CN106827534A - 一种多喷头的3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多喷头的3D打印机，包括机架、龙门架、打印平台、喷头固定架)、喷头盘架：所述的机架上固定着打印平台；所述龙门架上部的龙门架水平板上固定着打印材料的进料机构；所述龙门架水平板下方设有喷头固定架，第一夹爪气缸固定在喷头固定架上；所述龙门架右方设有喷头盘架，置于机架上，第二夹爪气缸固定在喷头圆盘上，所述第二夹爪气缸有多个，每个第二夹爪气缸带有第二夹爪气缸夹爪；打印状态下，不工作的喷头固定在喷头圆盘上，各第二夹爪气缸夹爪抓紧喷头的第三阶梯，各第二夹爪气缸设有磁性开关；工作的喷头通过旋转机构和推进机构到达喷头固定架上，第一夹爪气缸夹爪抓紧喷头上的第五阶梯，第一夹爪气缸设有磁性开关。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种多喷头的3D打印机。
背景技术
3D打印技术是一种快速成型技术，以数字模型文件为基础，运动粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。其中由于熔融沉积成型(FDM)的3D打印专利技术的过期，出现了一大批开源的3D打印机，FDM桌面3D打印机逐渐进入普通人的视野。但是目前市场上常用单喷头的3D打印机，打印过程中需要人工手动更换喷头，操作复杂，效率较低，同时更换后可能发生高度调节误差等问题，而市场上常用的双/多喷头3D打印机在打印中容易发生蹭料问题，影响工件质量，为避免这种问题，不得不减小工件的打印尺寸，而且市场上的双/多喷头3D打印机，一般只有打印支撑材料和成品材料，难以满足组装件产品的设计需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多喷头的3D打印机，保证喷头在打印过程中自动切换，避免切换后产生的高度误差，供给多种打印材料，完成组装件的打印。
一种多喷头的3D打印机，包括机架、龙门架、打印平台、喷头固定架、喷头盘架，所述的机架上固定着打印平台；所述的龙门架上部的龙门架水平板上固定着打印材料的进料机构；所述龙门架水平板下方设有喷头固定架，第一夹爪气缸固定在喷头固定架上；所述龙门架右方设有喷头盘架，置于机架上，第二夹爪气缸固定在喷头圆盘上，所述第二夹爪气缸有多个，每个第二夹爪气缸带有第二夹爪气缸夹爪；打印状态下，不工作的喷头固定在喷头圆盘上，各第二夹爪气缸夹爪抓紧喷头的第三阶梯，各第二夹爪气缸设有磁性开关；工作的喷头通过旋转机构和推进机构到达喷头固定架上，第一夹爪气缸夹爪抓紧喷头上的第五阶梯，第一夹爪气缸设有磁性开关。
进一步的，所述的机架上固定有两条第一水平导轨，第一水平导轨设有第二滑块，第二滑块上固定着打印平台，第一丝杠螺母连接有第一伺服电机，第一伺服电机驱动第一丝杠螺母，带动打印平台Y向移动。
进一步的，所述的龙门架两侧分别安装有固定于机架上的第一垂直导轨、第四丝杠螺母和第二垂直导轨、第二丝杠螺母，第二伺服电机和第三伺服电机固定在龙门架水平板上，第二丝杠螺母的一端连接有第二伺服电机，第二伺服电机驱动第二丝杠螺母，第四丝杠螺母的一端连接有第三伺服电机，第三伺服电机驱动第四丝杠螺母，第二丝杠螺母连接有第一滑块，第四丝杠螺母连接有第三滑块上，第一滑块和第三滑块分别连接第二水平导轨和第三丝杠螺母，第二水平导轨和第三丝杠螺母上设有喷头固定架，第二水平导轨和第三丝杠螺母同时带动喷头固定架Z向运动，喷头固定架的侧面安装有冷却风扇。
进一步的，所述的龙门架水平板下方位于龙门架的两侧设有第二丝杠螺母和第四丝杠螺母，第二丝杠螺母连接有第一滑块，第四丝杠螺母连接有第三滑块上，第一滑块和第三滑块分别连接第二水平导轨和第三丝杠螺母，第二水平导轨和第三丝杠螺母上设有喷头固定架，第三丝杠螺母的一端连接有第四伺服电机，第四伺服电机驱动第三丝杠螺母，带动喷头固定架X向运动，该喷头固定架的侧面安装有冷却风扇。
进一步的，第一夹爪气缸夹爪呈半圆弧形，各喷头上的第五阶梯设有圆柱台阶，与第一夹爪气缸半圆弧形配合。
进一步的，各第二夹爪气缸夹爪呈半圆弧形，各喷头上的第三阶梯设有圆柱台阶，与各第二夹爪气缸半圆弧形配合。
进一步的，喷头圆盘下接旋转机构，旋转机构安装在连接板上，连接板固定在水平滑轨上的第四滑块上，连接板后方安装有推进机构，滑轨固定在喷头盘架的平台上。
进一步的，所述的进料机构中的导料管用扎带固定。
进一步的，所述的各第二夹爪气缸含有进气口和出气口，分别通过夹爪气缸气管安装通孔连接气源，夹爪气缸气管安装在喷头圆盘下。
进一步的，所述的旋转机构为喷头盘架分度旋转机构，所述的推进机构为推进气缸。
本发明的第二个目的是提供所述的多喷头的3D打印机的打印方法，具体如下：
1)人工将喷头圆盘各第二夹爪气缸夹爪抓紧各喷头的第三阶梯，各喷头安装在喷头圆盘上，此时喷头圆盘上各第二夹爪气缸的磁性开关指示灯亮起，获得打印产品的数字模型文件，与多喷头3D打印机接口对接读入信息后，喷头固定架处于打印零点；
2) 待工作的喷头通过旋转机构和推进机构到达喷头固定架上，第一夹爪气缸夹爪抓紧喷头上的第五阶梯，其对应的磁性开关指示灯亮，喷头圆盘上的第二夹爪气缸夹爪松开喷头的第三阶梯，其对应的磁性开关指示灯灭，推进机构反向进气，喷头圆盘退回原位，该喷头在喷头固定架的带动下完成所需该材料部分的打印任务；
3) 一种材料打印完毕后，喷头固定架回归零位，该喷头对应的第二夹爪气缸通过旋转机构和推进机构到达与喷头固定架第一夹爪气缸相对应的交接位置，该第二夹爪气缸夹爪抓紧该喷头的第三阶梯，喷头固定架上第一夹爪气缸夹爪松开喷头上的第五阶梯，该喷头回归到喷头圆盘上。
4) 之后，重复上述切换喷头的过程，更换另一种所需的打印材料，进行上述的打印过程，如此反复，得到设计者需求的组合件。
进一步的，所述的第一伺服电机驱动第一丝杠螺母，带动第二滑块上的打印平台Y向移动。
进一步的，所述的第二伺服电机驱动第二丝杠螺母，第三伺服电机驱动第四丝杠螺母，带动第二水平导轨和第三丝杠螺母上的喷头固定架Z向运动。
进一步的，所述的第四伺服电机驱动第三丝杠螺母，带动喷头固定架X向运动。
本发明的有益效果是：打印全程不需要人工切换，自动打印出合格的组装件。使用该发明产品，可以提高生产效率，保证设计者的设计需求，同时结构简单，打印头的数量可以根据实际需要配置，喷头安装到位信息可以快速获取，避免喷头安装误差，保证打印质量。
附图说明
图1是本发明的结构立体图；
图2是喷头盘架的示意图；
图3是喷头固定架的示意图；
图4是本发明工作过程的流程图。
图中，1、机架；2、龙门架；3、打印平台；4、喷头固定架；5、喷头盘架；6、第三伺服电机；7、第一水平导轨；8、第一丝杠螺母；9、第一伺服电机；A、第一垂直导轨；B、第二丝杠螺母；C、第三丝杠螺母；D、第四伺服电机；E、进料机构；F、第四丝杠螺母；G、第二伺服电机；H、第二水平导轨；I、第二垂直导轨；J、第一滑块；K、龙门架水平板；L、第二滑块；M、第三滑块；41、第一夹爪气缸；42、第一夹爪气缸夹爪；43、冷却风扇；51第二夹爪气缸、；52、喷头；521、第三阶梯；522、第五阶梯；53、旋转机构；54、第四滑块；55、推进机构；56、滑轨；57、连接板；58、第二夹爪气缸夹爪；59、第二夹爪气缸气管。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。以下各实施例是对本发明的上述内容作进一步说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例，凡基于以下内容所实现的技术均属于本发明保护的范围。
如图1、2、3所示，实施例涉及的一种多喷头的3D打印机，用于打印组装件，保证打印工件质量，包括机架1、龙门架2、打印平台3、喷头固定架4、喷头盘架5，机架1上固定有两条第一水平导轨7和第一丝杠螺母8，第一水平导轨7设有第二滑块L，第二滑块L上固定着打印平台3，第一丝杠螺母8连接有第一伺服电机9，第一伺服电机9驱动第一丝杠螺母8，带动打印平台3Y向移动。
龙门架2两侧分别安装有第一垂直导轨A、第四丝杠螺母F和第二垂直导轨I、第二丝杠螺母B固定在机架1上，第二丝杠螺母B的一端连接有第二伺服电机G，第四丝杠螺母F的一端连接有第三伺服电机6，第二伺服电机G和第三伺服电机6固定在龙门架水平板K上，第三伺服电机6驱动第四丝杠螺母F，第二伺服电机G驱动第二丝杠螺母B，同时带动喷头固定架4Z向运动。龙门架水平板K上固定着一字排开不同打印材料的进料机构E，其中进料机构E中的导料管用扎带固定。
龙门架水平板K下方位于龙门架2的两侧设有第二丝杠螺母B和第四丝杠螺母F，第二丝杠螺母B连接有第一滑块J，第四丝杠螺母F连接有第三滑块M上，第一滑块J和第三滑块M分别连接有第二水平导轨H和第三丝杠螺母C，第二水平导轨H和第三丝杠螺母C上设有喷头固定架4，喷头固定架4设有第一夹爪气缸41，第四伺服电机D带动喷头固定架4X向运动，喷头固定架4的侧面安装有冷却风扇43。
龙门架2右方，喷头盘架5置于机架1上，各第二夹爪气缸51固定在喷头圆盘5上。打印状态下，不工作的喷头52固定在喷头圆盘5上，各第二夹爪气缸夹爪58抓紧喷头52的第三阶梯521，各第二夹爪气缸51设有磁性开关；工作的喷头52通过旋转机构53和推进机构55到达喷头固定架4上，第一夹爪气缸夹爪42抓紧喷头52上的第五阶梯522，各第二夹爪气缸41设有磁性开关。各第二夹爪气缸夹爪58所形成的圆心对应相连的线经过圆心，即各第二夹爪气缸51的外形中长与喷头圆盘5直径垂直。
喷头圆盘5下接旋转机构53，旋转机构53安装在连接板57上，连接板57固定在水平滑轨56上的第四滑块54上，连接板57后方安装有推进机构55，滑轨56固定在喷头盘架5的平台上。
各第二夹爪气缸51含有进气口和出气口，分别通过夹爪气缸气管59安装通孔连接气源，夹爪气缸气管59安装在喷头圆盘5下。
打印时喷头52可根据设计需求自由切换，完成除支撑材料外的多种材料的交替打印，实现组装工件的打印。
本发明的工作过程如下：
1) 人工将喷头圆盘5上各第二夹爪气缸夹爪58抓紧各喷头52的第三阶梯521，各喷头52安装在喷头圆盘5上，此时喷头圆盘5上各第二夹爪气缸51的磁性开关指示灯亮起，获得打印产品的数字模型文件，与多喷头3D打印机接口对接读入信息后，喷头固定架4处于打印零点；
2) 待工作的喷头52通过旋转机构53和推进机构55到达喷头固定架4上，第一夹爪气缸夹爪42抓紧喷头52上的第五阶梯522，其对应的磁性开关指示灯亮，喷头圆盘5上的第二夹爪气缸夹爪58松开喷头52的第三阶梯521，其对应的磁性开关指示灯灭，推进机构55反向进气，喷头圆盘5退回原位，该喷头52在喷头固定架4的带动下完成所需该材料部分的打印任务；
3) 一种材料打印完毕后，喷头固定架4回归零位，该喷头52对应的第二夹爪气缸51通过旋转机构53和推进机构55到达与喷头固定架4第一夹爪气缸41相对应的交接位置，该第二夹爪气缸夹爪58抓紧该喷头52的第三阶梯521，喷头固定架4上第一夹爪气缸夹爪42松开喷头52上的第五阶梯522，该喷头52回归到喷头圆盘5上。
4) 之后，重复上述切换喷头52的过程，更换另一种所需的打印材料，进行上述的打印过程，如此反复，得到设计者需求的组合件。详细流程图见附图4。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对本发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (10)
1.一种多喷头的3D打印机，包括机架(1)、龙门架(2)、打印平台(3)、喷头固定架(4)、喷头盘架(5)，其特征在于：
所述的机架(1)上固定着打印平台(3)；所述的龙门架(2)上部的龙门架水平板(K)上固定着打印材料的进料机构(E)；所述龙门架水平板(K)下方设有喷头固定架(4)，第一夹爪气缸(41)固定在喷头固定架(4)上；所述龙门架(2)右方设有喷头盘架(5)，置于机架(1)上，第二夹爪气缸(51)固定在喷头圆盘(5)上，所述第二夹爪气缸(51)有多个，每个第二夹爪气缸(51)带有第二夹爪气缸夹爪(58)；打印状态下，不工作的喷头(52)固定在喷头圆盘(5)上，各第二夹爪气缸夹爪(58)抓紧喷头(52)的第三阶梯(521)，各第二夹爪气缸(51)设有磁性开关；工作的喷头(52)通过旋转机构(53)和推进机构(55)到达喷头固定架(4)上，第一夹爪气缸夹爪(42)抓紧喷头(52)上的第五阶梯(522)，第一夹爪气缸(41)设有磁性开关。
2.如权利要求1所述的一种多喷头的3D打印机，其特征在于：所述的机架(1)上固定有两条第一水平导轨(7)，第一水平导轨(7)设有第二滑块(L)，第二滑块(L)上固定着打印平台(3)，第一丝杠螺母(8)连接有第一伺服电机(9)，第一伺服电机(9)驱动第一丝杠螺母(8)，带动打印平台(3)Y向移动。
3.如权利要求1所述的一种多喷头的3D打印机，其特征在于：所述的龙门架(2)两侧分别安装有固定于机架(1)上的第一垂直导轨(A)、第四丝杠螺母(F)和第二垂直导轨(I)、第二丝杠螺母(B)，第二伺服电机(G)和第三伺服电机(6)固定在龙门架水平板(K)上，第二丝杠螺母(B)的一端连接有第二伺服电机(G)，第二伺服电机(G)驱动第二丝杠螺母(B)，第四丝杠螺母(F)的一端连接有第三伺服电机(6)，第三伺服电机(6)驱动第四丝杠螺母(F)，第二丝杠螺母(B)连接有第一滑块(J)，第四丝杠螺母(F)连接有第三滑块(M)上，第一滑块(J)和第三滑块(M)分别连接第二水平导轨(H)和第三丝杠螺母(C)，第二水平导轨(H)和第三丝杠螺母(C)上设有喷头固定架(4)，第二水平导轨(H)和第三丝杠螺母(C)同时带动喷头固定架(4)Z向运动，喷头固定架(4)的侧面安装有冷却风扇(43)。
4.如权利要求1所述的一种多喷头的3D打印机，其特征在于：所述的龙门架水平板(K)下方位于龙门架(2)的两侧设有第二丝杠螺母(B)和第四丝杠螺母(F)，第二丝杠螺母(B)连接有第一滑块(J)，第四丝杠螺母(F)连接有第三滑块(M)上，第一滑块(J)和第三滑块(M)分别连接第二水平导轨(H)和第三丝杠螺母(C)，第二水平导轨(H)和第三丝杠螺母(C)上设有喷头固定架(4)，第三丝杠螺母(C)的一端连接有第四伺服电机(D)，第四伺服电机(D)驱动第三丝杠螺母(C)，带动喷头固定架(4)X向运动，该喷头固定架(4)的侧面安装有冷却风扇(43)。
5.如权利要求1所述的一种多喷头的3D打印机，其特征在于：第一夹爪气缸夹爪(42)呈半圆弧形，各喷头(52)上的第五阶梯(522)设有圆柱台阶，与第一夹爪气缸(41)半圆弧形配合。
6.如权利要求1所述的一种多喷头的3D打印机，其特征在于：各第二夹爪气缸夹爪(58)呈半圆弧形，各喷头(52)上的第三阶梯(521)设有圆柱台阶，与各第二夹爪气缸(51)半圆弧形配合。
7.如权利要求1所述的一种多喷头的3D打印机，其特征在于：喷头圆盘(5)下接旋转机构(53)，旋转机构(53)安装在连接板(57)上，连接板(57)固定在水平滑轨(56)上的第四滑块(54)上，连接板(57)后方安装有推进机构(55)，滑轨(56)固定在喷头盘架(5)的平台上。
8.如权利要求1所述的一种多喷头的3D打印机，其特征在于：所述的进料机构(E)中的导料管用扎带固定。
9.如权利要求1所述的一种多喷头的3D打印机，其特征在于：所述的各第二夹爪气缸(51)含有进气口和出气口，分别通过夹爪气缸气管(59)安装通孔连接气源，夹爪气缸气管(59)安装在喷头圆盘(5)下。
10.一种多喷头的3D打印机的打印方法，其特征在于，所述的打印方法包括如下步骤：
1）人工将喷头圆盘(5)上各第二夹爪气缸夹爪(58)抓紧各喷头(52)的第三阶梯(521)，各喷头(52)安装在喷头圆盘(5)上，此时喷头圆盘(5)上各第二夹爪气缸(51)的磁性开关指示灯亮起，获得打印产品的数字模型文件，与多喷头3D打印机接口对接读入信息后，喷头固定架(4)处于打印零点；
2）待工作的喷头(52)通过旋转机构(53)和推进机构(55)到达喷头固定架(4)上，第一夹爪气缸夹爪(42)抓紧喷头(52)上的第五阶梯(522)，其对应的磁性开关指示灯亮，喷头圆盘(5)上的第二夹爪气缸夹爪(58)松开喷头(52)的第三阶梯(521)，其对应的磁性开关指示灯灭，推进机构(55)反向进气，喷头圆盘(5)退回原位，该喷头(52)在喷头固定架(4)的带动下完成所需该材料部分的打印任务；
3）一种材料打印完毕后，喷头固定架(4)回归零位，该喷头(52)对应的第二夹爪气缸(51)通过旋转机构(53)和推进机构(55)到达与喷头固定架(4)第一夹爪气缸(41)相对应的交接位置，该第二夹爪气缸夹爪(58)抓紧该喷头(52)的第三阶梯(521)，喷头固定架(4)上第一夹爪气缸夹爪(42)松开喷头(52)上的第五阶梯(522)，该喷头(52)回归到喷头圆盘(5)上；
4）之后，重复上述切换喷头(52)的过程，更换另一种所需的打印材料，进行上述的打印过程，如此反复，得到设计者需求的组合件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20170613 |