一种单喷头多通道三维打印的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种单喷头多通道三维打印机，其特征在于：它包括主控装置、出料控制装置、空间定位装置和喷头；主控装置包括电源模块、微控制器、接口模块、电机驱动模块、外部存储器模块和输入输出模块，接口模块包括USB接口和出料装置接口模块，电机驱动模块包括X轴电机驱动、Y轴电机驱动和Z轴电机驱动模块，输入输出模块包括键盘和LCD显示模块；电源模块、接口模块、电机驱动模块、外部存储器模块和输入输出模块均与微控制器连接，微控制器通过出料装置接口模块与出料控制装置连接，并通过电机驱动模块与空间定位装置连接，出料控制装置与设置在空间定位装置中的喷头连接。本实用新型可以广泛应用于粘稠或速干液体的打印领域。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种三维打印机，特别是关于一种单喷头多通道三维打印机装 置。 一种单喷头多通道三维打印机
【背景技术】
[0002] 随着社会和科技的飞速发展，人们对物品的材质、色彩的要求也越来越高。目前的 三维打印机采用单喷头单通道的设计结构，打印出的物品只能由单种材料构建。另外，目前 市面上三维打印机的出料装置多采用机械方式进行控制，控制过程中极易产生机械误差， 从而影响所打印物品的精度和外观。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种采用智能控制方式的单喷头多通道 三维打印机。该三维打印机采用智能控制方式控制多个出料装置，并且能够在不更换喷头 的情况下实现多种材料的切换。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种单喷头多通道三维打印机， 其特征在于：它包括主控装置、出料控制装置、空间定位装置和喷头；所述主控装置包括电 源模块、微控制器、接口模块、电机驱动模块、外部存储器模块和输入输出模块，所述接口模 块包括USB接口模块和出料装置接口模块，所述电机驱动模块包括X轴电机驱动模块、Y轴 电机驱动模块和Z轴电机驱动模块，所述输入输出模块包括键盘模块和LCD显示模块；所述 电源模块、USB接口模块、出料装置接口模块、X轴电机驱动模块、Y轴电机驱动模块、Z轴电 机驱动模块、外部存储器模块、键盘模块和IXD显示模块均与微控制器连接，所述微控制器 通过所述出料装置接口模块与所述出料控制装置连接，并通过所述电机驱动模块与所述空 间定位装置连接，所述出料控制装置与所述喷头连接，所述喷头设置在所述空间定位装置 中。
[0005] 所述接口模块中设置SD卡接口模块，所述SD卡接口模块与所述微控制器连接，所 述微控制器通过所述SD卡接口模块读取预存在SD卡中的物品打印信息。
[0006] 所述出料控制装置包括若干出料通道和一清洗通道，所述出料通道和清洗通道均 与所述主控装置连接；所述清洗通道采用与所述出料通道相同的结构，所述出料通道包括 压力泵、压力传感器、储料罐和电磁阀门；所述压力泵、压力传感器和电磁阀门均通过所述 出料装置接口模块与所述微控制器连接，所述压力泵与压力传感器以及储料罐连接，所述 电磁阀门设置在所述储料罐与喷头连接的管道上。
[0007] 所述空间定位装置包括X轴定位装置、Y轴定位装置和Z轴定位装置；所述X轴定 位装置包括与X轴驱动电机连接的X轴传动杆以及位于所述X轴传动杆上的X轴滑块；所 述Y轴定位装置包括与Y轴驱动电机连接的Y轴传动杆；所述Z轴定位装置包括与Z轴驱 动电机连接的Z轴传动杆以及位于所述Z轴传动杆上的Z轴滑块；所述X轴驱动电机、Y轴 驱动电机和Z轴驱动电机均与所述出料装置接口模块连接；所述喷头固定连接在所述X轴 滑块上，所述Y轴传动杆与X轴滑块连接在一起；所述Z轴滑块与X轴传动杆连接，使所述 X轴传动杆与Y轴传动杆构成的平面能够在所述z轴传动杆上移动。
[0008] 所述X轴电机驱动模块、Y轴电机驱动模块和Z轴电机驱动模块分别通过5. 08端 子与所述X轴驱动电机、Y轴驱动电机和Z轴驱动电机连接。
[0009] 本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型由于采用主 控装置将出料控制信号和电机驱动信号分别传输至所述出料控制装置和空间定位装置，并 控制出料控制装置将物料传送至喷头，控制空间定位装置确定喷头在空间的位置，由喷头 打印输出预打印的物品，因此本实用新型采用智能控制方式打印输出预设物品，打印更精 准，能够有效减少机械控制误差。2、本实用新型由于在出料控制装置的各出料通道设置压 力传感器，由压力传感器实时检测所在出料通道压力泵的压力值并传输至主控装置的微控 制器中，由主控装置对各出料通道的压力进行实时监控；主控装置通过出料控制信号控制 连接在喷头传送管道上的电磁阀门开启或关闭，因此本实用新型能够通过实时调节各出料 通道的压力和电磁阀门的开关速度使物料平稳的输出，从而使打印输出的物品更精准。3、 本实用新型由于在出料控制装置设置若干出料通道，并由主控装置控制各出料通道将物料 传送至喷头打印输出，因此本实用新型在使用过程中不需更换物料就能够实现多种物料的 可控输出。4、本实用新型由于设置X轴定位装置、Y轴定位装置和Z轴定位装置，并将喷头 固定连接在X轴定位装置中的位于X轴传动杆上的X轴滑块上，X轴滑块与Y轴定位装置 中的Y轴传动杆连接，Y轴传动杆能够随X轴滑块移动，位于Z轴传动杆上的Z轴滑块与X 轴传动杆连接，使X轴传动杆与Y轴传动杆构成的平面能够在z轴传动杆上移动，因此本实 用新型能够使喷头工作于三维空间的任何一个工作点。5、本实用新型由于在出料控制装置 中设置清洗通道，并通过主控装置控制清洗通道将清洗液输出至喷头并对其进行冲洗，因 此本实用新型使用时不会因为物料的随意切换而造成物料的混合。基于以上优点，本实用 新型可以广泛应用于粘稠液体或速干液体的打印领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1是本实用新型三维打印机的整体结构示意图
[0011] 图2是主控装置的结构示意图
[0012] 图3是出料控制装置的结构示意图
[0013] 图4是空间定位装置的结构示意图
[0014] 图5是X轴定位装置和Y轴定位装置的结构示意图
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
[0016] 如图1所示，本实用新型的单喷头多通道三维打印机包括主控装置1、出料控制装 置2、空间定位装置3和喷头4。在主控装置1中预设物品打印信息，根据预设的物品打印 信息，主控装置1将出料控制信号和电机驱动信号分别传输至出料控制装置2和空间定位 装置3,出料控制装置2根据接收到的出料控制信号将物料通过传送管道传送至喷头4,空 间定位装置3根据接收到的电机驱动信号确定喷头4在空间的位置，由喷头4打印输出预 打印的物品。本实用新型的单喷头多通道三维打印机可以打印由奶油、果酱、巧克力等粘稠 液体构成的物品。
[0017] 上述实施例中，如图2所示，主控装置1包括电源模块11、微控制器12、接口模块 13、电机驱动模块14、外部存储器模块15和输入输出模块16。其中，接口模块13包括USB 接口模块131和出料装置接口模块132。电机驱动模块14包括X轴电机驱动模块141、Y轴 电机驱动模块142和Ζ轴电机驱动模块143。电源模块11为微控制器12提供电源，PC机 (图中未示出）中预设的物品打印信息通过USB接口模块131传输至微控制器12,微控制器 12根据接收到的物品打印信息输出出料控制信号和电机驱动信号，出料控制信号通过出料 装置接口模块132传输至出料控制装置2,电机驱动信号分别通过X轴电机驱动模块141、 Y轴电机驱动模块142和Z轴电机驱动模块143传输至空间定位装置3。外部存储器模块 15用于存储超出微控制器12内部存储空间的数据。输入输出模块16包括键盘模块161和 IXD显示模块162。通过键盘模块161向微控制器12输入重启、暂停等系统状态信息，通过 LCD显示模块162显示打印进程、打印状态和故障提示等信息。
[0018] 上述实施例中，如图2所示，在接口模块13中还设置SD卡接口模块133,将物品打 印信息预存在SD卡（图中未示出）中，微控制器12通过SD卡接口模块133直接读取预存在 SD卡中的物品打印信息，从而使本实用新型能够脱离PC机直接打印输出预打印的物品。
[0019] 上述实施例中，如图3所示，出料控制装置2包括若干出料通道21和一清洗通道 22。出料通道21和清洗通道22均将实时检测到的压力值传输至主控装置1，主控装置1对 接收到的压力值进行处理后产生压力调节信号，并反馈给出料通道21和清洗通道22,出料 通道21和清洗通道22根据接收到的压力调节信号实时调节各通道的压力值。各通道的压 力值满足需求后，主控装置1将出料控制信号传输至出料通道21和清洗通道22,并控制出 料通道21和清洗通道22输出相应物料和清洗液。
[0020] 每个出料通道21都包括压力泵211、压力传感器212、储料罐213和电磁阀门214。 根据物品打印信息，预设压力泵211的压力信息并通过键盘模块151输入至微控制器12,微 控制器12对输入的压力信息进行处理后产生压力调节信号，压力调节信号通过出料装置 接口模块132传输至压力泵211，压力泵211根据接收到的压力调节信号产生相应的压力并 作用于储料罐213。压力泵211通过测压接头与压力传感器212连接，压力传感器212实时 检测压力泵211的压力值，并将检测到的压力值通过出料装置接口模块132反馈给微控制 器12,微控制器12对接收到的压力值进行处理后传输至IXD显示模块152进行实时显示， 并根据接收到的压力值实时调节对压力泵211的控制，从而使储料罐213中的物料能够稳 定传送。微控制器12通过出料装置接口模块132将出料控制信号传输至电磁阀门214,控 制电磁阀门214的开启或关闭，当电磁阀门214处于开启状态时，储料罐213中的物料传送 至喷头4,当电磁阀门214处于关闭状态时，储料罐213停止向喷头4传送物料。清洗通道 22的结构与出料通道21的结构相同，清洗通道22的储料罐213用于盛放水等清洗液，出料 通道21的储料罐213用于盛放奶油、果酱等物料。在第一种物料打印完成、第二种物料还 未开始传送之前，主控装置1控制清洗通道22完成对喷头4的清洗。
[0021] 上述实施例中，如图4所示，空间定位装置3包括X轴定位装置31、Y轴定位装置 32和Z轴定位装置33。其中，X轴定位装置31包括与X轴驱动电机311连接的X轴传动 杆312以及位于X轴传动杆312上的X轴滑块313。Y轴定位装置32包括与Y轴驱动电机 321连接的Y轴传动杆322。Z轴定位装置33包括与Z轴驱动电机331连接的Z轴传动杆 332以及位于Z轴传动杆332上的Z轴滑块333。X轴驱动电机311、Y轴驱动电机321和Z 轴驱动电机331均与出料装置接口模块132连接，出料装置接口模块132向驱动电机传输 电机驱动信号来控制其通断。如图5所示，喷头4固定连接在X轴滑块313上，Y轴传动杆 322与X轴滑块313连接在一起，并能够随X轴滑块313 -起移动。Z轴滑块333与X轴传 动杆312连接，使X轴传动杆312与Y轴传动杆322构成的平面能够在Z轴传动杆332上 移动。
[0022] 上述实施例中，X轴电机驱动模块141、Y轴电机驱动模块142和Z轴电机驱动模 块143分别通过5. 08端子与X轴驱动电机311、Y轴驱动电机321和Z轴驱动电机331连 接。
[0023] 本实用新型单喷头多通道三维打印机的使用方法，其包括以下步骤：
[0024] 1)在各出料通道21的储料罐213中均所需放置物料，在清洗通道22的出料罐213 中放置清洗液。
[0025] 2)给三维打印机接通电源，将预打印物品的信息通过接口模块13传输至主控装 置1。根据预打印物品的信息，通过键盘模块151在微控制器12中预设各出料通道21和清 洗通道22的压力限定值。
[0026] 3)主控装置1控制第一出料通道21将物料传送至喷头4,并控制空间定位装置3 带动喷头4打印输出预打印物品的第一层结构，主控装置1控制空间定位装置3将喷头4 移动到起始位置。
[0027] 4)主控装置1控制清洗通道22将清洗液传送至喷头4并对其进行冲洗，冲洗后的 清洗液排放到预先准备的容器中。
[0028] 5)采用与步骤3)类似的操作，主控装置1通过第二出料通道21和空间定位装置 3控制喷头4打印输出预打印物品的第二层结构，并重复步骤4)对喷头4进行冲洗。
[0029] 6)采用与步骤3)类似的操作，直到打印完成预打印物品，主控装置1控制空间定 位装置3将喷头4移动到起始位置并对喷头进行冲洗，关闭三维打印机电源。
[0030] 实施例：以制作果酱夹层蛋糕为例，对本实用新型单喷头多通道三维打印机的使 用方法进行详细说明。
[0031] 在本实用新型单喷头多通道三维打印机的出料控制装置2中设置两个出料通道 21和一个清洗通道22。在其中一个出料通道21的储料罐213中预先放置奶油，在另一个 出料通道21的储料罐213中预先放置果酱。
[0032] 将打印蛋糕的信息通过USB接口模块131传输至微控制器12,根据打印蛋糕的信 息，通过键盘模块161在微控制器12中预设两个出料通道21和一个清洗通道22的压力限 定值。
[0033] 首先，通过奶油出料通道21打印蛋糕的下奶油层，其具体过程为：微控制器12根 据奶油出料通道21的压力传感器212实时检测并反馈回的压力泵211的压力值，实时调节 压力泵211的压力值，并通过出料装置接口模块132将出料控制开启信号传输至电磁阀门 214,控制打开电磁阀门214,储料罐213中的奶油在压力泵211的作用下传送至喷头4 ;微 控制器12通过电机驱动模块14将电机驱动信号传输至X轴驱动电机311、Y轴驱动电机 321和Z轴驱动电机331，X轴驱动电机311带动X轴传动杆312和X轴滑块313运动，Y轴 驱动电机321带动Y轴传动杆322运动，Z轴驱动电机331带动Z轴传动杆332和Z轴滑 块333运动，使得固定在X轴滑块313上的喷头4在三维空间中打印输出奶油层。奶油层 打印完成后，微控制器12通过出料装置接口模块132将出料控制关闭信号传输至电磁阀门 214,控制关闭电磁阀门214。主控装置1通过空间定位装置3将喷头4移动到起始位置。 [0034] 其次，通过清洗通道22对喷头4进行清洗，其具体过程为：微控制器12根据清洗 通道22的压力传感器212实时检测并反馈回的压力泵211的压力值，实时调节压力泵211 的压力值，并通过出料装置接口模块132将出料控制开启信号传输至电磁阀门214,控制打 开电磁阀门214,储料罐213中的清洗液在压力泵211的作用下传送至喷头4,对喷头4进 行冲洗，并将冲洗后的清洗液排放到预先准备的容器中。
[0035] 再次，通过果酱出料通道21打印蛋糕的果酱层，微控制器12采用与打印下奶油层 相同的控制方式，打印输出果酱层，并再次清洗喷头4。
[0036] 最后，通过奶油出料通道21打印蛋糕的上奶油层，微控制器12采用与打印下奶油 层相同的控制方式，打印输出上奶油层，并再次清洗喷头4。至此，打印完成一果酱夹层蛋 糕。
[0037] 上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式和方法步骤 等都是可以有所变化的，例如：可以根据需要自行增加或减少出料通道的数量，不一定采用 本实例中给出的两个。凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不 应排除在本实用新型的保护范围之外。
【权利要求】
1. 一种单喷头多通道三维打印机，其特征在于：它包括主控装置、出料控制装置、空间 定位装置和喷头；所述主控装置包括电源模块、微控制器、接口模块、电机驱动模块、外部存 储器模块和输入输出模块，所述接口模块包括USB接口模块和出料装置接口模块，所述电 机驱动模块包括X轴电机驱动模块、Y轴电机驱动模块和Z轴电机驱动模块，所述输入输出 模块包括键盘模块和LCD显示模块；所述电源模块、USB接口模块、出料装置接口模块、X轴 电机驱动模块、Y轴电机驱动模块、Z轴电机驱动模块、外部存储器模块、键盘模块和LCD显 示模块均与微控制器连接，所述微控制器通过所述出料装置接口模块与所述出料控制装置 连接，并通过所述电机驱动模块与所述空间定位装置连接，所述出料控制装置与所述喷头 连接，所述喷头设置在所述空间定位装置中。
2. 如权利要求1所述的一种单喷头多通道三维打印机，其特征在于：所述接口模块中 设置SD卡接口模块，所述SD卡接口模块与所述微控制器连接，所述微控制器通过所述SD 卡接口模块读取预存在SD卡中的物品打印信息。
3. 如权利要求1所述的一种单喷头多通道三维打印机，其特征在于：所述出料控制装 置包括若干出料通道和一清洗通道，所述出料通道和清洗通道均与所述主控装置连接；所 述清洗通道采用与所述出料通道相同的结构，所述出料通道包括压力泵、压力传感器、储料 罐和电磁阀门；所述压力泵、压力传感器和电磁阀门均通过所述出料装置接口模块与所述 微控制器连接，所述压力泵与压力传感器以及储料罐连接，所述电磁阀门设置在所述储料 罐与喷头连接的管道上。
4. 如权利要求2所述的一种单喷头多通道三维打印机，其特征在于：所述出料控制装 置包括若干出料通道和一清洗通道，所述出料通道和清洗通道均与所述主控装置连接；所 述清洗通道采用与所述出料通道相同的结构，所述出料通道包括压力泵、压力传感器、储料 罐和电磁阀门；所述压力泵、压力传感器和电磁阀门均通过所述出料装置接口模块与所述 微控制器连接，所述压力泵与压力传感器以及储料罐连接，所述电磁阀门设置在所述储料 罐与喷头连接的管道上。
5. 如权利要求1或2或3或4所述的一种单喷头多通道三维打印机，其特征在于：所 述空间定位装置包括X轴定位装置、Y轴定位装置和Z轴定位装置；所述X轴定位装置包括 与X轴驱动电机连接的X轴传动杆以及位于所述X轴传动杆上的X轴滑块；所述Y轴定位 装置包括与Y轴驱动电机连接的Y轴传动杆；所述Z轴定位装置包括与Z轴驱动电机连接 的Z轴传动杆以及位于所述Z轴传动杆上的Z轴滑块；所述X轴驱动电机、Y轴驱动电机和 Z轴驱动电机均与所述出料装置接口模块连接；所述喷头固定连接在所述X轴滑块上，所述 Y轴传动杆与X轴滑块连接在一起；所述z轴滑块与X轴传动杆连接，使所述X轴传动杆与 Y轴传动杆构成的平面能够在所述z轴传动杆上移动。
6. 如权利要求1或2或3或4所述的一种单喷头多通道三维打印机，其特征在于：所 述X轴电机驱动模块、Y轴电机驱动模块和Z轴电机驱动模块分别通过5. 08端子与所述X 轴驱动电机、Y轴驱动电机和Z轴驱动电机连接。
7. 如权利要求5所述的一种单喷头多通道三维打印机，其特征在于：所述X轴电机驱 动模块、Y轴电机驱动模块和Z轴电机驱动模块分别通过5. 08端子与所述X轴驱动电机、Y 轴驱动电机和Z轴驱动电机连接。
【文档编号】B41J3/00GK203901976SQ201420184393
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月16日 优先权日:2014年4月16日
【发明者】郭昉, 段佳勇 申请人:华北科技学院