CN105216331A - 一种3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种打印机领域，具体涉及一种3D打印机。包括有打印机本体及设于打印机本体上的载物台，所述的打印机本体上设有打印装置，该打印装置包括有进料装置、与进料装置连接的一级挤出装置、设于一级挤出装置上的驱动装置及二级挤出装置，所述的二级挤出装置设于一级挤出装置连接驱动装置一端的另一端，所述的二级挤出装置与一级挤出装置连接的另一端上设有打印喷头；所述的打印机本体上设置有可促使载物台往复升降的升降装置，打印装置上设有可供打印装置横向及纵向往复移动的移动装置。本发明提供了一种结构简单，占地面积小，故障率低，耗能低，打印效率高且定位精准的3D打印机。

Description

一种3D打印机

技术领域

本发明涉及一种打印机领域，具体涉及一种3D打印机。

背景技术

随着打印机技术的发展，能够打印三维立体物品的3D打印机逐渐兴起。传统喷墨打印机是将墨水喷到纸等载体上以显示一幅二维平面图像。而3D打印机不是依靠墨水来显示，而是依靠塑料、金属等实实在在的原材料。一般3D打印机将原材料加热软化后通过打印喷头喷射到特定区域。然后，3D打印机在接收计算机完成的一系列数字切片后，将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个三维固体物体成型。可见，3D打印机可以实现直接打印成型产品，从而提供了一种新的制造方式。

现有技术的打印机打印耗材挤出结构复杂、体积大，经过中间传动环节后传动效率低，能耗高，容易引起电机及传动机构的故障甚至损坏，影响打印机的使用寿命，挤出部分有时打滑，耗材传送可靠性差，导致打印的产品出现质量问题甚至出现不合格品，造成生产浪费、生产成本高。

而且，打印工作台通常都是通过在打印工作台上设置x、Y、Z向运动模组来实现打印工作台的上下、左右及前后的移动，这种结构相对来说较为复杂，体积较大，适用于较大的打印机，对于一些较小的打印机来说，这种结构由于结构复杂容易引起故障或定位不准的现象。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供了一种结构简单，占地面积小，故障率低，耗能低，打印效率高且定位精准的3D打印机。

本发明所采用的技术方案是：一种3D打印机，包括有打印机本体及设于打印机本体上的载物台，所述的打印机本体上设有打印装置，该打印装置包括有进料装置、与进料装置连接的一级挤出装置、设于一级挤出装置上的驱动装置及二级挤出装置，所述的二级挤出装置设于一级挤出装置连接驱动装置一端的另一端，所述的二级挤出装置与一级挤出装置连接的另一端上设有打印喷头，该打印喷头与二级挤出装置可拆卸连接，所述的驱动装置与一级挤出装置联动连接并促使一级挤出装置及二级挤出装置朝打印喷头进料；所述的打印机本体上设置有可促使载物台往复升降的升降装置，打印装置上设有可供打印装置横向及纵向往复移动的移动装置。

采用上述技术方案，机体内设置了进料装置、一级挤出装置、二有挤出装置、及驱动装置，打印时，进料装置向一级挤出装置进料，驱动装置促使一级挤出装置朝向二级挤出装置进料，驱动装置一直驱动，二级挤出装置向打印喷头进料，打印喷头进料后，通过打印喷头内的喷料装置从喷嘴喷出完成打印的过程，这种结构非常简单，特别适用于打印一些小的打印模型，总体占地面积小，一些很小的打印机都可以采用此种挤出机构，通过一个驱动装置驱动，中间传动环节减少，所以故障也相对减少，耗能也相对减少；而载物台上设置了升降装置，通过升降装置促使载物台升降，打印装置上还设置有促使打印装置纵向及横向移动的移动装置，这样设置后，在打印时，载物台只需升降，左右及前后的移动主要通过移动装置来实现，避免了载物台上设置X、Y、Z工作模组，体积相对减小，而结构相对来说更为简单，而且是通过打印装置来定位，会定位比较准确，综合起来，这种结构的打印机，结构简单，方便实用，是当下一些小型3D打印机的首选。

本发明进一步设置为：所述的驱动装置包括有电机及电机轴，所述的机体内设有空腔，所述的电机设于机体外，空腔朝向电机的一端上设有开口，所述的电机轴的一端与电机联动连接，另一端通过开口置于空腔与一级挤出装置联动连接，所述的空腔内设有供电机轴往复旋转的缓冲空腔。

采用上述技术方案，驱动装置包括了电机及电机轴，电机启动时，电机轴旋转，当电机轴旋转时，与电机轴联动连接的一级挤出装置开始向二级挤出装置进料，而二级挤出装置与一级挤出装置联动连接，所以二级挤出装置向打印喷头进料，完成打印，这种结构简单，中间传送机构相对减少，故障率低且耗能少。

本发明更进一步设置为：所述的一级挤出装置包括有设于空腔内的挤料容腔，该挤料容腔内设有加热装置及推料杆，所述的挤料容腔朝向电机轴的一端与空腔导通，所述的电机轴连接电机的一端置于挤料容腔内与推料杆联动连接。

采用上述技术方案，进料装置向挤料容腔进料后，经加热装置加热熔化，然后驱动装置通过推料杆将原料推入二级挤出装置，实现加热进料。

本发明更进一步设置为：所述的进料装置包括有料斗，所述的料斗设于机体内并与空腔及挤料容料导通，所述的料斗与挤料容腔的导通处设有单向阀。

采用上述技术方案，将原塑料、金属等原料直接放入到料斗内，料斗因与挤料容腔导通，所以料斗内的原料会进入挤料容腔通过加热装置加热熔化，这里的料斗与挤料容腔的导通处设置了单向阀，是因为进入挤料容腔内的原料会加热，设置了单向阀后，挤料容腔内加热过的原料就不会重新混入料斗内，防止原材料与加热过的材料混合在一起。

本发明更进一步设置为：所述的单向阀包括有钢珠及弹簧，所述的料斗与挤料容腔的导通处设有隔挡块及安装座，所述的料斗的方向为上方，挤料容腔的方向为下方，所述安装座设于隔挡块的下方，隔挡块上设有与料斗及挤料容腔导通的导通孔，所述的钢珠置于导通孔处可将导通孔封堵，所述的弹簧一端设于安装座上，另一端与钢珠抵触连接。

采用上述技术方案，这种单向阀的结构简单，且阻隔效果好。

本发明更进一步设置为：所述的二级挤出装置包括有二级挤出块及设于二级挤出块内的二级挤料容腔，所述的二级挤料容腔内设有冷却装置及螺纹杆，所述的二级挤料容腔与挤料容腔导通连接，所述的螺纹杆与推料杆连接电机轴一端的另一端联动连接。

采用上述技术方案，当一级挤出装置对原料加热后并推送至二级挤料装置的二级挤料容腔内，设于二级挤料容腔内的冷确装置对原材料进行冷确，然后再通过螺纹杆旋转推送至打印喷头，完成打印，结构简单紧凑，结合一级挤出装置，在进料的同时完成加热及冷却，打印出来的产品直接可以拿下来使用，不在需要单独的冷却装置，适合小型打印机使用。

本发明更进一步设置为：所述的打印喷头包括有喷料装置、喷料容腔及喷嘴，所述的喷料容腔与二级挤料容腔导通连接，二级挤出块连接打印喷头的一端上设有卡块，所述的打印喷头朝向二级挤出块的一端上设有与卡块适配的卡槽，所述的喷料容腔与二级挤料空腔的导通处设有第二单向阀。

采用上述技术方案，原料经二级挤料装置推送至打印喷头后，喷料装置促使喷料容腔内的原喷从喷嘴喷出完成打印，喷料容腔与二级挤料容腔的导通处设置了第二单向阀，这种第二单向阀的原理跟单向阀的原理一样，这里不多作重述。

本发明更进一步设置为：所述的升降装置包括有电机驱动装置、导轨及滑块，所述的电机驱动装置包括有设于打印机本体底部的升降电机及与升降电机联动连接的升降电机轴，所述的载物台朝向升降电机的一端上设有连轴套，所述的载物台通过连轴套与升降电机轴联动连接，所述的导轨设于打印机本体连接载物台的两侧，所述的滑块设于载物台朝向导轨的两端，所述的滑块可在导轨内往复滑动。

采用上述技术方案，通过升降电机带动升降电机轴转动，从而带动载物台的升降，设置的导轨及滑块是便于载物台在升降时，可通过滑块在导轨内往复滑动，达到升降的目的，这种结构简单，能小体积实现。

本发明更进一步设置为：所述的载物台上设有至少一个通孔，通孔内设置有与通孔适配的旋转块，所述的旋转块朝向升降电机的一端上设置有促使旋转块旋转的旋转装置；所述的旋转装置包括有设于打印机本体底部的旋转电机及旋转电机轴，所述的旋转电机轴的一端与旋转电机联动连接，另一端与旋转块联动连接。

采用上述技术方案，旋转块的设置是因为一些打印物品需要周向打印，而载物台及打印装置不具备此种功能，所以在载物台上设置了旋转块，当需要周向打印时，物品置于旋转块上进行旋转，这时打印装置就可进行打印，结构简单实用。

本发明更进一步设置为：所述的移动装置包括有纵向驱动装置及横向驱动装置，所述的纵向驱动装置包括有设于打印装置底部的纵向驱动电机及纵向驱动轴，所述的一级挤出装置底部设有连接轴，所述的纵向驱动轴的一端与纵向驱动电机联动连接，另一端与连接轴联动连接；所述的横向驱动装置包括有横向驱动电机及横向驱动轴，所述的横向驱动电机设于打印机本体设置一级挤出装置处，所述的一级挤出装置底部设置有第二连接轴，所述的横向驱动轴的一端与横向驱动电机联动连接，另一端与第二连接轴联动连接。

采用上述技术方案，纵向驱动装置驱动打印装置纵向往复移动，横向驱动装置驱动打印装置横向往复移动，这种结构简单，而且由不同的电机带动，定位精准，使打印起来更为方便，打印的物品也更为精致。

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的打印装置剖面示意图；

图3为本发明实施例的打印装置剖面示意图；

图4为本发明实施例的正面剖面示意图；

图5为本发明实施例的侧面剖面示意图。

具体实施方式

如图1-图5所示，一种3D打印机，包括有打印机本体1及设于打印机本体上1的载物台10，所述的打印机本体1上设有打印装置20，该打印装置20包括有进料装置2、与进料装置2连接的一级挤出装置3、设于一级挤出装置3上的驱动装置4及二级挤出装置5，所述的二级挤出装置5设于一级挤出装置3连接驱动装置4一端的另一端，所述的二级挤出装置5与一级挤出装置3连接的另一端上设有打印喷头6，该打印喷头6与二级挤出装置5可拆卸连接，所述的驱动装置4与一级挤出装置3联动连接并促使一级挤出装置3及二级挤出装置5朝打印喷头6进料；所述的打印机本体1上设置有可促使载物台20往复升降的升降装置40，打印装置20上设有可供打印装置20横向及纵向往复移动的移动装置50，在上述方案中，打印机本体1内设置了进料装置2、一级挤出装置3、二级挤出装置5、及驱动装置4，打印时，进料装置2向一级挤出装置3进料，驱动装置4促使一级挤出装置3朝向二级挤出装置5进料，驱动装置4一直驱动，二级挤出装置5向打印喷头6进料，打印喷头6进料后，通过打印喷头6内的喷料装置从喷嘴喷出完成打印的过程，这种结构非常简单，特别适用于打印一些小的打印模型，总体占地面积小，一些很小的打印机都可以采用此种挤出机构，通过一个驱动装置驱动，中间传动环节减少，所以故障也相对减少，耗能也相对减少；而载物台10上设置了升降装置40，通过升降装置40促使载物台10升降，打印装置20上还设置有促使打印装置20纵向及横向移动的移动装置50，这样设置后，在打印时，载物台10只需升降，左右及前后的移动主要通过移动装置50来实现，避免了载物台10上设置X、Y、Z工作模组，体积相对减小，而结构相对来说更为简单，而且是通过打印装置20来定位，会定位比较准确，综合起来，这种结构的打印机，结构简单，方便实用，是当下一些小型3D打印机的首选。

在本发明实施例中，所述的驱动装置4包括有电机41及电机轴42，所述的机体1内设有空腔11，所述的电机41设于机体11外，空腔11朝向电机41的一端上设有开口12，所述的电机轴42的一端与电机41联动连接，另一端通过开口12置于空腔11与一级挤出装置3联动连接，所述的空腔11内设有供电机轴42往复旋转的缓冲空腔13，在上述方案中，驱动装置4包括了电机41及电机轴42，电机41启动时，电机轴42旋转，当电机轴42旋转时，与电机轴42联动连接的一级挤出装置3开始向二级挤出装置5进料，而二级挤出装置5与一级挤出装置3联动连接，所以二级挤出装置5向打印喷头6进料，完成打印，这种结构简单，中间传送机构相对减少，故障率低且耗能少。

在本发明实施例中，所述的一级挤出装置3包括有设于空腔11内的挤料容腔31，该挤料容腔31内设有加热装置32及推料杆33，所述的挤料容腔31朝向电机轴42的一端与空腔11导通，所述的电机轴42连接电机41的一端置于挤料容腔31内与推料杆33联动连接，在上述方案中，进料装置2向挤料容腔31进料后，经加热装置32加热熔化，然后驱动装置4通过推料杆33将原料推入二级挤出装置5，实现加热进料。

在本发明实施例中，所述的进料装置2包括有料斗21，所述的料斗21设于机体1内并与空腔11及挤料容料31导通，所述的料斗21与挤料容腔31的导通处设有单向阀7，在上述方案中，将原塑料、金属等原料直接放入到料斗21内，料斗21因与挤料容腔31导通，所以料斗21内的原料会进入挤料容腔31通过加热装置32加热熔化，这里的料斗21与挤料容腔31的导通处设置了单向阀7，是因为进入挤料容腔31内的原料会加热，设置了单向阀7后，挤料容腔31内加热过的原料就不会重新混入料斗21内，防止原材料与加热过的材料混合在一起。

在本发明实施例中，所述的单向阀7包括有钢珠71及弹簧72，所述的料斗21与挤料容腔31的导通处设有隔挡块73及安装座71，所述的料斗21的方向为上方，挤料容腔31的方向为下方，所述安装座74设于隔挡块73的下方，隔挡块73上设有与料斗21及挤料容腔31导通的导通孔75，所述的钢珠71置于导通孔75处可将导通孔75封堵，所述的弹簧72一端设于安装座74上，另一端与钢珠71抵触连接，在上述方案中，这种单向阀7的结构简单，且阻隔效果好。

在本发明实施例中，所述的二级挤出装置5包括有二级挤出块51及设于二级挤出块51内的二级挤料容腔52，所述的二级挤料容腔52内设有冷却装置53及螺纹杆54，所述的二级挤料容腔52与挤料容腔31导通连接，所述的螺纹杆54与推料杆33连接电机轴42一端的另一端联动连接，在上述方案中，当一级挤出装置3对原料加热后并推送至二级挤料装置5的二级挤料容腔52内，设于二级挤料容腔52内的冷却装置53对原材料进行冷确，然后再通过螺纹杆54旋转推送至打印喷头6，完成打印，结构简单紧凑，结合一级挤出装置，在进料的同时完成加热及冷却，打印出来的产品直接可以拿下来使用，不在需要单独的冷却装置，适合小型打印机使用。

在本发明实施例中，所述的打印喷头6包括有喷料装置61、喷料容腔62及喷嘴63，所述的喷料容腔62与二级挤料容腔52导通连接，二级挤出块51连接打印喷头6的一端上设有卡块8，所述的打印喷头6朝向二级挤出块51的一端上设有与卡块8适配的卡槽81，所述的喷料容腔62与二级挤料空腔52的导通处设有第二单向阀9，在上述方案中，原料经二级挤料装置5推送至打印喷头6后，喷料装置61促使喷料容腔62内的原喷从喷嘴63喷出完成打印，喷料容腔62与二级挤料容腔52的导通处设置了第二单向阀9，这种第二单向阀9的原理跟单向阀7的原理一样，这里不多作重述。

在本发明实施例中，所述的升降装置40包括有电机驱动装置401、导轨402及滑块403，所述的电机驱动装置401包括有设于打印机本体1底部的升降电机4011及与升降电机4011联动连接的升降电机轴4012，所述的载物台10朝向升降电机4011的一端上设有连轴套101，所述的载物台10通过连轴套101与升降电机轴4012联动连接，所述的导轨402设于打印机本体1连接载物台10的两侧，所述的滑块403设于载物台10朝向导轨402的两端，所述的滑块403可在导轨402内往复滑动，在上述方案中，通过升降电机4011带动升降电机轴4012转动，从而带动载物台10的升降，设置的导轨402及滑块403是便于载物台10在升降时，可通过滑块403在导轨402内往复滑动，达到升降的目的，这种结构简单，能小体积实现。

在本发明实施例中，所述的载物台10上设有至少一个通孔102，通孔内102设置有与通孔102适配的旋转块103，所述的旋转块103朝向升降电机4011的一端上设置有促使旋转块103旋转的旋转装置60；所述的旋转装置60包括有设于打印机本体1底部的旋转电机601及旋转电机轴602，所述的旋转电机轴602的一端与旋转电机601联动连接，另一端与旋转块103联动连接，在上述方案中，旋转块103的设置是因为一些打印物品需要周向打印，而载物台10及打印装置20不具备此种功能，所以在载物台10上设置了旋转块103，当需要周向打印时，物品置于旋转块103上进行旋转，这时打印装置20就可进行打印，结构简单实用。

在本发明实施例中，所述的移动装置50包括有纵向驱动装置501及横向驱动装置502，所述的纵向驱动装置501包括有设于打印装置20底部的纵向驱动电机5011及纵向驱动轴5012，所述的一级挤出装置3底部设有连接轴70，所述的纵向驱动轴5012的一端与纵向驱动电机5011联动连接，另一端与连接轴70联动连接；所述的横向驱动装置502包括有横向驱动电机5021及横向驱动轴5022，所述的横向驱动电机5021设于打印机本体1设置一级挤出装置3处，所述的一级挤出装置3底部设置有第二连接轴80，所述的横向驱动轴5022的一端与横向驱动电机5021联动连接，另一端与第二连接轴80联动连接，在上述方案中，纵向驱动装置501驱动打印装置20纵向往复移动，横向驱动装置502驱动打印装置横向往复移动，这种结构简单，而且由不同的电机带动，定位精准，使打印起来更为方便，打印的物品也更为精致。

在本发明实施例中，驱动装置是用电机带动，但是电机带动只是其中一种方式，在驱动时，也可用气缸带动完成驱动方式，这里不作特定的需求。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (10)

1.一种3D打印机，包括有打印机本体及设于打印机本体上的载物台，其特征在于：所述的打印机本体上设有打印装置，该打印装置包括有进料装置、与进料装置连接的一级挤出装置、设于一级挤出装置上的驱动装置及二级挤出装置，所述的二级挤出装置设于一级挤出装置连接驱动装置一端的另一端，所述的二级挤出装置与一级挤出装置连接的另一端上设有打印喷头，该打印喷头与二级挤出装置可拆卸连接，所述的驱动装置与一级挤出装置联动连接并促使一级挤出装置及二级挤出装置朝打印喷头进料；所述的打印机本体上设置有可促使载物台往复升降的升降装置，打印装置上设有可供打印装置横向及纵向往复移动的移动装置。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于：所述的驱动装置包括有电机及电机轴，所述的机体内设有空腔，所述的电机设于机体外，空腔朝向电机的一端上设有开口，所述的电机轴的一端与电机联动连接，另一端通过开口置于空腔与一级挤出装置联动连接，所述的空腔内设有供电机轴往复旋转的缓冲空腔。

3.根据权利要求1或2所述的一种3D打印机，其特征在于：所述的一级挤出装置包括有设于空腔内的挤料容腔，该挤料容腔内设有加热装置及推料杆，所述的挤料容腔朝向电机轴的一端与空腔导通，所述的电机轴连接电机的一端置于挤料容腔内与推料杆联动连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种3D打印机的进料挤出机构，其特征在于：所述的进料装置包括有料斗，所述的料斗设于机体内并与空腔及挤料容料导通，所述的料斗与挤料容腔的导通处设有单向阀。

5.根据权利要求4所述的一种3D打印机的进料挤出机构，其特征在于：所述的单向阀包括有钢珠及弹簧，所述的料斗与挤料容腔的导通处设有隔挡块及安装座，所述的料斗的方向为上方，挤料容腔的方向为下方，所述安装座设于隔挡块的下方，隔挡块上设有与料斗及挤料容腔导通的导通孔，所述的钢珠置于导通孔处可将导通孔封堵，所述的弹簧一端设于安装座上，另一端与钢珠抵触连接。

6.根据权利要求1或2所述的一种3D打印机的进料挤出机构，其特征在于：所述的二级挤出装置包括有二级挤出块及设于二级挤出块内的二级挤料容腔，所述的二级挤料容腔内设有冷却装置及螺纹杆，所述的二级挤料容腔与挤料容腔导通连接，所述的螺纹杆与推料杆连接电机轴一端的另一端联动连接。

7.根据权利要求1或2所述的一种3D打印机的进料挤出机构，其特征在于：所述的打印喷头包括有喷料装置、喷料容腔及喷嘴，所述的喷料容腔与二级挤料容腔导通连接，二级挤出块连接打印喷头的一端上设有卡块，所述的打印喷头朝向二级挤出块的一端上设有与卡块适配的卡槽，所述的喷料容腔与二级挤料空腔的导通处设有第二单向阀。

8.根据权利要求1所述的一种3D打印机的打印移动机构，其特征在于：所述的升降装置包括有电机驱动装置、导轨及滑块，所述的电机驱动装置包括有设于打印机本体底部的升降电机及与升降电机联动连接的升降电机轴，所述的载物台朝向升降电机的一端上设有连轴套，所述的载物台通过连轴套与升降电机轴联动连接，所述的导轨设于打印机本体连接载物台的两侧，所述的滑块设于载物台朝向导轨的两端，所述的滑块可在导轨内往复滑动。

9.根据权利要求1或8所述的一种3D打印机的打印移动机构，其特征在于：所述的载物台上设有至少一个通孔，通孔内设置有与通孔适配的旋转块，所述的旋转块朝向电机的一端上设置有促使旋转块旋转的旋转装置；所述的旋转装置包括有设于打印机本体底部的旋转电机及旋转电机轴，所述的旋转电机轴的一端与旋转电机联动连接，另一端与旋转块联动连接。

10.根据权利要求1或8所述的一种3D打印机的打印移动机构，其特征在于：所述的移动装置包括有纵向驱动装置及横向驱动装置，所述的纵向驱动装置包括有设于打印装置底部的纵向驱动电机及纵向驱动轴，所述的一级挤出装置底部设有连接轴，所述的纵向驱动轴的一端与纵向驱动电机联动连接，另一端与连接轴联动连接；所述的横向驱动装置包括有横向驱动电机及横向驱动轴，所述的横向驱动电机设于打印机本体设置一级挤出装置处，所述的一级挤出装置底部设置有第二连接轴，所述的横向驱动轴的一端与横向驱动电机联动连接，另一端与第二连接轴联动连接。