CN106976234A - 3d绘图笔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种体积小和使用寿命长的3D绘图笔，包括笔壳、送料装置、加热装置和控制芯片，笔壳上设置有进料口，送料装置包括送料电机、传动机构和送料机构，送料电机沿笔壳竖向设置，送料电机的转轴上设置有单头蜗杆，单头蜗杆和传动机构连接，送料机构包括送料齿轮和辅助轮，传动机构和送料齿轮连接，送料齿轮和辅助轮之间设置有进丝间隙，加热装置包括喷头和加热腔，送料电机和加热腔均与控制芯片电性连接，笔壳包括头盖、壳身和尾盖，头盖为两端开孔的圆锥体结构，头盖表面上设置有弧形的散热孔，壳身为圆柱体空腔结构，壳身顶部的口部上设置有电源插口，尾盖顶面上还设置有通风口。

Description

3D绘图笔

技术领域

本发明涉及一种3D绘图笔技术领域，具体来说，涉及一种体积小和使用寿命长的3D绘图笔。

背景技术

随着3D打印技术的迅速发展，3D打印技术在人们日常生活中的应用也越来越广泛，3D打印笔作为一种能方便构造出立体模型的工具而备受欢迎，它可以供使用者涂鸦出个性的三维模型，也可以培养使用者的空间想象能力。

蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动，两轴线间的夹角可为任意值，常用的为90°。蜗杆传动用于在交错轴间传递运动和动力。蜗杆上只有一条螺旋线的称为单头蜗杆，即蜗杆转一周，涡轮转过一齿，若蜗杆上有两条螺旋线，就称为双头蜗杆，即蜗杆转一周，涡轮转过两个齿。

3D绘图笔内部设有送料装置，为了驱动送料机构沿笔身方向从上至下实现送丝，现有技术是在绘图笔尾部装有一个减速电机，该减速电机通过螺丝等固定在笔身内，减速电机直接驱动与其轴连接的送丝齿轮，使得送丝齿轮的轴向方向与笔身从上至下的竖向送丝方向垂直，从而实现竖向送丝。为了兼顾横向安装的电机，要么整只绘图笔很粗不容易握持，影响易用性和美观，要么通过减小电机尺寸来兼顾，这样会导致电机选择性很小，导致成本增加和/或驱动力不足，更重要的是电机会导致绘图笔重量重，重心不稳，平衡感差，操作起来很容易产生误差；另外，送料电机通常通过双头蜗杆和传动装置连接，但这样传动比较小，容易造成电机驱动力不足，或需要电机提供较大的动力；另外，送料装置的传动机构和送料机构通常采用单边的固定板进行固定，容易造成传动时不平衡，向一侧倾斜，对传动机构和送料机构造成磨损，降低其使用寿命；另外，3D绘图笔由于采用加热方式对耗材进行熔融，所以本身产热较高，不及时身热容易对自身零部件造成损害，降低使用寿命。

因此，特别需要一种体积小和使用寿命长的3D绘图笔，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的缺陷，提供一种体积小和使用寿命长的3D绘图笔，来解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种3D绘图笔，包括笔壳、送料装置、加热装置和控制芯片，所述笔壳上设置有进料口，所述送料装置包括送料电机、传动机构和送料机构，所述送料电机沿笔壳竖向设置，所述送料电机的转轴上设置有单头蜗杆，所述蜗杆和传动机构连接，所述送料机构包括送料齿轮和辅助轮，所述传动机构和送料齿轮连接，所述送料齿轮和辅助轮之间设置有进丝间隙，所述加热装置包括喷头和加热腔，所述送料电机和加热腔均与控制芯片电性连接。

为了进一步实现本发明，所述笔壳包括头盖、壳身和尾盖，所述头盖为两端开孔的圆锥体结构，所述头盖表面上设置有弧形的散热孔，所述壳身为圆柱体空腔结构，所述壳身顶部的口部上设置有电源插口，通过电源适配器与电源接通即可为3D绘图笔提供电源，所述进料口设置在尾盖顶面上，所述尾盖顶面上还设置有通风口。

为了进一步实现本发明，所述传动机构包括一级减速齿轮、二级减速齿轮、三级减速齿轮、四级减速齿轮和五级减速齿轮，单头蜗杆与一级减速齿轮的大齿轮相啮合，一级减速齿轮的小齿轮与二级减速齿轮的大齿轮相啮合，二级减速齿轮的小齿轮与三级减速齿轮的大齿轮相啮合，三级减速齿轮的小齿轮与四级减速齿轮的大齿轮相啮合，四级减速齿轮的小齿轮与五级减速齿轮的大齿轮相啮合。

为了进一步实现本发明，所述送料装置还包括固定机构，所述固定机构包括两块竖向设置的定向夹板，所述两块定向夹板相互平行设置，所述定向夹板上设置有用于固定传动机构和送料机构的固定孔。

为了进一步实现本发明，所述一级减速齿轮、二级减速齿轮、三级减速齿轮、四级减速齿轮和五级减速齿轮的旋转轴均通过固定孔固定在两块定向夹板中间并可沿固定孔转动。

为了进一步实现本发明，所述送料齿轮通过轴孔固定在五级减速齿轮的转轴上，所述辅助轮的转轴通过固定孔固定在定向夹板上并可沿固定孔转动，所述送料齿轮和辅助轮均设置在定向夹板的外侧，所述送料齿轮和辅助轮设置在同一外侧面上。

为了进一步实现本发明，所述送料机构还包括导料管，所述导料管为圆柱体状的空心软管，所述导料管的一端设置在进丝间隙的下方，另一端设置在加热装置的上方。

为了进一步实现本发明，还包括散热装置，所述散热装置设置在电源插口和送料电机之间，所述散热装置包括散热电机和设置在散热电机转轴上的散热叶片。

为了进一步实现本发明，所述加热装置还包括温度传感器，所述温度传感器设置在加热腔的外壁上，所述温度传感器和控制芯片电性连接。

为了进一步实现本发明，还包括控制面板，所述控制面板设置在笔壳的外表面上，所述控制面板上设置有进丝按键、调速按键、退丝按键和显示器，所述进丝按键、调速按键、退丝按键和显示器均与控制芯片电性连接。

有益效果

(1)本发明通过送料电机沿笔壳竖向设置，有效减小了送料电机横向安装在尾部占据的空间，减小了绘图笔的尺寸，降低了绘图笔的重心，提升了绘图笔的平衡性和稳定性。

(2)本发明送料电机的转轴上设置有单头蜗杆，提高传动比，使进丝的动力更加充足，送料电机选型时可以选择更小尺寸的电机，进一步减小绘图笔的尺寸，同时减小传动时的振动，降低噪声。

(3)本发明固定机构包括两块竖向设置的定向夹板，定向夹板上设置有用于固定传动机构和送料机构的固定孔，平衡传动机构和送料机构两端的受力，减小工作时传动机构和送料机构的磨损，提高使用寿命。

(4)本发明散热装置设置在电源插口和送料电机之间，散热装置包括散热电机和设置在散热电机转轴上的散热叶片，将笔壳内下部的热空气抽上来，并通过通风口排出，起到良好的散热效果，防止各部件工作时温度过高，从而造成损坏，提高3D绘图笔的使用寿命。

附图说明

图1为本发明3D绘图笔的结构示意图；

图2为本发明3D绘图笔的内部结构示意图；

图3为本发明3D绘图笔中头盖的结构示意图；

图4为本发明3D绘图笔中尾盖的结构示意图；

图5为本发明3D绘图笔中传动机构和送料机构与固定机构的连接示意图；

图6为本发明3D绘图笔中固定机构的结构示意图；

图7为本发明3D绘图笔中传动机构的结构示意图；

图8为本发明3D绘图笔中送料电机的结构示意图；

图9为本发明3D绘图笔中散热装置的结构示意图；

图10为本发明3D绘图笔的电路连接框图。

具体实施方式

在全部附图的视图中，对应的参考符号表示对应的部件。

如图1至图10所示，本发明的3D绘图笔包括笔壳1、送料装置2、加热装置3、散热装置4、控制面板5和控制芯片，其中：

笔壳1包括头盖11、壳身12和尾盖13，头盖11和壳身12通过螺纹连接或卡槽连接，壳身12和尾盖13通过螺纹连接或卡槽连接，头盖11为两端开孔的圆锥体结构，头盖11表面上设置有弧形的散热孔111，相邻散热孔111之间交错设置，壳身12为圆柱体空腔结构，壳身12顶部的口部上设置有电源插口121，通过电源适配器与电源接通即可为3D绘图笔提供电源，尾盖13顶面上设置有进料口131和通风口132，通风口132呈环形设置，通风口132沿尾盖13轴线中心对称设置有两个。

送料装置2设置在壳身12内，送料装置2包括送料电机21、固定机构22、传动机构23和送料机构24，送料电机21沿笔壳1竖向设置，有效减小了送料电机21横向安装在尾部占据的空间，减小了绘图笔的尺寸，降低了绘图笔的重心，提升了绘图笔的平衡性和稳定性，送料电机21的转轴上设置有单头蜗杆211，提高传动比，使进丝的动力更加充足，送料电机21选型时可以选择更小尺寸的电机，进一步减小绘图笔的尺寸，同时减小传动时的振动，降低噪声，固定机构22包括两块竖向设置的定向夹板221，两块定向夹板221相互平行设置，定向夹板221上设置有用于固定传动机构23和送料机构24的固定孔222，平衡传动机构23和送料机构24两端的受力，减小工作时传动机构23和送料机构24的磨损，提高使用寿命，传动机构23包括一级减速齿轮231、二级减速齿轮232、三级减速齿轮233、四级减速齿轮234和五级减速齿轮235，单头蜗杆211与一级减速齿轮231的大齿轮相啮合，一级减速齿轮231的小齿轮与二级减速齿232的大齿轮相啮合，二级减速齿轮232的小齿轮与三级减速齿轮233的大齿轮相啮合，三级减速齿轮233的小齿轮与四级减速齿轮234的大齿轮相啮合，四级减速齿轮234的小齿轮与五级减速齿轮235的大齿轮相啮合，一级减速齿轮231、二级减速齿轮232、三级减速齿轮233、四级减速齿轮234和五级减速齿轮235的旋转轴均通过固定孔222固定在两块定向夹板221中间并可沿固定孔222转动，送料机构24包括送料齿轮241、辅助轮242和导料管243，送料齿轮241通过轴孔固定在五级减速齿轮235的转轴上，辅助轮242的转轴通过固定孔222固定在定向夹板221上并可沿固定孔222转动，送料齿轮241和辅助轮242均设置在定向夹板221的外侧，送料齿轮241和辅助轮242设置在同一外侧面上，送料齿轮241和辅助轮242之间设置有进丝间隙，进丝间隙进丝间隙小于或等于该3D绘图笔耗材的直径，导料管243为圆柱体状的空心软管，导料管243的一端设置在进丝间隙的下方，另一端设置在加热装置3上方。

加热装置3用于对3D绘图笔的耗材进行加热熔融，加热装置3设置在头盖11内，加热装置3包括喷头31、加热腔32和温度传感器33，喷头31外表面上设置有隔热层311，喷头31中部设置有用于出料的通孔312，通孔312与加热腔32连通设置，温度传感器33设置在加热腔32的外壁上。

散热装置4用于对3D绘图笔的各部件进行散热，散热装置4设置在壳身12内，散热装置4设置在电源插口121和送料电机21之间，散热装置4包括散热电机41和设置在散热电机41转轴上的散热叶片42，将笔壳1内下部的热空气抽上来，并通过通风口132排出，起到良好的散热效果，防止各部件工作时温度过高，从而造成损坏，提高3D绘图笔的使用寿命。

控制芯片采用采用RP-100A，送料电机21、散热电机41、加热腔32和温度传感器33均与控制芯片电性连接。

控制面板5设置在壳身12的外表面上，控制面板5上设置有进丝按键51、调速按键52、退丝按键53和显示器54，进丝按键51、调速按键52、退丝按键53和显示器54均与控制芯片电性连接，显示器54为液晶显示器或LED显示器，进丝按键51控制送料电机21转动，通过传动机构23带动送料齿轮241正向转动，实现进丝，调速按键52控制送料电机21转动的速度，从而控制送料齿轮241的转动速度，达到调节进丝快慢的作用，退丝按键53控制送料电机21反转，通过传动机构23带动送料齿轮241反转，实现退丝，显示器54用于显示加热腔32的温度，用于对加热腔32的温度进行实时监控和显示。

使用时，通过电源适配器接通电源，启动送料电机21，送料电机21正向转动，通过传动机构23带动送料齿轮241正向转动，3D绘图笔的耗材从进料口131插入到3D绘图笔的内部，进入到送料齿轮241和辅助轮242之间的进丝间隙中，因为耗材的直径等于或大于送料齿轮241和辅助轮242之间的进丝间隙，旋转中的送料齿轮241会通过耗材带动辅助轮242被动反向旋转，从而实现3D绘图笔沿笔壳1方向从上至下的竖向送丝，耗材通过导料管243进入到加热腔32，加热腔32对3D绘图笔的耗材进行加热熔融，然后从喷头31的通孔312中溢流出来，进行绘画，当不使用时，使送料电机21反向转动，通过传动机构23带动送料齿轮241反转转动，带动耗材从下至上退丝，温度传感器33能对加热腔32内的温度进行监控，当加热腔32的温度达到设定的温度时，温度传感器33将信号传送至控制芯片，控制芯片控制加热腔32停止加热，实现恒温控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种3D绘图笔，包括笔壳、送料装置、加热装置和控制芯片，其特征在于，所述笔壳上设置有进料口，所述送料装置包括送料电机、传动机构和送料机构，所述送料电机沿笔壳竖向设置，所述送料电机的转轴上设置有单头蜗杆，所述单头蜗杆和传动机构连接，所述送料机构包括送料齿轮和辅助轮，所述传动机构和送料齿轮连接，所述送料齿轮和辅助轮之间设置有进丝间隙，所述加热装置包括喷头和加热腔，所述送料电机和加热腔均与控制芯片电性连接。

2.根据权利要求1所述的3D绘图笔，其特征在于，所述笔壳包括头盖、壳身和尾盖，所述头盖为两端开孔的圆锥体结构，所述头盖表面上设置有弧形的散热孔，所述壳身为圆柱体空腔结构，所述壳身顶部的口部上设置有电源插口，通过电源适配器与电源接通即可为3D绘图笔提供电源，所述进料口设置在尾盖顶面上，所述尾盖顶面上还设置有通风口。

3.根据权利要求1所述的3D绘图笔，其特征在于，所述传动机构包括一级减速齿轮、二级减速齿轮、三级减速齿轮、四级减速齿轮和五级减速齿轮，单头蜗杆与一级减速齿轮的大齿轮相啮合，一级减速齿轮的小齿轮与二级减速齿轮的大齿轮相啮合，二级减速齿轮的小齿轮与三级减速齿轮的大齿轮相啮合，三级减速齿轮的小齿轮与四级减速齿轮的大齿轮相啮合，四级减速齿轮的小齿轮与五级减速齿轮的大齿轮相啮合。

4.根据权利要求3所述的3D绘图笔，其特征在于，所述送料装置还包括固定机构，所述固定机构包括两块竖向设置的定向夹板，所述两块定向夹板相互平行设置，所述定向夹板上设置有用于固定传动机构和送料机构的固定孔。

5.根据权利要求4所述的3D绘图笔，其特征在于，所述一级减速齿轮、二级减速齿轮、三级减速齿轮、四级减速齿轮和五级减速齿轮的旋转轴均通过固定孔固定在两块定向夹板中间并可沿固定孔转动。

6.根据权利要求5所述的3D绘图笔，其特征在于，所述送料齿轮通过轴孔固定在五级减速齿轮的转轴上，所述辅助轮的转轴通过固定孔固定在定向夹板上并可沿固定孔转动，所述送料齿轮和辅助轮均设置在定向夹板的外侧，所述送料齿轮和辅助轮设置在同一外侧面上。

7.根据权利要求1所述的3D绘图笔，其特征在于，所述送料机构还包括导料管，所述导料管为圆柱体状的空心软管，所述导料管的一端设置在进丝间隙的下方，另一端设置在加热装置的上方。

8.根据权利要求2所述的3D绘图笔，其特征在于，还包括散热装置，所述散热装置设置在电源插口和送料电机之间，所述散热装置包括散热电机和设置在散热电机转轴上的散热叶片。

9.根据权利要求1所述的3D绘图笔，其特征在于，所述加热装置还包括温度传感器，所述温度传感器设置在加热腔的外壁上，所述温度传感器和控制芯片电性连接。

10.根据权利要求9所述的3D绘图笔，其特征在于，还包括控制面板，所述控制面板设置在笔壳的外表面上，所述控制面板上设置有进丝按键、调速按键、退丝按键和显示器，所述进丝按键、调速按键、退丝按键和显示器均与控制芯片电性连接。