改进的并联臂3d打印雕刻机送料打印头的制作方法
【专利摘要】本实用新型是一种改进的并联臂3D打印雕刻机送料打印头，包括挤出机和打印头，挤出机固定在3D打印机的机架上，打印头安装在并联臂交联的座架上，挤出机与打印头之间有送丝管连接，打印头由喷嘴、加热块、散热器和座架构成，喷嘴固定在座架上，加热块安装在喷嘴上，加热块上方装有散热器，散热器旁有散热风机；挤出机由机座、步进电机、咬丝齿轮和压紧轴承组成，步进电机与咬丝齿轮均安装在机座上并同轴连接传动，压紧轴承紧贴着咬丝齿轮安装在机座上。本实用新型将打印头与挤出机分离，设置散热器和散热风机，减轻了打印头重量，有效配合控制软件自动调节加热时间和温度，确保塑料丝送料速度和熔化时间与喷嘴动作协调一致，避免过早或者延迟熔化，保证了打印质量。
【专利说明】
改进的并联臂3D打印雕刻机送料打印头
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种改进的并联臂3D打印雕刻机送料打印头。
【背景技术】
[0002]3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这种打印技术称为3D立体打印技术。1986年，Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。1993年，麻省理工学院获3D印刷技术专利。1995年，美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。到2005年之后又跨上一个新台阶，以极坐标的方式进行3D打印。
[0003]打印的设计过程是:先通过计算机辅助设计(CAD)或计算机动画建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，从而指导打印机逐层打印。
[0004]现有的矢量移动式的3D打印机的打印头，是将液体或者粉末状材料送到打印点释放，让液体或者粉末材料凝固或者堆积成形，通过打印头连续不断的移动，逐层逐点释放材料，最终就堆结成所设计的实物立体工件。如CN104552943号专利就属于这种类型的3D打印机。现有这类打印机所用的打印材料多半是塑料丝，就是由挤出机将塑料丝送到打印头处熔化成液态，然后由打印喷嘴释放堆结。这类打印机存在的一个问题是挤出机跟打印头连在一起，在打印过程中由于加热器的温度传导和集散不合理等原因，使得塑料丝还没来得及熔化就被送到喷嘴处，结果造成堵塞，或者塑料丝尚未到达加热器处就被熔化，导致喷嘴释放的材料不足。无论是塑料丝的过早熔化还是延迟熔化均会导致工件缺点或者多点，工件变形走样，最终使打印失败。
[0005]因此，有必要对此类3D打印机进行改进。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的就针对上述问题，提出一种改进的并联臂3D打印雕刻机送料打印头，这种送料打印头能根据不同的打印材料和工件的制作要求，配合控制软件自动调节加热的时间和温度，防止喷嘴附近的温度局部升高，确保塑料丝送料速度和熔化时间与喷嘴的动作协调一致，避免过早或者延迟熔化，让打印头及时准量地将液态打印材料释放堆结，保证打印工件的质量，以此解决现有技术的不足。
[0007]本实用新型提出的这种改进的并联臂3D打印雕刻机送料打印头，包括挤出机和打印头，其特征在于挤出机固定在3D打印机的机架上，打印头安装在并联臂交联的座架上，挤出机与打印头之间有送丝管连接，打印头由喷嘴、加热块、散热器和座架构成，喷嘴固定在座架上，加热块安装在喷嘴上，加热块上方装有散热器，散热器芳有散热风机;挤出机由机座、步进电机、咬丝齿轮和压紧轴承组成，步进电机与咬丝齿轮均安装在机座上并同轴连接传动，压紧轴承紧贴着咬丝齿轮安装在机座上。
[0008]所述压紧轴承与咬丝齿轮间接触的松紧度由压紧螺丝调节。
[0009]所述挤出机安装在机架的X柱、Y柱或者Z柱上固定不动。
[0010]所述打印头散热风机安装在座架上与之一起运动。
[0011]打印头的座架上装有激光头，以便进行雕刻作业。
[0012]本实用新型将原有打印头与挤出机合一的结构，改为分离结构，挤出机不再依附打印头一起运动，在打印头喷嘴处设置散热器和散热风机等，将加热块的余热及时消散，不仅减轻了打印头重量，使其动作更加轻便灵敏，能配合控制软件根据不同的打印材料和工件的制作要求自动调节加热的时间和温度，防止喷嘴附近的温度局部升高，确保塑料丝送料速度和熔化时间与喷嘴的动作协调一致，避免过早或者延迟熔化，让打印头及时准量地将液态打印材料释放堆结，保证打印工件的质量。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型在3D打印雕刻机机架上的位置关系立体示意图。
[0014]图2是本实用新型挤出机立体示意图。
[0015]图3是本实用新型打印头立体不意图。
[0016]图1-3中，各零部件的标号如下:
[0017]1-角链;2-送丝管;3-挤出机;4-滑车;5-X柱;6_散热风机;7_工作台；8_脱机模块；9-打印头；10-激光头；I1-Y柱；12-球头碳杆；13-同步带；14-限位开关；15-Z柱;31-步进电机;32-压紧螺丝；33-压紧轴承;34-咬丝齿轮;35-机座;91-喷嘴;92-加热块;93-座架;94-散热器。
[0018]图1-3中标号为31的步进电机代表全部的步进电机。标号为I的角链代表全部角链。
【具体实施方式】
[0019]如图1-3所示，3D打印机的机架由X柱5、Y柱11、Z柱15和角链I等零件构成一个三角形立架，机架下部的三个角处分别安装步进电机13，通过同步带13和滑车4来驱动三组并联的球头碳杆12，也就是并联臂，从而带动打印头9以矢量方式移动喷料。
[0020]如上所述，打印头由喷嘴91、加热块92、座架93和散热器94组成，座架与三个并联臂连接运动。散热器旁加装一个散热风机6，以便将加热块上方的热量及时吹走，避免塑料丝在此处过早熔化。散热风机安装固定在座架上，紧对着散热器吹风。
[0021 ]雕刻用的激光头10与现有雕刻机的相同。激光头安装在座架93上。
[0022]挤出机3由步进电机31、压紧螺丝32、压紧轴承33、咬丝齿轮34和机座35构成。挤出机安装在X柱上，当然也可以安装在其他任何一个立柱上。连接打印头和挤出机之间的送丝管2为软管，其作用是让塑料丝从中通过，起到保护塑料丝，避免与其他机件缠绞的作用。
[0023]控制3D打印雕刻机工作的软件是现有将Arduino mega2560核心控制芯片，加上Rampsl.4电路板，经过A4988 DMOS微步驱动器作为步进电机驱动器驱动45步进电机工作。打印过程通过标准G代码进行编程控制。这些都是现有成熟的技术，并非本实用新型的创造。
[0024]同样，用Marl in开源代码，通过CNC数控标准G代码控制，规划制作步进驱动步进电机运动实现雕刻也属于现有技术。控制软件可以固化成脱机8安装在机架下部，使之与各步进电机连接，让机器自动完成打印或雕刻。
[0025]未提及的零部件及标号如上所述。
[0026]经过
【申请人】单位的改进，所做样机工作平稳，彻底消除了原有3D打印雕刻机喷嘴因塑料丝过早熔化或者熔化不及时造成的堵塞现象，做到了打印头喷嘴精准足量投放液态塑料成形的目的，所做塑料工件十分规范，符合设计要求。同时将挤出机与打印头分离，极大减轻了打印头重量，降低了三个步进电机的工作负载，降低了电耗，并使得打印头更加轻便灵敏。
【主权项】
1.一种改进的并联臂3D打印雕刻机送料打印头，包括挤出机和打印头，其特征在于挤出机固定在3D打印机的机架上，打印头安装在并联臂交联的座架上，挤出机与打印头之间有送丝管连接，打印头由喷嘴、加热块、散热器和座架构成，喷嘴固定在座架上，加热块安装在喷嘴上，加热块上方装有散热器，散热器旁有散热风机;挤出机由机座、步进电机、咬丝齿轮和压紧轴承组成，步进电机与咬丝齿轮均安装在机座上并同轴连接传动，压紧轴承紧贴着咬丝齿轮安装在机座上。2.根据权利要求1所述改进的并联臂3D打印雕刻机送料打印头，其特征在于压紧轴承与咬丝齿轮间接触的松紧度由压紧螺丝调节。3.根据权利要求1所述改进的并联臂3D打印雕刻机送料打印头，其特征在于挤出机安装在机架的X柱、Y柱或者Z柱上固定不动。4.根据权利要求1所述改进的并联臂3D打印雕刻机送料打印头，其特征在于打印头散热风机安装在座架上与之一起运动。5.根据权利要求1所述改进的并联臂3D打印雕刻机送料打印头，其特征在于打印头的座架上装有激光头。
【文档编号】B29C67/00GK205522540SQ201620260526
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】苏艳萍, 寸待斌, 张文斌, 郭德伟, 俞利宾, 闵洁, 吴昊, 普亚松, 王志祥, 王鸿钧
【申请人】红河学院