一种3D打印机的多打印头切换结构及其切换方法与流程

本发明属于3d打印机技术领域，具体涉及一种3d打印机的多打印头切换结构及其切换方法。

背景技术：

3d打印技术是一种快速成形技术，它以数字三维模型文件为基础，将金属、塑料、光敏树脂等成型材料通过逐层打印的方式成型物体的技术，属于增材制造。目前基于熔融沉积成型（fdm：fuseddepositionmodeling）原理的3d打印机由于结构简单，适用材料种类丰富，设备及耗材成本低等优势，已成为普及率最高的一种3d打印机。

具有多个打印头的3d打印机由于可以同时支持多种材料的打印，常用于分别打印主体材料与支撑材料，或者在模型的不同部分打印不同颜色或不同材质的材料，实现特定需求。现有的多打印头3d打印机基本都采用两个打印头固定在一起的双打印头结构，这种方式实现简单，两个打印头喷嘴处于同一高度，理论上无需进行调整，即可实现两个打印头的交替打印，但由于加工及装配精度的问题，两个打印头很难完美的处于同一高度，因此极易出现打印头之间相互干涉的问题，一个打印头打印时另一个打印头易刮到模型，影响打印效果，严重时甚至会将模型刮倒而导致打印失败。对于打印头数量在3个及以上时，这种方式的干涉问题就变得更加严重，以至几乎无法实用。

目前已有多个专利对该问题给出其解决方案，如申请号为cn201620847633.0的专利《基于双向丝杠换向的双打印头联动式fdm三维打印结构》，其通用采用双向丝杆配合导轨实现双打印头的异向运动，当需要使用哪个打印头时，即将其高度降低并将另一个打印头高度升高，从而解决双打印头相互干涉的问题。又如申请号为cn201510793253.3的专利《一种3d打印机的双丝打印头及其切换控制方法》，其通用将两个打印头固定在一个可转动的支架上，通过转动的方式，实现双头切换。其他专利基本也都采用了类似的思路，即通过设计复杂的双打印头高低切换结构来解决双头干涉问题。但这类方案技术上可行，却存在结构复杂、加工精度要求高等问题。另外，当需要3个或更多打印头进行切换时，这些方案将会变得非常复杂，难以实施。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种3d打印机的多打印头切换结构及其切换方法，以简单可靠的结构解决当前多打印头3d打印机打印时存在多个打印头相互干涉导致打印质量差、打印成功率低的问题。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

提出一种3d打印机的多打印头切换结构，包括导轨、滑块、打印头、传动机构以及驱动电机，每个打印头均安装在一个独立的滑块上，并由一个独立的驱动电机通过对应传动机构驱动其做直线运动。

优选的，所述打印头的数量为2个。

优选的，所述导轨为一根，两个所述滑块均安装于该导轨之上。

优选的，所述导轨为两根，两个所述滑块分别安装在两根导轨上。

优选的，所述打印头的数量为3~6个。

优选的，每根所述导轨上最多安装2个所述滑块，多个打印头分别安装在多根导轨上。

优选的，所述传动机构为同步带或者丝杆。

提出一种3d打印机的多打印头切换方法，应用于上述3d打印机的多打印头切换结构，包括以下步骤：s1：控制打印平台相对打印头下移，直到平台和其上的打印模型对切换前以及切换后使用的两个打印头喷嘴下端均有一定的安全距离；s2：控制切换前使用的打印头移动到对应的空闲区域中，所述该打印头的空闲区域是指在打印区域以外，且不会干涉其他打印头打印动作的区域；s3：控制切换后使用的打印头移动进打印区域；s4：控制打印平台上移至合适切换后使用的打印头打印的高度；s5：继续进行打印作业。

本发明与现有技术相比，通过将多个打印头分别安装在独立的滑块上，并使用独立的驱动电机以及传动机构驱动其做直线运动，每个打印头均可独立运动，因此可以将当前不用的打印头移动至对应的空闲区域。因为同一时刻最多只会有一个打印头处于打印区域内，所以这就保证了打印时其他不用的打印头不会干涉到当前打印头的打印作业。每个打印头的运动机构与现有机构相同，因此只需重复现有的运动机构，而无需增加复杂的切换结构，从而降低了打印头的整体加工难度，也降低了单个打印头的重量。

附图说明

图1为本发明3d打印机的多打印头切换结构第1实施例的结构示意图。

图2为本发明3d打印机的多打印头切换结构第1实施例的工作原理示意图。

图3为本发明3d打印机的多打印头切换结构第2实施例的结构示意图。

图4为本发明3d打印机的多打印头切换结构第3实施例的结构示意图。

图5为本发明3d打印机多打印头切换方法的操作流程图。

图中：11.导轨，121.第1打印头滑块，122.第2打印头滑块，131.第1打印头，132.第2打印头，141.第1打印头同步带，142.第2打印头同步带，151.第1打印头驱动电机，152.第2打印头驱动电机，1.打印区域，2.空闲区域，16.打印平台，211.第1打印头导轨，212.第2打印头导轨，221.第1打印头滑块，222.第2打印头滑块，231.第1打印头，232.第2打印头，241.第1打印头丝杆，242.第2打印头丝杆，251.第1打印头驱动电机，252.第2打印头驱动电机，311.第1导轨，312.第2导轨，321.第1打印头滑块，322.第2打印头滑块，323.第3打印头滑块，324.第4打印头滑块，331.第1打印头，332.第2打印头，333.第3打印头，334.第4打印头，341.第1打印头同步带，342.第2打印头同步带，343.第3打印头同步带，344.第4打印头同步带，351.第1打印头驱动电机，352.第2打印头驱动电机，353.第3打印头驱动电机，354.第4打印头驱动电机。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明3d打印机的多打印头切换结构及其切换方法做进一步描述，以便于更清楚的理解本发明所要求保护的技术思想。

一种3d打印机的多打印头切换结构实施例1：

如图1所示，一种3d打印机的多打印头切换结构，包括第1打印头131和第2打印头132，其中第1打印头131安装在第1打印头滑块121上；第2打印头132安装在第2打印头滑块122上。第1打印头滑块121和第2打印头滑块122均安装在导轨11上。本实施例中传动机构为同步带，第1打印头驱动电机151通过第1打印头同步带141驱动第1打印头131在导轨11上做直线运动，同时第2打印头驱动电机152通过第2打印头同步带142驱动第2打印头132在导轨11上做直线运动。

本实施例中的多打印头切换结构的工作原理在于，将两个打印头分别由两个独立的驱动电机进行驱动，因此两个打印头可以实现在导轨11上的独立运动。如图2所示，打印平台16上用于打印成型的区域为打印区域1，两端超出打印区域1的范围为空闲区域2。打印作业只会在打印区域1中进行，因此只需要将当前不用的打印头移动到两端的空闲区域2中，即可避免其对当前的打印作业造成干涉。由于本实施例中两个滑块均安装在同一根导轨上，因此靠近第1打印头驱动电机151的一端为第1打印头131的空闲区域，靠近第2打印头驱动电机152的一端为第2打印头132的空闲区域，两个打印头的空闲区域分别位于导轨11的两端，这样即可避免两个打印头在同一导轨上运动时造成干涉。

一种3d打印机的多打印头切换结构实施例2：

如图3所示，一种3d打印机的多打印头切换结构，包括第1打印头231和第2打印头232，其中第1打印头231安装在第1打印头滑块221上；第2打印头232安装在第2打印头滑块222上。第1打印头滑块221安装在第一打印头导轨211上，第2打印头滑块222安装在第2打印头导轨212上。本实施例中传动机构为丝杆，第1打印头驱动电机251通过第1打印头丝杆241驱动第1打印头231在导轨211上做直线运动，同时第2打印头驱动电机252通过第2打印头丝杆242驱动第2打印头232在导轨212上做直线运动。

本实施例中的多打印头切换结构的原理与第1实施例类似，区别仅在于本实施例中，两个打印头滑块分别安装在两根导轨上，较实施例1而言，两个打印头的运动不会存在干涉的问题，因此第1打印头和第2打印头对应的空闲区域可根据实际应用需要自由设定，灵活性更高。

一种3d打印机的多打印头切换结构实施例3：

如图4所示，一种3d打印机的多打印头切换结构，包括第1打印头331、第2打印头332、第3打印头333和第4打印头334，其中第1打印头331安装在第1打印头滑块321上；第2打印头332安装在第2打印头滑块322上；第3打印头333安装在第3打印头滑块323上；第4打印头334安装在第4打印头滑块324上。第1打印头滑块321及第2打印头滑块322安装在第一导轨311上，第3打印头滑块323及第4打印头滑块324安装在第2导轨312上。本实施例中传动机构为同步带，第1打印头驱动电机351通过第1打印头同步带341驱动第1打印头331在导轨311上做直线运动，第2打印头驱动电机352通过第2打印头同步带342驱动第2打印头332在导轨311上做直线运动，第3打印头驱动电机353通过第3打印头同步带343驱动第3打印头333在导轨312上做直线运动，第4打印头驱动电机354通过第4打印头同步带344驱动第4打印头334在导轨312上做直线运动。

本实施例中的多打印头切换结构可以看作是两个实施例1的组合，较实施例1和2而言，此种方式可以安装更多的打印头，可实现多达4种材料的切换打印。其工作原理与实施例1相同，因此不再赘述。

以上三个实施例是针对本发明3d打印机的多打印头切换结构核心技术思想的三个较佳实施方案，根据实际需要，还可以对其进行相应的变形，如单导轨上安装三个及以上打印头，或是更多导轨上安装更多打印头，甚至不同导轨也用不同的驱动电机进行驱动，因其核心原理相同，这里就不作展开说明。

基于上述的3d打印机的多打印头切换结构的三个实施例，本发明实施例给出对应的多打印头切换方法，如图5所示，包括以下步骤：

步骤s1：控制打印平台相对打印头下移，直到平台和其上的打印模型对切换前以及切换后使用的两个打印头喷嘴下端均有一定的安全距离，以保证在打印头移出和移入打印区域时，不会刮到平台以及之前打印的模型。

步骤s2：控制切换前使用的打印头移动到对应的空闲区域中。

步骤s3：控制切换后使用的打印头移动进打印区域。

步骤s4：控制打印平台相对打印头上移至适合切换后使用的打印头打印的高度。

步骤s5：继续进行打印作业。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。