CN106853680A - 一种旋转式3d打印头 - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Abstract

本发明涉及一种旋转式3D打印头，包括支撑机构、旋转机构、喷嘴机构和遮挡机构，支撑机构包括支板、支杆和气缸，旋转机构包括套筒、第一电机、第一圆齿轮、第二圆齿轮和限位环，喷嘴机构包括喷嘴、加热块、进料管和连杆，遮挡机构包括挡板和收集室，进料机构包括进料板、第二电机和第三圆齿轮，散热机构包括盘管、水箱和水泵，该旋转式3D打印头，具有四个喷嘴机构，可同时放入四种原料，打印时可在不同原料间进行切换，不同原料间切换时从喷嘴泄漏的原料会被导入进收集室内，保证了打印的品质，其次，进料管外设有水冷散热机构，不仅减少噪音，还能防止传统的风扇散热时风对打印头的干扰。

Description

一种旋转式3D打印头
技术领域
本发明涉及3D打印设备领域，特别涉及一种旋转式3D打印头。
背景技术
随着科学技术的发展，3D打印技术已应用于珠宝、鞋类、工业设计、汽车等多个领域中,3D打印机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。
目前3D打印头是3D打印机的关键部件，它设置在稳定的行走机构上，用于将原料熔化并挤出。现有的3D打印头大多仅设有一个喷嘴，而有些需要不同材料的复杂打印会用到多个喷嘴的3D打印头，多个喷嘴的3D打印头多采用旋转切换的方式，而多喷嘴间切换的时候常会出现喷嘴中剩余的原料滴落的现象，严重地影响了打印质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种旋转式3D打印头。
本发明解决问题所采用的技术方案是：一种旋转式3D打印头，包括支撑机构、旋转机构、喷嘴机构和遮挡机构；
所述支撑机构包括支板、支杆和气缸，所述支板水平设置，所述支杆竖向设置在支板的下端面，所述气缸设置在支杆的底部，所述气缸的输出轴竖直向下设置，所述支杆通过气缸与遮挡机构连接；
所述旋转机构包括套筒、第一电机、第一圆齿轮、第二圆齿轮和限位环，所述套筒和限位环均套设在支杆上，所述套筒与支杆滑动连接，所述限位环有两个，两个限位环分别位于套筒的上下两侧，所述第一电机设置在支板的下端面，所述第一圆齿轮套设在套筒上，所述套筒与第一圆齿轮传动连接，所述第二圆齿轮套设在第一电机的输出轴上，所述第一电机与第二圆齿轮传动连接，所述第一圆齿轮与第二圆齿轮啮合；
所述喷嘴机构包括喷嘴、加热块、进料管和连杆，所述喷嘴的出料口向下设置，所述喷嘴位于加热块的下方，所述进料管设置在加热块的上方，所述加热块上设有第一通孔，所述第一通孔为竖直贯穿孔，所述第一通孔的顶部与进料管连通，所述第一通孔的底部与喷嘴连通，所述连杆水平设置，所述进料管通过连杆与套筒连接，所述喷嘴机构有四个，各喷嘴机构在套筒的外周均匀分布；
所述遮挡机构包括挡板和收集室，所述挡板为圆盘形挡板，所述挡板水平设置，所述支杆通过气缸与挡板连接，所述挡板与支杆同轴设置，所述挡板的上端面设有环形槽，所述环形槽与挡板同轴设置，所述环形槽内设有第二通孔和盲孔，所述第二通孔和盲孔均为竖直贯穿孔，所述盲孔有三个，各盲孔和第二通孔在环形槽内均匀分布，所述收集室设置在挡板的下端面，所述盲孔与收集室连通。
作为优选，为了辅助进料，所述进料管的上方设有进料机构，所述进料机构包括进料板、第二电机和第三圆齿轮，所述进料板上设有第三通孔，所述第三通孔为竖直贯穿孔，所述第三通孔与进料管连通，所述进料板一侧设有开口，所述开口与通孔连通，所述第二电机设置在进料板上，所述第二电机的输出轴水平设置，所述第三圆齿轮套设在第二电机的输出轴上，所述第三圆齿轮的一端穿过开口伸入第三通孔内。
作为优选，为了防止热传导使进料管中的原料丝预先熔化而影响进料，该旋转式D打印头还设有散热机构，所述散热机构有四个，所述散热机构设置在进料管上，所述散热机构包括盘管、水箱和水泵，所述水箱设置在支板上，所述盘管盘绕在进料管上，所述水泵设置在水箱的一侧，所述水泵与水箱连通，所述盘管的一端与水箱连通，所述盘管的另一端与水泵连通。
作为优选，为了将滴落在环形槽内的原料导入收集室，所述环形槽内均匀设有若干导流板。
作为优选，为了便于控制加热温度，所述喷嘴上设有温度传感器。
作为优选，为了提高温度传感器的测量范围，所述温度传感器为热电偶温度传感器。
作为优选，为了方便将收集室内的废料排出，所述收集室的底部设有加热器。
作为优选，为了提高加热效率，所述加热器为电磁加热器。
作为优选，为了提高导热性，所述喷嘴的制作材料为铜。
作为优选，为了精确控制电机，所述第一电机为伺服电机。
本发明的有益效果是，该旋转式3D打印头设计巧妙，可行性高，具有四个喷嘴机构，可同时放入四种原料，打印时可在不同原料间进行切换，不同原料间切换时从喷嘴泄漏的原料会被导入进收集室内，保证了打印的品质。其次，进料管外设有水冷散热机构，不仅减少噪音，还能防止传统的风扇散热时风对打印头的干扰。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一种旋转式3D打印头的结构示意图。
图2是本发明的一种旋转式3D打印头的遮挡机构的俯视图。
图3是本发明的一种旋转式3D打印头的遮挡机构的仰视图。
图4是本发明的一种旋转式3D打印头的进料机构的正视图。
图5是本发明的一种旋转式3D打印头的进料机构的俯视图。
图中：1.支板，2.支杆，3.气缸，4.套筒，5.第一电机，6.第一圆齿轮，7.第二圆齿轮，8.限位环，9.喷嘴，10.加热块，11.进料管，12.连杆，13.挡板，14.收集室，15.环形槽，16.第二通孔，17.盲孔，18.进料板，19.第二电机，20.第三圆齿轮，21.第三通孔，22.开口，23.盘管，24.水箱，25.水泵，26.导流板，27.温度传感器，28.加热器。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-5所示，一种旋转式3D打印头，包括支撑机构、旋转机构、喷嘴机构和遮挡机构；
所述支撑机构包括支板1、支杆2和气缸3，所述支板1水平设置，所述支杆2竖向设置在支板1的下端面，所述气缸3设置在支杆2的底部，所述气缸3的输出轴竖直向下设置，所述支杆2通过气缸3与遮挡机构连接；
所述旋转机构包括套筒4、第一电机5、第一圆齿轮6、第二圆齿轮7和限位环8，所述套筒4和限位环8均套设在支杆2上，所述套筒4与支杆2滑动连接，所述限位环8有两个，两个限位环8分别位于套筒4的上下两侧，所述第一电机5设置在支板1的下端面，所述第一圆齿轮6套设在套筒4上，所述套筒4与第一圆齿轮6传动连接，所述第二圆齿轮7套设在第一电机5的输出轴上，所述第一电机5与第二圆齿轮7传动连接，所述第一圆齿轮6与第二圆齿轮7啮合；
所述喷嘴机构包括喷嘴9、加热块10、进料管11和连杆12，所述喷嘴9的出料口向下设置，所述喷嘴9位于加热块10的下方，所述进料管11设置在加热块10的上方，所述加热块10上设有第一通孔，所述第一通孔为竖直贯穿孔，所述第一通孔的顶部与进料管11连通，所述第一通孔的底部与喷嘴9连通，所述连杆12水平设置，所述进料管11通过连杆12与套筒4连接，所述喷嘴机构有四个，各喷嘴机构在套筒4的外周均匀分布；
所述遮挡机构包括挡板13和收集室14，所述挡板13为圆盘形挡板，所述挡板13水平设置，所述支杆2通过气缸3与挡板13连接，所述挡板13与支杆2同轴设置，所述挡板13的上端面设有环形槽15，所述环形槽15与挡板13同轴设置，所述环形槽15内设有第二通孔16和盲孔17，所述第二通孔16和盲孔17均为竖直贯穿孔，所述盲孔17有三个，各盲孔17和第二通孔16在环形槽15内均匀分布，所述收集室14设置在挡板13的下端面，所述盲孔17与收集室14连通。
作为优选，为了辅助进料，所述进料管11的上方设有进料机构，所述进料机构包括进料板18、第二电机19和第三圆齿轮20，所述进料板18上设有第三通孔21，所述第三通孔21为竖直贯穿孔，所述第三通孔21与进料管11连通，所述进料板18一侧设有开口22，所述开口22与通孔连通，所述第二电机19设置在进料板18上，所述第二电机19的输出轴水平设置，所述第三圆齿轮20套设在第二电机19的输出轴上，所述第三圆齿轮20的一端穿过开口22伸入第三通孔21内。
作为优选，为了防止热传导使进料管11中的原料丝预先熔化而影响进料，该旋转式3D打印头还设有散热机构，所述散热机构有四个，所述散热机构设置在进料管11上，所述散热机构包括盘管23、水箱24和水泵25，所述水箱24设置在支板1上，所述盘管23盘绕在进料管11上，所述水泵25设置在水箱24的一侧，所述水泵25与水箱24连通，所述盘管23的一端与水箱24连通，所述盘管23的另一端与水泵25连通。
作为优选，为了将滴落在环形槽15内的原料导入收集室14，所述环形槽15内均匀设有若干导流板26。
作为优选，为了便于控制加热温度，所述喷嘴9上设有温度传感器27。
作为优选，为了提高温度传感器27的测量范围，所述温度传感器27为热电偶温度传感器。
作为优选，为了方便将收集室14内的废料排出，所述收集室的底部设有加热器28。
作为优选，为了提高加热效率，所述加热器28为电磁加热器。
作为优选，为了提高导热性，所述喷嘴9的制作材料为铜。
作为优选，为了精确控制电机，所述第一电机5为伺服电机。
该旋转式3D打印头，安装在3D打印机的行走机构上，旋转机构的工作原理为：第一电机5驱动第二圆齿轮7转动，第二圆齿轮7带动第一圆齿轮6转动，第一圆齿轮6带轮套筒4转动，从而带动通过连杆12与套筒4连接的喷嘴机构转动。遮挡机构的工作原理为：第二通孔16用于3D打印时出料，当其中一个喷嘴机构的喷嘴9位于第二通孔16中时，其余三个喷嘴机构的喷嘴9位于盲孔17内，当需要切换原料时，气缸3将挡板13向下推，使喷嘴9与第二通孔16或盲孔17分离，此时旋转机构转过一定角度，使需要出料的喷嘴9进入第二通孔16内，其余喷嘴9则进入盲孔17内，在切换过程中喷嘴9中泄漏的原料滴落在环形槽15内，在环形槽15内的导流板26的作用下会通过盲孔17进入收集室14内。散热机构的工作原理为：水泵25将水箱24中的水抽入盘管23内，将进料管11的热量带走后，水从盘管23的另一端进入水箱，并且循环进行该过程。进料机构的工作原理为：第二电机19驱动第三圆齿轮20转动，第三圆齿轮20将第三通孔21内的原料丝挤入进料管11。
与现有技术相比，该旋转式3D打印头设计巧妙，可行性高，具有四个喷嘴机构，可同时放入四种原料，打印时可在不同原料间进行切换，不同原料间切换时从喷嘴9泄漏的原料会被导入进收集室14内，保证了打印的品质。其次，进料管11外设有水冷散热机构，不仅减少噪音，还能防止传统的风扇散热时风对打印头的干扰。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种旋转式3D打印头，其特征在于，包括支撑机构、旋转机构、喷嘴机构和遮挡机构；
所述支撑机构包括支板(1)、支杆(2)和气缸(3)，所述支板(1)水平设置，所述支杆(2)竖向设置在支板(1)的下端面，所述气缸(3)设置在支杆(2)的底部，所述气缸(3)的输出轴竖直向下设置，所述支杆(2)通过气缸(3)与遮挡机构连接；
所述旋转机构包括套筒(4)、第一电机(5)、第一圆齿轮(6)、第二圆齿轮(7)和限位环(8)，所述套筒(4)和限位环(8)均套设在支杆(2)上，所述套筒(4)与支杆(2)滑动连接，所述限位环(8)有两个，两个限位环(8)分别位于套筒(4)的上下两侧，所述第一电机(5)设置在支板(1)的下端面，所述第一圆齿轮(6)套设在套筒(4)上，所述套筒(4)与第一圆齿轮(6)传动连接，所述第二圆齿轮(7)套设在第一电机(5)的输出轴上，所述第一电机(5)与第二圆齿轮(7)传动连接，所述第一圆齿轮(6)与第二圆齿轮(7)啮合；
所述喷嘴机构包括喷嘴(9)、加热块(10)、进料管(11)和连杆(12)，所述喷嘴(9)的出料口向下设置，所述喷嘴(9)位于加热块(10)的下方，所述进料管(11)设置在加热块(10)的上方，所述加热块(10)上设有第一通孔，所述第一通孔为竖直贯穿孔，所述第一通孔的顶部与进料管(11)连通，所述第一通孔的底部与喷嘴(9)连通，所述连杆(12)水平设置，所述进料管(11)通过连杆(12)与套筒(4)连接，所述喷嘴机构有四个，各喷嘴机构在套筒(4)的外周均匀分布；
所述遮挡机构包括挡板(13)和收集室(14)，所述挡板(13)为圆盘形挡板，所述挡板(13)水平设置，所述支杆(2)通过气缸(3)与挡板(13)连接，所述挡板(13)与支杆(2)同轴设置，所述挡板(13)的上端面设有环形槽(15)，所述环形槽(15)与挡板(13)同轴设置，所述环形槽(15)内设有第二通孔(16)和盲孔(17)，所述第二通孔(16)和盲孔(17)均为竖直贯穿孔，所述盲孔(17)有三个，各盲孔(17)和第二通孔(16)在环形槽(15)内均匀分布，所述收集室(14)设置在挡板(13)的下端面，所述盲孔(17)与收集室(14)连通。
2.如权利要求1所述的旋转式3D打印头，其特征在于，所述进料管(11)的上方设有进料机构，所述进料机构包括进料板(18)、第二电机(19)和第三圆齿轮(20)，所述进料板(18)上设有第三通孔(21)，所述第三通孔(21)为竖直贯穿孔，所述第三通孔(21)与进料管(11)连通，所述进料板(18)一侧设有开口(22)，所述开口(22)与通孔连通，所述第二电机(19)设置在进料板(18)上，所述第二电机(19)的输出轴水平设置，所述第三圆齿轮(20)套设在第二电机(19)的输出轴上，所述第三圆齿轮(20)的一端穿过开口(22)伸入第三通孔(21)内。
3.如权利要求1所述的旋转式3D打印头，其特征在于，该旋转式3D打印头还设有散热机构，所述散热机构有四个，所述散热机构设置在进料管(11)上，所述散热机构包括盘管(23)、水箱(24)和水泵(25)，所述水箱(24)设置在支板(1)上，所述盘管(23)盘绕在进料管(11)上，所述水泵(25)设置在水箱(24)的一侧，所述水泵(25)与水箱(24)连通，所述盘管(23)的一端与水箱(24)连通，所述盘管(23)的另一端与水泵(25)连通。
4.如权利要求1所述的旋转式3D打印头，其特征在于，所述环形槽(15)内均匀设有若干导流板(26)。
5.如权利要求1所述的旋转式3D打印头，其特征在于，所述喷嘴(9)上设有温度传感器(27)。
6.如权利要求5所述的旋转式3D打印头，其特征在于，所述温度传感器(27)为热电偶温度传感器。
7.如权利要求1所述的旋转式3D打印头，其特征在于，所述收集室(14)的底部设有加热器(28)。
8.如权利要求7所述的旋转式3D打印头，其特征在于，所述加热器(28)为电磁加热器。
9.如权利要求1所述的旋转式3D打印头，其特征在于，所述喷嘴(9)的制作材料为铜。
10.如权利要求1所述的旋转式3D打印头，其特征在于，所述第一电机(5)为伺服电机。
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