CN106738877A - 一种热熔丝3d打印机多精度打印头及具有其的打印机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热熔丝3D打印机多精度打印头所述打印头包括挤出机、工作平台、驱动器和集成喷嘴，所述工作平台用于安装挤出机、驱动器及集成喷嘴，所述集成喷嘴包括多个不同精度的喷嘴单元，所述挤出机能够挤出和回退丝材，以及所述驱动器用于驱动集成喷嘴沿着工作平台移动使得挤出机挤出的丝材能够进入集成喷嘴的各个喷嘴单元。本发明的热熔丝3D打印机多精度打印头与现有技术相比，其具有的优点和效果既突破了热熔丝3D打印机挤出机与喷嘴的构造形式，提出多精度打印头结构设计方法，又通过多精度打印头设计，实现了打印精度与打印速度的最佳组合，还可以构造出多个打印头组成的阵列，实现功能扩展。

Description

一种热熔丝3D打印机多精度打印头及具有其的打印机

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，尤其涉及一种热熔丝3D打印机多精度打印头。

背景技术

同一产品的不同部位由于特征尺寸、使用功能等不同，对打印精度有不同的需求。目前，热熔丝3D打印机的打印头均采用一个挤出机配合一个打印头的构造方式。这种构造方式，无法布置多个不同精度的打印头，无法实现多精度打印。

为了兼顾打印精度和打印速度，提出多精度打印头的结构设计方法，在高精度区，使用出丝口细小的打印头；在低精度区，使用出丝口较大的打印头。这样在保证精度需求的同时，有效的提高了打印速度，降低了产品的成形时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种热熔丝3D打印机多精度打印头，解决目前打印机的在打印精度与打印速度不能切换的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种热熔丝3D打印机多精度打印头，所述打印头包括挤出机、工作平台、驱动器和集成喷嘴，所述工作平台用于安装挤出机、驱动器及集成喷嘴，所述集成喷嘴包括多个不同精度的喷嘴单元，所述挤出机能够挤出和回退丝材，以及所述驱动器用于驱动集成喷嘴沿着工作平台移动使得挤出机挤出的丝材能够进入集成喷嘴的各个喷嘴单元。

进一步地，所述驱动器包括驱动电机、联轴器及丝杆，驱动电机通过联轴器和丝杆连接至集成喷嘴，集成喷嘴能够沿着丝杆移动。

进一步地，所述丝杆设置成与工作平台平行。

进一步地，所述工作平台与集成喷嘴接触面设有滑槽，集成喷嘴置于滑槽内能够沿滑槽移动，移动方向与所述丝杆平行。

进一步地，所述滑槽的截面为燕尾形。

进一步地，所述挤出机和驱动电机均采用步进电机。

进一步地，所述集成喷嘴的多个喷嘴单元并排直线设置，且与所述丝杆平行。

本发明还提供了一种热熔丝3D打印机，所述打印机采用上述的打印头。

本发明的热熔丝3D打印机多精度打印头与现有技术相比，其具有的优点和效果为：

1)突破了热熔丝3D打印机挤出机与喷嘴的构造形式，提出多精度打印头结构设计方法；

2)通过多精度打印头设计，实现了打印精度与打印速度的最佳组合；

3)可以构造出多个打印头组成的阵列，实现功能扩展。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明一实施例的热熔丝3D打印机多精度打印头结构示意图。

标记说明：

1-挤出机，2-工作平台，3-驱动器，4-集成喷嘴，21-凹槽，31-驱动电机

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例型的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造型劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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保护范围的限制。

本发明的热熔丝3D打印机多精度打印头总的技术方案是：采用一个挤出机与多个打印头配合的构造方式。利用挤出机的丝材挤出与回退功能，在打印产品需要改变精度时，首先，挤出机回退丝材至平台上表面，然后驱动器将合适的喷嘴滑移至挤出机的出丝口，最后，挤出机将丝材送入合适的喷嘴中，完成打印精度的改变。

本发明具体的一个实施例是，如图1所示的热熔丝3D打印机多精度打印头，其包括挤出机1、工作平台2、驱动器3和集成喷嘴4。

挤出机1：挤出机1由步进电机、齿轮、导轮、支撑架等组成(图中未标号)，其具有挤出和回退丝材的功能。挤出机1设置于工作平台2的上面，其下方设有出丝口，在更换喷嘴单元41时，挤出机1将丝材从原喷嘴单元41中回退出来，再将丝材送入新的喷嘴单元41中。

工作平台2：工作平台2用于安装挤出机1、驱动器3和集成喷嘴4。工作平台2整体构造为平板型结构，上表面固定挤出机1，下表面中设有凹槽21，集成喷嘴4安装在凹槽21中，工作平台2在挤出机1的下方布置了出丝孔。因此凹槽21的开设方向与丝杆32平行。

需要进行说明的是，本发明中的凹槽采用的燕尾槽，集成喷嘴4可以以凹槽为滑轨进行滑动。

驱动器3：驱动器3包括驱动电机31、联轴器和丝杆32，功能是驱动集成喷嘴4在凹槽21中滑动，具体为，驱动电机31设置于工作平台2下面表明的右侧，通过联轴器和丝杆32连接至集成喷嘴4，丝杆32平行于工作平台2设置，通过驱动电机31转动，带动丝杆32转动，进而能够使集成喷嘴4沿着丝杆32左右移动。因此，丝杆32是带动集成喷嘴4移动的提供者，而凹槽21在集成喷嘴4移动方向上只起到导向的作用。

集成喷嘴4：集成喷嘴4由不同精度的多个喷嘴单元41组合而成，在本发明的附图中示意的是两个喷嘴单元41，喷嘴单元41并排设置成一条直线状，且与丝杆32平行，上端具有安装部插入凹槽中，由于凹槽21是燕尾槽，因此集成喷嘴4插入凹槽21中的安装部位楔形，采用楔形与燕尾槽搭配的方式不仅可以使集成喷嘴4沿着凹槽21滑动以当做导轨使用，还可以使得工作平台2下方的集成喷嘴4挂到工作平台下面。从图1中可以看出，集成喷嘴4设置于工作平台2的下部，若集成喷嘴4与工作平台2只是采用滑槽连接，那么承担集成喷嘴4重量的功能只能由丝杆32来承担，但是当本发明采用燕尾槽与楔形结构时候，可以将力传递给工作平台2，因此起到了较好的稳定性的效果。

需要说明的是，在本发明中，挤出机及驱动电机采用的均为步进电机，由于步进电机具有如下优点：(1)步距值不受各种干扰因素的影响，如电压的大小，电流的数值、波形、温度的变化等；(2)误差不长期积累，步进电机每走一步所转过的角度与理论步距之间总有一定的误差，从某一步到任何一步，也总有一定的累积误差，但是，每转一圈的累积误差为零，所以步距的累积误差不是长期的累积下去；(3)控制性能好，启动、停车、翻转都是在少数脉冲内完成，在一定的频率范围内运行时，任何运动方式都不会丢失一步。当用在本发明的热熔丝3D打印机多精度打印头中时，一来其具有较强的抗干扰能力，还有较好的精度控制，可以比较完美的控制挤出机1挤出丝材的长度或直径等参数，在驱动电机31处可以较好的控制丝杠32的运作，最终提高控制集成喷嘴4左右移动的精度，使得挤出的丝材能够准确进入喷嘴单元。

本发明的热熔丝3D打印机多精度打印头的工作过程为：首先驱动器的驱动电机31驱动丝杆32转动，丝杆32平行设置于工作平台2的下方，并与集成喷嘴4连接，在图中显示集成喷嘴4两侧具有两个与丝杆32配合的安装部，而且安装部又插入到工作平台2下端的燕尾槽中，当丝杆32转动时，集成喷嘴4顺着丝杆21作用移动。由于驱动电机31采用的是步进电机，因此可以精确控制集成喷嘴4左右移动的精度。当挤出机1下方的出丝口挤出丝材后，调整集成喷嘴4的位置，将丝材从左侧的喷嘴单元41导入并进行打印。当需要调换喷嘴单元41时，回退挤出机1内的丝材，开启驱动电机31调节对准挤出机1下方出丝口的喷嘴单元41的精度(直径)，挤出机1再次释放丝材并进入右侧的喷嘴单元41中，继续进行打印。

需要进一步加以说明的是，为了提高挤出机1与集成喷嘴4之间的相对移动速度，还可以以集成喷嘴4设置在工作平台2上的方式将挤出机1以相同的方式设置在工作平台2的上表面，即在工作平台2上表面开设与下表面平行的凹槽，挤出机1下部与工作平台2连接的部位插入凹槽中，在挤出机1的左侧(或者右侧)通过丝杆连接一个驱动电机，通过驱动电机来调节挤出机1的位置。当双面均采用这种方式时，挤出机1与集成喷嘴4之间的相对移动速度便提高了一倍。不过工作平台2上面开设的凹槽可以不采用燕尾槽形式，因为其不承担挤出机1较大的重力。

本发明的热熔丝3D打印机多精度打印头与现有技术相比，其具有的优点和效果为：

(1)突破了热熔丝3D打印机挤出机与喷嘴的构造形式，提出多精度打印头结构设计方法；

(2)通过多精度打印头设计，实现了打印精度与打印速度的最佳组合；

(3)可以构造出多个打印头组成的阵列，实现功能扩展。

以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种热熔丝3D打印机多精度打印头，其特征在于，所述打印头包括挤出机(1)、工作平台(2)、驱动器(3)和集成喷嘴(4)，所述工作平台(2)用于安装挤出机(1)、驱动器(3)及集成喷嘴(4)，所述集成喷嘴(4)包括多个不同精度的喷嘴单元(41)，所述挤出机(1)能够挤出和回退丝材，以及所述驱动器(3)用于驱动集成喷嘴(4)沿着工作平台(2)移动使得挤出机(1)挤出的丝材能够进入集成喷嘴(4)的各个喷嘴单元。

2.根据权利要求1所述的热熔丝3D打印机多精度打印头，其特征在于，所述驱动器(3)包括驱动电机(31)、联轴器及丝杆(32)，驱动电机(31)通过联轴器和丝杆(32)连接至集成喷嘴(4)，集成喷嘴(4)能够沿着丝杆(32)移动。

3.根据权利要求2所述的热熔丝3D打印机多精度打印头，其特征在于，所述丝杆(32)设置成与工作平台(2)平行。

4.根据权利要求3所述的热熔丝3D打印机多精度打印头，其特征在于，所述工作平台(2)与集成喷嘴(4)接触面设有滑槽(21)，集成喷嘴(4)置于滑槽(21)内能够沿滑槽(21)移动，移动方向与所述丝杆(32)平行。

5.根据权利要求4所述的热熔丝3D打印机多精度打印头，其特征在于，所述滑槽(21)的截面为燕尾形。

6.根据权利要求2所述的热熔丝3D打印机多精度打印头，其特征在于，所述集成喷嘴(4)的多个喷嘴单元(41)并排直线设置，且与所述丝杆(32)平行。

7.根据权利要求2所述的热熔丝3D打印机多精度打印头，其特征在于，所述挤出机(1)和驱动电机(31)均采用步进电机。

8.一种热熔丝3D打印机，其特征在于，所述打印机包含如权利要求1至7任一所述的打印头。