；所述的前盖板的两侧也设有相对前盖板的平面垂直的边线法兰ⅱ，所述的前盖板通过边线法兰ⅱ与所述底盖板相固定。

进一步地，所述的上盖组件包括u型结构的上盖板，上盖板的两侧端面伸出有梯形状的凸起；所述上盖板的一端与所述前托板螺钉固定，所述上盖板的另一端与所述后托板螺钉固定。

进一步地，所述的上盖板上设有u型状的手把。

进一步地，所述的上盖板上设有圆角矩形孔，圆角矩形孔内嵌有透明板。

进一步地，所述的上盖板上设有两组成对设置的矩形孔，所述的h型件的上部伸入矩形孔中。

进一步地，所述的前盖板的外侧还设有指示灯板，所述底盖板上固定有电池盒，电池盒内放置的电池与所述指示灯板电连接。

进一步地，所述的输送组件还包括u型板，所述底盖板的两侧对称设有方形盲孔，u型板的u型槽边顺着方形盲孔的边沿放置固定在所述底盖板上，支撑轴包括中部的圆轴体部和两端的多边形体部，支撑轴的圆轴体部沿着轴向方向设有贯穿的t型槽，支撑轴的两端多边形体部穿过相应的u型板伸入方形盲孔内；所述轴承ⅱ套装在支撑轴的圆轴体部，所述轴承ⅱ远离所述耗材卷的一侧由紧固在t型槽内的t型螺母轴向限位。

进一步地，所述的底盖组件还包括铜柱，底盖板的上侧设置有两根用于支撑所述上盖组件的所述铜柱；所述的底盖板的底部四周设有用于支撑的垫脚。

本发明的有益效果是：本发明的外观形式采用钣金工艺，易于装配与耗材卷的取放，同时做到了耗材卷的防尘，外观简朴大方；本发明采用h型件和轴承压住耗材卷两侧边缘，可实现调节耗材卷转动摩擦力，杜绝了耗材卷转动过快而乱丝现象，同时方便了搬运；本发明采用轴承滚动摩擦方式进行耗材丝输送，使耗材丝的输送更加静音，打印更加流畅；本发明采用橡胶脚垫，使装置摆放更加平稳；本发明采用采用单片机电路及指示灯监控耗材丝的运输情况，使打印机的工作状态清晰呈现；本发明实用性强，易于实现，外观精美，具有较好的市场应用前景。

附图说明

图1为本发明的总装示意图；

图2为本发明的装配示意图；

图3为本发明的上盖组件的爆炸示意图；

图4为本发明的后盖组件的爆炸示意图；

图5为本发明的前盖组件的爆炸示意图；

图6为本发明的输送组件的爆炸示意图；

图7为本发明的底盖组件的爆炸示意图；

图8为本发明的手把的结构示意图；

图9为本发明的上盖板的结构示意图；

图10为本发明的h型件的结构示意图；

图11为本发明的后盖板的结构示意图；

图12为本发明的后托板的结构示意图；

图13为本发明的行程开关的轴测图；

图14为本发明的指示灯板的轴测图；

图15为本发明的前盖板的结构示意图；

图16为本发明的t型螺母的轴测图；

图17为本发明的支撑轴的轴测图；

图18为本发明的铜柱的结构示意图；

图19为本发明的底盖板的轴测图；

图20为本发明的电池盒的结构示意图；

图21为本发明的垫脚的结构示意图；

图中，1、上盖组件，2、后盖组件，3、前盖组件，4、输送组件，5、底盖组件，11、手把，12、透明板，13、压力调节螺钉，14、上盖板，15、自攻螺钉ⅰ，16、弹簧，17、h型件，18、圆轴，19、轴承ⅰ，21、m4螺钉ⅰ，22、m4螺钉ⅱ，23、m4螺钉ⅲ，24、后盖板，25、后托板，31、前托板，32、上行程开关，33、指示灯板，34、下行程开关，、35前盖板，36、m3螺钉ⅰ，37、m3螺钉ⅱ，38、m2螺钉，41、u型板，42、紧固螺钉，43、t型螺母，44、轴承ⅱ，45、轴承套，46、支撑轴，47、耗材卷，51、铜柱，52、底盖板，53、铜柱螺钉ⅰ，54、法兰螺钉，55、自攻螺钉ⅱ，56、垫脚螺钉，57、垫脚，58、电池盒，59、铜柱螺钉ⅱ，1101、盲孔，1401、圆角矩形孔，1402、上盖板通孔ⅰ，1403、上半圆孔ⅰ，1404、上半圆孔ⅱ，1405、上半圆孔ⅲ，1406、上盖板通孔ⅱ，1407、矩形孔ⅰ，1408、矩形孔ⅱ，1701、螺纹孔ⅰ，1702、通孔ⅰ，2401、下半圆孔ⅰ，2402、下半圆孔ⅱ，2403、下半圆孔ⅲ，2404、法兰孔，2405、边线法兰ⅰ，2501、m4螺纹孔ⅰ，2502、m4螺纹孔ⅱ，2503、m4螺纹孔ⅲ，3201、安装孔ⅰ，3301、安装孔ⅱ，3501、上出丝孔，3502、前盖板通孔ⅰ，3503、前盖板通孔ⅱ，3504、下出丝孔，3505、边线法兰ⅱ，4301、螺纹孔ⅱ，4601、t型槽，4602、平面，5101、铜柱螺孔ⅰ，5102、铜柱螺孔ⅱ，5201、侧板通孔ⅰ，5202、侧板通孔ⅱ，5203、底板通孔，5204、底板螺纹孔，5205、方形盲孔，5206、侧板通孔ⅲ；5701、垫脚通孔，5801、电池盒安装孔。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图21所示，一种多功能3d打印丝状耗材支撑装置，包括上盖组件1、后盖组件2、前盖组件3、输送组件4和底盖组件5；所述上盖组件包括手把11、透明板12、压力调节螺钉13、上盖板14、自攻螺钉ⅰ15、弹簧16、h型件17、圆轴18和轴承ⅰ19；所述的后盖组件包括m4螺钉ⅰ21、m4螺钉ⅱ22、m4螺钉ⅲ23、后盖板24和后托板25；所述的前盖组件包括前托板31、上行程开关32、指示灯板33、下行程开关34、前盖板35、m3螺钉ⅰ36、m3螺钉ⅱ37和m2螺钉38；所述输送组件包括u型板41、紧固螺钉42、t型螺母43、轴承ⅱ44、轴承套45、支撑轴46和耗材卷47；所述底盖组件包括铜柱51、底盖板52、铜柱螺钉ⅰ53、法兰螺钉54、自攻螺钉ⅱ55、垫脚螺钉56、垫脚57、电池盒58和铜柱螺钉ⅱ59。

所述底盖板52为u型体结构，所述上盖组件1可拆卸式安装在所述底盖板52的上开口侧，所述后盖组件2可拆卸式安装在所述底盖板52的后开口侧，所述前盖组件3可拆卸式安装在所述底盖板52的前开口侧；所述耗材卷47的中心孔两侧均套装在所述轴承套45上，轴承套45通过轴承ⅱ44套装在所述支撑轴46上，支撑轴46固定在所述底盖组件5上；所述的底盖板52上设有h型件17，h型件17的下侧u型槽中通过圆轴18设有轴承ⅰ19，h型件17的上侧u型槽的槽底设有螺纹孔ⅰ1701，压力调节螺钉13由上盖组件1的外侧伸入所述底盖组件5内与所述h型件17的螺纹孔ⅰ1701螺纹连接，通过松紧压力调节螺钉13可实现调节耗材卷47转动的摩檫力，使耗材丝的输送更加流畅且搬运过程中不会产生乱丝现象。所述耗材卷47的两侧转盘的外圆周均位于相应的所述h型件17的下侧u型槽中。轴承套45外侧采用镂空锥度卡抓式样，使其质量更轻，且能适用于市场各种规格的耗材卷47。

进一步地，所述前盖板35上侧设有梯形通孔，所述的前托板31固定安装在所述前盖板35梯形通孔的内侧；所述的前托板31下方的所述前盖板35上由上至下依次设有上行程开关32和下行程开关34，所述上行程开关32处的所述前盖板35上设有上出丝孔3501，所述下行程开关34处的所述前盖板35上设有下出丝孔3504；所述后盖板24上侧设有梯形通孔，所述的后托板25固定安装在所述后盖板24梯形通孔的内侧。

进一步地，所述的后盖板24的两侧设有相对后盖板24的平面垂直的边线法兰ⅰ2405，所述后盖板24通过边线法兰ⅰ2405与所述底盖板52相固定；所述的前盖板35的两侧也设有相对前盖板35的平面垂直的边线法兰ⅱ3505，所述的前盖板35通过边线法兰ⅱ3505与所述底盖板52相固定。

进一步地，所述的上盖板14为u型结构，上盖板14的两侧端面伸出有梯形状的凸起；所述上盖板14的一端与所述前托板31螺钉固定，所述上盖板14的另一端与所述后托板25螺钉固定。

进一步地，所述的手把11呈u型状。

进一步地，所述的上盖板14上设有圆角矩形孔1401，圆角矩形孔1401内嵌有透明板12，便于观察内部的工作情况。

进一步地，所述的上盖板14上设有两组成对设置的矩形孔，所述的h型件17的上部伸入矩形孔中。

进一步地，所述的前盖板35的外侧还设有指示灯板33，所述底盖板52上固定有电池盒58，电池盒58内放置的电池与所述指示灯板33电连接。指示灯板33可使耗材输送的工作状态清晰呈现。

进一步地，所述底盖板52的两侧对称设有方形盲孔5205，u型板41的u型槽边顺着方形盲孔5205的边沿放置固定在所述底盖板52上，支撑轴46包括中部的圆轴体部和两端的多边形体部，支撑轴46的圆轴体部沿着轴向方向设有贯穿的t型槽4601，支撑轴46的两端多边形体部穿过相应的u型板41伸入方形盲孔5205内；所述轴承ⅱ44套装在支撑轴46的圆轴体部，所述轴承ⅱ44远离所述耗材卷47的一侧由紧固在t型槽4601内的t型螺母43轴向限位。

进一步地，底盖板52的上侧设置有两根用于支撑所述上盖组件1的所述铜柱51；所述的底盖板52的底部四周设有用于支撑的垫脚57，优选的采用橡胶脚垫，橡胶脚垫使装置摆放更加平稳。

如图1至图21所示，手把11上设有盲孔1101；上盖板14上设有圆角矩形孔1401、上盖板通孔ⅰ1402、上半圆孔ⅰ1403、上半圆孔ⅱ1404、上半圆孔ⅲ1405、上盖板通孔ⅱ1406、矩形孔ⅰ1407、矩形孔ⅱ1408；h型件17上设有螺纹孔ⅰ1701、通孔ⅰ1702；后盖板24上设有下半圆孔ⅰ2401、下半圆孔ⅱ2402、下半圆孔ⅲ2403、法兰孔2404、边线法兰ⅰ2405；后托板25上设有m4螺纹孔ⅰ2501、m4螺纹孔ⅱ2502、m4螺纹孔ⅲ2503；上行程开关32上设有安装孔ⅰ3201；指示灯板33上设有安装孔ⅱ3301；前盖板35上设有上出丝孔3501、前盖板通孔ⅰ3502、前盖板通孔ⅱ3503，下出丝孔3504，边线法兰ⅱ3505；t型螺母43上设有螺纹孔ⅱ4301；支撑轴46上设有平面4601、t型槽4602；通孔铜柱51上设有铜柱螺孔ⅰ5101、铜柱螺孔ⅱ5102；底盖板52上设有侧板通孔ⅰ5201、侧板通孔ⅱ5202、底板通孔5203、底板螺纹孔5204、方形盲孔5205、侧板通孔ⅲ5206；垫脚57上设有沉孔5701；电池盒58上设有电池盒安装孔5801。具体的装配过程如下：

将轴承ⅰ19放置于h型件17的下部，并使得轴承ⅰ19的内孔对中通孔ⅰ1702，圆轴18插入轴承ⅰ19与通孔ⅰ1702采用过盈配合，再将h型件17上端插入矩形孔ⅰ1407和矩形孔ⅱ1408，将压力调节螺钉13穿过上盖板通孔ⅱ1406、弹簧16与h型件17上的螺纹孔ⅰ1701螺纹配合，实现了h型件17和上盖板14的连接固定。透明板12放置于圆角矩形孔1401中，四周采用胶合剂进行粘合，实现了透明板12与上盖板14的固定。自攻螺钉ⅰ15穿过上盖板通孔ⅰ1402拧入盲孔1101，实现了手把11与上盖板14的相互连接固定。

下半圆孔ⅰ2401与m4螺纹孔ⅰ2501、下半圆孔ⅱ2402与m4螺纹孔ⅱ2502、下半圆孔ⅲ2403与螺纹孔ⅲ2503同轴配合，采用胶合剂粘合，实现了后盖板24与后托板25的相互连接固定。前托板31与前盖板35同理安装。m2螺钉38穿过前盖板通孔ⅰ3502与安装孔ⅰ3201螺纹配合，实现上行程开关32与前盖板35相互固定；下行程开关34同理安装。m3螺钉ⅰ36穿过前盖板通孔ⅱ3503与安装孔ⅱ3301螺纹配合，实现指示灯板33与前盖板35相互固定。

将铜柱螺钉ⅰ53穿过侧板通孔ⅰ5201与铜柱51上的铜柱螺孔ⅰ5101螺纹配合，铜柱螺钉ⅱ59穿过底板通孔ⅲ5206与铜柱螺孔ⅱ5102螺纹配合，实现铜柱51与底盖板52上的连接固定。u型板41与底盖板52上的方形盲孔5205采用胶合剂粘合，底盖板52的另一端与u型板41同理安装，实现了u型板41与底盖板52相互连接固定。自攻螺钉ⅱ55穿过底板通孔5203与电池盒安装孔5801螺纹配合，实现了电池盒58与底盖板52的连接固定。垫脚螺钉56穿过通孔5701与底板螺纹孔5204螺纹配合，实现了垫脚57与底盖板52的连接固定。

将耗材卷47、轴承套45、轴承ⅱ44分别套入支撑轴46中，t型螺母43插入t型槽4601中，通过紧固螺钉42与螺纹孔ⅱ4301螺纹配合，实现了耗材卷47与支撑轴46相互固定。支撑轴46通过互为平行的平面4602，与u型板41内侧重合，实现了支撑轴46与u型板41、底盖板52的相互连接。

法兰螺钉54穿过侧板通孔ⅱ5202与法兰孔2404螺纹配合，其他相同特征同理配合安装，实现了底盖板52与后盖板24、前盖板35的连接固定。

上半圆孔ⅰ1403与下半圆孔ⅰ2401、上半圆孔ⅱ1404与下半圆孔ⅱ2402、上半圆孔ⅲ1405与下半圆孔ⅲ2403同轴配合，将m4螺钉ⅰ21经过下半圆孔ⅰ2401与m4螺纹孔ⅰ2501螺纹配合、将m4螺钉ⅱ22经过下半圆孔ⅱ2402与m4螺纹孔ⅱ2502螺纹配合、将m4螺钉ⅲ23经过下半圆孔ⅲ2403与m4螺纹孔ⅲ2503螺纹配合，前盖板35相同下半圆孔特征与上盖板另外一侧相同上半圆孔特征部分同理配合与安装，实现上盖组件1与后盖组件2、前盖组件3的相互连接与固定。

如图14，指示灯板33设置三个相互独立的led状态指示灯，从左至右分别为绿灯、红灯和黄灯，三种状态指示灯的亮灭通过指示灯板33背面的单片机电路进行自动控制。接通电源后，单片机输出绿灯接通“1”信号，此时绿灯为常亮状态。当正常打印时，耗材丝压住上行程开关32或下行程开关34，此时上行程开关32或下行程开关34的常开触点闭合，输入给单片机“1”信号，在单片机程序控制下输出给黄灯“1”接通信号，此时黄灯亮。当耗材丝断丝时，上行程开关32或下行程开关34的常开触点断开，输出给单片机“0”信号，在单片机程序控制下输出给红灯“1”接通信号，此时红灯亮。

使用时：将干电池安装于电池盒58中，给指示灯板33提供电能，将耗材丝压住上行程开关32，从上出丝孔3501出丝，或压住下行程开关34，从下出丝孔3504出丝，具体方式根据需要而定。在打印过程中输送组件4中的耗材卷47随着打印机上的挤出机出丝而转动，同时可随时通过指示灯板33观察当前出丝状况：若电池电量足，绿灯为常亮状态，若黄灯亮，则出丝正常；若红灯亮，则表示丝状耗材用尽或装置内部断丝；如丝状耗材用尽，此时应更换耗材卷47，首先需将后盖板24上的m4螺钉ⅰ21、m4螺钉ⅱ22、m4螺钉ⅲ23及前盖板三个相对位置的m4螺钉拧松，再将上盖组件1向上提起，然后将输送组件4整体向上取出，最后松开紧固螺钉42、取出t型螺母43、轴承ⅱ44、轴承套45和耗材卷47，即可更换新的耗材卷。指示灯板33上的状态指示灯无一亮时，说明应更换新的干电池。打印过程中，出现断层现象，说明堵丝或出丝不足，排除堵丝情况后，此时应拧紧压力调节螺钉13，减小轴承ⅰ19与耗材卷47摩檫力，如出现耗材卷47转动速度快于出丝速度，此时应拧松压力调节螺钉13，增大轴承ⅰ19与耗材卷47摩檫力。