一种多功能大型喷绘3D打印机的制作方法

一种多功能大型喷绘3d打印机
技术领域
1.本发明属于3d打印相关技术领域，具体涉及一种多功能大型喷绘3d打印机。


背景技术：

2.3d打印机又称三维打印机，是一种使用“喷墨”的方式进行三维打印的累积制造技术，即快速成形技术的一种设备。3d打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。
3.目前3d打印机采用整体化设计原理，所有设备都是出厂配置一种喷头，用户自己更换困难，导致3d打印机只能适用于特定的耗材，使得制造出的产品局限性非常严重，影响产品使用率。同时现有技术中的3d打印机最常见的故障为喷头堵塞、不出丝问题，影响打印效率和质量，而绝大多数卡丝及堵丝情况出现在喷嘴或喉管处，但3d打印喷头组件一般是通过螺纹固定件与辅助零配件组装在一起，在清理、安装和拆卸时，都需要用到扳手、螺丝刀等工具进行拆卸，拆卸过程中，不仅容易对精细的3d打印制成的工件造成损伤，而且拆卸效率低下，为后期的维护工作带来了极大不便。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种多功能大型喷绘3d打印机，解决了现有技术中3d打印机中因喷头组件种类单一和不易更换而导致3d打印机制造出的产品局限性严重以及3d打印机不便后续维护的问题。
5.为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
6.本发明提供一种多功能大型喷绘3d打印机，其包括工作台，所述工作台上设置有三维运动机构，所述三维运动机构上设置有喷头组件，所述喷头组件通过l型连接板与三维运动机构固定连接；
7.所述喷头组件包括供墨装置和喷墨装置，所述供墨装置包括位于l型连接板的水平顶面的墨盒、输送泵和输送管；
8.所述喷墨装置包括与l型连接板的竖直内侧面固定连接的喷墨腔体，所述喷墨腔体底部设置有至少一个与其内部连通且呈中空结构的装载头，所述装载头上通过过盈配合装配有喷嘴；
9.所述墨盒内的耗材通过所述输送泵和输送管依次经过喷墨腔体装载头输送至喷嘴；
10.喷墨装置上设置有用于将喷嘴从装载头上拆卸下来的拆卸装置；
11.工作台上设置有喷嘴固定盒，所述喷嘴固定盒内固定有多个不同规格的喷嘴。
12.进一步地，所述喷墨腔体内部贯穿设置有圆形通道，所述输送管穿过喷墨腔体的腔壁与所述圆形通道连通；所述装载头的顶端与圆形通道的底部螺纹连接；拆卸装置位于喷墨腔体的顶部，拆卸装置包括设置于l型连接板的水平顶面的第一直线电机，所述第一直
线电机的输出端竖直设置且其上设置有活塞杆，活塞杆位于圆形通道内，活塞杆通过密封圈或密封环与圆形通道的顶部活动密封连接，活塞杆的直径小于所述装载头的内径，第一直线电机带动活塞杆竖直运动；所述喷嘴的内部设置有拆卸环，所述拆卸环的直径小于活塞杆的直径。
13.进一步地，所述喷嘴呈中空圆锥结构，喷嘴的大径端的内壁上凸起设置有安装环，喷嘴的小径端设置有喷口，所述拆卸环设置于喷嘴的中部；所述装载头的圆周外壁上设置有与所述安装环匹配的环形槽。
14.进一步地，所述喷嘴固定盒内设置有多个用于固定不同规格喷嘴的第一安装孔和多个空的第二安装孔；
15.多个所述第一安装孔和第二安装孔呈一字型排列且相互交替间隔设置，多个所述第一安装孔和第二安装孔的底部均与一个容纳腔连通，所述容纳腔朝向喷嘴固定盒一侧侧壁倾斜设置，喷嘴固定盒位于容纳腔倾斜一侧的侧壁上设置有排泄通道，所述排泄通道上设置有开闭盖。
16.进一步地，所述三维运动机构包括z轴运动机构、x轴运动机构和y轴运动机构；
17.z轴运动机构包括两根设置于工作台长度方向两侧的支撑柱，两个所述支撑柱内均设置有一个第二直线电机，两个所述第二直线电机同步运动且两个第二直线电机的输出端上设置有一个矩形框架；
18.y轴运动机构包括移动横梁和设置于所述矩形框架宽度方向一侧中部的步进电机，所述步进电机的输出端上设置有主动皮带轮，矩形框架宽度方向的另一侧上转动设置有从动皮带轮，所述主动皮带轮与所述从动皮带轮之间通过皮带传动；
19.矩形框架长度方向的两侧的顶部均设置有一根滑轨，两根所述滑轨沿y轴方向设置；所述移动横梁的两端分别设置有与两根滑轨滑动配合的滑槽，移动横梁位于皮带的下方，移动横梁的顶部设置有用于皮带固定连接的同步带压板；
20.x轴运动机构包括设置于移动横梁下端面的丝杠传动机构，丝杠传动机构用于驱动所述l型连接板沿移动横梁的长度方向往复直线滑动。
21.进一步地，所述丝杠传动机构包括沿移动横梁长度方向设置的传动丝杆和导向杆，所述传动丝杆和导向杆上设置有移动滑块，所述移动滑块与传动丝杠螺纹连接，移动滑块与导向杆滑动连接；所述l型连接板的外侧壁与所述移动滑块的侧壁固定连接；传动丝杆的两端分别通过轴承座与移动横梁的下端面固定连接；传动丝杆的一侧端部通过联轴器连接有驱动电机。
22.进一步地，所述装载头的数量为多个，每个装载头均匹配有一个圆形通道；所述墨盒的数量为装载头的数量相同，墨盒与装载头呈一一匹配关系，每个墨盒均匹配有一个所述输送泵和一根所述输送管。
23.进一步地，多个所述墨盒内设置有多种不同的打印耗材。
24.进一步地，多功能大型喷绘3d打印机还包括控制器，所述输送泵、第一直线电机、第二直线电机、步进电机、驱动电机均与所述控制器电性连接；
25.所述墨盒和输送管中设有多个与控制器电性连接的电控制阀，控制墨水的进出量，墨盒内设有压力传感器感应打印耗材的余量。
26.本发明提供的一种多功能大型喷绘3d打印机，具有以下有益效果：
27.1、喷头组件中的喷嘴是与装载头可拆卸连接的，在需要更换喷嘴种类或者需要维修喷嘴时，可以通过拆卸装置自动对喷头组件中的喷嘴拆卸进行更换，无需将整机进行维修，为后期的维护工作带来了极大的便捷。同时可以针对不同的打印耗材匹配不同的喷嘴，进而通过3d打印技术实现制造不同的产品，解决了因喷头组件种类单一而导致3d打印机制造出的产品局限性严重的问题。
28.2、墨盒内设置有多种不同的打印耗材，可以实现彩打功能，而不同规格的喷嘴的设置，不仅可以实现同一个打印物体使用不同粗细的原材料完成，还可以实现多喷嘴打印，有效提高了工作效率，实现3d打印产品的集成化生产。
附图说明
29.图1为一种多功能大型喷绘3d打印机的俯视结构示意图。
30.图2为一种多功能大型喷绘3d打印机的侧视结构示意图。
31.图3为移动横梁的正视结构示意图。
32.图4为图3中a处的放大结构示意图。
33.图5为喷墨腔体的内部剖视结构示意图。
34.图6为图5中b处的放大结构示意图。
35.图7为喷嘴固定盒的内部剖视结构示意图。
36.其中，1、工作台；2、喷头组件；3、l型连接板；4、供墨装置；401、墨盒；402、输送泵；403、输送管；5、喷墨装置；501、喷墨腔体；502、装载头；503、喷嘴；6、拆卸装置；601、第一直线电机；602、活塞杆；7、喷嘴固定盒；8、圆形通道；9、拆卸环；10、安装环；11、喷口；12、环形槽；13、第一安装孔；14、第二安装孔；15、容纳腔；16、排泄通道；17、开闭盖；18、支撑柱；19、第二直线电机；20、矩形框架；21、移动横梁；22、步进电机；23、主动皮带轮；24、从动皮带轮；25、滑轨；26、滑槽；27、同步带压板；28、传动丝杆；29、导向杆；30、移动滑块；31、轴承座；32、驱动电机。
具体实施方式
37.下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
38.如图1和图7所示，本发明提供了一种多功能大型喷绘3d打印机，其包括工作台1和控制器，所述工作台1上设置有三维运动机构，所述三维运动机构上设置有喷头组件2，所述喷头组件2通过l型连接板3与三维运动机构固定连接；
39.如图1和图4所示，所述喷头组件2包括供墨装置4和喷墨装置5，所述供墨装置4包括位于l型连接板3的水平顶面的墨盒401、输送泵402和输送管403；
40.所述喷墨装置5包括与l型连接板3的竖直内侧面固定连接的喷墨腔体501，所述喷墨腔体501底部设置有至少一个与其内部连通且呈中空结构的装载头502，所述装载头502上通过过盈配合装配有喷嘴503；
41.所述墨盒401内的耗材通过所述输送泵402和输送管403依次经过喷墨腔体501装
载头502输送至喷嘴503；喷墨装置5上设置有用于将喷嘴503从装载头502上拆卸下来的拆卸装置6；
42.工作台1上设置有喷嘴固定盒7，所述喷嘴固定盒7内固定有多个不同规格的喷嘴503。
43.如图7所示，从装载头502上拆卸下来的喷嘴503收纳至喷嘴固定盒7内，而作为喷嘴固定盒7的一种具体设置方式，所述喷嘴固定盒7内设置有多个用于固定不同规格喷嘴503的第一安装孔13和多个空的第二安装孔14；多个所述第一安装孔13和第二安装孔14呈一字型排列且相互交替间隔设置，多个所述第一安装孔13和第二安装孔14的底部均与一个容纳腔15连通，所述容纳腔15朝向喷嘴固定盒7一侧侧壁倾斜设置，喷嘴固定盒7位于容纳腔15倾斜一侧的侧壁上设置有排泄通道16，所述排泄通道16上设置有开闭盖17。
44.拆卸下来的喷嘴503中含有残留的打印耗材，喷嘴503中含有残留的打印耗材在重力的作用下自动流入容纳腔15，排泄通道16实现对容纳腔15的打印耗材进行排放。
45.本发明中的多功能大型喷绘3d打印机的基本原理为：工作台1为打印平台，3d产品在工作台1的上表面上3d打印成型；预先在与3d打印机连接的电脑上导入三维打印模型，并通过控制器生成打印文件，控制器根据打印文件控制三维运动机构带动喷头组件2在x、y和z轴方向上自由运动，喷嘴503喷出墨盒401内的打印耗材，实现逐层打印；3d打印机在逐层打印过程中，需要更换喷嘴503时，三维运动机构带动喷头组件2移动至喷嘴固定盒7上方，并且拆卸装置6自动对喷嘴503进行更换，然后三维运动机构带动喷头组件2继续向下运动，直至喷头组件2与喷嘴固定盒7中新的喷嘴503配合后，继续进行逐层打印工作，直至打印完成。喷头组件2中的喷嘴503是与装载头502可拆卸连接的，在需要更换喷嘴503种类或者需要维修喷嘴503时，可以通过拆卸装置6自动对喷头组件2中的喷嘴503拆卸进行更换，无需将整机进行维修，为后期的维护工作带来了极大的便捷。同时可以针对不同的打印耗材匹配不同的喷嘴503，进而通过3d打印技术实现制造不同的产品，解决了因喷头组件2种类单一而导致3d打印机制造出的产品局限性严重的问题。
46.如图6所示，所述喷嘴503呈中空圆锥结构，喷嘴503的大径端的内壁上凸起设置有安装环10，喷嘴503的小径端设置有喷口11，喷嘴503的中部设置有拆卸环9；所述装载头502的圆周外壁上设置有与所述安装环10匹配的环形槽12。
47.而作为喷嘴503可拆卸的具体设置方式，所述喷墨腔体501内部贯穿设置有圆形通道8，所述输送管403穿过喷墨腔体501的腔壁与所述圆形通道8连通；所述装载头502的顶端与圆形通道8的底部螺纹连接。
48.如图5所示，拆卸装置6位于喷墨腔体501的顶部，拆卸装置6包括设置于l型连接板3的水平顶面的第一直线电机601，所述第一直线电机601的输出端竖直设置且其上设置有活塞杆602，活塞杆602位于圆形通道8内，活塞杆602通过密封圈或密封环与圆形通道8的顶部活动密封连接，活塞杆602的直径小于所述装载头502的内径，第一直线电机601带动活塞杆602竖直运动；所述喷嘴503的内部设置有拆卸环9，所述拆卸环9的直径小于活塞杆602的直径。
49.如图1～图7所示，拆卸装置6拆卸喷嘴503的过程为：第一直线电机601带动活塞杆602在圆形通道8内向下运动，活塞杆602下降到一个固定高度后，活塞杆602的底部端穿过圆形通道8和装载头502与喷嘴503中的拆卸环9上表面接触，活塞杆602在第一直线电机601
的作用下，继续向下运动，直至完成喷嘴503与装载头502的分离后停止，分离的喷嘴503位于喷嘴固定盒7内，对喷嘴503进行集中归纳收集，然后第一直线电机601带动活塞杆602竖直向上运动，直至活塞杆602缩回至圆形通道8内后停止。
50.喷嘴503的更换过程为：三维运动机构带动喷头组件s2移动至喷嘴固定盒7的上方，同时让带有喷嘴503的装载头502对准喷嘴固定盒7中的第二安装孔14，通过拆卸装置6将喷嘴503拆卸至第二安装孔14，然后继续向下移动喷头组件2，直至装载头502与第一安装孔13内的新喷嘴503过盈配合，实现了喷嘴503的自动更换。
51.所述装载头502的数量为多个，每个装载头502均匹配有一个圆形通道8，每个圆形通道8内均设置有一根活塞杆602，而多根活塞杆602的顶部可以设置有一块同步板，第一直线电机601的输出端通过同步板与活塞杆602固定连接，进而实现多根活塞杆602同步的竖直往复运动，实现对多个装载头502上的喷嘴503自动拆卸；所述墨盒401的数量为装载头502的数量相同，墨盒401与装载头502呈一一匹配关系，每个墨盒401均匹配有一个所述输送泵402和一根所述输送管403。多个喷嘴503的设置实现多喷嘴503打印，有效提高了工作效率，实现3d打印产品的集成化生产。
52.优选地，多个所述墨盒401内设置有多种不同的打印耗材，如颜色和规格的不同，可以实现彩打功能，而不同的墨盒401与不同的喷嘴503配合使用，不仅可以实现同一个打印物体使用不同粗细的原材料完成，还可以实现多喷嘴503打印，有效提高了工作效率，实现3d打印产品的集成化生产。
53.如图1～图3所示，作为三维运动机构的具体设置方式，三维运动机构包括z轴运动机构、x轴运动机构和y轴运动机构。
54.z轴运动机构包括两根设置于工作台1长度方向两侧的支撑柱18，两个所述支撑柱18内均设置有一个第二直线电机19，两个所述第二直线电机19同步运动且两个第二直线电机19的输出端上设置有一个矩形框架20。两个第二直线电机19输出端的伸缩，可以实现矩形框架20在z轴方向上的自由运动。
55.y轴运动机构包括移动横梁21和设置于所述矩形框架20宽度方向一侧中部的步进电机22，所述步进电机22的输出端上设置有主动皮带轮23，矩形框架20宽度方向的另一侧上转动设置有从动皮带轮24，所述主动皮带轮23与所述从动皮带轮24之间通过皮带传动。
56.矩形框架20长度方向的两侧的顶部均设置有一根滑轨25，两根所述滑轨25沿y轴方向设置；所述移动横梁21的两端分别设置有与两根滑轨25滑动配合的滑槽26，移动横梁21位于皮带的下方，移动横梁21的顶部设置有用于皮带固定连接的同步带压板27；
57.步进电机22通过主动皮带轮23和从动皮带轮24实现皮带的直线运动，而皮带是通过同步带压板27与移动横梁21固定连接，进而实现了移动横梁21沿y轴方向上的自由运动。
58.x轴运动机构包括设置于移动横梁21下端面的丝杠传动机构，丝杠传动机构用于驱动所述l型连接板3沿移动横梁21的长度方向往复直线滑动。
59.丝杠传动机构包括沿移动横梁21长度方向设置的传动丝杆28和导向杆29，所述传动丝杆28和导向杆29上设置有移动滑块30，所述移动滑块30与传动丝杠螺纹连接，移动滑块30与导向杆29滑动连接；所述l型连接板3的外侧壁与所述移动滑块30的侧壁固定连接；传动丝杆28的两端分别通过轴承座31与移动横梁21的下端面固定连接；传动丝杆28的一侧端部通过联轴器连接有驱动电机32。
60.丝杠传动机构驱动所述l型连接板3沿移动横梁21的长度方向往复直线滑动，即实现了l型连接板3在x轴方向上的自由运动。而l型连接板3是与喷头组件2固定连接的，综上所述，三维运动机构带动喷头组件2在x、y和z轴方向上自由运动，喷嘴503喷出墨盒401内的打印耗材，实现逐层打印。
61.上述中的输送泵402、第一直线电机601、第二直线电机19、步进电机22、驱动电机32均与所述控制器电性连接；所述墨盒401和输送管403中设有多个与控制器电性连接的电控制阀，控制墨水的进出量，墨盒401内设有压力传感器感应打印耗材的余量。