CN103935038A - 一种3d打印机机头 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种3D打印机机头，解决了现有技术中3D打印机机头结构复杂、易堵料漏料和冷却效果不佳的缺陷。其包括挤出部、通风部、加热部和出线部；所述出线部包括固定座和接线排，所述接线排设于所述固定座后端；所述挤出部、所述通风部、所述加热部均安装在所述固定座上。本发明通风部采用内抽式轴流风扇，且将轴流风扇吹出的风流通至挤出部的步进电机，降低步进电机的温度，保证步进电机的正常工作，延长步进电机使用的寿命，同时向下气流在3D打印机机头的打印过程中起到直接冷却的作用，避免了双风扇的使用；且通风通道的设计，有效减少其体积与重量。

Description

一种3D打印机机头

技术领域

本发明涉及打印机领域，特别涉及一种3D打印机机头。

背景技术

三维打印（3Dprinting），即快速成形技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用（比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件）已经有使用这种技术打印而成的零部件。

现有的3D打印机，其机头由电机、双风扇、散热片、打印头等组成，其存在如下缺点：采用国内生产电机，扭矩不够，送丝不稳定，寿命短，重量及体积大；采用双风扇用于散热，机架结构复杂，风扇采用排风技术，无法达到冷却效果，散热能效低；打印头左右固定块等结构尺寸大，使打印机机头整体重量大；喷头无法更换，易漏料；采用铝制喷头易磨损；金属喉管易堵料等。

故综上所述，有必要研发一种新的3D打印机机头来弥补上述缺陷。

发明内容

本发明提出一种3D打印机机头，解决了现有技术中3D打印机机头结构复杂、易堵料漏料和冷却效果不佳的缺陷。本发明结构简单，操作方便，其采用内抽式轴流风扇，散热效果佳，有效减少其体积与重量。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种3D打印机机头，其包括挤出部、通风部、加热部和出线部；所述出线部包括固定座和接线排，所述接线排设于所述固定座后端；所述挤出部、所述通风部、所述加热部均安装在所述固定座上；所述挤出部包括固定块、传送齿轮、导线轮、轴承、弹簧片、盖板和步进电机；所述固定块包括左固定块和右固定块；所述传送齿轮设于所述左固定块与所述右固定块之间，且所述传送齿轮与所述步进电机连接；所述轴承安装在所述固定块上；所述导线轮安装在所述轴承中间，且与所述传送齿轮对接；所述弹簧片设于所述轴承与所述导线轮前端；所述盖板设于所述弹簧片前端；所述通风部包括轴流风扇、散风块和导风块；所述轴流风扇均与所述散风块、所述导风块连通；所述散风块设于所述右固定块远离所述左固定块的一端，所述轴流风扇设于所述散风块一端；所述加热部包括隔热装置、內垫圈、加热棒、热电偶、喷头座和喷头；所述隔热装置包括隔热块和隔热套管；所述喷头安装在所述喷头座一端上；所述喷头座另一端安装所述隔热块；所述內垫圈设于所述隔热套管内；所述热电偶、所述加热棒均设于所述喷头座内；所述隔热套管分别通过所述固定座、所述隔热块、所述喷头座后与所述喷头连接。

进一步，所述隔热套管同时贯穿于所述喷头座和所述隔热块内。

所述3D打印机机头进一步设有衔接块，所述衔接块设于所述隔热块与所述固定座的连接处。

进一步，所述左固定块中间设有第一半圆槽，所述右固定块中间设有第二半圆槽，且所述第二半圆槽与所述第一半圆槽连通。

进一步，所述轴承包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承固定在所述左固定块上，所述第二轴承固定在所述右固定块上。

进一步，所述喷头上设有阶梯道口，所述隔热套管卡在所述阶梯道口上。

进一步，所述右固定块与所述散风块之间设有通风通道，且所述通风通道与所述导风块连通。

进一步，所述左固定块上设有第一圆形通孔，所述右固定块上设有第二圆形通孔，且所述第一圆形通孔与所述第二圆形通孔连通，且所述散风块通过所述第一圆形通孔、所述第二圆形通孔连通至所述步进电机。

进一步，所述喷头为可更换式铜制喷头。

进一步，所述隔热套管外围设有密封圈，所述內垫圈设于所述密封圈下方。

本发明采用内抽式轴流风扇，且将轴流风扇吹出的风流通至步进电机，降低步进电机的温度，保证步进电机的正常工作，延长步进电机使用的寿命，同时向下气流在3D打印机机头的打印过程中起到直接冷却的作用，避免了双风扇的使用；且通风通道的设计，有效减少其体积与重量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明3D打印机机头的结构示意图；

图2是图1另一角度的结构示意图；

图3是本发明3D打印机机头挤出部的结构示意图；

图4是本发明3D打印机机头挤出部另一角度的示意图；

图5是本发明3D打印机机头加热部的结构示意图；

图6是本发明3D打印机机头加热部第二角度的结构示意图；

图7是本发明3D打印机机头加热部第三角度的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-7，一种3D打印机机头1，其包括挤出部2、通风部3、加热部4和出线部（未图示）；所述出线部包括固定座5和接线排（未图示），所述接线排设于所述固定座5后端；所述挤出部2、所述通风部3、所述加热部4均安装在所述固定座5上；所述挤出部2包括固定块21、传送齿轮22、导线轮23、轴承24、弹簧片25、盖板26和步进电机27；所述固定块21包括左固定块211和右固定块212；所述传送齿轮22设于所述左固定块211与所述右固定块212之间，且所述传送齿轮22与所述步进电机27连接；所述导线轮23安装在所述轴承24中间，且与所述传送齿轮22对接；所述弹簧片25设于所述轴承24与所述导线轮23前端；所述盖板26设于所述弹簧片25前端；所述通风部3包括轴流风扇31、散风块32和导风块33；所述轴流风扇31均与所述散风块32、所述导风块33连通；所述散风块32设于所述右固定块212远离所述左固定块211的一端，所述轴流风扇31设于所述散风块32一端；所述加热部4包括隔热装置41、內垫圈42、加热棒43、热电偶44、喷头座45和喷头46；所述隔热装置41包括隔热块411和隔热套管412；所述喷头46安装在所述喷头座45一端上；所述喷头座45另一端安装所述隔热块411；所述內垫圈42设于所述隔热套管412内；所述热电偶44、所述加热棒43均设于所述喷头座45内；所述隔热套管412分别通过所述固定座5、所述隔热块411、所述喷头座45后与所述喷头46连接。

本发明弹簧片安装在轴承正前方，用于压紧打印线材，保证打印线材线径过粗或过细时，仍能顺畅的挤出。弹簧片正前方的盖板用于保护弹簧片与导线轮部分。本发明固定座正好位于3D打印机机头整体的中部，该固定座将3D打印机机头固定在3D打印机机架上，保证稳定移动。本发明导风块固定在固定座下边外围。隔热块设于导风块的下方，用于将导风块上方的挤出部和隔热块下方的加热部隔开，防止挤出部过热而导致打印线材熔融堵在传动齿轮处。本发明喷头座设于隔热块下方，喷头安装喷头座下方。本发明轴流风扇为内抽式轴流风扇。

本发明加热棒用于加热喷头座，热电偶用于温度的检测，当喷头座的温度到达指定温度时，加热棒将保持恒温加热，此时喷头座上的温度传到喷头，此时喷头温度与喷头座温度持平，达到打印线材熔融点，在挤出部的推动下，打印线材呈半流体状态从喷头中流出，在轴流风扇的散热下，打印线材快速冷却成固体状态，保证良好出丝效果。

进一步，所述隔热套管412同时贯穿于所述喷头座45和所述隔热块411内。

所述3D打印机机头1进一步设有衔接块6，所述衔接块6设于所述隔热块411与所述固定座5的连接处。衔接块6用于衔接加热部4与挤出部2。

进一步，所述左固定块211中间设有第一半圆槽（未图示），所述右固定块212中间设有第二半圆槽（未图示），且所述第二半圆槽与所述第一半圆槽连通。

进一步，所述轴承包括第一轴承241和第二轴承242，所述第一轴承241固定在所述左固定块211上，所述第二轴承242固定在所述右固定块212上。

进一步，所述喷头46上设有阶梯道口（未图示），所述隔热套管412卡在所述阶梯道口上。

进一步，所述右固定块212与所述散风块32之间设有通风通道（未图示），且所述通风通道与所述导风块33连通。

进一步，所述左固定块211上设有第一圆形通孔（未图示），所述右固定块212上设有第二圆形通孔（未图示），且所述第一圆形通孔与所述第二圆形通孔连通，且所述散风块32通过所述第一圆形通孔、所述第二圆形通孔连通至所述步进电机27。第一圆形通孔和第二圆形通孔的设置，用于将轴流风扇吹出来的风导入至步进电机，方便对步进电机进行冷却。

进一步，所述喷头46为可更换式铜制喷头。可更换式铜质喷头的使用，使喷头易拆除、不易漏料且更耐磨损。

进一步，所述隔热套管412外围设有密封圈（未图示），所述內垫圈设于所述密封圈下方。

本发明工作时，步进电机送电后，步进电机带动电机轴上的传动齿轮旋转；第一半圆槽和第二半圆槽组合在一起作为打印线材ABS/PLA挤出的通道，传动齿轮带动打印线材向下挤出，同时在传动齿轮正前方的导线轮在第一轴承和第二轴承的带动下，辅助打印线材向下挤出，使挤料更顺畅。打印线材在经过左固定块、右固定块后通向隔热套管，通过隔热套管密封圈以下内置的内垫圈后通向喷头，其中隔热套管通过固定座、衔接块、隔热块、喷头座后与喷头连接，最后隔热套管卡在喷头上的阶梯道口上。同时，轴流风扇吹出来的风通过散风块，再通过通风通道流向导风块，导风块中的风通过隔热块与喷头座，吹向喷头，用于喷头的散热。

本发明采用内抽式轴流风扇，且将轴流风扇吹出的风流通至步进电机，降低步进电机的温度，保证步进电机的正常工作，延长步进电机使用的寿命，同时向下气流在3D打印机机头的打印过程中起到直接冷却的作用，避免了双风扇的使用，且通风通道的设计有效减少其体积与重量；通过隔热块将挤出部与加热部隔离，有效保证了挤出部过热造成的打印线材熔融堵料现象，使出料更顺畅；另外，本发明使用耐高温喉管来输送打印线材，从而避免打印线材与金属喉管的粘黏，兼容了ABS与PLA两种耗材。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种3D打印机机头，其特征在于，其包括挤出部、通风部、加热部和出线部；所述出线部包括固定座和接线排，所述接线排设于所述固定座后端；所述挤出部、所述通风部、所述加热部均安装在所述固定座上；

所述挤出部包括固定块、传送齿轮、导线轮、轴承、弹簧片、盖板和步进电机；所述固定块包括左固定块和右固定块；所述传送齿轮设于所述左固定块与所述右固定块之间，且所述传送齿轮与所述步进电机连接；所述轴承安装在所述固定块上；所述导线轮安装在所述轴承中间，且与所述传送齿轮对接；所述弹簧片设于所述轴承与所述导线轮前端；所述盖板设于所述弹簧片前端；

所述通风部包括轴流风扇、散风块和导风块；所述轴流风扇均与所述散风块、所述导风块连通；所述散风块设于所述右固定块远离所述左固定块的一端，所述轴流风扇设于所述散风块一端；

所述加热部包括隔热装置、內垫圈、加热棒、热电偶、喷头座和喷头；所述隔热装置包括隔热块和隔热套管；所述喷头安装在所述喷头座一端上；所述喷头座另一端安装所述隔热块；所述內垫圈设于所述隔热套管内；所述热电偶、所述加热棒均设于所述喷头座内；所述隔热套管分别通过所述固定座、所述隔热块、所述喷头座后与所述喷头连接。

2.如权利要求1所述的3D打印机机头，其特征在于，所述隔热套管同时贯穿于所述喷头座和所述隔热块内。

3.如权利要求2所述的3D打印机机头，其特征在于，进一步设有衔接块，所述衔接块设于所述隔热块与所述固定座的连接处。

4.如权利要求1-3中任一项所述的3D打印机机头，其特征在于，所述左固定块中间设有第一半圆槽，所述右固定块中间设有第二半圆槽，且所述第二半圆槽与所述第一半圆槽连通。

5.如权利要求4所述的3D打印机机头，其特征在于，所述轴承包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承固定在所述左固定块上，所述第二轴承固定在所述右固定块上。

6.如权利要求5所述的3D打印机机头，其特征在于，所述喷头上设有阶梯道口，所述隔热套管卡在所述阶梯道口上。

7.如权利要求6所述的3D打印机机头，其特征在于，所述右固定块与所述散风块之间设有通风通道，且所述通风通道与所述导风块连通。

8.如权利要求7所述的3D打印机机头，其特征在于，所述左固定块上设有第一圆形通孔，所述右固定块上设有第二圆形通孔，且所述第一圆形通孔与所述第二圆形通孔连通，且所述散风块通过所述第一圆形通孔、所述第二圆形通孔连通至所述步进电机。

9.如权利要求8所述的3D打印机机头，其特征在于，所述喷头为可更换式铜制喷头。

10.如权利要求9所述的3D打印机机头，其特征在于，所述隔热套管外围设有密封圈，所述內垫圈设于所述密封圈下方。