CN107081903A - 一种具有余料监测功能的智能3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有余料监测功能的智能3D打印机，包括外壳、送料机构、移动机构、托盘、底座、净化机构和中控机构,外壳设置在底座上方，托盘设置在外壳内，移动机构设置在外壳顶部，送料机构设置在外壳上方，净化机构设置在外壳一侧，送料机构、移动机构和净化机构均与中控机构电连接,送料机构包括料盘、料丝、支架和检测组件,检测组件包括滚轮、滚轴、弹簧、两个触点和两个传动组件,净化机构包括管道、过滤器、鼓风机、第一电动阀和第二电动阀,该具有余料监测功能的智能3D打印机中，通过检测机构实现了对料丝余量的监测,降低了3D打印机因料丝不足而引起的损坏,通过净化机构降低了3D打印机有害气体排放,降低了对操作者健康的危害。

Description

一种具有余料监测功能的智能3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印设备领域，特别涉及一种具有余料监测功能的智能3D打印机。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是以数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品，通过逐层打印的方式来构造物体，将数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序，把产品一层层制造出来。

一般3D打印机在打印的过程中，由于需要对料丝进行加热，因此会产生各种有害气体，操作人员长期吸入，会对人体健康造成损害，不仅如此，普通3D打印机无法检测料丝的余量，在料丝用完之后机器还会继续运行，容易损坏机器，造成不必要的损失。

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，提供一种具有余料监测功能的智能3D打印机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有余料监测功能的智能3D打印机，包括外壳、送料机构、移动机构、托盘、底座、净化机构和中控机构，所述外壳设置在底座的上方，所述托盘设置在外壳内，所述移动机构设置在外壳的顶部，所述送料机构设置在外壳的上方，所述净化机构设置在外壳的一侧，所述送料机构、移动机构和净化机构均与中控机构电连接；

所述送料机构包括料盘、料丝、支架和检测组件，所述料丝的一端设置在料盘上，所述料丝的另一端与移动机构连接，所述料盘套设在支架的底部；

所述检测组件设置在支架的顶部，所述检测组件包括滚轮、滚轴、弹簧、两个触点和两个传动组件，所述传动组件与触点一一对应，所述滚轮通过滚轴设置在料盘的上方，所述滚轮与料盘上的料丝接触，所述滚轴水平设置且滚轴的两端分别通过传动组件与对应的触点连接，所述弹簧设置在两个传动组件之间；

其中，在3D打印机使用的过程中，将料盘上的料丝直接送到喷嘴，通过喷嘴加热料丝，然后将加热后的料丝喷出，从而打印出不同的物件，在此过程中，由于弹簧的作用，使传动组件给滚轴施加一个向下的力，从而通过滚轴给滚轮施加一个向下的力，由于在打印的过程中，绕在料盘上的料丝不断的减少，使滚轮在力的作用下不断的向下移动，此时传动组件在弹簧的的作用下，带动两个触点向中间移动，当料丝用完的时候，两个触点接触到一起，使3D打印机发出报警，同时停止打印作业，提高了3D打印机的安全性能；

所述移动机构包括第一滑动块、导轨、第一动力轴和第二动力轴，所述导轨的数量为四个，四个所述导轨分别设置在外壳的内壁且位于同一水平高度上，所述第一滑动块套设在第一动力轴上，所述第一滑动块还套设在第二动力轴上，所述第一动力轴和第二动力轴的两端均设有动力轮，所述动力轮与导轨连接；

其中，通过动力轮内部设置的电机驱动动力轮转动，四个动力轮分别设置在第一动力轴和第二动力轴的两端，通过动力轮的驱动使第一动力轴沿导轨前后运动，第二动力轴沿导轨左右运动，从而驱动套设在第一动力轴和第二动力轴上的第一滑动块实现同一平面内的前后左右的运动，从而实现了3D打印机的打印功能；

所述净化机构包括管道、过滤器、鼓风机、第一电动阀和第二电动阀，所述管道设有两个出气口和一个进气口，所述管道的其中一个出气口通过第二电动阀与外壳的内部连通，所述管道的另一个出气口通过第一电动阀与外壳的外部连通，所述管道的进气口通过过滤器与外壳的内部连通，所述鼓风机设置在外壳的内部且位于管道的进气口处；

其中，通过鼓风机将3D打印机内部的空气送到过滤器进行过滤，然后经过检测，如果空气质量达标，则中控机构控制第一电动阀打开，将干净的空气排放到打印机外部，如果空气质量不达标，则中控机构控制第二电动阀打开，将不达标的空气送回到打印机内部再次进行过滤，从而有效的减少了3D打印机有害气体的排放，降低了对人体健康的危害；

作为优选，所述中控机构包括面板、设置在面板上的显示屏、控制按键和设置在底座内部的中控组件，所述中控组件包括中央控制模块，与中央控制模块的连接的无线通讯模块、工作电源模块、按键接收模块、声音控制模块、显示控制模块、电机控制模块和阀门控制模块，所述天线与无线通讯模块电连接，所述控制按键与按键接收模块电连接，所述显示屏与显示控制模块电连接，所述鼓风机与电机控制模块电连接，所述第一电动阀和第二电动阀均与阀门控制模块电连接；

其中，中央控制模块是用来控制的模块，中央控制模块不仅可以是PLC，还可以是单片机，通过中央控制模块对3D打印机各部件的控制，提高了3D打印机的智能化程度，无线通讯模块是用来通讯的模块，在这里，通过天线实现了3D打印机的远程控制功能，工作电源模块是用来控制电源的模块，在这里，用来控制蓄电池给各部件供电，按键接收模块是用来控制按键的模块，在这里，用来接收控制按键的控制信号，声音控制模块是用来控制声音的模块，在这里，用来控制扬声器发出报警信号，显示控制模块是用来控制显示的模块，在这里，用来控制显示屏显示3D打印机的工作状态，电机控制模块是用来控制电机的模块，在这里，用来控制鼓风机将3D打印机内部的有害气体排出，阀门控制模块是用来控制阀门的模块，在这里，用来控制第一电动阀和第二电动阀的开关。

作为优选，所述传动组件包括第二滑动块和传动杆，所述传动杆的一端与滚轴的一端铰接，所述传动杆的另一端与第二滑动块铰接，所述第二滑动块套设在支架的顶部，所述触点设置在第二滑动块上；

其中，在弹簧的作用下，给第二滑动块一个水平方向向中间的力，由于第二滑动块通过传动杆与滚轴铰接，使滚轴受到一个垂直方向向下的力，从而使滚轮也受到一个向下的力，由于料丝在打印过程中的不断减少，使滚轮不停的向下移动，从而带动第二滑动块沿支架的顶部向中间方向移动，当料丝用完之后，设置在第二滑动块上方的两个触点相互接触，通过电气控制使扬声器发出报警声，同时结束3D打印机的打印作业，提高了3D打印机的安全性。

作为优选，为了使第一滑动块能够实现在同一平面内前后左右无障碍运动，使3D打印机实现打印功能，所述第一动力轴和第二动力轴处于不同水平面上且相互垂直。

作为优选，所述过滤器包括第一过滤层、第二过滤层、第三过滤层、第四过滤层和第五过滤层，所述第一过滤层为焦化棉粗过滤层，所述第二过滤层为HEPA过滤层，所述第三过滤层为纳米银过滤层，所述第四过滤层为等离子发生器层，所述第五过滤层为光催化up-钛过滤层；

其中，第一过滤层可以对有害气体中的大颗粒物质进行过滤，第二过滤层可以对0.5微米以下的颗粒灰尘进行过滤，第三过滤层可以起到抗菌防臭的作用，第四过滤层可以消除烟尘和异味，第五过滤层可以有效的分解有害气体和物质，通过过滤器可以有效的过滤掉3D打印机打印过程中产生的有害气体，减少了有害气体对操作人员健康的危害。

作为优选，为了使3D打印机的料丝在用完的时候3D打印机能发出报警声，提醒操作员更换料丝，所述底座上设有扬声器，所述扬声器与声音控制模块电连接。

作为优选，为了使3D打印机在没有电源的情况下也能实现打印作业，所述底座内还设有蓄电池，所述蓄电池与工作电源模块电连接。

作为优选，为了提高显示屏的显示效果，所述显示屏为液晶显示屏。

作为优选，为了提高按键的灵敏度，所述控制按键为轻触按键。

作为优选，为了增加托盘的使用寿命，所述托盘为陶瓷材质。

本发明的有益效果是，该具有余料监测功能的智能3D打印机中，通过检测机构实现了对料丝余量的监测,降低了3D打印机打印过程中因料丝不足而引起的损坏,不仅如此,通过净化机构降低了3D打印机有害气体的排放,降低了对操作者健康的危害。

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是本发明的具有余料监测功能的智能3D打印机的结构示意图；

图2是本发明的具有余料监测功能的智能3D打印机的送料机构的结构示意图；

图3是本发明的具有余料监测功能的智能3D打印机的过滤器的内部结构示意图；

图4是本发明的具有余料监测功能的智能3D打印机的移动机构的结构示意图；

图5是本发明的具有余料监测功能的智能3D打印机的电气控制原理图；

图中：1.外壳，2.料丝，3.料盘，4.支撑杆，5.第一滑动块，6.喷嘴，7.托盘，8.控制按键，9.显示屏，10.扬声器，11.底座，12.鼓风机，13.第一电动阀，14.过滤器，15.第二电动阀，16.管道，17.移动机构，18.支架，19.第二滑动块，20.弹簧，21.触点，22.传动杆，23.滚轮，24.滚轴，25.第一过滤层，26.第二过滤层，27.第三过滤层，28.第四过滤层，29.第五过滤层，30.动力轮，31.导轨，32.第一动力轴，33.第二动力轴，34.天线，35.无线通讯模块，36.中央控制模块，37.声音控制模块，38.显示控制模块，39.电机控制模块，40.阀门控制模块，41.工作电源模块，42.按键接收模块，43.蓄电池。

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-图5所示，一种具有余料监测功能的智能3D打印机，包括外壳1、送料机构、移动机构17、托盘7、底座11、净化机构和中控机构，所述外壳1设置在底座11的上方，所述托盘7设置在外壳1内，所述移动机构17设置在外壳1的顶部，所述送料机构设置在外壳1的上方，所述净化机构设置在外壳1的一侧，所述送料机构、移动机构17和净化机构均与中控机构电连接；

所述送料机构包括料盘3、料丝2、支架18和检测组件，所述料丝2的一端设置在料盘3上，所述料丝2的另一端与移动机构连接，所述料盘3套设在支架18的底部；

所述检测组件设置在支架18的顶部，所述检测组件包括滚轮23、滚轴24、弹簧20、两个触点21和两个传动组件，所述传动组件与触点21一一对应，所述滚轮23通过滚轴24设置在料盘3的上方，所述滚轮23与料盘3上的料丝2接触，所述滚轴24水平设置且滚轴24的两端分别通过传动组件与对应的触点21连接，所述弹簧20设置在两个传动组件之间；

其中，在3D打印机使用的过程中，将料盘3上的料丝2直接送到喷嘴6，通过喷嘴6加热料丝2，然后将加热后的料丝2喷出，从而打印出不同的物件，在此过程中，由于弹簧20的作用，使传动组件给滚轴24施加一个向下的力，从而通过滚轴24给滚轮23施加一个向下的力，由于在打印的过程中，绕在料盘3上的料丝2不断的减少，使滚轮23在力的作用下不断的向下移动，此时传动组件在弹簧的20的作用下，带动两个触点21向中间移动，当料丝2用完的时候，两个触点21接触到一起，使3D打印机发出报警，同时停止打印作业，提高了3D打印机的安全性能；

所述移动机构17包括第一滑动块5、导轨31、第一动力轴32和第二动力轴33，所述导轨31的数量为四个，四个所述导轨31分别设置在外壳1的内壁且位于同一水平高度上，所述第一滑动块5套设在第一动力轴32上，所述第一滑动块5还套设在第二动力轴33上，所述第一动力轴32和第二动力轴33的两端均设有动力轮30，所述动力轮30与导轨31连接；

其中，通过动力轮30内部设置的电机驱动动力轮30转动，四个动力轮30分别设置在第一动力轴32和第二动力轴33的两端，通过动力轮30的驱动使第一动力轴32沿导轨前后运动，第二动力轴33沿导轨左右运动，从而驱动套设在第一动力轴32和第二动力轴33上的第一滑动块5实现同一平面内的前后左右的运动，从而实现了3D打印机的打印功能；

所述净化机构包括管道16、过滤器14、鼓风机12、第一电动阀13和第二电动阀15，所述管道16设有两个出气口和一个进气口，所述管道16的其中一个出气口通过第二电动阀15与外壳1的内部连通，所述管道16的另一个出气口通过第一电动阀13与外壳1的外部连通，所述管道16的进气口通过过滤器14与外壳1的内部连通，所述鼓风机12设置在外壳1的内部且位于管道16的进气口处；

其中，通过鼓风机12将3D打印机内部的空气送到过滤器14进行过滤，然后经过检测，如果空气质量达标，则中控机构控制第一电动阀13打开，将干净的空气排放到打印机外部，如果空气质量不达标，则中控机构控制第二电动阀15打开，将不达标的空气送回到打印机内部再次进行过滤，从而有效的减少了3D打印机有害气体的排放，降低了对人体健康的危害；

作为优选，所述中控机构包括面板、设置在面板上的显示屏9、控制按键8和设置在底座11内部的中控组件，所述中控组件包括中央控制模块36，与中央控制模块36的连接的无线通讯模块35、工作电源模块41、按键接收模块42、声音控制模块37、显示控制模块38、电机控制模块39和阀门控制模块40，所述天线34与无线通讯模块35电连接，所述控制按键8与按键接收模块42电连接，所述显示屏9与显示控制模块38电连接，所述鼓风机12与电机控制模块39电连接，所述第一电动阀13和第二电动阀15均与阀门控制模块40电连接；

其中，中央控制模块36是用来控制的模块，中央控制模块36不仅可以是PLC，还可以是单片机，通过中央控制模块36对3D打印机各部件的控制，提高了3D打印机的智能化程度，无线通讯模块35是用来通讯的模块，在这里，通过天线34实现了3D打印机的远程控制功能，工作电源模块41是用来控制电源的模块，在这里，用来控制蓄电池43给各部件供电，按键接收模块42是用来控制按键的模块，在这里，用来接收控制按键8的控制信号，声音控制模块37是用来控制声音的模块，在这里，用来控制扬声器10发出报警信号，显示控制模块38是用来控制显示的模块，在这里，用来控制显示屏9显示3D打印机的工作状态，电机控制模块39是用来控制电机的模块，在这里，用来控制鼓风机12将3D打印机内部的有害气体排出，阀门控制模块40是用来控制阀门的模块，在这里，用来控制第一电动阀13和第二电动阀15的开关。

作为优选，所述传动组件包括第二滑动块19和传动杆22，所述传动杆22的一端与滚轴24的一端铰接，所述传动杆22的另一端与第二滑动块19铰接，所述第二滑动块19套设在支架18的顶部，所述触点21设置在第二滑动块19上；

其中，在弹簧20的作用下，给第二滑动块19一个水平方向向中间的力，由于第二滑动块19通过传动杆22与滚轴24铰接，使滚轴24受到一个垂直方向向下的力，从而使滚轮23也受到一个向下的力，由于料丝2在打印过程中的不断减少，使滚轮23不停的向下移动，从而带动第二滑动块19沿支架18的顶部向中间方向移动，当料丝2用完之后，设置在第二滑动块19上方的两个触点21相互接触，通过电气控制使扬声器10发出报警声，同时结束3D打印机的打印作业，提高了3D打印机的安全性。

作为优选，为了使第一滑动块5能够实现在同一平面内前后左右无障碍运动，使3D打印机实现打印功能，所述第一动力轴32和第二动力轴33处于不同水平面上且相互垂直。

作为优选，所述过滤器16包括第一过滤层25、第二过滤层26、第三过滤层27、第四过滤层28和第五过滤层29，所述第一过滤层25为焦化棉粗过滤层，所述第二过滤层26为HEPA过滤层，所述第三过滤层27为纳米银过滤层，所述第四过滤层28为等离子发生器层，所述第五过滤层29为光催化up-钛过滤层；

其中，第一过滤层25可以对有害气体中的大颗粒物质进行过滤，第二过滤层26可以对0.5微米以下的颗粒灰尘进行过滤，第三过滤层27可以起到抗菌防臭的作用，第四过滤层28可以消除烟尘和异味，第五过滤层29可以有效的分解有害气体和物质，通过过滤器16可以有效的过滤掉3D打印机打印过程中产生的有害气体，减少了有害气体对操作人员健康的危害。

作为优选，为了使3D打印机的料丝2在用完的时候3D打印机能发出报警声，提醒操作员更换料丝2，所述底座11上设有扬声器10，所述扬声器10与声音控制模块37电连接。

作为优选，为了使3D打印机在没有电源的情况下也能实现打印作业，所述底座11内还设有蓄电池43，所述蓄电池43与工作电源模块41电连接。

作为优选，为了提高显示屏9的显示效果，所述显示屏9为液晶显示屏。

作为优选，为了提高按键的灵敏度，所述控制按键8为轻触按键。

作为优选，为了增加托盘7的使用寿命，所述托盘7为陶瓷材质。

与现有技术相比，该具有余料监测功能的智能3D打印机中，通过检测机构实现了对料丝2余量的监测,降低了3D打印机打印过程中因料丝2不足而引起的损坏,不仅如此,通过净化机构降低了3D打印机有害气体的排放,降低了对操作者健康的危害。

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)

1.一种具有余料监测功能的智能3D打印机，其特征在于，包括外壳(1)、送料机构、移动机构(17)、托盘(7)、底座(11)、净化机构和中控机构，所述外壳(1)设置在底座(11)的上方，所述托盘(7)设置在外壳(1)内，所述移动机构(17)设置在外壳(1)的顶部，所述送料机构设置在外壳(1)的上方，所述净化机构设置在外壳(1)的一侧，所述送料机构、移动机构(17)和净化机构均与中控机构电连接；

所述送料机构包括料盘(3)、料丝(2)、支架(18)和检测组件，所述料丝(2)的一端设置在料盘(3)上，所述料丝(2)的另一端与移动机构连接，所述料盘(3)套设在支架(18)的底部；

所述检测组件设置在支架(18)的顶部，所述检测组件包括滚轮(23)、滚轴(24)、弹簧(20)、两个触点(21)和两个传动组件，所述传动组件与触点(21)一一对应，所述滚轮(23)通过滚轴(24)设置在料盘(3)的上方，所述滚轮(23)与料盘(3)上的料丝(2)接触，所述滚轴(24)水平设置且滚轴(24)的两端分别通过传动组件与对应的触点(21)连接，所述弹簧(20)设置在两个传动组件之间；

所述移动机构(17)包括第一滑动块(5)、导轨(31)、第一动力轴(32)和第二动力轴(33)，所述导轨(31)的数量为四个，四个所述导轨(31)分别设置在外壳(1)的内壁且位于同一水平高度上，所述第一滑动块(5)套设在第一动力轴(32)上，所述第一滑动块(5)还套设在第二动力轴(33)上，所述第一动力轴(32)和第二动力轴(33)的两端均设有动力轮(30)，所述动力轮(30)与导轨(31)连接；

所述净化机构包括管道(16)、过滤器(14)、鼓风机(12)、第一电动阀(13)和第二电动阀(15)，所述管道(16)设有两个出气口和一个进气口，所述管道(16)的其中一个出气口通过第二电动阀(15)与外壳(1)的内部连通，所述管道(16)的另一个出气口通过第一电动阀(13)与外壳(1)的外部连通，所述管道(16)的进气口通过过滤器(14)与外壳(1)的内部连通，所述鼓风机(12)设置在外壳(1)的内部且位于管道(16)的进气口处。

2.如权利要求1所述的具有余料监测功能的智能3D打印机，其特征在于，所述中控机构包括面板、设置在面板上的显示屏(9)、控制按键(8)和设置在底座(11)内部的中控组件，所述中控组件包括中央控制模块(36)，与中央控制模块(36)的连接的无线通讯模块(35)、工作电源模块(41)、按键接收模块(42)、声音控制模块(37)、显示控制模块(38)、电机控制模块(39)和阀门控制模块(40)，所述天线(34)与无线通讯模块(35)电连接，所述控制按键(8)与按键接收模块(42)电连接，所述显示屏(9)与显示控制模块(38)电连接，所述鼓风机(12)与电机控制模块(39)电连接，所述第一电动阀(13)和第二电动阀(15)均与阀门控制模块(40)电连接。

3.如权利要求1所述的具有余料监测功能的智能3D打印机，其特征在于，所述传动组件包括第二滑动块(19)和传动杆(22)，所述传动杆(22)的一端与滚轴(24)的一端铰接，所述传动杆(22)的另一端与第二滑动块(19)铰接，所述第二滑动块(19)套设在支架(18)的顶部，所述触点(21)设置在第二滑动块(19)上。

4.如权利要求1所述的具有余料监测功能的智能3D打印机，其特征在于，所述第一动力轴(32)和第二动力轴(33)处于不同水平面上且相互垂直。

5.如权利要求1所述的具有余料监测功能的智能3D打印机，其特征在于，所述过滤器(16)包括第一过滤层(25)、第二过滤层(26)、第三过滤层(27)、第四过滤层(28)和第五过滤层(29)，所述第一过滤层(25)为焦华棉粗过滤层，所述第二过滤层(26)为HEPA过滤层，所述第三过滤层(27)为纳米银过滤层，所述第四过滤层(28)为等离子发生器层，所述第五过滤层(29)为光催化up-钛过滤层。

6.如权利要求2所述的具有余料监测功能的智能3D打印机，其特征在于，所述底座(11)上设有扬声器(10)，所述扬声器(10)与声音控制模块(37)电连接。

7.如权利要求2所述的具有余料监测功能的智能3D打印机，其特征在于，所述底座(11)内还设有蓄电池(43)，所述蓄电池(43)与工作电源模块(41)电连接。

8.如权利要求2所述的具有余料监测功能的智能3D打印机，其特征在于，所述显示屏(9)为液晶显示屏。

9.如权利要求2所述的具有余料监测功能的智能3D打印机，其特征在于，所述控制按键为轻触按键。

10.如权利要求1所述的具有余料监测功能的智能3D打印机，其特征在于，所述托盘(7)为陶瓷材质。