CN106564193A - 一种3d打印机料带的进料监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印机料带的进料监测系统及方法，该3D打印机料带的进料监测系统，包括：送料机构和加热单元，料带通过送料结构的驱动进入加热单元，该监测系统还包括一传感器，传感器设置于送料机构的进料端上方，或者传感器设置于送料机构与加热单元之间，并且该传感器采用压触或者光学触发的方式作用在料带上，当料带用尽时触发该传感器。本发明通过设置传感器来对料带进行监测，从而避免料带用尽时可能出现的问题，保证打印机在料带重新装载期间不会影响打印的出料，确保打印的精度。

Description

一种3D打印机料带的进料监测系统及方法

技术领域：

本发明涉及3D打印机产品技术领域，特指一种3D打印机料带的进料监测系统及方法，通过本发明实现对3D打印机料带的实时监控，当料带用尽时，打印机中止打印工作，直至料带重新被装入。

背景技术：

3D打印机在这几年得到飞速的发展，现有3D打印机在工作前首先需要利用计算机进行建模，然后将建成的三维模型进行分层的“切片”处理，然后自下而上逐层“打印”每层切片，从而最终形成与所建模型相同的3D产品。

这种3D打印机也叫热熔材料喷涂打印，其工作原理与传统的喷墨打印机原理类似，所不同的是，这种3D打印机所使用的“墨水”为一种热熔材料，比如热熔蜡、热熔胶。通过打印机构将熔融的热熔材料喷涂在打印平台上，进行逐层的“打印”，当热熔材料被喷涂出来后，其将迅速的固化。经过不断的逐层“打印”，最终形成所需要的三维物体。这种三维打印技术相对来说制作工艺简单，并且随着三维机械臂的发展，技术已经成熟。

为了便于进料，目前这种热熔材料3D打印机的原料一般制作成料带，这种料带采用热熔性塑胶原料制作成条带状，通过送料机构将料带送入打印头中。打印头内具有加热单元，通过加热单元将料带熔融，同时在后续料带的持续进入下，将熔融的料带由打印头的出口挤出，进行3D打印。

见图1所示，这是目前常见的热熔材料3D打印机打印头的结构示意图，该打印头91内设置有送料结构92和加热单元93。送料结构92采用一组送料轮，利用摩擦力将带料94向加热单元输送。料带94进入加热单元93后，通过加热变成熔融状态，当料带94持续进入加热单元后93时，将对加热单元93内的熔融原料形成挤压，从而将熔融的原料由加热单元93的出口挤出。原料的挤出量是由料带94的进给量控制，也直接决定了3D打印的精度。

上述的3D打印机打印头的结构虽然简单，但是其也存在一定的不足。由于原料的挤出量是通过料带94的进给量控制，当料带94无法继续供应时(例如当料带使用完，而未继续补充时)，打印头的原料供应就会受到影响，造成打印供料不畅。影响打印的精度。同时，由图1可以看出，送料机构92与加热单元93之间需要保持一定的距离，以免加热单元93的热量传导至送料机构92，令料带94在送料机构92位置处就变软、甚至是熔融。所以在送料机构92与加热单元93之间这段距离中的料带只能依靠料带后续的进给来进行推进，如果料带94用尽后，当最后一段料带穿过送料机构92后，剩余的料带94就失去了后续的推进力，此时剩余的料带就会停滞在送料机构92与加热单元93之间的通道内。如果要将这些原料卸除，只能通过手动将新的料带送入送料机构92，将原有的剩余料带强制推出。

通过以上所述可以看到，在打印过程中，如果无法对料带进行监控，当料带用尽时，而未能及时补充料带，就会造成打印机喷头出料不畅，影响打印精度。导致最终打印的产品出现瑕疵。

本发明人一直致力于3D打印机的研发，针对上述问题，本发明人提出了如下的解决方案。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题就在于克服现有技术的不足，提供一种3D打印机料带的进料监测系统及方法。

为了解决上述技术问题，本发明的料带监测系统采用了下述技术方案：该3D打印机料带的进料监测系统，包括：送料机构和加热单元，料带通过送料结构的驱动进入加热单元，该监测系统还包括一传感器，传感器设置于送料机构的进料端上方，或者传感器设置于送料机构与加热单元之间，并且该传感器采用压触或者光学触发的方式作用在料带上，当料带用尽时触发该传感器。

进一步而言，上述技术方案中，所述的送料机构包括：马达以及至少一组通过马达驱动的送料轮组，所述的料带由该送料轮组之间穿过，通过该送料轮组的转动带动料带向加热单元运行。

进一步而言，上述技术方案中，所述的送料轮组包括：主动轮和被动轮，所述的主动轮与马达连动，被动轮抵压在所穿过的料带表面，通过马达驱动的主动轮带动料带行进的同时带动被动轮运转。

进一步而言，上述技术方案中，所述的送料机构包括两组送料轮组，并且两组送料轮组中的主动轮同时与马达连动。

进一步而言，上述技术方案中，所述主动轮圆周端面上形成有用于料带穿过的料槽，所述的被动轮采用齿轮。

进一步而言，上述技术方案中，所述传感器采用触压式传感器，传感器的弹性触压健抵压在所经过的料带表面，当料带用尽时，弹性触压健因失去压力而复位，传感器触发，或者所述传感器采用红外线光学触发式传感器，传感器发出的红外线至所经过的料带表面，当料带用尽时，传感器被触发。

进一步而言，上述技术方案中，所述的送料机构、加热单元和传感器被一体设置在打印机的打印头内；或者，所述的加热单元设置在打印机的打印头内，送料机构位于打印头外部，传感器设置在打印头上或者送料机构上。

进一步而言，上述技术方案中，所述的打印头内还是设置有散热风扇。

进一步而言，上述技术方案中，所述的打印头内设置有信号指示灯。

为了解决上述技术问题，本发明的料带监测方法采用了下述技术方案：该监测方法是设置一个传感器，通过传感器对料带进行监测，该传感器设置在打印机的送料机构的进料方上方，或者该传感器设置在打印机送料机构与加热单元之间；当打印机的料带用尽、未有料带继续通过传感器时，传感器被触发，打印机将停止打印工作，并对当前打印进度进行存储，直至料带重新进入，再次触发传感器时，打印机读取存储的进度，继续开始打印工作。

本发明上述技术方案后，相对于现有的产品，本发明通过设置传感器来对料带进行监测，当料带用尽时，即如果没有料带继续经过传感器，传感器就被触发，从而控制打印机立即停止打印工作，并对当前的打印进程进行存档。使用者重新添加新的料带后，当新的料带经过传感器时，传感器再次被触发，从而控制打印机重新开始打印工作，并读取所存储的打印进程，继续开始上次的打印作业。本发明通过设置传感器来对料带进行监测，从而避免料带用尽时可能出现的问题，保证打印机在料带重新装载期间不会影响打印的出料，确保打印的精度。

附图说明：

图1是现有3D打印机打印头的结构示意图；

图2是本发明实施例一中打印头的立体图；

图3是本发明实施例一中打印头内部结构立体图；

图4是本发明实施例一打印头内送料机构与加热单元部分的主视图；

图5是图4的立体图；

图6是本发明实施例一的工作流程图；

图7是本发明实施例二的结构示意图；

图8是本发明实施例三的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。

实施例一

本发明实施例一采用的方案是将该监测系统一体设置在打印头1内部。见图2-图5所示，打印头1具有一个壳体10，在壳体10内由上至下安装有送料机构2和加热单元3，送料机构2和加热单元3之间通过送料管30连接。料带5由打印头1壳体10上端的入口进入送料机构2，通过送料机构2将料带5向下推进，料带5穿过送料管30后进入加热单元3，并在加热单元3内被加热变成熔融状态，当后续的料带5持续进入加热单元3时，将对加热单元3内的原料形成挤压，从而将熔融的原料有加热单元3下方的喷嘴31挤出。

本实施例一中的监测系统包括一传感器4，该传感器4设置在送料机构2的进料端上方，当料带5进入打印头1内后，将首先经过传感器4，此时传感器4将监测到料带5，从而确定料带5进料正常，打印工作持续。当料带5用尽后，最后一段料带经过传感器4后，传感器4将无法监测到后续的料带，此时传感器4就会被触发，并由控制电路控制打印机停止工作，并对当前的打印进程进行保存。对当前打印进程进行存档是因为：当料带5用尽时，当前的打印作业可能并未完成，如果不保存当前打印进程，当打印机再次启动时，两次打印作业如果无法准确衔接，就会造成打印作业的紊乱，导致打印的产品出现偏差，直接影响打印产品的质量。

当传感器4被触发，打印机停止工作后，打印机控制电路将会驱动送料机构反转，将剩余的料带推出，便于取下该剩余料带。当新的料带被重新被装入后，传感器4再次被触发，恢复打印状态，此时控制电路重新启动打印作业，并读取所存储的上次打印进程，继续完成未完的打印作业。

本实施例一中传感器4采用触压式的传感器。传感器4具有一个的弹性触压健41，该弹性触压健41抵压在所经过的料带5表面，当料带5用尽时，弹性触压健41因失去压力而复位，传感器4被触发。当料带5重新装入后，新的料带继续对弹性触压健41形成触压，传感器4再次被触发，恢复原始的状态，打印工作重新启动。

本实施例一中的传感器4也可采用光学传感器，例如红外线光学触发式传感器，这种传感器具有会发射红外线光束的发射单元，以及接受红外线光束的接收单元，通过发射单元与接收单元的信号差异判断是否有料带5经过传感器4。

本实施例一中的送料机构2包括：马达21以及一组通过马达21驱动的送料轮组，所述的料带5由该送料轮组之间穿过，通过该送料轮组的转动带动料带5向加热单元3运行。具体而言，所述的送料轮组包括：主动轮22和被动轮23，所述的主动轮22与马达21连动，被动轮23抵压在所穿过的料带5表面，通过马达驱动的主动轮22带动料带5行进的同时带动被动轮23运转。

本实施例一中，主动轮22采用的摩擦轮，其轮面的圆周端面上设置有一条用于料带5穿过的料槽221，该料槽221可起到对料带5定位的功效。被动轮23采用直接抵压在料带5表面，当主动轮22通过马达21驱动时，利用摩擦力将带动料带5向下运行。料带5也将利用摩擦力带动被动轮23运转。为了确保料带5的进给量精确，马达21一般采用步进马达，被动轮23采用齿轮，料带5的表面设置有与齿轮形成干涉的齿条或者凸起。

另外，见图2所示，本实施例一中，所述的打印头1内还是设置有散热风扇6。该散热风扇6主要对送料机构2进行散热，防止送料机构2中的料带5受热软化，影响送料。

另外，本实施例一中还设置有信号指示灯7，通过信号指示灯7显示当前的打印状态，提醒使用者料带5用尽，需要重新装入料带5。

见图6所示，这是本发明实施例一的工作原理示意图。本实施例一监测方法如下：打印机的打印任务开始后，如果打印机上还没有安装料带，打印机开始空打，如果已经安装了料带，则开始打印。

打印过程中，将实时跟踪监测系统是否触发，如果没有触发，则说明打印正常，带料进给正常，送料机构2正常工作，加热单元3也正常工作，直至打印完成。

打印过程中，如果检测系统被触发，结合本实施例一就是传感器4被触发，则说明料带进料不正常，信号将反馈到打印机的控制电路，控制电路在停止打印任务的同时，将对当前打印任务的进程进行存档，并将残余的料带取下，并可根据信号指示灯7提醒使用者，当使用者取下残余料带后，重新装入新的料带，传感器4再次被触发，打印作业重新恢复，控制电路读取前次的打印进程档案，开始继续打印，如此循环，直至打印任务完成。

实施例二

见图7是本发明实施例二的结构示意图。本实施例二与实施例一不同的是，本实施例二中，所述的送料机构2包括两组送料轮组，并且两组送料轮组中的主动轮24同时与马达21连动。同时，本实施例二中的传感器4设置在送料机构2的出料端下方、加热单元3的上方。

为了确保送料的准确，防止送料机构出现误差，本实施例二设置了两组送料轮组，该两组送料轮组同样包括通过马达21驱动的主动轮24和被动轮25。与实施例一不同的是，本实施例二中两个主动轮24均采用齿轮，而被动轮25采用的具有料槽的摩擦轮。两个主动轮24采用双联齿轮，这两个双联齿轮同时与马达21输出轴上的马达齿轮211啮合，从而利用一个马达同步驱动两组送料轮组。

本实施例二中的传感器4设置在送料机构2与加热单元3之间，即传感器设置在送料机构出料端下方、加热单元3的上方。采用这种方式时，当料带5用尽后，最后一段料带经过送料机构2后，并经过传感器4后，传感器4同样被触发。其也可实现实施例一的效果。当然，由于本实施例二具有两组送料轮组，传感器4可以也可设置在两组送料轮组之间的位置。

本实施例二的其他结构与实施例一相同，这里不再一一赘述。

实施例三

本实施例三与实施例一、二不同之处在于：本实施例三中加热单元3设置在打印机的打印头1内，送料机构2位于打印头1外部。传感器4根据实施例一、二所述，可以设置在打印头1内也可设置在送料机构2中。当然最好的方式是设置在送料机构2中，这样当料带5用尽时，传感器4可以及时监控到这种情况。当传感器4设置在送料机构2中时，传感器4可以设置在送料机构2的进料端上方、也可设置在送料机构出料端的下方。如果送料机构2采用多组送料轮组，还可设置在送礼轮组之间。

综上所述，本发明所采用的料带的进料监测方法是，通过传感器4对料带5进行监测，该传感器4设置在打印机的送料机构2的进料方上方，或者该传感器4设置在打印机送料机构2与加热单元3之间；当打印机的料带5用尽、未有料带5继续通过传感器4时，传感器4被触发，打印机将停止打印工作，并对当前打印进度进行存储，直至料带5重新进入，再次触发传感器4时，打印机读取存储的进度，继续开始打印工作。

当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种3D打印机料带的进料监测系统，包括：送料机构和加热单元，料带通过送料结构的驱动进入加热单元，其特征在于：该监测系统还包括一传感器，传感器设置于送料机构的进料端上方，或者传感器设置于送料机构与加热单元之间，并且该传感器采用压触或者光学触发的方式作用在料带上，当料带用尽时触发该传感器。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印机料带的进料监测系统，其特征在于：所述的送料机构包括：马达以及至少一组通过马达驱动的送料轮组，所述的料带由该送料轮组之间穿过，通过该送料轮组的转动带动料带向加热单元运行。

3.根据权利要求2所述的一种3D打印机料带的进料监测系统，其特征在于：所述的送料轮组包括：主动轮和被动轮，所述的主动轮与马达连动，被动轮抵压在所穿过的料带表面，通过马达驱动的主动轮带动料带行进的同时带动被动轮运转。

4.根据权利要求3所述的一种3D打印机料带的进料监测系统，其特征在于：所述的送料机构包括两组送料轮组，并且两组送料轮组中的主动轮同时与马达连动。

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的一种3D打印机料带的进料监测系统，其特征在于：所述主动轮圆周端面上形成有用于料带穿过的料槽，所述的被动轮采用齿轮。

6.根据权利要求1所述的一种3D打印机料带的进料监测系统，其特征在于：所述传感器采用触压式传感器，传感器的弹性触压健)抵压在所经过的料带表面，当料带用尽时，弹性触压健因失去压力而复位，传感器触发；或者所述传感器采用红外线光学触发式传感器，传感器发出红外线至所经过的料带表面，当料带用尽时，传感器被触发。

7.根据权利要求1所述的一种3D打印机料带的进料监测系统，其特征在于：所述的送料机构、加热单元和传感器被一体设置在打印机的打印头内；或者，所述的加热单元设置在打印机的打印头内，送料机构位于打印头外部，传感器设置在打印头上或者送料机构上。

8.根据权利要求7所述的一种3D打印机料带的进料监测系统，其特征在于：所述的打印头内还是设置有散热风扇。

9.根据权利要求7所述的一种3D打印机料带的进料监测系统，其特征在于：所述的打印头内设置有信号指示灯。

10.一种3D打印机料带的进料监测方法，其特征在于：该监测方法是设置一个传感器，通过传感器对料带进行监测，该传感器设置在打印机的送料机构的进料方上方，或者该传感器设置在打印机送料机构与加热单元之间；当打印机的料带用尽、未有料带继续通过传感器时，传感器被触发，打印机将停止打印工作，并对当前打印进度进行存储，直至料带重新进入，再次触发传感器时，打印机读取存储的进度，继续开始打印工作。