CN106493947A - 一种3d打印机的喷头装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印机的喷头装置，喷头装置包括支撑座、筒体、喷嘴和阀针，由于阀针固定在安装座上，筒体可移动地安装在支撑座上，而喷嘴安装在筒体上，阀针容置于喷嘴与筒体围合成的腔体内，使得阀针与可移动的喷嘴组成节流阀，阀针可封堵住喷嘴的出料孔；喷头装置在打印过程中，当喷头装置结束打印或暂停打印移动到其他位置继续打印时，阀针可封堵住喷嘴的出料孔，实现了料的节流，避免了料的泄漏，特别在长距离移动过程中，能够避免大量料泄漏导致的浪费及沾污产品。同时可移动的喷嘴也使多喷头的切换得以实现，非当前使用的喷嘴可以向上离开打印平面。

Description

一种3D打印机的喷头装置

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印机的喷头装置。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是一种增材制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用颗粒状、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。采用逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。

3D打印有很多种技术类型，其中熔融沉积型技术的3D打印机的原理如图1所示，3D打印机主要包括喷头装置101、送料装置102、材料丝103、加热装置和控制装置(图中未示出)。送料装置102包括一个辊轮和一次齿轮，通过两轮挤压驱动材料丝103从上端挤入喷头装置101，加热装置对喷头装置101加热，将挤入喷头装置101的材料丝融化成流体，最终控制装置控制喷头装置101移动并挤出流体状的材料实现熔融沉积打印。

上述类型的3D打印机在打印过程中，遇到间隔打印时，即从一个区域移动另一区域进行打印时，在移动过程中喷头装置101要停止挤料的，通过送料装置102辊轮俘止滚动或反向滚动实现暂停挤料，而喷头装置101容置流体料的腔体与外界仍然是联通的，在喷头装置101小距离移动或短时间内移动时，通过流体料的粘性能够实现挤料的停止，但是大距离移动需要长时间时，以及多打印头的非工作头停止时，流体料在重力的作用下会漏出喷头装置101，如大型3D打印机打印大型产品时，喷头装置101的泄漏不仅造成材料浪费，甚至导致打印产品的报废。

发明内容

本申请提供一种能够防止材料泄漏，同时也可实现多喷嘴切换的3D打印机的喷头装置。

一种实施例中提供3D打印机的喷头装置，其包括：

支撑座，其设有导料孔；

筒体，其可移动地安装在支撑座上，筒体侧面设有进料口，进料口与导料孔联通：

喷嘴，其可拆卸地安装在筒体上，喷嘴端部设有出料孔；

以及阀针，其容置于喷嘴与筒体围合成的腔体内，阀针通过固定件固定在支撑座上，阀针与可移动的喷嘴形成节流阀，节流时，喷嘴移动至与阀针接触，阀针端部封堵住喷嘴的出料孔。

进一步地，阀针面向喷嘴的出料孔的端部为圆锥形，喷嘴的出料孔为圆孔，锥形与出料孔中心对齐；节流时，阀针的圆锥形端部在筒体上移的作用下部分插入喷嘴的出料孔中，将出料孔封堵住。

进一步地，还包括密封圈和盖板，盖板设有凹槽，密封圈套装在筒体与支撑座的连接处，盖板固定在支撑座上，并且将密封圈固定在凹槽中。

进一步的密封圈为膨胀石墨材料，打印过程中的热量使其膨胀，密封效果更可靠耐久。

进一步地，还包括弹簧和垫块，筒体相对出料孔的另一端上设有凸台，垫片固定在支撑座上，弹簧安装在凸台与垫块之间，在无外力的情况下，弹簧驱动筒体与阀针接触，使得一筒体的出料孔被始终被阀针封堵住。

进一步地，垫块上设有用于安装弹簧的环形凹槽。

进一步地，筒体上设有用于安装阀针的避让口，阀针一端通过固定件固定在支撑座上。

进一步地，固定件包括安装块和螺钉，安装块通过螺钉固定在支撑座上，阀针通过螺钉穿过筒体的避让口固定在安装块上。

进一步地，还包气缸，气缸与筒体接触，用于驱动筒体移动。

依据上述实施例的3D打印机的喷头装置，由于阀针固定在安装座上，筒体可移动地安装在支撑座上，而喷嘴安装在筒体上，阀针容置于喷嘴与筒体围合成的腔体内，使得阀针与可移动的喷嘴组成节流阀，阀针可封堵住喷嘴的出料孔；喷头装置在打印过程中，当喷头装置结束打印或暂停打印移动到其他位置继续打印时，阀针可封堵住喷嘴的出料孔，实现了料的节流，避免了料的泄漏，特别在长距离移动过程中，能够避免大量料泄漏导致的浪费及沾污产品。

附图说明

图1为现有技术中的3D打印机的喷头装置的结构示意；

图2为一种实施例的3D打印机的喷头装置的结构示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为另一种实施例的3D打印机的喷头装置的结构示意图；

图5为图4的B-B剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

本实施例提供了一种3D打印机的喷头装置，本喷头装置用于安装在大型3D打印机上使用，也可用于其他中小型3D打印机或其他设备上。并且3D打印机可根据使用需求安装多个本喷头装置。

如图2和图3所示，本实施例提供的一种3D打印机的喷头装置，其包括支撑座1、筒体2、喷嘴3和阀针4。

支撑座1可将整个喷头装置安装固定到3D打印机上。支撑座1具有凸出的悬臂梁，悬臂梁上设有两端开口的腔体。支撑座1上设有导料孔11，导料孔11的一端与送料装置连接，另一端延伸到悬臂梁的腔体内。

筒体2侧壁上设有进料口21，喷嘴3端部设有出料孔31，喷嘴3通过螺纹可拆卸地安装在筒体2的端部，筒体2和喷嘴3围合成腔体，该腔体与进料口21和出料孔31联通。

筒体2可移动地安装在支撑座1上，筒体2部分容置于支撑座1的腔体内，筒体2可沿支撑座1的腔体滑动。筒体2的进料口21位于支撑座1的腔体内，筒体2侧壁设有进料口21，并且进料口21与支撑座1的导料孔11联通，使得物料能够通过导料孔11导入到筒体2中进行3D打印。

由于筒体2为可移动安装设置，使得在安装有多个筒体2的3D打印机工作时，可通过移动筒体2避让其他在进行打印的筒体2，而不需要其他的移动机构将不工作的筒体2移开。

喷嘴3和筒体2可拆卸安装在一起，可便于阀针4的安装，并且有利于筒体2清洁维护，若筒体2的出料孔31或内部被堵塞，只需通过拆卸喷嘴3便能进行快速疏通维护。喷嘴3上具有出料孔31，若更换其他口径的出料孔31时，只需更换相应的喷嘴3即可。

优选的，筒体2的进料口21是长槽型的孔径在上下方向大于与之对接的导料孔11的孔径，并且保证筒体2在移动的行程范围内，导料孔11始终与进料口21完全对接，保证导料孔11与进料口21完全联通，即使在移动过程中，导料孔11的导通物料的对接口也不会被移动中的筒体2的侧壁阻挡住。

阀针4为具有圆锥形端部的圆柱体，阀针4容置于筒体2和喷嘴3围合成的腔体内，阀针4有凹槽并与腔体内壁之间具有间隙，该凹槽和间隙将筒体2的进料口21和喷嘴3的出料孔31联通，且阀针4的圆锥形端部与喷嘴3的出料孔31中心对齐设置。为了安装阀针4，筒体2上设有避让阀针4安装的避让孔，螺钉穿过该避让孔将阀针4悬挂固定在支撑座1上，筒体2的避让孔相应的在上下方向上扩大，以满足阀针4移动的需求。

优选的，为了方便阀针4的安装及利于筒体2的移动，阀针4相对圆锥形端部的另一端的轴径等于或略小于腔体的内径，并且在该端上设有径向的凹槽，凹槽面对进料口21设置，使得阀针4悬挂安装时能严格对准中心，只需从外部直接通过螺钉固定，同时留有导通进料口21和出料孔31的凹槽和足够间隙。

在本实施例中，筒体2相对喷嘴3的另一端与外界驱动装置连接，例如与气缸连接，气缸驱动筒体2移动，筒体2的移动行程在2～4毫米之间均可，本实施例优选为3毫米，气缸驱动筒体2向图1所示方位向上移动3毫米，阀针4的圆锥形端部插入喷嘴3的出料孔31中将出料孔31封堵住；相反气缸驱动筒体2向下移动3毫米，阀针4的圆锥形端部全部退出出料孔31，出料孔31被全部导通。

在其他实施例中，本喷头装置还包括气缸(图中未承出)，气缸与筒体2接触，用于驱动筒体2移动。

在本实施例中，因筒体2为可移动件，筒体2穿过支撑座1的腔体，必然支撑座1和筒体2中间存在一定间隙，故为了防止物料外泄，喷头装置还包括两个盖板5和两个密封圈6，盖板5固定在支撑座1的腔体两端出口上，并且套设在筒体2上。盖板5的设有安装密封圈6的凹槽，安装时，盖板5的凹槽面向支撑座1设置，密封圈6容置于盖板5的凹槽内，密封圈6封堵住筒体2与支撑座1的间隙，避免了料从腔体内向外部泄漏。密封圈为膨胀石墨，在高温下膨胀使密封更可靠。

固定件7包括安装块和螺钉，安装块通过螺钉固定在支撑座1上，阀针4则通过螺钉固定在安装块上，即阀针4通过安装块和螺钉安装固定在支撑座1上。并且安装块延伸到支撑座1内，实现对避让孔的密封。

本实施例提供的3D打印机的喷头装置，其节流工作原理为：当需打印时，气缸驱动筒体2向下移动，使得喷嘴3的出料孔31被全部导通，再通过送料装置将高温融化的物料从导料孔11中导入筒体2内，最后从出料孔31挤出进行逐层的3D打印；当打印机打印完成，或打印途中需暂时停止打印将喷头装置移动下一个打印位置时，先通过送料装置或者与导料孔连接的回抽装置，将完成柯印后还留在出料孔31外的物料吸回，再通气缸驱动筒体2向上移动3毫米，使得阀针4的圆柱形端部封堵住出料孔31，实现节流。

本实施例提供的3D打印机的喷头装置，由于阀针4和可移动的筒体2组成节流阀，使得阀针4可封堵住筒体2的出料孔31；喷头装置在打印过程中，当喷头装置结束打印或暂停打印移动到其他位置继续打印时，阀针4可封堵住筒体2的出料孔31，实现了料的节流，避免了料的泄漏，特别是大型3D打印机的筒体2在长距离移动过程中，能够避免大量料泄漏导致的浪费及沾污产品。同时也使多喷嘴打印时可以方便切换。

实施例二：

如图4和图5所示，本实施例提供的一种3D打印机的喷头装置在上述实施例一的基础上增加了弹簧8和垫块9。

为了固定弹簧8，在筒体2相对出料孔的另一端的端部设有凸台22，垫块9固定在盖板5上，弹簧8套设在筒体2的凸台22与垫块9之间，弹簧8处于被压缩的状态，在无外力的情况下，弹簧8将筒体2的凸台22向远离垫块9的方向施加推力，使得筒体2的出料孔31被阀针4封堵住。

若进行3D打印，则需通过外界驱动装置给筒体2施加推力，使得筒体2向下移动，出料孔31被导通。若打印结束或需暂停打印时，只需撤去外界驱动装置给筒体2施加的推力，在弹簧8的作用下，筒体2被退回到原来被封绪的位置。

在其他实施例中，垫块9上设有环形凹槽。弹簧8卡设在环形凹槽上，使得弹簧8的安装更稳固。

本实施例提供的3D打印机的喷头装置，由于设有弹簧8，实现了喷头装置的自动复位，代替了驱动装置的做功，节约了运行成本。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (8)

1.一种3D打印机的喷头装置，其特征在于，包括：

支撑座，其设有导料孔；

筒体，其可移动地安装在所述支撑座上，所述筒体侧面设有进料口，所述进料口与所述导料孔联通；

喷嘴，其可拆卸地安装在所述筒体上，所述喷嘴端部设有出料孔；

以及阀针，其容置于所述喷嘴与筒体围合成的腔体内，所述阀针通过固定件固定在所述支撑座上，所述阀针与可移动的所述喷嘴形成节流阀，节流时，所述喷嘴移动至与所述阀针接触，所述阀针端部封堵住所述喷嘴的出料孔。

2.如权利要求1所述的3D打印机的喷头装置，其特征在于，所述阀针面向所述喷嘴的出料孔的端部为圆锥形，所述喷嘴的出料孔为圆孔，所述锥形与出料孔中心对齐；节流时，所述阀针的圆锥形端部在筒体上移的作用下部分插入所述喷嘴的出料孔中，将所述出料孔封堵住。

3.如权利要求2所述的3D打印机的喷头装置，其特征在于，还包括密封圈和盖板，所述盖板设有凹槽，所述密封圈套装在所述筒体与支撑座的连接处，所述盖板固定在所述支撑座上，并且将所述密封圈固定在所述凹槽中。

4.如权利要求3所述的3D打印机的喷头装置，其特征在于，还包括弹簧和垫块，所述筒体相对出料孔的另一端上设有凸台，所述垫片固定在所述支撵座上，所述弹簧安装在所述凸台与垫块之间，在无外力的情况下，所述弹簧驱动所述筒体与阀针接触，使得所述一筒体的出料孔被始终被所述阀针封堵住。

5.如权利要求4所述的3D打印机的喷头装置，其特征在于，所述垫块上设有用于安装所述弹簧的环形凹槽。

6.如权利要求5所述的3D打印机的喷头装置，其特征在于，所述筒体上设有用于安装所述阀针的避让口，所述阀针一端通过所述固定件固定在所述支撑座上。

7.如权利要求1至6任一项所述的3D打印机的喷头装置，其特征在于，所述固定件包括安装块和螺钉，所述安装块通过螺钉固定在所述支撑座上，所述阀针通过螺钉穿过所述筒体的避让口固定在所述安装块上。

8.如权利要求7所述的3D打印机的喷头装置，其特征在于，还包气缸，所述气缸与所述筒体接触，用于驱动所述筒体移动。