CN105711100A - 多种材料自动切换3d打印头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多种材料自动切换3D打印头，要解决的技术问题是使3D打印机得能打印多种颜色以及材料，而且结构简单，重量轻。本发明包括固定架、设于固定架下端的底板，所述固定架与底板之间设有切换装置，在固定架的前端设有送料装置，所述切换装置包括输出轴朝下并且通过主电机座固定在固定架上的主电机，在固定架与底板之间设有圆柱形的中心轴座，所述中心轴座的后端通过联轴器与主电机的输出轴连接，在中心轴座的下端安装有三个以上的出胶嘴以及分别设于出胶嘴上的加热装置。与现有技术相比，使3D打印头可以输出多种材料以及颜色，而且结构简单，其体积仅为常规3D打印机的两倍，保证输出的稳定性以及精度。

Description

多种材料自动切换3D打印头

技术领域

本发明涉及一种3D打印机，特别是一种用于3D打印机的适用于多种材料或颜色自动切换的3D打印头。

背景技术

在市场销售的FDM3D打印机中，多为单头单色打印头，而在使用的过程中，因部分打印需求，会需要使用两种以上的颜色以及材料的要求，市场上有将两个打印头合并在一起组成可输出两种颜色或材料的3D打印头，但是如果还想继续增加，则会使得3D打印头的重量以及体积增加，导致3D打印头的可行性以及打印精度都无法保证，导致在需要使用两种以上的颜色或材料时，需要暂停打印进程并更换所需要的颜色及材料后再继续进行，这样导致操作复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种多种材料自动切换3D打印头，要解决的技术问题是使3D打印机得能打印多种颜色以及材料，而且结构简单，重量轻。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案实现：一种多种材料自动切换3D打印头，包括固定架、设于固定架下端的底板，所述固定架与底板之间设有切换装置，在固定架的前端设有送料装置，所述切换装置包括输出轴朝下并且通过主电机座固定在固定架上的主电机，在固定架与底板之间设有圆柱形的中心轴座，所述中心轴座的后端通过联轴器与主电机的输出轴连接，在中心轴座的下端安装有三个以上的出胶嘴以及分别设于出胶嘴上的加热装置。

本发明所述的加热装置包括设于出胶嘴内的加热丝，所述加热丝为螺旋状，加热丝与出胶嘴的内孔同轴设置，使得加热丝套在出胶嘴的内孔外侧，在出胶嘴的一侧设有与加热丝连接的出胶嘴金属触点，所述出胶嘴金属触点的表面朝下，在底板上设有一个可与出胶嘴金属触点接触并且导通的底板金属触点。

本发明所述的切换装置还包括在中心轴座的外周壁上设有以中心轴座的轴线为圆心并且沿中心轴座的周向呈扇形阵列的物料导槽，所述物料导槽的数量与出胶嘴的数量相等，物料导槽的上端贯穿中心轴座的上端表面，物料导槽轴线与中心轴座的轴线平行，在中心轴座的周壁上与物料导槽位置相对应处设有贯穿中心轴座的周壁并且与物料导槽连通的缺口，在物料导槽的底部设有贯穿中心轴座下端面并且直径小于物料导槽直径的导槽通孔，导槽通孔设置在物料导槽的轴线上，导槽通孔与物料导槽的底部之间形成阶梯结构，所述出胶嘴经导槽通孔的下端插入导槽通孔内。

本发明所述的送料装置包括设置在中心轴座的周壁上端与物料导槽位置相对应的滑轮固定架，滑轮固定架沿中心轴座的轴向设置，在滑轮固定架上设有通过滑轮轴横向固定在滑轮固定架上的滑轮，滑轮的周壁上设有一周滑轮槽，所述滑轮的轴线与物料导槽的轴线垂直，在物料导槽内插有导管，导管与物料导槽同轴，在导管的上端设有突出的导管凸边，在导管外套有压簧，压簧的下端顶在物料导槽的底部边缘上，压簧的上端顶在导管凸边的下端面上，所述出胶嘴的上端与导管的下端连接固定；在滑轮固定架的上下两端分别设有物料过孔，两个物料过孔与滑轮槽对齐，设置在滑轮固定架的上端的物料过孔上设有铁氟龙导管；在固定架的一侧上设有送料板支架，在送料板支架上设有输出轴横向设置的送料电机，送料电机经联轴器与设有送料轮轴的滚轮连接。

本发明所述的底板上设有配合出胶嘴转动轨迹的弧形的底板槽，出胶嘴从底板槽中伸出至底板槽的下端，出胶嘴金属触点设于底板的下端，所述底板上、位于底板槽的中心处设有与中心轴座连接的底板限位柱，在中心轴座的底部中心处设有与底板限位柱相适配连接的中心轴座限位孔，底板金属触点设置在底板下端面前侧的中部设有一个L字形的金属触点座，金属触点座上设有一个开口与出胶嘴相对的内凹槽，内凹槽的底部延伸至出胶嘴金属触点的下方，所述底板金属触点设于该内凹槽的底部上。

本发明所述的固定架包括上支板、设于上支板后侧并且连接上支板以及底板的后挡板，送料板支架安装在后挡板的其中一侧上，主电机通过主电机座安装在上支板的上端面上，其输出轴从上支板的上端穿过并从上支板的下端伸出；送料板支架包括从后挡板延伸至固定架前端的送料挡板，在送料挡板的前端设有延伸至中心轴座前方的滚轮板，滚轮板与送料挡板相互连接后形成一个L字形，在滚轮板与中心轴座的前端相对的一侧侧面上设有滚轮座，滚轮座的中心线与中心轴座的中心线对齐；送料电机安装在送料挡板的前端，送料电机的输出轴与中心轴座的中心线垂直，送料电机的输出轴从送料挡板的外侧伸入到滚轮板与中心轴座之间，滚轮通过送料轮轴安装在滚轮座上。

本发明所述的中心轴座的上端设有直径小于中心轴座直径的连接柱,所述滑轮固定架安装在连接柱的外周壁上，在连接柱的上端面的中心处设有与联轴器连接的连接轴。

本发明所述的物料导槽以及出胶嘴均设有5-8个。

本发明相邻两个出胶嘴之间的夹角为36-22.5度。

本发明与现有技术相比，在主电机上设置圆盘形的底板，底板上设有以主电机输出轴为圆心，环形阵列在底板上的至少三个以上的出胶嘴以及设置在主电机输出轴上的中心轴上与出胶嘴连接的切换装置以及送料装置，使3D打印头可以输出多种材料以及颜色，而且结构简单，其体积仅为常规3D打印机的两倍，保证输出的稳定性以及精度。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明的分解结构示意图。

图3-1是本发明的俯视图。

图3-2是本发明的右视图。

图4是本发明底板的结构示意图。

图5是本发明中心轴座的结构示意图。

图6是本发明中心轴座的底部结构示意图。

图7是本发明出胶嘴的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明的多种材料自动切换3D打印头包括固定架1、设于固定架1下端的底板26，固定架1与底板26之间设有切换装置，在固定架1的前端设有送料装置，在切换装置的下端安装有三个以上的出胶嘴3以及分别设于出胶嘴3上的加热装置；

所述切换装置包括输出轴朝下并且通过主电机座2固定在固定架1上的主电机4，在固定架1与底板26之间设有圆柱形的中心轴座5，如图5所示，所述中心轴座5的后端通过联轴器6与主电机4的输出轴连接，所述主电机4采用步进电机，在中心轴座5的外周壁上设有以中心轴座5的轴线为圆心并且沿中心轴座5的周向呈扇形阵列的三个以上的物料导槽7，物料导槽7的数量与出胶嘴3的数量相等，物料导槽7的上端贯穿中心轴座5的上端表面，物料导槽7轴线与中心轴座5的轴线平行，在中心轴座5的周壁上与物料导槽7位置相对应处设有贯穿中心轴座5的周壁并且与物料导槽7连通的缺口8，在物料导槽7的底部设有贯穿中心轴座5下端面并且直径小于物料导槽7直径的导槽通孔9，导槽通孔9设置在物料导槽7的轴线上，导槽通孔9与物料导槽7的底部之间形成阶梯结构；

送料装置包括设置在中心轴座5的周壁上端与物料导槽7位置相对应的滑轮固定架10，滑轮固定架10沿中心轴座5的轴向设置，在滑轮固定架10上设有通过滑轮轴11横向固定在滑轮固定架10上的滑轮12，滑轮12的周壁上设有一周滑轮槽13，所述滑轮12的轴线与物料导槽7的轴线垂直，在物料导槽7内插有导管14，导管14与物料导槽7同轴，在导管14的上端设有突出的导管凸边15，在导管14外套有压簧16，压簧16的下端顶在物料导槽7的底部边缘上，压簧16的上端顶在导管凸边15的下端面上，所述出胶嘴3经导槽通孔9的下端插入导槽通孔9内并与导管14的下端连接固定；在滑轮固定架10的上下两端分别设有物料过孔17，两个物料过孔17与滑轮槽13对齐，使物料19经过上端的物料过孔17后，能够进入滑轮槽13中，受滑轮槽13的引导进入下端的物料过孔17，设置在滑轮固定架10的上端的物料过孔17上设有铁氟龙导管18，各种颜色或材料的物料19分别经铁氟龙导管18、滑轮槽13、下端的物料过孔17、导管14以及导槽通孔9进入出胶嘴3；

如图3-1所示，在固定架1的一侧上设有送料板支架20，在送料板支架20上设有输出轴横向设置的送料电机21，送料电机21经联轴器与设有送料轮轴22的滚轮23连接，当其中一个滑轮12被转动至与滚轮23位置相对应处时，该滑轮12的外周壁与滚轮23的外周壁相切并相互接触；

如图3-2和图7所示，加热装置包括设于出胶嘴3内的加热丝24，所述加热丝24为螺旋状，加热丝24与出胶嘴3的内孔同轴设置，使得加热丝24套在出胶嘴3的内孔外侧，在出胶嘴3的一侧设有与加热丝24连接的出胶嘴金属触点36，所述出胶嘴金属触点36的表面朝下，在底板26上设有一个可与出胶嘴金属触点36接触并且导通的底板金属触点37。

如图1所示，固定架1包括上支板25、设于上支板25后侧并且连接上支板25以及底板26的后挡板27，送料板支架20安装在后挡板27左右两侧中的其中一侧上(优选左侧)，主电机4通过主电机座2安装在上支板25的上端面上，其输出轴从上支板25的上端穿过并从上支板25的下端伸出；如图3所示，送料板支架20包括从后挡板27延伸至固定架1前端的送料挡板28，在送料挡板28的前端设有延伸至中心轴座5前方的滚轮板29，滚轮板29与送料挡板28相互连接后形成一个L字形，在滚轮板29与中心轴座5的前端相对的一侧侧面(内侧面)上设有滚轮座30，滚轮座30的中心线与中心轴座5的中心线对齐；送料电机21安装在送料挡板28的前端，送料电机21的输出轴与中心轴座5的中心线垂直，送料电机21的输出轴从送料挡板28的外侧伸入到滚轮板29与中心轴座5之间，滚轮23通过送料轮轴22安装在滚轮座30上。

如图4和图3-2所示，在底板26上设有配合出胶嘴3转动轨迹的弧形的底板槽31，出胶嘴3从底板槽31中伸出至底板槽31的下端，出胶嘴金属触点36设于底板26的下端，所述底板26上、位于底板槽31的中心处设有与中心轴座5连接的底板限位柱32，在中心轴座5的底部中心处设有与底板限位柱32相适配连接的中心轴座限位孔33(图6所示)，底板金属触点37设置在底板26下端面前侧的中部设有一个L字形的金属触点座38，金属触点座38上设有一个开口与出胶嘴3相对的内凹槽39，内凹槽39的底部延伸至出胶嘴金属触点26的下方，所述底板金属触点37设于该内凹槽39的底部上，底板金属触点37经导线与3D打印机的控制板连接，当其中一个出胶嘴3转动至该处时，这个转动至该处的出胶嘴3上的出胶嘴金属触点26刚好与底板金属触点37接触并导通，加热丝24加热，从而对进入出胶嘴3内孔中的物料19进行加热。

如图5所示，在中心轴座5的上端设有直径小于中心轴座5直径的连接柱34,所述滑轮固定架10安装在连接柱34的外周壁上，在连接柱34的上端面的中心处设有与联轴器6连接的连接轴35。

底板金属触点37、主电机4以及送料电机21均与现有技术的3D打印机的控制器连接。

本发明中，物料导槽7以及出胶嘴3优选均设有5-8个，相邻两个出胶嘴3之间的夹角为36-22.5度。

本发明的工作流程如下：控制器给主电机4发送启动指令，主电机4启动并驱动中心轴座5转动，当中心轴座5转动，带动相应的出胶嘴3转动至底板26的正前方时(滚轮23处)停止，并且使该出胶嘴3上的出胶嘴金属触点36与底板金属触点37接触并导通，同时控制器启动送料电机21，送料电机21驱动滚轮23转动，使得将物料19送入出胶嘴3内。

将本发明的多种材料自动切换3D打印头由室温(20度)加热到180度工作预热温度时间为50秒。而现有的3D打印头的加热装置的加热时间为120秒左右，这样能够缩短加热时间；而且由于将加热丝24直接设置在出胶嘴3内，使得加热更加均匀，不会出现出胶嘴的上下两侧的温度不均匀的问题。

Claims (9)

1.一种多种材料自动切换3D打印头，包括固定架(1)、设于固定架(1)下端的底板(26)，其特征在于：所述固定架(1)与底板(26)之间设有切换装置，在固定架(1)的前端设有送料装置，所述切换装置包括输出轴朝下并且通过主电机座(2)固定在固定架(1)上的主电机(4)，在固定架(1)与底板(26)之间设有圆柱形的中心轴座(5)，所述中心轴座(5)的后端通过联轴器(6)与主电机(4)的输出轴连接，在中心轴座(5)的下端安装有三个以上的出胶嘴(3)以及分别设于出胶嘴(3)上的加热装置。

2.根据权利要求1所述的多种材料自动切换3D打印头，所述加热装置包括设于出胶嘴(3)内的加热丝(24)，所述加热丝(24)为螺旋状，加热丝(24)与出胶嘴(3)的内孔同轴设置，使得加热丝(24)套在出胶嘴(3)的内孔外侧，在出胶嘴(3)的一侧设有与加热丝(24)连接的出胶嘴金属触点(36)，所述出胶嘴金属触点(36)的表面朝下，在底板(26)上设有一个可与出胶嘴金属触点(36)接触并且导通的底板金属触点(37)。

3.根据权利要求1或2所述的多种材料自动切换3D打印头，其特征在于：所述切换装置还包括在中心轴座(5)的外周壁上设有以中心轴座(5)的轴线为圆心并且沿中心轴座(5)的周向呈扇形阵列的物料导槽(7)，所述物料导槽(7)的数量与出胶嘴(3)的数量相等，物料导槽(7)的上端贯穿中心轴座(5)的上端表面，物料导槽(7)轴线与中心轴座(5)的轴线平行，在中心轴座(5)的周壁上与物料导槽(7)位置相对应处设有贯穿中心轴座(5)的周壁并且与物料导槽(7)连通的缺口(8)，在物料导槽(7)的底部设有贯穿中心轴座(5)下端面并且直径小于物料导槽(7)直径的导槽通孔(9)，导槽通孔(9)设置在物料导槽(7)的轴线上，导槽通孔(9)与物料导槽(7)的底部之间形成阶梯结构，所述出胶嘴(3)经导槽通孔(9)的下端插入导槽通孔(9)内。

4.根据权利要求3所述的多种材料自动切换3D打印头，其特征在于：所述送料装置包括设置在中心轴座(5)的周壁上端与物料导槽(7)位置相对应的滑轮固定架(10)，滑轮固定架(10)沿中心轴座(5)的轴向设置，在滑轮固定架(10)上设有通过滑轮轴(11)横向固定在滑轮固定架(10)上的滑轮(12)，滑轮(12)的周壁上设有一周滑轮槽(13)，所述滑轮(12)的轴线与物料导槽(7)的轴线垂直，在物料导槽(7)内插有导管(14)，导管(14)与物料导槽(7)同轴，在导管(14)的上端设有突出的导管凸边(15)，在导管(14)外套有压簧(16)，压簧(16)的下端顶在物料导槽(7)的底部边缘上，压簧(16)的上端顶在导管凸边(15)的下端面上，所述出胶嘴(3)的上端与导管(14)的下端连接固定；在滑轮固定架(10)的上下两端分别设有物料过孔(17)，两个物料过孔(17)与滑轮槽(13)对齐，设置在滑轮固定架(10)的上端的物料过孔(17)上设有铁氟龙导管(18)；在固定架(1)的一侧上设有送料板支架(20)，在送料板支架(20)上设有输出轴横向设置的送料电机(21)，送料电机(21)经联轴器与设有送料轮轴(22)的滚轮(23)连接。

5.根据权利要求4所述的多种材料自动切换3D打印头，其特征在于：所述底板(26)上设有配合出胶嘴(3)转动轨迹的弧形的底板槽(31)，出胶嘴(3)从底板槽(31)中伸出至底板槽(31)的下端，出胶嘴金属触点(36)设于底板(26)的下端，所述底板(26)上、位于底板槽(31)的中心处设有与中心轴座(5)连接的底板限位柱(32)，在中心轴座(5)的底部中心处设有与底板限位柱(32)相适配连接的中心轴座限位孔(33)，底板金属触点(37)设置在底板(26)下端面前侧的中部设有一个L字形的金属触点座(38)，金属触点座(38)上设有一个开口与出胶嘴(3)相对的内凹槽(39)，内凹槽(39)的底部延伸至出胶嘴金属触点(26)的下方，所述底板金属触点(37)设于该内凹槽(39)的底部上。

6.根据权利要求5所述的多种材料自动切换3D打印头，其特征在于：所述固定架(1)包括上支板(25)、设于上支板(25)后侧并且连接上支板(25)以及底板(26)的后挡板(27)，送料板支架(20)安装在后挡板(27)的其中一侧上，主电机(4)通过主电机座(2)安装在上支板(25)的上端面上，其输出轴从上支板(25)的上端穿过并从上支板(25)的下端伸出；送料板支架(20)包括从后挡板(27)延伸至固定架(1)前端的送料挡板(28)，在送料挡板(28)的前端设有延伸至中心轴座(5)前方的滚轮板(29)，滚轮板(29)与送料挡板(28)相互连接后形成一个L字形，在滚轮板(29)与中心轴座(5)的前端相对的一侧侧面上设有滚轮座(30)，滚轮座(30)的中心线与中心轴座(5)的中心线对齐；送料电机(21)安装在送料挡板(28)的前端，送料电机(21)的输出轴与中心轴座(5)的中心线垂直，送料电机(21)的输出轴从送料挡板(28)的外侧伸入到滚轮板(29)与中心轴座(5)之间，滚轮(23)通过送料轮轴(22)安装在滚轮座(30)上。

7.根据权利要求6所述的多种材料自动切换3D打印头，其特征在于：所述中心轴座(5)的上端设有直径小于中心轴座(5)直径的连接柱(34),所述滑轮固定架(10)安装在连接柱(34)的外周壁上，在连接柱(34)的上端面的中心处设有与联轴器(6)连接的连接轴(35)。

8.根据权利要求7所述的多种材料自动切换3D打印头，其特征在于：所述物料导槽(7)以及出胶嘴3均设有5-8个。

9.根据权利要求8所述的多种材料自动切换3D打印头，其特征在于：相邻两个出胶嘴(3)之间的夹角为36-22.5度。