一种3D打印机的旋转切换双喷头装置及其打印方法与流程

文档序号:16676760发布日期:2019-01-19 00:00阅读:822来源:国知局
技术简介:
本专利针对3D打印中多材料切换效率低的问题,提出一种旋转切换双喷头装置。通过切换电机驱动切换板旋转,实现两个挤出喷头的自动切换;挤出机采用调节按柄与弹簧联动结构,可适应不同厚度丝料,确保送料稳定。该方案提升了多材料打印的灵活性和自动化水平。
关键词:旋转切换机构,双喷头装置

本发明涉及旋转切换双喷头装置的技术领域,尤其涉及一种3d打印机的旋转切换双喷头装置及其打印方法。



背景技术:

打印3d图像的打印设备逐渐被人们所认知,并逐步广泛的应用到各个行业,现有的3d打印机基本是单色单电机单喷头,需要打印两色以上时就需要多台打印机互换,很是繁琐,相应的就出现了打印双色3d打印机,而进行双色打印需要使用两种丝料,因此就要求打印机拥有两个喷头。很多市面上的双喷头装置,两个喷头的位置是相对固定的,不能进行切换,这就造成了3d打印编程的复杂性,例如,在火热的3d市场,不论是国内还是国外,桌面型3d打印机呈现五花八门,但“心脏”喷头结构却都大同小异。传统的3d打印机双喷头结构为两个喷头并行固定,打印时相对位置并不会发生改变,只是通过程序控制位置的移动来切换喷头,这种方法增加了程序的复杂性,使打印效率降低,打印质量也会下降。



技术实现要素:

针对现有技术中存在的技术问题,本发明的第一个目的是:提供一种结构简单的3d打印机的旋转切换双喷头装置,可以打印出由两种丝料组成的3d打印产品,本装置体积小、控制简单、效率高,可以降低打印成本。

本发明的另一个目的是提供一种旋转切换双喷头装置的打印方法,可以打印出由两种丝料组成的3d打印产品,本方法打印控制简单、效率高,可以降低打印成本。

为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:

一种3d打印机的旋转切换双喷头装置,包括旋转切换机构、固定在旋转切换机构上的挤出喷头组;旋转切换机构包括切换板、固定在切换板上并设有直轴的固定板、与直轴连接的联轴器、输出端与联轴器连接的切换电机;切换电机通过联轴器带动切换板旋转,从而带动挤出喷头组旋转,实现喷头的切换;

挤出喷头组包括两个挤出喷头;挤出喷头包括挤出机和喷头;挤出机包括固定块、转动式安装在固定块上并设有进料口的调节按柄、转动式安装在调节按柄上的送料滚轮、转动式安装在固定块上的送料齿轮、输出端与送料齿轮连接的送料电机;固定块设有凸台,凸台上设有出料口,出料口中心与进料口中心的连线位于送料齿轮与送料滚轮之间,喷头位于出料口处,送料齿轮通过送料电机的驱动和送料滚轮的辅助下,将丝料从进料口送到出料口,最后进入喷头。

进一步的是:喷头包括螺纹管、固定于螺纹管下端的发热铝块、固定于发热铝块下端的喷嘴;螺纹管的上端固定在出料口处,发热铝块内部设有发热电容,出料口、螺纹管、发热铝块、喷嘴形成相通的内部通道,丝料从出料口经过螺纹管到达发热铝块,在发热铝块内的发热电容的作用下丝料融化,融化后的丝料从喷嘴喷出,完成打印。

进一步的是:调节按柄的一端转动式安装在固定块上,且调节按柄的一端设有向下的延伸板,送料滚轮转动式安装在延伸板上,可以调节送料滚轮和送料齿轮之间的距离,挤出喷头可以放置不同厚度的丝料。

进一步的是:挤出机还包括固定在调节按柄上的上螺钉、固定在凸台上的下螺钉、套在上螺钉和下螺钉上的弹簧;弹簧固定在调节按柄和凸台之间,上螺钉的轴线和下螺钉的轴线位于同一直线上,上螺钉和下螺钉之间存在间隙,当添加或更换丝料后,调节按柄可以自动复位。

进一步的是:调节按柄的端部设有按压部,按压部上设有与手指弧度相适应的圆弧凹位,便于添加或者更换丝料。

进一步的是:联轴器为法兰联轴器,切换板呈扇形,直轴位于切换板的中心线上,挤出喷头组和固定板分别固定在切换板的两面,法兰联轴器可传递较大转矩。

进一步的是:两个挤出喷头的喷嘴对称分布在切换板中心线的两侧,便于切换电机的编程与控制。

进一步的是:两个喷嘴的中心线与切换板的中心线成25°。

进一步的是:两个挤出喷头的结构左右相反设置,切换电机和送料电机均为步进电机,提高控制性能,启动停止响应快,误差小。

一种旋转切换双喷头装置的打印方法,包括以下操作步骤:

按下调节按柄的按压部,将丝料放入进料口并穿过送料滚轮和送料齿轮之间,最后放在出料口处,松开按压部,调节按柄在弹簧的作用下复位,送料滚轮将丝料挤压在送料齿轮和送料滚轮之间,两个挤出喷头放置不同的丝料;

启动双喷头装置,切换电机转动,双喷头装置自动复位;

通过切换电机带动切换板转动,从而带动选定的挤出喷头转动,直至喷嘴的中心线呈竖直状态,挤出喷头开始打印;

打印直至需要更换另一个挤出喷头时,通过切换电机带动切换板旋转50°,至另一个喷嘴的中心线呈竖直状态,另一个挤出喷头开始打印;

打印过程中,送料电机驱动送料齿轮向喷头送料;

打印结束,双喷头装置停止打印并自动复位。

总的说来,本发明具有如下优点:

本发明是一种3d打印机的旋转切换双喷头装置,相比现有的3d打印喷头装置,本发明采用旋转切换双喷头装置,不仅能够打印出由两种丝料组成的3d打印产品,而且旋转切换的方式十分简单可靠,易于控制。双喷头打印可以让打印产品丰富多样。本发明控制简单可靠、效率高,由于本装置的结构简单、体积小,大大降低控制编程的难度,也大大降低了制造和维护的成本。

附图说明

图1是3d打印机的旋转切换双喷头装置的结构示意图。

图2是旋转切换机构的结构示意图。

图3是切换板左边的挤出喷头的结构示意图。

图4是切换板右边的挤出喷头的结构示意图。

图5是本旋转切换双喷头装置的主视图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记,现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下:

1为旋转切换机构,2为挤出喷头组,3为挤出喷头,4为挤出机,5为喷头,1-1为切换板,1-2为固定板,1-3为直轴,1-4为联轴器,1-5为切换电机,1-6为螺栓,4-1为固定块,4-2为调节按柄,4-3为延伸板,4-4为送料滚轮,4-5为送料齿轮,4-6为送料电机,4-7为凸台,4-8为上螺钉,4-9为下螺钉,4-10为弹簧,4-2-1为进料口,4-2-2为按压部,4-7-1为出料口,5-1为螺纹管,5-2为发热铝块,5-3为喷嘴。

结合图1、图2、图5所示,一种3d打印机的旋转切换双喷头装置,包括旋转切换机构1、固定在旋转切换机构1上的挤出喷头组2;旋转切换机构1可以带动挤出喷头组2旋转。旋转切换机构1包括切换板1-1、固定在切换板1-1上并设有直轴1-3的固定板1-2、与直轴1-3连接的联轴器1-4、输出端与联轴器1-4连接的切换电机1-5;切换电机1-5输出端连接联轴器1-4,联轴器1-4连接直轴1-3,直轴1-3固定在固定板1-2上,固定板1-2与切换板1-1上均设有螺纹孔,利用螺栓1-6穿过固定板1-2与切换板1-1的螺纹孔,将固定板1-2固定在切换板1-1上,当切换电机1-5转动时,切换板1-1也会跟着转动。优选的,本实施例中的联轴器1-4为法兰联轴器,法兰联轴器可传递较大转矩,更有利于切换电机1-5对切换板1-1的控制,切换板1-1呈扇形,直轴1-3位于切换板1-1的中心线上,使得整个装置受力均匀和平衡。挤出喷头组2和固定板1-2分别固定在切换板1-1的两面,挤出喷头组2包括两个挤出喷头3;即固定板1-2、直轴1-3、联轴器1-4和切换电机1-5固定在切换板1-1的一面(反面),两个挤出喷头3固定在切换板1-1的另一面(正面)。两个挤出喷头3的喷嘴5-3对称分布在切换板1-1中心线的两侧,即一个挤出喷头3固定在切换板1-1的左边,另一个挤出喷头3固定在切换板1-1的右边,优选的,本实施例中采用两个喷嘴5-3的中心线与切换板1-1的中心线成25°,左边的喷嘴5-3的中心线与切换板1-1的中心线成25°,右边的喷嘴5-3的中心线与切换板1-1的中心线成25°,两个挤出喷头3对称分布在切换板1-1上,且两个挤出喷头3的结构左右相反设置,即两个挤出喷头3的结构以切换板1-1的中心线为基准镜像对称,便于切换电机1-5的编程与控制,当需要切换时,只需要以切换板1-1的中心线为基准,切换电机1-5正转或反转25°,喷嘴5-3的中心线即可垂直于水平面。切换电机1-5为步进电机,可以提高控制性能,启动停止响应快,误差小。

结合图1、图3、图4、图5所示,挤出喷头3包括挤出机4和喷头5;挤出机4包括固定块4-1、转动式安装在固定块4-1上并设有进料口4-2-1的调节按柄4-2、转动式安装在调节按柄4-2上的送料滚轮4-4、转动式安装在固定块4-1上的送料齿轮4-5、输出端与送料齿轮4-5连接的送料电机4-6;送料电机4-6固定在固定块4-1的一面(反面)上,送料电机4-6的输出端穿过固定块4-1与送料齿轮4-5连接,送料齿轮4-5位于固定块4-1的另一面(正面)上,送料电机4-6为步进电机,可以提高控制性能,启动停止响应快,误差小。进料口4-2-1从上往下穿过调节按柄4-2,固定块4-1设有凸台4-7,凸台4-7位于固定块4-1的下端并与固定块4-1一体成型,凸台4-7上设有出料口4-7-1,出料口4-7-1从上往下穿过凸台4-7,出料口4-7-1中心与进料口4-2-1中心的连线位于送料齿轮4-5与送料滚轮4-4之间,出料口4-7-1的中心线与进料口4-2-1的中心线位于同一直线上,喷头5通过螺母固定在出料口4-7-1处并位于凸台4-7的下端,送料齿轮4-5在送料电机4-6的驱动和送料滚轮4-4的辅助下,将丝料从进料口4-2-1送到出料口4-7-1,最后进入喷头5。

喷头5包括螺纹管5-1、固定于螺纹管5-1下端的发热铝块5-2、固定于发热铝块5-2下端的喷嘴5-3;螺纹管5-1的上端通过螺母固定在出料口4-7-1处,丝料从可以出料口4-7-1进入螺纹管5-1,发热铝块5-2内部设有发热电容,丝料经过发热铝块5-2时,发热电容可以产生热量,使得丝料在加热过程中融化。出料口4-7-1、螺纹管5-1、发热铝块5-2、喷嘴5-3形成相通的内部通道,丝料从出料口4-7-1经过螺纹管5-1到达发热铝块5-2,丝料在发热铝块5-2内的发热电容的作用下融化,融化后的丝料从喷嘴5-3喷出,完成打印。

调节按柄4-2的一端转动式安装在固定块4-1上,且调节按柄4-2的一端设有向下的延伸板4-3,即调节按柄4-2的一端通过转轴转动式安装在固定块4-1上,延伸块4-3与调节按柄4-2一体成型,延伸块4-3与调节按柄4-2垂直,延伸块4-3可以绕着转轴转动,送料滚轮4-4转动式安装在延伸板4-3上,调节按柄4-2和延伸板4-3转动时,送料滚轮4-4也跟着转动,可以调节送料滚轮4-4和送料齿轮4-5之间的距离,送料滚轮4-4和送料齿轮4-5之间有丝料通过,挤出喷头3可以放置不同厚度的丝料。

挤出机4还包括固定在调节按柄4-2上的上螺钉4-8、固定在凸台4-7上的下螺钉4-9、套在上螺钉4-8和下螺钉4-9上的弹簧4-10;上螺钉4-8从上往下穿过调节按柄4-2,位于调节按柄4-2下方的上螺钉4-8用螺母固定,下螺钉4-9从上往下穿过凸台4-7,弹簧4-10的一端(上端)套在上螺钉4-8上,弹簧4-10的另一端(下端)套在下螺钉4-9上,弹簧4-10固定在调节按柄4-2下方的螺母和凸台4-7之间,上螺钉4-8的轴线和下螺钉4-9的轴线位于同一直线上,上螺钉4-8和下螺钉4-9之间存在间隙,需要添加或更换丝料时,上螺钉4-8在调节按柄4-2转动的带动下,可以压紧弹簧4-10并向下靠近下螺钉4-9,送料滚轮4-4和送料齿轮4-5之间的距离会变大,丝料可以从进料口4-2-1穿过调节送料滚轮4-4和送料齿轮4-5之间的空隙,最后由出料口4-7-1到达喷头5,松开调节按柄4-2,调节按柄4-2在弹簧4-10的作用下可以自动复位。

调节按柄4-2的端部设有按压部4-2-2,按压部4-2-2上设有与手指弧度相适应的圆弧凹位,手指可以按住圆弧凹位控制调节按柄4-2的转动,便于添加或者更换丝料,达到轻松省力的效果。

本旋转切换双喷头装置通过切换电机可以使切换板转动,从而切换不同的挤出喷头,同时喷头打印过程中,送料电机驱动送料齿轮转动,在送料滚轮的辅助下,挤出机向喷头输送丝料,丝料在喷头的发热铝块的加热下融化,然后从喷嘴流出,最后实现3d打印。本装置可以为两个挤出喷头放置不同的丝料,然后打印出两种材料组合的3d产品。

在利用上述的旋转切换双喷头装置时,一种旋转切换双喷头装置的打印方法,包括如下步骤:

第一步:按下调节按柄的按压部,将丝料放入进料口并穿过送料滚轮和送料齿轮之间,最后放在出料口处,松开按压部,调节按柄在弹簧的作用下复位,送料滚轮将丝料挤压在送料齿轮和送料滚轮之间,两个挤出喷头放置不同的丝料;

第二步:启动双喷头装置,切换电机转动,双喷头装置自动复位;

第三步:通过切换电机带动切换板转动,从而带动选定的挤出喷头转动,直至喷嘴的中心线呈竖直状态,挤出喷头开始打印;

第四步:打印直至需要更换另一个挤出喷头时,通过切换电机带动切换板旋转50°,至另一个喷嘴的中心线呈竖直状态,另一个挤出喷头开始打印;

第五步:打印过程中,送料电机驱动送料齿轮向喷头送料;

第六步:打印结束,双喷头装置停止打印并自动复位。

需要说明的是,第一步到第六步是并列的步骤,没有先后顺序。

上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

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