CN103350509A

CN103350509A - 可更换输出材质之螺杆式3d打印机

Info

Publication number: CN103350509A
Application number: CN2013102954522A
Authority: CN
Inventors: 徐兵; 林毅峰; 唐巍
Original assignee: GUANGXI QINZHOU YUJIA INVESTMENT Co Ltd
Current assignee: GUANGXI QINZHOU YUJIA INVESTMENT Co Ltd
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2013-10-16

Abstract

本发明公开了一种可更换输出材质之螺杆式3D打印机，包括基座、门型支架、横梁、喷头和打印平台，所述喷头包括上部筒形的供料桶和下部锥形的加热器，所述加热器的内腔壁上环绕有电阻丝，加热器的底部为喷嘴，所述供料桶的桶体上设有供原料罐进出的开口，于供料桶顶部的横梁上设置将原料罐内原料压进加热器的螺杆式原料压装机构，包括挤压头、螺杆和一对啮合的齿轮，螺杆竖直设置，挤压头设于螺杆底部，从动齿轮的内螺纹轴孔与螺杆配合，主动齿轮于伺服马达的输出轴上固连。本发明对原料的更换可直接在喷头上进行，方便快捷，节省加料辅助时间，提高了3D打印机的工作效率。

Description

可更换输出材质之螺杆式3D打印机

（一）技术领域：

本发明涉及打印机，具体为一种可更换输出材质之螺杆式3D打印机。

（二）背景技术：

3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体，广泛运用于机器制造业、汽机车制造业、塑料制造业、陶瓷制造业、医学美容业、玩具制造业、以及食品加工业等领域，用户可以在很短的时间内设计并输出立体结构，包括汽机车零件如引擎活塞、各种工具扳手、巴黎铁塔、自由女神模型等。

3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料，如今可用于打印的介质种类多样，如PLA环保纤维、尼龙或ABS等塑料材质、木料、钢及钛合金等物质。

现有3D打印机其供料系统局限于单一的原材料，更换不同材料需拆卸整个喷头，操作繁琐，灵活性差。

（三）发明内容：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出了一种直接在喷头上换料的可更换输出材质之螺杆式3D打印机。

能够实现上述目的的可更换输出材质之螺杆式3D打印机，包括基座、门型支架、横梁、喷头和打印平台以及数控系统，所述门型支架直立于基座上，所述横梁通过上下升降装置设于门型支架上，所述喷头通过左右移动装置设于横梁上，所述打印平台通过前后移动装置设于基座上，与现有技术不同的是所述喷头包括上部筒形的供料桶和下部锥形的加热器，所述加热器的内腔壁上环绕有电阻丝，加热器的底部为喷嘴，所述供料桶的桶体上设有供原料罐进出的开口，于供料桶顶部的左右移动装置上设置将原料罐内材质压进加热器的螺杆式原料压装机构。

所述螺杆式原料压装机构的一种结构包括挤压头、螺杆、伺服马达、主动齿轮和从动齿轮，所述螺杆竖直设置，所述挤压头设于螺杆底部，所述螺杆配合于从动齿轮的内螺纹轴孔，所述主动齿轮于伺服马达的输出轴同轴固连并与从动齿轮啮合。

为保证挤压原料的顺利进行，所述挤压头的圆周尺寸匹配于原料罐的内腔尺寸，所述螺杆的有效挤压行程对应于供料桶的深度。一种规格的原料罐高度为215mm，内腔直径为￠44.5mm，底部出料孔的直径为￠14.5mm。

一种规格的加热器的高度为60mm，底部喷嘴的直径为￠0.4mm；所述加热丝的加热温度设为20℃～250℃。

对应于供原料罐进出的开口，于供料桶的桶体上设置侧向打开和关闭的桶盖。

本发明的优点：

本发明可更换输出材质之螺杆式3D打印机对原料的更换可直接在喷头上进行，方便快捷，节省加料辅助时间，提高了3D打印机的工作效率。

（四）附图说明：

图1是本发明一种实施方式的结构示意图。

图2是图1实施方式中螺杆式原料压装机构与喷头的结构示意图，所示打开供料桶放入原料罐。

图3是图1实施方式中螺杆式原料压装机构与喷头的结构示意图，所示开始向喷头的加热器内挤压原料。

图4是图1实施方式中螺杆式原料压装机构与喷头的结构示意图，所示原料挤压完毕。

图号标识：1、基座；2、门型支架；3、横梁；4、喷头；5、打印平台；6、供料桶；7、加热器；8、电阻丝；9、原料罐；10、桶盖；11、挤压头；12、螺杆；13、主动齿轮；14、从动齿轮；15、螺杆式原料压装机构；16、伺服马达。

（五）具体实施方式：

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明可更换输出材质之螺杆式3D打印机包括基座1、门型支架2、横梁3、喷头4和打印平台5以及数控系统。

所述打印平台5通过前后移动装置（皮带轮传动机构+滑座+滑轨）设于基座1上；所述门型支架2竖直设立于基座1上，所述横梁3通过上下升降装置（齿轮齿条传动机构）设于门型支架2上；所述喷头4通过左右移动装置（皮带轮传动机构+滑座+滑轨）设于横梁3上并处于打印平台5工作区域的上方，喷头4由上部筒形的供料桶6和下部锥形的加热器7（上大下小，高度为60mm）构成，所述加热器7的内腔壁上环绕有电阻丝8，加热器7的底部为喷嘴（直径为￠0.4mm），所述供料桶6的桶体上设有开口，所述开口由桶体上侧向打开和关闭的桶盖10封盖，通过桶体上的开口，可将存装打印材料的原料罐9（长度为215mm，内腔直径为￠44.5mm，底部出料孔的直径为￠14.5mm）放置于供料桶6内的中心位置；所述左右移动装置的滑座上还设置有螺杆式原料压装机构15，通过螺杆式原料压装机构15将原料罐9中的材质挤压进加热器7，如图1、图2、图3、图4所示。

所述螺杆式原料压装机构15包括螺杆12、挤压头11、伺服马达16、主动齿轮13和从动齿轮14，所述螺杆12通过导向机构直立于供料桶6上方，圆形挤压头11同轴设于螺杆12底部，螺杆12的轴心与供料桶6内的原料罐9同轴，所述从动齿轮14的内螺纹轴孔与螺杆12配合安装，所述主动齿轮13于伺服马达16的输出轴同轴固连并与从动齿轮14啮合，主动齿轮13的旋转带动从动齿轮14，从动齿轮14的旋转带动螺杆12下行，主动齿轮13的逆向旋转带动从动齿轮14反向，从动齿轮14的反向旋转带动螺杆12上行，如图2、图3、图4所示。

材质的更换过程：

1、如图2所示，螺杆12上行至挤压最高位，打开供料桶6的桶盖10，从侧面将原料罐9放置于供料桶6内，关闭桶盖10。

2、如图3所示，伺服马达16驱动主动齿轮13旋转，带动螺杆12下行，挤压头11进入原料罐9内将材质逐渐向加热器7内挤压。

3、如图4所示，螺杆12下行至挤压最低位，原料罐9内的材质全部挤进加热器7。

4、伺服马达16反向驱动主动齿轮13逆向旋转，带动螺杆12上行至挤压最高位，打开供料桶6的桶盖10，从侧面将原料罐9取出，关闭桶盖10。

所述材质包含ABS塑料、陶土、瓷土、纸黏土、面粉团、巧克力、奶油等，对应于不同的材质，加热器7的加热温度设在20℃～250℃之间。

所述加热器7填装原料后，于输出软件上选择打印输出材质，汇入立体图档，数控系统控制上下升降装置、前后移动装置和左右移动装置而实现打印平台5（X向）与喷头4（Y向和Z向）的三轴联动，从而打印出所设计的3D立体结构。

Claims

1.可更换输出材质之螺杆式3D打印机，包括基座（1）、门型支架（2）、横梁（3）、喷头（4）和打印平台（5），所述门型支架（2）直立于基座（1）上，所述横梁（3）通过上下升降装置设于门型支架（2）上，所述喷头（4）通过左右移动装置设于横梁（3）上，所述打印平台（5）通过前后移动装置设于基座（1）上，其特征在于：所述喷头（4）包括上部筒形的供料桶（6）和下部锥形的加热器（7），所述加热器（7）的内腔壁上环绕有电阻丝（8），加热器（7）的底部为喷嘴，所述供料桶（6）的桶体上设有供原料罐（9）进出的开口，于供料桶（6）顶部的左右移动装置上设置将原料罐（9）内材质压进加热器（7）的螺杆式原料压装机构（15）。

2.根据权利要求1所述的可更换输出材质之螺杆式3D打印机，其特征在于：所述螺杆式原料压装机构（15）包括挤压头（11）、螺杆（12）、伺服马达（16）、主动齿轮（13）和从动齿轮（14），所述螺杆（12）竖直设置，所述挤压头（11）设于螺杆（12）底部，所述螺杆（12）配合于从动齿轮（14）的内螺纹轴孔，所述主动齿轮（13）于伺服马达（16）的输出轴同轴固连并与从动齿轮（14）啮合。

3.根据权利要求1所述的可更换输出材质之螺杆式3D打印机，其特征在于：所述挤压头（11）的圆周尺寸匹配于原料罐（9）的内腔尺寸，所述螺杆（12）的有效挤压行程对应于供料桶（6）的深度。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的可更换输出材质之螺杆式3D打印机，其特征在于：所述原料罐（9）的高度为215mm，内腔直径为￠44.5mm，底部出料孔的直径为￠14.5mm。

5.根据权利要求4所述的可更换输出材质之螺杆式3D打印机，其特征在于：所述加热器（7）的高度为60mm，底部喷嘴的直径为￠0.4mm；所述加热丝（8）的加热温度为20℃～250℃。

6.根据权利要求1～3中任意一项所述的可更换输出材质之螺杆式3D打印机，其特征在于：对应于供原料罐（9）进出的开口，于供料桶（6）的桶体上设置侧向打开和关闭的桶盖（10）。