CN103786343B - 3d打印机的出料机构 - Google Patents

Abstract

3D 打印机的出料机构，包括箱体，该箱体至少包括前支撑板和后支撑板；可沿箱体宽度方向滑动的第一转轴，第一转轴上同步联接有一第一压料轮以及一第一蜗轮；第二转轴，该第二转轴上同步联接有一第二压料轮，第二压料轮的圆周表面与第一压料轮的圆周表面之间形成一个供线性的打印耗材穿过的间隙；机体部分固定在箱体上的第一驱动电机，该第一驱动电机的转轴上同步联接有一与第一蜗轮啮合的第一蜗杆。本发明采用蜗轮蜗杆机构实现压丝力度自平衡，从而降低线性打印耗材断丝的风险，同时，还可以降低线性打印耗材打滑的可能性，增加了3D打印机的可靠性。

Description

3D打印机的出料机构

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印机的打印耗材出料机构。

背景技术

3D打印技术是一种工件的快速成型技术，其是以工件的数字模型文件为基础，运用金属或塑料等加热软化后具带有粘性的材料，通过逐层打印的方式构成工件的技术。

3D打印机在工作时，通常是利用挤出机将线性的打印耗材向喷头内部输送，以便于打印耗材能够在喷头内部被快速加热至软化温度。目前，3D打印机的出料机构通常是如图1所示，其包括电机11、由电机带动的齿轮12、以及位于齿轮12侧边的压料轮13，压料轮13与齿轮12之间形成的间隙恰好能够供线性打印耗材14穿过，启动电机11，齿轮12挤压线性打印耗材14，将线性打印耗材14挤出，这种出料机构在使用过程中，由于齿轮12和压料轮13的间隙固定不变，导致其不能够适用于不同直径的线性打印耗材的输送，并且线性打印耗材经常会出现卡死现象，影响喷头的正常出丝。

为了克服上述出料机构存在的缺陷，也有的出料机构是在上述图1所示的结构基础上，将压料轮13设置为可活动的部件，然后利用弹簧对压料轮13施加朝向齿轮12的压力，如此一来，可利用弹簧自动调整压料轮13和齿轮 12之间的间隙，适用于不同直径的线性打印耗材的输送，但是，无论在何种打印速度下，压料轮13和齿轮12对线性打印耗材14的压力（即压丝力度）总是保持一致，在高速打印时无法提供足够大的压力，从而会出现滑丝现象，这样就严重影响工件的加工精度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在于提供一种3D打印机的出料机构，其能够依据打印速度，自行调整压丝力度，耗材的挤出精度高，从而确保工件的打印精度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3D打印机的出料机构，包括，

箱体，该箱体至少包括前支撑板和后支撑板；

两端分别活动的安装在前支撑板和后支撑板上且可沿箱体宽度方向滑动的第一转轴，该第一转轴沿箱体的长度方向延伸，第一转轴上同步联接有一第一压料轮以及一第一蜗轮；

两端分别安装在前支撑板和后支撑板上与第一转轴平行且相互错开的第二转轴，该第二转轴上同步联接有一第二压料轮，第二压料轮的圆周表面与第一压料轮的圆周表面之间形成一个供线性的打印耗材穿过的间隙；

机体部分固定在箱体上的第一驱动电机，该第一驱动电机的转轴上同步联接有一与第一蜗轮啮合的第一蜗杆。

第二转轴可沿箱体宽度方向滑动，第二转轴还同步联接一第一压料轮和第二蜗轮，第一转轴上还同步联接有一第二压料轮，该出料机构还包括机体部分固定在箱体上的第二驱动电机，该第二驱动电机的转轴上同步联接有一与第二蜗轮啮合的第二蜗杆。

第一压料轮为齿轮，第二压料轮为轴承。

轴承外圈的外圆周表面上设置有一用于容纳线性打印耗材的凹位。

前支撑板和后支撑板上分别设置有一沿箱体宽度方向延伸的第一滑槽以及一沿箱体宽度方向延伸的第二滑槽，两第一滑槽相对的设置，第一转轴的两端分别嵌置在两第一滑槽内，两第二滑槽相对的设置，第二转轴的两端分别嵌置在两第二滑槽内。

箱体还包括上壁和下壁，第一电机和第二电机的机体均固定在上壁外侧，上壁和下壁上分别设置有供线性打印耗材穿入和穿出的通孔。

本发明的有益效果在于：

本发明采用蜗轮蜗杆机构实现压丝力度自平衡，随着打印速度的增加，蜗轮和蜗杆螺旋咬合所产生的横向推力也就增大，实现压力的自平衡，从而降低线性打印耗材断丝的风险，同时，还可以降低线性打印耗材打滑的可能性，增加了3D打印机的可靠性。此外，在出料机构输出较大挤出力的情况下，可以用较低的温度实现耗材的打印，减少预热的时间，打印机的整体温度也可以降低，减少打印机喷嘴漏丝的现象，同时，降温用风扇的输出功率也可相应的减小，降低噪音。本发明可以同时实现两个线性打印耗材的挤出，实现双喷头挤出打印，且具有体积小巧的优点。

附图说明

图1为现有3D打印机出料机构的示意图；

图2为本发明出料机构的示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为图2所示出料机构的安装示意图；

图5为本发明另一种出料机构的示意图；

其中：14、线性打印耗材；20、箱体；21、通孔；22、第二滑槽；23、第一滑槽；24、前支撑板；25、后支撑板；26、上壁；30、第一转轴；31、轴承；32、第一蜗轮；33、第一蜗杆；34、齿轮；35、第一电机；40、第二转轴；41、轴承；42、第二蜗轮；43、第二蜗杆；44、齿轮；45、第二电机。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图2、3、4所示，为本发明的一种3D打印机的出料机构，其包括箱体20、第一转轴30、第二转轴40，箱体20包括前支撑板24和后支撑板25，前支撑板24的两侧分别设置有第一滑槽23和第二滑槽22，同样的，后支撑板25的两侧分别设置有第一滑槽23和第二滑槽22，两第一滑槽23前后正对且沿箱体20的宽度（即图示中的Y向）方向延伸，两第二滑槽22前后正对且沿箱体20的宽度方向延伸，第一转轴30和第二转轴40位于箱体20内部且沿着箱体20的长度方向（即图示中的X向）延伸，第一转轴30的前后两端分别滑动安装在两第一滑槽23内，第二转轴40的前后两端分别滑动安装在两第二滑槽22内，由此，第一转轴30和第二转轴40均能够沿箱体20的宽度方向滑动，第一转轴30和第二转轴40互相平行且相互错开一定距离；第二转轴40的上同步联接有一齿轮44，第一转轴30的上安装有一轴承31，该轴承31的内圈固定在第一转轴30上，齿轮44与轴承31平齐，其二者之间形成一个供线性打印耗材14穿过的间隙，第一转轴30的中部同步联接有一第一蜗轮32，第二转轴40的中部同步联接有一第二蜗轮42，箱体20外部设置有第一电机35和第二电机45，第一电机35和第二电机45并排设置且其二者的机体分别固定在上壁26的外表面，第一电机35的转轴穿过上壁26的部分同步联接有一第一蜗杆33，该第一蜗杆33与第一蜗轮32啮合，第二电机45的转轴穿过上壁26的部分同步联接有一第二蜗杆43，该第二蜗杆43与第二蜗轮42啮合；在第二电机45的带动下，第二蜗杆43带动第二蜗轮42转动，从而使第二转轴40转动，最终带动齿轮44转动，在齿轮44转动的情况下，由于齿轮44作为主动轮，其能够对线性打印耗材14的表面施加压力，因此，被夹持于齿轮44和轴承31之间的线性打印耗材14能够被沿着箱体20的高度方向输送。

上述的出料机构可以同时输送两个线性打印耗材14，具体的是，在上述结构的基础上，第一转轴30的上同步联接有一齿轮34，在第二转轴40的上安装有一轴承41，齿轮34和轴承41之间形成一个供线性打印耗材14穿过的间隙，如此，第一蜗杆33和第一蜗轮32将第一电机35的动力传递至齿轮34，位于齿轮34和轴承41之间的线性打印耗材14能够被沿着箱体20的高度方向输送。

上述的出料机构中，蜗杆不仅能够带动蜗轮转动，使第一转轴30和第二转轴40转动，同时，蜗轮蜗杆机构中由于蜗杆和蜗轮存在螺旋升角，因此，在蜗杆驱动蜗轮的过程中，会使蜗轮具有横向运动的趋势，即在第一电机35启动后，第一蜗杆33带动第一蜗轮32转动的同时，在第一蜗杆33和第一蜗轮32螺旋啮合作用下，能够使安装第一蜗轮32的第一转轴30顺延第一滑槽23向内侧运动，同样的，第二电机45启动后，在第二蜗杆43和第二蜗轮42的螺旋啮合作用下，能够使安装第二蜗轮42的第二转轴40顺延第二滑槽22向内侧运动，即是说，在启动第一电机35和第二电机45启动后，第一转轴30和第二转轴40始终保持相互靠近的趋势，从而，能够尽可能的夹紧位于齿轮44和轴承31之间的线性打印耗材14，同样的，位于齿轮34和轴承41之间的线性打印耗材14同样能够被尽可能的夹紧。

上述的出料机构中，齿轮34、齿轮44可以看作是主动压料轮，即压紧线性打印耗材14的同时，驱动线性打印耗材14顺延箱体20的高度方向运动，为了实现在压料的同时利用挤压产生的摩擦力使线性打印耗材14运动的功能，也可以是采用同步联接在第一转轴30和第二转轴40上的其他类型的主动压料轮来替换上述的齿轮34、齿轮44，例如，采用一般的压料轮也能够实现上述功能，只是一般的压料轮由于外圆周面不带凸齿，其压料和送料的效果不及上述的齿轮34、齿轮44。轴承41和轴承31是从动轮，其主要是对应的配合上述的齿轮34、齿轮44，形成夹持线性打印耗材14的间隙，即是说，在上述的出料机构工作时，轴承41和轴承31起到承压的作用，为了实现该功能，轴承41和轴承31也可以是采用其他结构来替换，例如，直接枢接在第二转轴40和第一转轴30上的从动轮；当然，采用轴承41和轴承31的目的是，在输送线性打印耗材14时，轴承41和轴承31对线性打印耗材14的阻力较小，为了防止线性打印耗材14在输送过程中偏离其原本的输送轨迹，可以在上述轴承41和轴承31外圈的外圆周面上设置一用于容纳线性打印耗材14的凹位。

为了减小整个机构的体积，上述的第一电机35和第二电机45并排设置，且其二者的机体部分均是固定在上壁26的外表面，上壁26上设置有两个供线性打印耗材14穿入的通孔21，当然，箱体20的下壁上需要设置两个分别与两通孔21对应的出料孔（图未示），用于供线性打印耗材14从箱体20穿出。

上述的出料机构在使用时，采用蜗轮蜗杆机构能够实现压丝力度自平衡，具体的是，随着打印速度的增加，齿轮34和齿轮44则转速增大，蜗轮和蜗杆螺旋咬合所产生的横向推力也就增大，也就是说，随着打印速度的增大，齿轮34和齿轮44对线性打印耗材14的压力也相应的增加，实现压力的自平衡，从而降低线性打印耗材14断丝的风险，同时，还可以降低线性打印耗材14打滑的可能性，增加了3D打印机的可靠性。此外，在出料机构输出较大挤出力的情况下，可以用较低的温度实现耗材的打印，减少预热的时间，打印机的整体温度也可以降低，减少打印机喷嘴漏丝的现象，同时，降温用风扇的输出功率也可相应的减小，降低噪音。本发明可以同时实现两个线性打印耗材14的挤出，实现双喷头挤出打印，且具有体积小巧的优点。

在这里需要说明的是，为了简化结构，本发明的箱体20在仅设置前支撑板24和后支撑板25即能够实现输送线性打印耗材14的目的。

此外，为了进一步简化结构，本发明也可以是仅设置一个驱动电机，该单个驱动电机的转轴上设置有分别与上述的第一蜗轮32和第二蜗轮42啮合的两个蜗杆，只要将第一蜗轮32和第二蜗轮42的螺旋角度设置成相反即可。

为了确保第一转轴30和第二转轴40能够顺畅的滑动，上述的第一滑槽23和第二滑槽22可以是采用与第一转轴30和第二转轴40相配合的滑动轨道代替。

上述的出料机构能够适用于两个线性打印耗材14同时挤出，本发明还可以是如图5所示，适用于一个打印线性打印耗材14的挤出输送，其可以设置一个固定的转轴，另一个转轴则在蜗轮蜗杆机构的带动下转动，并具有横向向内移动以夹持线性打印耗材14的趋势。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.3D打印机的出料机构，其特征在于，包括，

箱体，该箱体至少包括前支撑板和后支撑板；

两端分别活动的安装在前支撑板和后支撑板上且可沿箱体宽度方向滑动的第一转轴，该第一转轴沿箱体的长度方向延伸，第一转轴上同步联接有一第一压料轮以及一第一蜗轮，第一转轴上还同步联接有一第二压料轮；

两端分别安装在前支撑板和后支撑板上与第一转轴平行且相互错开的第二转轴，该第二转轴上同步联接有一第二压料轮，第二压料轮的圆周表面与第一压料轮的圆周表面之间形成一个供线性的打印耗材穿过的间隙，该第二转轴可沿箱体宽度方向滑动，第二转轴还同步联接一第一压料轮和第二蜗轮；

机体部分固定在箱体上的第一驱动电机，该第一驱动电机的转轴上同步联接有一与第一蜗轮啮合的第一蜗杆；

机体部分固定在箱体上的第二驱动电机，该第二驱动电机的转轴上同步联接有一与第二蜗轮啮合的第二蜗杆。

2.如权利要求1所述的3D打印机的出料机构，其特征在于，第一压料轮为齿轮，第二压料轮为轴承。

3.如权利要求2所述的3D打印机的出料机构，其特征在于，轴承外圈的外圆周表面上设置有一用于容纳线性打印耗材的凹位。

4.如权利要求1所述的3D打印机的出料机构，其特征在于，前支撑板和后支撑板上分别设置有一沿箱体宽度方向延伸的第一滑槽以及一沿箱体宽度方向延伸的第二滑槽，两第一滑槽相对的设置，第一转轴的两端分别嵌置在两第一滑槽内，两第二滑槽相对的设置，第二转轴的两端分别嵌置在两第二滑槽内。

5.如权利要求1所述的3D打印机的出料机构，其特征在于，箱体还包括上壁和下壁，第一电机和第二电机的机体均固定在上壁外侧，上壁和下壁上分别设置有供线性打印耗材穿入和穿出的通孔。