一种打印喷头旋转式3D打印装置的制作方法

一种打印喷头旋转式3d打印装置
技术领域
1.本发明涉及混凝土3d打印设备技术领域，更具体的说是涉及一种打印喷头旋转式3d打印装置。


背景技术：

2.从目前混凝土3d打印技术的发展进度来看，混凝土3d打印技术主要依靠打印架体通过布料技术，通过上位机发送操作命令给硬件控制系统，硬件控制系统将运动命令传送给驱动器，通过信号转换将命令发送给所属的控制电机及挤出控制电机上，实现打印喷头三维位移运动和打印材料挤出，其中打印喷头出料速度和浆体出料形态与打印喷头的出料口形状密切相关。
3.目前市场上的打印喷头一般是固定的，不可旋转，导致局限了出料形态，则需要通过设有不同形状喷口的3d打印装置才能完成一件成品，致使严重影响打印效率，且成本较高。
4.并且，现有市场上的混凝土3d打印装置还存在打印喷头不可拆卸，以及装置整体难以拆卸的问题，导致清理不便。
5.因此，如何提供一种可以使打印喷头旋转的打印喷头旋转式3d打印装置是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种打印喷头旋转式3d打印装置，打印喷头可以转动，从而可以调节出料的形态，降低替换具有其他形状喷口的打印装置的次数，因此能够提高打印效率和降低成本。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种打印喷头旋转式3d打印装置，包括：
9.料桶，所述料桶竖直固定在支架上，且所述料桶的顶端为开口端，底端接通有出料管，侧部接通有进料管，同时所述支架上固定有挤料控制电机和打印喷头控制电机；
10.喷头管，所述喷头管竖直布置，所述喷头管的顶端与所述出料管的底端连接，且所述喷头管的顶端相对所述出料管的底端可转动，同时所述出料管的内腔与所述喷头管的内腔连通；
11.打印喷头，所述打印喷头竖直布置，且所述打印喷头的顶端连接在所述喷头管的底端，同时所述喷头管的内腔与所述打印喷头的内腔接通，并且所述打印喷头上的喷口为非圆口；
12.挤料杆，所述挤料杆竖直布置，并依次穿入在所述料桶、所述出料管和所述喷头管的内腔内，且所述挤料杆的顶端穿出所述料桶的开口端与所述挤料控制电机连接；
13.传动机构，所述传动机构分别连接所述打印喷头控制电机和所述喷头管，所述打印喷头控制电机通过所述传动机构驱动所述喷头管转动，以带动所述打印喷头转动。
14.优选的，所述支架包括：
15.支撑座，所述支撑座的顶端固定有外延板，所述外延板上贯通有第一通孔；
16.底座，所述支撑座固定在所述底座上，且所述底座、所述支撑座和所述外延板之间限定有置物空间；
17.顶盖，所述顶盖覆盖所述第一通孔，并与所述外延板通过卡扣连接。
18.优选的，所述料桶固定在所述置物空间内，所述挤料控制电机固定在所述顶盖上，且所述顶盖上贯通有第二通孔，所述挤料杆的顶端穿过所述第二通孔与所述挤料控制电机的输出轴连接，同时所述底座上贯通有第三通孔，所述喷头管的底端穿过所述第三通孔位于所述底座的底端，同时所述底座上贯通有安装通道，所述进料管固定在所述安装通道内，并且所述进料管的管口延伸至所述安装通道外。
19.优选的，所述支撑座内开设有容纳腔，所述底座上开设有与所述第三通孔接通的安装槽，且所述支撑座的底端开设有分别接通所述容纳腔和所述安装槽的第四通孔，所述传动机构分别位于所述容纳腔和所述安装槽内，且所述传动机构位于所述容纳腔内的结构通过所述第四通孔与所述传动机构位于所述安装槽内的结构连接，同时所述支撑座的顶端开设有接通所述容纳腔的第五通孔，所述打印喷头控制电机固定在所述支撑座的顶端，所述打印喷头控制电机的输出轴穿过所述第五通孔与所述传动机构位于所述容纳腔内的结构连接，同时所述传动机构位于所述安装槽内的结构与所述喷头管位于所述第三通孔内的部位连接。
20.优选的，所述传动机构包括：
21.转轴，所述转轴竖直位于所述容纳腔内，且所述转轴的顶端与所述打印喷头控制电机的输出轴连接，底端穿过所述第四通孔位于所述安装槽内；
22.主动齿轮，所述主动齿轮位于所述安装槽内，并与所述转轴的底端连接；
23.从动齿轮，所述从动齿轮套设在所述喷头管上，并与所述喷头管的外壁卡接；
24.传动链条，所述传动链条分别传动连接所述主动齿轮和所述从动齿轮。
25.优选的，所述喷头管的外壁沿其圆周方向固定有多个凸条，所述从动齿轮的安装孔内壁沿其圆周方向开设有多个卡槽，多个所述凸条与多个所述卡槽一一对应卡接。
26.优选的，所述喷头管的顶端外壁固定有第一圆环，所述出料管的底端外壁固定有第二圆环，且所述第一圆环和所述第二圆环的相邻端面通过垫片对接，同时所述第一圆环与所述第二圆环通过卡箍连接，且所述卡箍的内壁开设有环形限位槽，所述第一圆环、所述垫片和所述第二圆环均限位于所述环形限位槽内，所述第一圆环随所述喷头管的转动可在所述环形限位槽内转动，所述第二圆环在所述环形限位槽内固定不动。
27.优选的，所述打印喷头的顶端与所述喷头管的底端可拆卸连接。
28.优选的，还包括：定位片，所述底座的底端固定有定位板，所述定位板上开设有定位槽，同时所述打印喷头的外壁上开设有配合槽，且所述配合槽所在平面与所述打印喷头上的喷口所在面垂直，所述定位片的两端一一对应插接在所述定位槽和所述配合槽内，同时所述定位片水平设置。
29.优选的，所述挤料杆包括：中心杆和绕设固定在所述中心杆上的叶片，且所述叶片绕设在所述中心杆的直径自所述中心杆的顶端至所述中心杆对应所述料桶中上部的位置逐渐增加，并且所述叶片绕设在所述中心杆的大直径部分自所述中心杆对应所述料桶中上
部的位置至所述中心杆对应所述料桶中部的位置延伸，所述叶片绕设在所述中心杆的直径自所述中心杆对应所述料桶中部的位置至所述中心杆对应所述料桶底端的位置逐渐减小，且所述叶片绕设在所述中心杆、并对应所述料桶底端位置的小直径部分自所述中心杆对应所述料桶底端的位置至所述中心杆对应所述喷头管底端的位置延伸。
30.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种打印喷头旋转式3d打印装置，可以实现如下技术效果：
31.本发明的挤料控制电机驱动挤料杆转动，则挤料杆可以驱动打印材料通过打印喷头上的喷口挤出，并且本发明的打印喷头控制电机会通过传动机构驱动喷头管转动，从而喷头管带动打印喷头转动，因此可以调节打印喷头出料的形态，则能够降低替换具有其他形状喷口的打印装置的次数，因此本发明能够提高打印效率和降低成本。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
33.图1为本发明一种打印喷头旋转式3d打印装置的分解图；
34.图2为本发明一种打印喷头旋转式3d打印装置的整体图；
35.图3为本发明一种打印喷头旋转式3d打印装置中传动机构的结构图；
36.图4为图3中b处的分解图；
37.图5为图2中a处的结构图；
38.图6为本发明一种打印喷头旋转式3d打印装置中支撑座的结构图；
39.图7为本发明一种打印喷头旋转式3d打印装置的剖视图；
40.图8为图7中c处的放大图。
41.其中，1
‑
料桶；10
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支架；11
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出料管；12
‑
进料管；13
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挤料控制电机；14
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打印喷头控制电机；2
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喷头管；3
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打印喷头；300
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喷口；4
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挤料杆；5
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传动机构；101
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支撑座；102
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外延板；100
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第一通孔；103
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底座；110
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置物空间；104
‑
顶盖；120
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第二通孔；130
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第三通孔；140
‑
安装通道；150
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安装槽；160
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第四通孔；170
‑
第五通孔；51
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转轴；52
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主动齿轮；53
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从动齿轮；54
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传动链条；21
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凸条；531
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卡槽；22
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第一圆环；111
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第二圆环；7
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垫片；6
‑
卡箍；60
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环形限位槽；8
‑
定位片；9
‑
定位板；90
‑
定位槽；30
‑
配合槽；41
‑
中心杆；42
‑
叶片。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.本发明实施例公开了一种打印喷头旋转式3d打印装置，包括：
44.料桶1，料桶1竖直固定在支架10上，且料桶1的顶端为开口端，底端接通有出料管11，侧部接通有进料管12，同时支架10上固定有挤料控制电机13和打印喷头控制电机14；
45.喷头管2，喷头管2竖直布置，喷头管2的顶端与出料管11的底端连接，且喷头管2的顶端相对出料管11的底端可转动，同时出料管11的内腔与喷头管2的内腔连通；
46.打印喷头3，打印喷头3竖直布置，且打印喷头3的顶端连接在喷头管2的底端，同时喷头管2的内腔与打印喷头3的内腔接通，并且打印喷头3上的喷口300为非圆口；
47.挤料杆4，挤料杆4竖直布置，并依次穿入在料桶1、出料管11和喷头管2的内腔内，且挤料杆4的顶端穿出料桶1的开口端与挤料控制电机13连接；
48.传动机构5，传动机构5分别连接打印喷头控制电机14和喷头管2，打印喷头控制电机14通过传动机构5驱动喷头管2转动，以带动打印喷头3转动。
49.本发明的挤料控制电机13驱动挤料杆4转动，则挤料杆4可以驱动打印材料通过打印喷头3上的喷口300挤出，并且本发明的打印喷头控制电机14会通过传动机构5驱动喷头管2转动，从而喷头管2带动打印喷头3转动，因此可以调节打印喷头3出料的形态，则能够降低替换具有其他形状喷口的打印装置的次数，因此本发明能够提高打印效率和降低成本。
50.为了进一步优化上述技术方案，还包括：控制系统，所述控制系统分别电性连接挤料控制电机13、打印喷头控制电机14和计算机。
51.本发明采用上述技术方案，可以实现如下有益效果：通过控制系统根据打印路径对应控制打印喷头控制电机14，因此打印喷头3根据打印路径转动，因此使打印喷头3根据打印路径调节挤出料的形态，同时控制系统通过控制挤料控制电机13，进而控制挤料杆4的转速。
52.控制系统的具体结构为本领域的现有技术，在此就不再赘述。
53.为了进一步优化上述技术方案，支架10包括：
54.支撑座101，支撑座101的顶端固定有外延板102，外延板102上贯通有第一通孔100；
55.底座103，支撑座101固定在底座103上，且底座103、支撑座101和外延板102之间限定有置物空间110；
56.顶盖104，顶盖104覆盖第一通孔100，并与外延板102通过卡扣连接。
57.本发明采用上述技术方案，可以实现如下有益效果：本发明的顶盖104通过卡扣连接外延板102，因此本发明容易拆卸，从而便于清洗。
58.为了进一步优化上述技术方案，料桶1固定在置物空间110内，挤料控制电机13固定在顶盖104上，且顶盖104上贯通有第二通孔120，挤料杆4的顶端穿过第二通孔120与挤料控制电机13的输出轴连接，同时底座103上贯通有第三通孔130，喷头管2的底端穿过第三通孔130位于底座103的底端，同时底座103上贯通有安装通道140，进料管12固定在安装通道140内，并且进料管12的管口延伸至安装通道140外。
59.本发明采用上述技术方案，可以实现如下有益效果：使本发明的整体结构紧凑和稳定，且通过第三通孔130对喷头管2进行限位，防止本发明在工作过程中引起喷头管2大幅度摆动的问题。
60.为了进一步优化上述技术方案，支撑座101内开设有容纳腔，底座103上开设有与第三通孔130接通的安装槽150，且支撑座101的底端开设有分别接通容纳腔和安装槽150的第四通孔160，传动机构5分别位于容纳腔和安装槽150内，且传动机构5位于容纳腔内的结构通过第四通孔160与传动机构5位于安装槽150内的结构连接，同时支撑座101的顶端开设
有接通容纳腔的第五通孔170，打印喷头控制电机14固定在支撑座101的顶端，打印喷头控制电机14的输出轴穿过第五通孔170与传动机构5位于容纳腔内的结构连接，同时传动机构5位于安装槽150内的结构与喷头管2位于第三通孔130内的部位连接。
61.本发明采用上述技术方案，可以实现如下有益效果：通过容纳腔和安装槽150可以遮盖传动机构5，从而对传动机构5进行保护，同时使本发明的整体结构紧凑。
62.为了进一步优化上述技术方案，传动机构5包括：
63.转轴51，转轴51竖直位于容纳腔内，且转轴51的顶端与打印喷头控制电机14的输出轴连接，底端穿过第四通孔160位于安装槽150内；
64.主动齿轮52，主动齿轮52位于安装槽150内，并与转轴51的底端连接；
65.从动齿轮53，从动齿轮53套设在喷头管2上，并与喷头管2的外壁卡接；
66.传动链条54，传动链条54分别传动连接主动齿轮52和从动齿轮53。
67.本发明采用上述技术方案，可以实现如下有益效果：结构紧凑，且打印喷头控制电机14可以依次通过转轴51、主动齿轮52、传动链条54和从动齿轮53驱动喷头管2转动。
68.为了进一步优化上述技术方案，喷头管2的外壁沿其圆周方向固定有多个凸条21，从动齿轮53的安装孔内壁沿其圆周方向开设有多个卡槽531，多个凸条21与多个卡槽531一一对应卡接。
69.本发明采用上述技术方案，可以实现如下有益效果：通过卡槽531与凸条21的配合插接，不仅方便喷头管2与从动齿轮53之间的拆装，而且从动齿轮53连接在喷头管2上后，从动齿轮53转动可以带动喷头管2转动，进而实现带动打印喷头3转动的作用。
70.为了进一步优化上述技术方案，喷头管2的顶端外壁固定有第一圆环22，出料管11的底端外壁固定有第二圆环111，且第一圆环22和第二圆环111的相邻端面通过垫片7对接，同时第一圆环22与第二圆环111通过卡箍6连接，且卡箍6的内壁开设有环形限位槽60，第一圆环22、垫片7和第二圆环111均限位于环形限位槽60内，第一圆环22随喷头管2的转动可在环形限位槽60内转动，第二圆环111在环形限位槽60内固定不动。
71.本发明采用上述技术方案，可以实现如下有益效果：
72.1)通过卡箍6连接第二圆环111和第一圆环22，则使喷头管2与出料管11之间拆装方便；
73.2)第一圆环22和第二圆环111的相邻端面通过垫片7对接，则可以提高第一圆环22和第二圆环111对接的密封性，防止打印原料泄露；
74.3)第一圆环22、垫片7和第二圆环111均限位于环形限位槽60内，第一圆环22随喷头管2的转动可在环形限位槽60内转动，第二圆环111在环形限位槽60内固定不动，则本发明可以避免打印喷头3的旋转动作与挤料杆4的旋转动作之间相互干涉。
75.为了进一步优化上述技术方案，打印喷头3的顶端与喷头管2的底端可拆卸连接。
76.本发明采用上述技术方案，可以实现如下有益效果：可以在喷头管2上更换不同的打印喷头3。
77.并且，打印喷头3的顶端与喷头管2的底端可拆卸连接的方式包括但不限于螺纹连接。
78.为了进一步优化上述技术方案，还包括：定位片8，底座103的底端固定有定位板9，定位板9上开设有定位槽90，同时打印喷头3的外壁上开设有配合槽30，且配合槽30所在平
面与打印喷头3上的喷口300所在面垂直，定位片8的两端一一对应插接在定位槽90和配合槽30内，同时定位片8水平设置。
79.本发明采用上述技术方案，可以实现如下有益效果：本发明在正式打印前，通过将定位片8的两端一一对应插接在定位槽90和配合槽30内，并且使定位片8水平设置，则可以使定位槽90和配合槽30对齐，同时由于配合槽30所在平面与打印喷头3上的喷口300所在面垂直，因此可以调节打印喷头3的安装角度，即当定位槽90和配合槽30对齐时，使打印喷头3的安装角度归零，也就是保证打印喷头3竖直安装在喷头管2上，使喷头管2上的喷口300所在面为水平面，因此可以提高打印成品的质量。
80.为了进一步优化上述技术方案，挤料杆4包括：中心杆41和绕设固定在中心杆41上的叶片42，且叶片42绕设在中心杆41的直径自中心杆41的顶端至中心杆41对应料桶1中上部的位置逐渐增加，并且叶片42绕设在中心杆41的大直径部分自中心杆41对应料桶1中上部的位置至中心杆41对应料桶1中部的位置延伸，叶片42绕设在中心杆41的直径自中心杆41对应料桶1中部的位置至中心杆41对应料桶1底端的位置逐渐减小，且叶片42绕设在中心杆41、并对应料桶1底端位置的小直径部分自中心杆41对应料桶1底端的位置至中心杆41对应喷头管2底端的位置延伸。
81.本发明采用上述技术方案，可以实现如下有益效果：
82.1)叶片42绕设在中心杆41的直径自中心杆41的顶端至中心杆41对应料桶1中上部的位置逐渐增加，则可以使挤料杆4与料桶1的内壁具有较大的间隙，从而使打印材料更容易进入至叶片42之间，方便进料；
83.2)叶片42绕设在中心杆41的大直径部分自中心杆41对应料桶1中上部的位置至中心杆41对应料桶1中部的位置延伸，则可以对料桶1下半桶内的打印材料产生较大的压力，从而出料更加顺畅；
84.3)叶片42绕设在中心杆41的直径自中心杆41对应料桶1中部的位置至中心杆41对应料桶1底端的位置逐渐减小，且叶片42绕设在中心杆41、并对应料桶1底端位置的小直径部分自中心杆41对应料桶1底端的位置至中心杆41对应喷头管2底端的位置延伸，则可以使本发明出料更加顺畅。
85.实施例1：
86.本发明实施例公开了一种打印喷头旋转式3d打印装置，工作原理如下：
87.首先，在打印前，将喷口300为非圆口的打印喷头3安装在喷头管2上，且先调节打印喷头3的安装角度，使打印喷头3的安装角度的安装角度归零：将定位片8的两端一一对应插接在定位槽90和配合槽30内，并且使定位片8水平设置，则可以使定位槽90和配合槽30对齐，同时由于配合槽30所在平面与打印喷头3上的喷口300所在面垂直，因此可以调节打印喷头3的安装角度，即当定位槽90和配合槽30对齐时，使打印喷头3的安装角度归零，也就是保证打印喷头3竖直安装在喷头管2上，使喷头管2上的喷口300所在面为水平面，因此可以提高打印成品的质量；
88.然后，正式打印：通过进料管12向料桶1内灌装打印材料，同时启动控制系统，使挤料控制电机13驱动挤料杆4转动，则挤料杆4可以驱动打印材料从料桶1依次通过出料管11和喷头管2进入至打印喷头3，并通过打印喷头3上的喷口300挤出；另一方面，打印喷头控制电机14会依次通过转轴51、主动齿轮52、传动链条54和从动齿轮53驱动喷头管2转动，从而
喷头管2带动打印喷头3转动，并且由于打印喷头3上的喷口300为非圆口，因此打印喷头3在转动过程中，可以调节打印喷头3出料的形态，则能够降低替换具有其他形状喷口的打印装置的次数，因此本发明能够提高打印效率和降低成本。
89.当打印喷头3上的喷口300为圆口时，则不需要打印喷头控制电机14通过传动机构5驱动喷头管2转动，则此时打印喷头3不转动。
90.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
91.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。