CN105538722A - 智能打印机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能打印机，包括：喷嘴组件、测平组件及进料箱。测平组件包括驱动电机、固定架、摇臂、伸缩杆、限位件及检测开关。驱动电机经由固定架与进料箱固定连接。检测开关设置在伸缩杆远离驱动电机的一端。伸缩杆还包括第一作用面及第二作用面，第一作用面及第二作用面设置在伸缩杆靠近驱动电机的一端。伸缩杆两端之间设置有一通孔，限位件穿过通孔将伸缩杆可滑动地设置于固定架上。驱动电机与摇臂连接用于驱动摇臂旋转运动，摇臂作用于第一作用面或第二作用面以带动伸缩杆相对固定架运动。上述智能打印机具有采用测平组件进行打印平台水平度测量的功能。

Description

智能打印机

技术领域

本发明涉及桌面级3D打印技术领域，具体而言，涉及一种应用于桌面级3D打印的智能打印机。

背景技术

在现有技术中存在3D打印机自动检测打印工作平面水平度的方法，该方法大多采用3D打印机的喷嘴与打印工作平面接触以获取接触点的位置坐标，要计算得到打印工作平面的水平度需要获取多个不共线的点的位置坐标，在此过程中需要3D打印机的喷嘴多次与打印工作平面接触。因喷嘴为3D打印机中的核心元件，其精密度直接影响3D打印的效果，采用打印工作平面接触并挤压喷嘴的方式确定接触点的位置坐标，存在使所述喷嘴精密度受影响从而影响打印效果的隐患。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种无需利用3D打印机的喷嘴接触打印工作平面即可以确定打印工作平面水平度的打印机。

为此，本发明具体实施例提供一种智能打印机，包括：喷嘴组件、测平组件及进料箱。所述喷嘴组件包括定位块、输送管、喷嘴、加热块、保温块及散热片。所述定位块与所述进料箱固定连接。所述输送管一端穿过所述定位块与所述进料箱连接，所述输送管的另一端经由所述散热片、保温块及加热块与所述喷嘴连接。所述测平组件包括驱动电机、固定架、摇臂、伸缩杆、限位件及检测开关。所述驱动电机经由所述固定架与所述进料箱固定连接。所述检测开关设置在所述伸缩杆远离所述驱动电机的一端。所述伸缩杆还包括第一作用面及第二作用面，所述第一作用面及第二作用面设置在所述伸缩杆靠近所述驱动电机的一端。所述伸缩杆两端之间设置有一通孔，所述限位件穿过所述通孔将所述伸缩杆可滑动地设置于所述固定架上。所述驱动电机与所述摇臂连接用于驱动所述摇臂旋转运动，所述摇臂作用于所述第一作用面或第二作用面以带动所述伸缩杆相对所述固定架运动。其中，当所述摇臂作用于所述第一作用面时，所述伸缩杆设置有所述检测开关的一端运动至所述喷嘴所在平面的上方。当所述摇臂作用于所述第二作用面时，所述伸缩杆设置有所述检测开关的一端运动至所述喷嘴所在平面的下方。使所述喷嘴所在平面与所述喷嘴组件垂直。

进一步地，上述智能打印机中所述输送管外设置有螺纹，所述散热片、保温块及加热块依次通过螺纹配合固定在所述输送管上。所述喷嘴与所述输送管连接的一端设置凹槽，所述凹槽内壁上设置有螺纹，所述喷嘴通过所述凹槽内的螺纹与所述输送管固定连接。

进一步地，上述智能打印机中所述输送管包括进料管及物料输送管，所述物料输送管设置于所述进料管的内部，所述物料输送管采用聚四氟乙烯制造而成。

进一步地，上述智能打印机还包括：散热组件及散热风扇。所述散热组件包括基座，所述散热风扇设置在所述基座上。所述散热风扇的出风口插入所述散热组件的导流盖内，所述基座上还设置有与导流盖相连通的过风口，用于导出对所述喷嘴和输送管进行散热的风，所述散热组件与所述进料箱固定连接。

进一步地，上述智能打印机中所述散热组件与所述进料箱固定连接的两侧面或顶面对应设置有卡合结构。

进一步地，上述智能打印机中所述通孔包括两相互平行的侧壁及相对位置的第一限位壁与第二限位壁，当所述摇臂作用于所述第一作用面时，所述限位件作用于所述第一限位壁限制所述伸缩杆相对所述固定架运动，当所述摇臂作用于所述第二作用面时，所述限位件作用于所述第二限位壁限制所述伸缩杆相对所述固定架运动。

进一步地，上述智能打印机中所述限位件包括第一限位销及第二限位销，当所述摇臂作用于所述第一作用面时，所述第一限位销作用于所述第一限位壁限制所述伸缩杆相对所述固定架运动，当所述摇臂作用于所述第二作用面时，所述第二限位销作用于所述第二限位壁限制所述伸缩杆相对所述固定架运动。

进一步地，上述智能打印机中所述检测开关通过与打印平面接触，触发开关检测信号。

进一步地，上述智能打印机中所述检测开关包括一接触部及开关按钮，当所述接触部接触打印平面时，所述打印平面对所述接触部产生压力，所述接触部挤压所述开关按钮产生所述开关检测信号。

相对现有技术而言，本发明具有以下有益效果：在上述智能打印机中，所述驱动电机通过所述摇臂控制所述伸缩杆相对于所述固定架运动。当需要检测打印工作平面水平度时，所述摇臂作用于所述第二工作面，所述伸缩杆设置所述检测开关的一端运动至所述喷嘴所在平面的下方，所述打印工作面抬升与所述检测开关接触产生检测信号，记录下接触点的位置坐标。当需要进行3D打印时，所述摇臂作用于所述第一工作面，所述伸缩杆设置所述检测开关的一端运动至所述喷嘴所在平面的上方，所述喷嘴在所述打印平台上进行打印。上述智能打印机在保护所述喷嘴的同时，还具有检测打印工作平面水平度的功能。

附图说明

为了更清楚的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的介绍，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-A是本发明提供的智能打印机中测平组件的一种工作状态示意图。

图1-B是本发明提供的智能打印机中测平组件的另一种工作状态示意图。

图2是本发明提供智能打印机的测平组件的结构示意图。

图3是本发明提供智能打印机的喷嘴组件的分解示意图。

图4是本发明提供智能打印机的一剖面结构示意图。

图5是本发明提供智能打印机的分解示意图。

其中，附图标记汇总如下：

智能打印机100；喷嘴组件110；定位块111；输送管112；进料管1122；物料输送管1124；喷嘴113；加热块114；保温块115；散热片116；测平组件120；驱动电机121；固定架122；摇臂123；伸缩杆124；通孔1240；侧壁1241；第一作用面1242；第二作用面1244；第一限位壁1245；第二限位壁1246；限位件125；第一限位销1252；第二限位销1254；检测开关126；接触部1262；开关按钮1264；进料箱130；物料140；散热组件150；基座152；导流盖154；弹性卡扣件156；卡合部157；风道流量控制片158；散热风扇160；喷嘴所在平面180。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

参照图1-A及图3，本具体实施例提供一种智能打印机100，包括：喷嘴组件110、测平组件120及进料箱130。其中，所述喷嘴组件110包括定位块111、输送管112、喷嘴113、加热块114、保温块115及散热片116。所述定位块111固定在所述进料箱130上，所述输送管112一端穿过所述定位块111与所述进料箱130固定连接，所述输送管112的另一端经由所述散热片116、保温块115及加热块114与所述喷嘴113连接。

参照图1-A及图1-B，所述测平组件120包括驱动电机121、固定架122、摇臂123、伸缩杆124、限位件125及检测开关126。所述驱动电机121经由所述固定架122与所述进料箱130固定连接。所述检测开关126设置在所述伸缩杆124远离所述驱动电机121的一端。所述伸缩杆124还包括第一作用面1242及第二作用面1244，所述第一作用面1242及所述第二作用面1244设置在所述伸缩杆124靠近所述驱动电机121的一端。所述伸缩杆124两端之间设置有一通孔1240，所述限位件125穿过所述通孔1240将所述伸缩杆124可滑动地设置于所述固定架122上。所述驱动电机121与所述摇臂123连接用于驱动所述摇臂123旋转运动。所述第一作用面1242与所述第二作用面1244相对，所述摇臂123可在所述第一作用面1242及所述第二作用面1244之间来回往复运动。当所述摇臂123作用于所述第一作用面1242时，所述伸缩杆124设置有所述检测开关126的一端运动至所述喷嘴所在平面180的上方。当所述摇臂123作用于所述第二作用面1244时，所述伸缩杆124设置有所述检测开关126的一端运动至所述喷嘴所在平面180的下方。所述喷嘴所在平面180与所述喷嘴组件110垂直。

参照图2，在本具体实施例中，所述通孔1240可以包括沿所述伸缩杆124延伸方向相互平行的侧壁1241、相对设置的第一限位壁1245及第二限位壁1246。所述限位件125穿过所述通孔1240将所述伸缩杆124限位在所述固定架122上，所述伸缩杆124可以相对所述固定架122运动。具体地，所述通孔1240的形状可以为椭圆形，所述限位件125可以为限位销，所述限位销的销杆部分穿过所述相互平行的侧壁1241之间形成的空间与所述固定架122固定，所述限位销的销头部分作用于相互平行的侧壁1241上。所述伸缩杆124可以通过椭圆形通孔1240相对限位件125在所述固定架122上运动。

当所述摇臂123作用于所述第一作用面1242时，随着所述摇臂123在所述第一作用面1242上移动，所述摇臂123使所述伸缩杆124相对所述固定架122向上运动。当所述限位件125作用于所述第一限位壁1245时，所述限位件125限制所述伸缩杆124相对所述固定架122继续运动。当所述摇臂123作用于所述第二作用面1244时，随着所述摇臂123在所述第二作用面1244上移动，所述摇臂123使所述伸缩杆124相对所述固定架122向下运动，当所述限位件125作用于所述第二限位壁1246时，所述限位件125限制所述伸缩杆124相对所述固定架122继续运动。由于所述第一限位壁1245及所述第二限位壁1246对所述伸缩杆124的限位，使所述摇臂123只能在所述第一作用面1242及所述第二作用面1244之间进行往复运动。

参照图2，在本具体实施例中，进一步地，所述限位件125可以包括第一限位销1252及第二限位销1254，所述第二限位销1254及所述第一限位销1252从上至下设置。当所述摇臂123作用于所述第一作用面1242时，随着所述摇臂123在所述第一作用面1242上移动，所述摇臂123使所述伸缩杆124相对于所述固定架122向上运动。所述第一限位销1252作用于所述第一限位壁1245限制所述伸缩杆124相对所述固定架122继续运动。当所述摇臂123作用于所述第二作用面1244时，随着所述摇臂123在所述第二作用面1244上移动，所述摇臂123使所述伸缩杆124相对所述固定架122向下运动。所述第二限位销1254作用于所述第二限位壁1246限制所述伸缩杆124相对所述固定架122继续运动。

参照图2，所述检测开关126用于测量打印工作平面水平度，对所述打印工作平面上不共线的多个点进行位置坐标采集。所述检测开关126通过与所述打印工作平面接触时的压力，触发开关检测信号，智能打印机100记录下开关检测信号对应位置的坐标信息。具体地，所述检测开关126可以包括一接触部1262及一开关按钮1264。当所述接触部1262与所述打印工作平面接触时，所述打印工作平面对所述接触部1262产生压力，所述接触部1262挤压所述开关按钮1264产生开关检测信号。

参照图3，在所述喷嘴组件110中，所述输送管112的管外壁上设置有螺纹，所述散热片116、保温块115及加热块114上设置有孔。所述孔内设置有螺纹，通过螺纹配合将所述散热片116、保温块115及加热块114依次固定所述输送管112上。所述喷嘴113在与所述输送管112连接的一端上设置有一凹槽1132，所述凹槽1132的内壁上设置有螺纹。所述喷嘴113通过所述凹槽1132内的螺纹与所述输送管112固定连接。

在本具体实施例中，进一步地，所述输送管112可以包括进料管1122及物料输送管1124。所述物料输送管1124设置于所述进料管1122的内部，所述进料管1122采用金属材料制造而成，所述物料输送管1124采用耐高温材料(如：聚四氟乙烯)制造而成。所述进料管1122与所述喷嘴113通过凹槽1132内壁上的螺纹连接在一起。当所述加热块114对所述进料管1132加热时，所述进料管1132将热传递到所述喷嘴113上，因进料管1122内设置的是采用耐高温材料制造而成的物料输送管1124，所述进料管1122上传递到物料输送管1124中热量有限，不足以熔化所述物料输送管1124中的物料140。当物料输送管1124中的物料140进入到所述喷嘴113时才会开始被熔化并被挤出。现有常规设计中，物料140经过所述喷嘴113金属部分距离较长，物料140在挤出前会提前被熔化，有较长一段被熔化的物料140位于所述喷嘴113与进料管1122之间，在再需要将物料140抽出时，会有很长一段已熔化的物料140蓄积在喷嘴113与进料管1122之间而无法被抽出。而上述结构中物料140从被熔化到挤出的距离很短，在抽回物料140时，不会在所述喷嘴113与进料管1122之间残留已熔化物料140，相对现有常规设计提高了打印机性能。

参考图4，所述进料箱130可以包括：压力臂131、压力臂弹簧132、U型槽轴承133及滚轮134。其中，所述滚轮134安装在所述驱动电机121的输出轴上，所述滚轮134上设置有滚齿或者粗糙纹理。所述U型槽轴承133与所述滚轮134相对设置，所述U型槽轴承133与所述滚轮134之间的间隙空间用于所述物料140通过。在所述滚轮134上设置有滚齿或者粗糙纹理便于所述滚轮134与所述物料之间产生足够摩擦力将所述物料140输送到所述物料输送管1124中。

所述压力臂弹簧132与所述压力臂131连接，所述压力臂131还与U型槽轴承133连接，所述压力臂131可以相对U型槽轴承133转动，所述U型槽轴承133与滚轮134作用以便对物料140进行挤压。压力臂131的作用使得有足够的力矩满足弹性物料140的挤压及流动。进料箱130路径限制物料140的运动路径，不会出现在进料箱130内卷曲缠绕导致打印失败的情形。从而能使用如硅胶、TPU等柔软的耗材导致实现打印柔性材料。同时在所述压力臂131内设置进料检测器可以进行实时监控，当耗材用完或者耗材卡住时会自动停止打印、保存当前打印进度并将警告信息告知用户。避免因为耗材用完或者耗材卡住导致打印失败的情况发生。

参照图5，在本具体实施例中，所述智能打印机100还可以包括：散热组件150及散热风扇160。所述散热组件可以包括基座152，所述散热风扇160设置在所述基座152上，所述散热风扇160的出风口插入所述散热组件150的导流盖154内。所述基座152上还设置有与导流盖154相连通的过风口，从过风口所吹出的风对所述喷嘴113进行散热，所述散热组件150与所述进料箱130连接。所述散热组件还可以包括风道流量控制片158，所述风道流量控制片158插入风道中，通过插入风道流量控制片158长短控制所述风道口的开口大小从而改变进风量。设置所述散热组件150及散热风扇160便于对所述喷嘴113进行散热冷却，使喷出的材料能均匀受冷，防止喷嘴113温度过高及喷出后材料冷却不均导致的打印效果不佳的情况。

参照图5，在本发明的具体实施例中，进一步地，上述智能打印机100中所述散热组件150与所述进料箱130连接的两个侧面或顶面上对应设置有能够卡合的卡扣结构，所述卡扣结构可以是设置在所述散热组件150上的弹性卡扣件156和设置在所述进料箱130上的卡合部157。通过上述卡扣结构可以实现所述散热组件150与所述进料箱130的组装或者拆卸。

结合上面对结构描述，现对采用测平组件120进行打印工作平面水平度的测量过程做一个完整介绍。

首先，所述驱动电机121驱动所述摇臂123作用于第二作用面1244，所述伸缩杆124设置有所述检测开关126的一端运动至所述喷嘴所在平面180的下方。

接着，将所述测平组件120移动到所述打印工作平面的一个边角处，将所述打印工作平面抬升，所述测平组件120与所述打印工作平面接触，所述打印工作平面继续抬升，所述打印工作平面挤压所述检测开关126。所述检测开关126产生开关信号，记录此位置处为坐标原点，所述打印工作平面下降一定距离。

然后，所述测平组件120在水平面上移动一定距离后停止，所述打印工作平面重复所述坐标原点确认步骤，得到此位置处参考点的坐标，多次重复上述操作得到多个不共线的参考点的坐标。

最后，根据参考点的坐标值确定所述工作平面的法向量。根据所述工作平面的法向量，通过算法插补出垂直于打印工作平面的空间坐标值，通过插补值不断调整所述打印工作平面的高度，实现运动过程中所述喷嘴113移动路径始终平行于所述打印工作平面。

综上所述，在上述智能打印机中，所述驱动电机通过所述摇臂控制所述伸缩杆相对于所述固定架运动。当需要检测打印工作平面水平度时，所述摇臂作用于所述第二工作面，所述伸缩杆设置所述检测开关的一端运动至所述喷嘴所在平面的下方，所述打印工作面抬升与所述检测开关接触产生检测信号，记录下接触点的位置坐标。当需要进行3D打印时，所述摇臂作用于所述第一工作面，所述伸缩杆设置所述检测开关的一端运动至所述喷嘴所在平面的上方，所述喷嘴在所述打印平台上进行打印。上述智能打印机在保护所述喷嘴的同时，还具有检测打印工作平面水平度的功能。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种智能打印机，其特征在于，包括：喷嘴组件、测平组件及进料箱，所述喷嘴组件包括定位块、输送管、喷嘴、加热块、保温块及散热片，所述定位块与所述进料箱固定连接，所述输送管一端穿过所述定位块与所述进料箱连接，所述输送管的另一端经由所述散热片、保温块及加热块与所述喷嘴连接；所述测平组件包括驱动电机、固定架、摇臂、伸缩杆、限位件及检测开关，所述驱动电机经由所述固定架与所述进料箱固定连接，所述检测开关设置在所述伸缩杆远离所述驱动电机的一端，所述伸缩杆还包括第一作用面及第二作用面，所述第一作用面及第二作用面设置在所述伸缩杆靠近所述驱动电机的一端，所述伸缩杆两端之间设置有一通孔，所述限位件穿过所述通孔将所述伸缩杆可滑动地设置于所述固定架上；所述驱动电机与所述摇臂连接用于驱动所述摇臂旋转运动，所述摇臂作用于所述第一作用面或第二作用面以带动所述伸缩杆相对所述固定架运动；其中，当所述摇臂作用于所述第一作用面时，所述伸缩杆设置有所述检测开关的一端运动至所述喷嘴所在平面的上方，当所述摇臂作用于所述第二作用面时，所述伸缩杆设置有所述检测开关的一端运动至所述喷嘴所在平面的下方，使所述喷嘴所在平面与所述喷嘴组件垂直。

2.如权利要求1所述的智能打印机，其特征在于，所述输送管外设置有螺纹，所述散热片、保温块及加热块依次通过螺纹配合固定在所述输送管上，所述喷嘴与所述输送管连接的一端设置凹槽，所述凹槽内壁上设置有螺纹，所述喷嘴通过所述凹槽内的螺纹与所述输送管固定连接。

3.如权利要求2所述的智能打印机，其特征在于，所述输送管包括：进料管及物料输送管，所述物料输送管设置于所述进料管的内部，所述物料输送管采用聚四氟乙烯制造而成。

4.如权利要求1所述的智能打印机，其特征在于，还包括：散热组件及散热风扇，所述散热组件包括基座，所述散热风扇设置在所述基座上，所述散热风扇的出风口插入所述散热组件的导流盖内，所述基座上还设置有与导流盖相连通的过风口，用于导出对所述喷嘴和输送管进行散热的风，所述散热组件与所述进料箱固定连接。

5.如权利要求4所述的智能打印机，其特征在于：所述散热组件与所述进料箱固定连接的两侧面或顶面对应设置有卡合结构。

6.如权利要求1所述的智能打印机，其特征在于：所述摇臂为一凸轮。

7.如权利要求1所述的智能打印机，其特征在于：所述通孔包括两相互平行的侧壁及相对设置的第一限位壁与第二限位壁，当所述摇臂作用于所述第一作用面时，所述限位件作用于所述第一限位壁限制所述伸缩杆相对所述固定架运动，当所述摇臂作用于所述第二作用面时，所述限位件作用于所述第二限位壁限制所述伸缩杆相对所述固定架运动。

8.如权利要求7所述的智能打印机，其特征在于：所述限位件包括第一限位销及第二限位销，当所述摇臂作用于所述第一作用面时，所述第一限位销作用于所述第一限位壁限制所述伸缩杆相对所述固定架运动，当所述摇臂作用于所述第二作用面时，所述第二限位销作用于所述第二限位壁限制所述伸缩杆相对所述固定架运动。

9.如权利要求1所述的智能打印机，其特征在于：所述检测开关通过与打印平面接触，触发开关检测信号。

10.如权利要求9所述的智能打印机，其特征在于：所述检测开关包括一接触部及开关按钮，当所述接触部接触打印平面时，所述打印平面对所述接触部产生压力，所述接触部挤压所述开关按钮产生所述开关检测信号。