具有多容置筒的旋转打印头模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种打印头模块，且特别是有关于一种具有多容置筒(cartridge)的旋转打印头模块。
【背景技术】
[0002]随着计算机辅助制造(computer-aided manufacturing,简称CAM)的进步，三维(3-D)打印技术已开发并使用于工业制造上，进而根据原始的设计概念快速地制造产品。事实上，三维打印是一系列设计概念快速成型(rapid prototyping,简称RP)技术的总称，且其基本原理和概念是层压式制造，其中快速成型机用于通过扫描而在X-Y平面中形成工件的横截面形状，在Z坐标上以单层厚度为单位间隙性地上叠，且最终形成三维物体。三维打印技术可无限制地适用于各种几何形状上，且RP技术对于复杂的部件而言，尤其能产生优异的输出产品，而明显地节省了工作和制造时间。因此，数字三维打印技术能够根据最短的时间要求呈现通过计算机辅助设计(computer-aided design,简称CAD)软件设计的数字三维模型的物体，以让用户触摸并实际感觉模型的几何结构，乃至对模型进行一些可能的功能测试。
[0003]然而，在目前的三维打印装置中，三维打印装置的容置筒常需要频繁地替换，以再次填充塑形材料，或替换为具有不同塑形材料的不同容置筒。因此，目前的三维打印过程常需要中断以进行容置筒或整个打印头的替换。此外，前述容置筒替换过程耗时且耗力，这大幅降低目前三维打印加工的效益，进而阻碍了三维打印在大规模生产制造上的应用发展。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种具有多容置筒的旋转打印头模块，其中打印头模块包括交替地使用于三维打印过程中的多个旋转容置筒。
[0005]本发明的一种打印头模块，经组态以在基座的承载表面上以塑形材料逐层地形成三维(3-D)物体。打印头模块包含支架、多个容置筒、第一活塞、枢轴和控制单元。支架包含多个通孔。容置筒相互同轴地对齐排列。容置筒包含抵靠部，且含有塑形材料和用于从容置筒挤出塑形材料的喷嘴。每一个容置筒中可移动地设置在所述对应的通孔中且用于在初始位置与打印位置之间移动。当所述容置筒位于打印位置时，抵靠部抵靠在所述支架上。第一活塞经组态以沿着容置筒的延伸轴方向滑动，且驱动进行打印的容置筒从初始位置移向打印位置。枢轴连接到支架，且用于将其中一个容置筒旋转至对齐第一活塞，以喷涂塑形材料的工作位置。控制单元耦接到枢轴以控制支架的旋转，且耦接到第一活塞以控制第一活塞，以驱动旋转到工作位置的容置筒从初始位置移至打印位置，其中基座与旋转到工作位置进行打印的容置筒的喷嘴之间的距离小于基座与其余的容置筒的喷嘴之间的距离。
[0006]基于上述，本发明的打印头模块利用可旋转的多个容置筒，以同时提供较多的塑形材料容置空间。以这种方式，可在不受干扰的情形下，以单一程序执行较多类型或颜色材料的打印。此外，在三维打印的过程中，将旋转到工作位置的打印容置筒从初始位置推到打印位置，其中基座与旋转到工作位置的容置筒的喷嘴之间的距离小于基座与其余的备用打印容置筒的喷嘴之间的距离。因此，未位于工作位置的其余的容置筒位于初始位置，以在三维打印过程中，防止其余的容置筒妨碍并污染基座上的三维物体。因此，可大幅提高打印头模块的效益，且减少时间和人力的消耗。
[0007]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
【附图说明】
[0008]图1为本发明的一示范性实施例的打印头模块的示意图；
[0009]图2为本发明一示范性实施例的其中一个容置筒移到打印位置的情形的示意图；
[0010]图3为本发明一示范性实施例的图2的打印头模块的透视图；
[0011]图4为图3打印位置中的打印容置筒的部分透视图；
[0012]图5A为本发明一示范性实施例的打印头模块的示意图；
[0013]图5B为沿着图5A的线A-A’截取的部分横截面图；
[0014]图6A为本发明一示范性实施例的打印头模块的部分示意图；
[0015]图6B为沿着图6A的线B-B’截取的横截面图；
[0016]图7为本发明另一范性实施例的打印头t旲块的意图。
[0017]附图标记说明:
[0018]30:塑形材料；100:打印头模块；
[0019]110:支架；112:通孔；
[0020]114:对准器座架；115:对准器弹簧；
[0021]116:支撑件；117:定心元件；
[0022]118:上推弹簧；119:弹簧帽；
[0023]120:容置筒；124:喷嘴；
[0024]126:抵靠部；130:枢轴；
[0025]140:线性马达；145:控制单元；
[0026]150:驱动马达；160:驱动轮；
[0027]162:减速轮；170:垫圈；
[0028]180:第一活塞；182:第二活塞；
[0029]190:第一检测单元；192:第二检测单元；
[0030]195:滑轨；200:基座；
[0031]Al:延伸轴；D1、D2:距离；
[0032]Gl:间隙；h1:第一位置；
[0033]h2:第二位置；L1:工作位置；
[0034]Pl:初始位置；P2:打印位置。
【具体实施方式】
[0035]有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的各实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如:“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而并非用来限制本发明。并且，在下列各实施例中，相同或相似的元件将采用相同或相似的标号。
[0036]图1为本发明的一示范性实施例的打印头模块的示意图。参看图1，在本实施例中，打印头模块100为适用于根据数字三维(3-D)模型信息而在基座200上打印三维物体的三维打印装置。三维打印装置可包含打印头模块100和基座200。在本实施例中，三维打印装置经组态以读取数字三维模型信息。其中，数字三维模型信息可为数字三维图像文件文件，所述数字三维图像文件文件是由电脑主机使用(例如)计算机辅助设计(CAD)或动画造型软件来建立的。
[0037]此外，打印头模块100可移动地设置在基座200上方，且经组态以沿着滑轨前后滑动，且基座200也可相对于打印头模块100移动。三维打印装置经组态以读取并处理三维模型的数字信息，且控制打印头模块100相对于基座200的移动。因此，打印头模块100可根据三维模型的数字信息而沿着滑轨移动，且打印头模块100经组态以在移动期间在基座200上逐层地喷涂塑形材料30 (展示在图4中)，进而形成多个层压材料(laminatedmaterial)层。层压材料层相互堆叠以形成三维物体。
[0038]图2为本发明一示范性实施例的其中一个容置筒移到打印位置的情形的示意图。请参考图1和图2，打印头模块包含支架110、多个容置筒120、枢轴130、第一活塞180和控制单元145。打印头模块100还包含支撑件116。支撑件116连接到上述的滑轨。支架110可包含对应于容置筒120的多个通孔112，以及对准器座架114。每一个容置筒120可包含抵靠部126，且含有塑形材料30和用于挤出塑形材料30的喷嘴124。每一容置筒120可移动地设置在对应的通孔112中，且可于初始位置Pl与打印位置P2之间移动，当容置筒120位于打印位置P2时，抵靠部126抵靠在支架110上。此外，在初始位置Pl与打印位置P2之间存在间隙Gl。第一活塞180经组态以沿着打印容置筒120的延伸轴Al的方向滑动，且驱动进行打印的容置筒120从初始位置Pl移向打印位置P2。枢轴130连接到支架110，且用于将进行打印的容置筒120旋转到与第一活塞180对齐，以喷涂塑形材料30的位置。如图2所示，控制单元145耦接到第一活塞180和枢轴130，以控制支架110的旋转，并且控制第一活塞180来驱动旋转到前述位置的容置筒120从初始位置Pl移向打印位置P2，以使得基座200与旋转到前述位置进行打印的容置筒120的喷嘴124之间的距离Dl小于基座200与其余的容置筒120的喷嘴124之间的距离D2。
[0039]图3为本发明一示范性实施例的图2的打印头模块的透视图。参看图2和图3，支架110可包含用于将容置筒120可拆卸地固持且锁定在通孔112中的多个对准器座架114。此外，对准器座架114由弹簧致动的塑胶部件所构成。支架110上的对准器座架114的配置可达成容置筒120简单且快速的固定和替换方法，而不需要任何类型的螺锁元件。容置筒120可通过用户而与支架110快速地分离，大幅减少容置筒120的替换所花费的时间，且本三维打印装置在时间和人力消耗方面的效益可大幅地提升。
[0040]此外，对准器座架114可具有设置在抵靠部126与支架110之间的弹簧帽119和上推弹簧118，以便在容置筒120离开与第一活塞180对准的位置时，使抵靠部126从打印位置P2回复到初始位置P1。此外，如图1所示的线性马达140可耦接到支架110，其中由线性马达140施加的力可辅助旋转到与第一活塞180对准的工作位置LI的容置筒120克服上推弹簧118的弹性回复力，以便将旋转到工作位置LI的打印容置筒120下推到用于打印的打印位置P2