CN107139448B - 一种具有防拉丝功能的智能型3d打印机 - Google Patents

一种具有防拉丝功能的智能型3d打印机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有防拉丝功能的智能型3D打印机，包括底座、打印平台、顶板、材料盘、送丝管、升降板、打印单元和两个升降单元，打印单元包括平移板、支撑单元、打印喷头、堵塞板和两个驱动单元，驱动单元包括第二驱动电机、第二驱动轴、伸缩单元和散热单元，伸缩单元包括气泵、气管、气缸和活塞，散热单元包括第三驱动电机、第三驱动轴和若干叶片，该具有防拉丝功能的智能型3D打印机通过驱动单元将堵塞板移动至打印喷头下方并使堵塞板上移堵住打印喷头，防止材料流出，产生拉丝现象，不仅如此，通过散热单元对打印喷头进行散热降温处理，使材料容易附着在打印喷头内部，不易挤出，进一步防止了拉丝现象产生，提高了设备的实用性。

Description

一种具有防拉丝功能的智能型3D打印机
技术领域
本发明涉及3D打印设备领域，特别涉及一种具有防拉丝功能的智能型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。
现有的3D打印机在打印过程中，经常会出现拉丝的问题，拉丝就是挤出机越过开放空间时留下的残留线状物体。为了避免出现拉丝，通常采用材料回抽的方式，即在喷头移动到下一个点之前，会将耗材反方向拉回一段距离，当移动到下一个点时，耗材又再次挤出来。虽然理论上可以避免，但是实际过程中仍会出现拉丝的问题现象，特别是在回抽距离不足、回抽速度过慢、喷头温度过高和悬空移动距离过长这四种情况下，在喷头的喷嘴处，仍会有部分的耗材流出，从而使拉丝问题无法彻底地解决，造成打印失败。
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，提供一种具有防拉丝功能的智能型3D打印机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有防拉丝功能的智能型3D打印机，包括底座、打印平台、顶板、材料盘、送丝管、升降板、平面移动机构、打印单元和两个升降单元，两个所述升降单元分别设置在底座的两侧且位于底座的上方，所述升降板设置在两个升降单元之间，所述升降单元与升降板传动连接，所述平面移动机构设置在升降板的下方且与打印单元传动连接，所述打印平台固定在底座的上方，所述顶板架设在两个升降单元上，所述材料盘固定在顶板的上方且通过送丝管与打印单元连接；
所述打印单元包括平移板、支撑单元、打印喷头、堵塞板和两个驱动单元，所述支撑单元设置在平移板的下方，所述打印喷头设置在支撑单元的下方，所述打印喷头与送丝管连通，所述堵塞板设置在打印喷头的下方，两个所述驱动单元分别设置在打印喷头的两侧且与堵塞板传动连接；
所述驱动单元包括第二驱动电机、第二驱动轴、伸缩单元和散热单元，所述第二驱动电机固定在平移板上且通过第二驱动轴与伸缩单元传动连接，所述散热单元设置在伸缩单元的一侧且靠近打印喷头；
所述伸缩单元包括气泵、气管、气缸和活塞，所述气泵固定在气缸的一侧且远离打印喷头，所述气泵通过气管与气缸连通，所述气缸的顶端固定在第二驱动轴上，所述活塞的顶端设置在气缸内，所述活塞的底端与堵塞板固定连接；
所述散热单元包括第三驱动电机、第三驱动轴和若干叶片，所述第三驱动电机固定在气缸上且与第三驱动轴传动连接，所述叶片周向均匀分布在第三驱动轴的外周。
作为优选，为了带动升降板在竖直方向上移动从而实现逐层打印功能，所述升降单元包括第一驱动电机、第一驱动轴、移动块和缓冲块，所述第一驱动电机固定在底座上且与第一驱动轴的底端传动连接，所述第一驱动轴的外周设有外螺纹，所述移动块套设在第一驱动轴上且与升降板固定连接，所述移动块内设有内螺纹，所述移动块内的内螺纹与第一驱动轴上的外螺纹相匹配，所述缓冲块设置在第一驱动轴的顶端且固定在顶板上。
作为优选，利用无刷直流电机驱动精度高的特点，为了保证逐层打印的精度，所述第一驱动电机为无刷直流电机。
作为优选，为了辅助支撑打印喷头，所述支撑单元包括固定杆、平衡杆和两个支撑配件，所述固定杆的顶端固定在平移板上，所述平衡杆的中端固定在固定杆的底端，两个所述支撑配件分别设置在平衡杆的两侧，所述支撑配件包括侧杆、滑杆、滑环和限位块，所述滑环固定在平衡杆上且套设在滑杆上，所述限位块固定在滑杆的顶端，所述滑杆通过侧杆与打印喷头固定连接。
作为优选，为了使打印喷头在竖直方向上移动时具有一定的缓冲性，所述支撑配件还包括弹簧，所述限位块通过弹簧与平移板连接。
作为优选，为了固定活塞的移动方向，所述气缸内设有限位环，所述限位环固定在气缸的内壁上且套设在活塞上。
作为优选，为了使打印喷头挤出的材料能够紧贴打印平台，防止打印时产生翘边现象，所述打印平台上设有美纹纸。
作为优选，利用铜丝导电发热的特点，为了提高打印平台的表面温度，防止打印材料遇冷收缩产生翘边现象，所述打印平台内设有导电铜丝。
作为优选，为了保证打印平台的表面各处能均匀受热，所述导电铜丝的形状为S形。
作为优选，为了便于设备的移动，所述底座的下方设有万向轮。
该打印机的打印喷头在打印材料时，在打印单元内部的驱动单元中，首先由气泵增加气缸内气压，使活塞向远离气缸方向移动，而后由第二驱动电机通过第二驱动轴转动带动气缸转动，使堵塞板以第二驱动轴的中心轴转动，从而使打印喷头能够挤出材料进行打印。当打印喷头需要移动一段距离再进行打印时，为了防止拉丝现象出现，此时第二驱动电机带动气缸转动，使堵塞板移动至打印喷头的喷嘴正下方，而后气泵减小气缸内的气压，使活塞向气缸内移动，从而使堵塞板堵住打印喷头，防止打印材料流出，造成拉丝现象。该具有防拉丝功能的智能型3D打印机通过驱动单元将堵塞板移动至打印喷头下方并使堵塞板上移堵住打印喷头，防止材料流出，产生拉丝现象。
在堵塞板转动至打印喷头下方的过程中，由于打印喷头内部的温度很高，材料会非常粘，这种情况下会使得在堵塞板转动到目标位置前材料就会从打印喷头内流出，为了防止这种情况发生，通过散热单元对打印喷头进行散热，由第三驱动电机通过第三驱动轴带动叶片转动，产生强烈的气流，气流流动带走打印喷头表面温度，使打印喷头能够实现散热降温，通过降温，使打印喷头内的材料温度降低，从而使材料附着在打印喷头内部，不易挤出，进一步防止了拉丝现象产生。该具有防拉丝功能的智能型3D打印机通过散热单元对打印喷头进行散热降温处理，使材料容易附着在打印喷头内部，不易挤出，进一步防止了拉丝现象产生。
本发明的有益效果是，该具有防拉丝功能的智能型3D打印机通过驱动单元将堵塞板移动至打印喷头下方并使堵塞板上移堵住打印喷头，防止材料流出，产生拉丝现象，不仅如此，通过散热单元对打印喷头进行散热降温处理，使材料容易附着在打印喷头内部，不易挤出，进一步防止了拉丝现象产生，提高了设备的实用性。
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是本发明的具有防拉丝功能的智能型3D打印机的结构示意图；
图2是本发明的具有防拉丝功能的智能型3D打印机的打印单元的结构示意图；
图3是本发明的具有防拉丝功能的智能型3D打印机的驱动单元的结构示意图；
图4是本发明的具有防拉丝功能的智能型3D打印机的支撑单元的结构示意图；
图中：1.底座，2.万向轮，3.打印平台，4.导电铜丝，5.打印单元，6.第一驱动电机，7.第一驱动轴，8.移动块，9.缓冲块，10.顶板，11.材料盘，12.送丝管，13.升降板，14.平面移动机构，15.平移板，16.支撑单元，17.打印喷头，18.堵塞板，19驱动单元，20.第二驱动电机，21.第二驱动轴，22.气缸，23.气泵，24.气管，25.活塞，26.限位环，27.第三驱动电机，28.第三驱动轴，29.叶片，30.固定杆，31.平衡杆，32.侧杆，33.滑杆，34.滑环，35.限位块，36.弹簧。
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4所示，一种具有防拉丝功能的智能型3D打印机，包括底座1、打印平台3、顶板10、材料盘11、送丝管12、升降板13、平面移动机构14和打印单元5、两个升降单元，两个所述升降单元分别设置在底座1的两侧且位于底座1的上方，所述升降板13设置在两个升降单元之间，所述升降单元与升降板13传动连接，所述平面移动机构14设置在升降板13的下方且与打印单元5传动连接，所述打印平台3固定在底座1的上方，所述顶板10架设在两个升降单元上，所述材料盘11固定在顶板10的上方且通过送丝管12与打印单元5连接；
所述打印单元5包括平移板15、支撑单元16、打印喷头17、堵塞板18和两个驱动单元19，所述支撑单元16设置在平移板15的下方，所述打印喷头17设置在支撑单元16的下方，所述打印喷头17与送丝管12连通，所述堵塞板18设置在打印喷头17的下方，两个所述驱动单元19分别设置在打印喷头17的两侧且与堵塞板18传动连接；
所述驱动单元19包括第二驱动电机20、第二驱动轴21、伸缩单元和散热单元，所述第二驱动电机20固定在平移板15上且通过第二驱动轴21与伸缩单元传动连接，所述散热单元设置在伸缩单元的一侧且靠近打印喷头17；
所述伸缩单元包括气泵23、气管24、气缸22和活塞25，所述气泵23固定在气缸22的一侧且远离打印喷头17，所述气泵23通过气管24与气缸22连通，所述气缸22的顶端固定在第二驱动轴21上，所述活塞25的顶端设置在气缸22内，所述活塞25的底端与堵塞板18固定连接；
所述散热单元包括第三驱动电机27、第三驱动轴28和若干叶片29，所述第三驱动电机27固定在气缸22上且与第三驱动轴28传动连接，所述叶片周向均匀分布在第三驱动轴28的外周。
作为优选，为了带动升降板13在竖直方向上移动从而实现逐层打印功能，所述升降单元包括第一驱动电机6、第一驱动轴7、移动块8和缓冲块9，所述第一驱动电机6固定在底座1上且与第一驱动轴7的底端传动连接，所述第一驱动轴7的外周设有外螺纹，所述移动块8套设在第一驱动轴7上且与升降板13固定连接，所述移动块8内设有内螺纹，所述移动块8内的内螺纹与第一驱动轴7上的外螺纹相匹配，所述缓冲块9设置在第一驱动轴7的顶端且固定在顶板10上。
作为优选，利用无刷直流电机驱动精度高的特点，为了保证逐层打印的精度，所述第一驱动电机6为无刷直流电机。
作为优选，为了辅助支撑打印喷头17，所述支撑单元16包括固定杆30、平衡杆31和两个支撑配件，所述固定杆30的顶端固定在平移板15上，所述平衡杆31的中端固定在固定杆30的底端，两个所述支撑配件分别设置在平衡杆31的两侧，所述支撑配件包括侧杆32、滑杆33、滑环34和限位块35，所述滑环34固定在平衡杆31上且套设在滑杆33上，所述限位块35固定在滑杆33的顶端，所述滑杆33通过侧杆32与打印喷头17固定连接。
作为优选，为了使打印喷头17在竖直方向上移动时具有一定的缓冲性，所述支撑配件还包括弹簧36，所述限位块35通过弹簧36与平移板16连接。
作为优选，为了固定活塞25的移动方向，所述气缸22内设有限位环26，所述限位环26固定在气缸22的内壁上且套设在活塞25上。
作为优选，为了使打印喷头17挤出的材料能够紧贴打印平台3，防止打印时产生翘边现象，所述打印平台3上设有美纹纸。
作为优选，利用铜丝导电发热的特点，为了提高打印平台3的表面温度，防止打印材料遇冷收缩产生翘边现象，所述打印平台3内设有导电铜丝4。
作为优选，为了保证打印平台3的表面各处能均匀受热，所述导电铜丝4的形状为S形。
作为优选，为了便于设备的移动，所述底座1的下方设有万向轮2。
该打印机的打印喷头17在打印材料时，在打印单元5内部的驱动单元19中，首先由气泵23增加气缸22内气压，使活塞25向远离气缸22方向移动，而后由第二驱动电机20通过第二驱动轴21转动带动气缸22转动，使堵塞板18以第二驱动轴21的中心轴转动，从而使打印喷头17能够挤出材料进行打印。当打印喷头17需要移动一段距离再进行打印时，为了防止拉丝现象出现，此时第二驱动电机20带动气缸22转动，使堵塞板18移动至打印喷头17的喷嘴正下方，而后气泵23减小气缸22内的气压，使活塞25向气缸22内移动，从而使堵塞板18堵住打印喷头17，防止打印材料流出，造成拉丝现象。该具有防拉丝功能的智能型3D打印机通过驱动单元19将堵塞板18移动至打印喷头17下方并使堵塞板18上移堵住打印喷头17，防止材料流出，产生拉丝现象。
在堵塞板18转动至打印喷头17下方的过程中，由于打印喷头1内部的温度很高，材料会非常粘，这种情况下会使得在堵塞板18转动到目标位置前材料就会从打印喷头17内流出，为了防止这种情况发生，通过散热单元对打印喷头17进行散热，由第三驱动电机27通过第三驱动轴28带动叶片29转动，产生强烈的气流，气流流动带走打印喷头17表面温度，使打印喷头17能够实现散热降温，通过降温，使打印喷头17内的材料温度降低，从而使材料17附着在打印喷头17内部，不易挤出，进一步防止了拉丝现象产生。该具有防拉丝功能的智能型3D打印机通过散热单元对打印喷头17进行散热降温处理，使材料容易附着在打印喷头17内部，不易挤出，进一步防止了拉丝现象产生。
与现有技术相比，该具有防拉丝功能的智能型3D打印机通过驱动单元19将堵塞板18移动至打印喷头17下方并使堵塞板18上移堵住打印喷头17，防止材料流出，产生拉丝现象，不仅如此，通过散热单元对打印喷头17进行散热降温处理，使材料容易附着在打印喷头17内部，不易挤出，进一步防止了拉丝现象产生，提高了设备的实用性。
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)

1.一种具有防拉丝功能的智能型3D打印机，其特征在于，包括底座(1)、打印平台(3)、顶板(10)、材料盘(11)、送丝管(12)、升降板(13)、平面移动机构(14)、打印单元(5)和两个升降单元，两个所述升降单元分别设置在底座(1)的两侧且位于底座(1)的上方，所述升降板(13)设置在两个升降单元之间，所述升降单元与升降板(13)传动连接，所述平面移动机构(14)设置在升降板(13)的下方且与打印单元(5)传动连接，所述打印平台(3)固定在底座(1)的上方，所述顶板(10)架设在两个升降单元上，所述材料盘(11)固定在顶板(10)的上方且通过送丝管(12)与打印单元(5)连接；
所述打印单元(5)包括平移板(15)、支撑单元(16)、打印喷头(17)、堵塞板(18)和两个驱动单元(19)，所述支撑单元(16)设置在平移板(15)的下方，所述打印喷头(17)设置在支撑单元(16)的下方，所述打印喷头(17)与送丝管(12)连通，所述堵塞板(18)设置在打印喷头(17)的下方，两个所述驱动单元(19)分别设置在打印喷头(17)的两侧且与堵塞板(18)传动连接；
所述驱动单元(19)包括第二驱动电机(20)、第二驱动轴(21)、伸缩单元和散热单元，所述第二驱动电机(20)固定在平移板(15)上且通过第二驱动轴(21)与伸缩单元传动连接，所述散热单元设置在伸缩单元的一侧且靠近打印喷头(17)；
所述伸缩单元包括气泵(23)、气管(24)、气缸(22)和活塞(25)，所述气泵(23)固定在气缸(22)的一侧且远离打印喷头(17)，所述气泵(23)通过气管(24)与气缸(22)连通，所述气缸(22)的顶端固定在第二驱动轴(21)上，所述活塞(25)的顶端设置在气缸(22)内，所述活塞(25)的底端与堵塞板(18)固定连接；
所述散热单元包括第三驱动电机(27)、第三驱动轴(28)和若干叶片(29)，所述第三驱动电机(27)固定在气缸(22)上且与第三驱动轴(28)传动连接，所述叶片周向均匀分布在第三驱动轴(28)的外周。
2.如权利要求1所述的具有防拉丝功能的智能型3D打印机，其特征在于，所述升降单元包括第一驱动电机(6)、第一驱动轴(7)、移动块(8)和缓冲块(9)，所述第一驱动电机(6)固定在底座(1)上且与第一驱动轴(7)的底端传动连接，所述第一驱动轴(7)的外周设有外螺纹，所述移动块(8)套设在第一驱动轴(7)上且与升降板(13)固定连接，所述移动块(8)内设有内螺纹，所述移动块(8)内的内螺纹与第一驱动轴(7)上的外螺纹相匹配，所述缓冲块(9)设置在第一驱动轴(7)的顶端且固定在顶板(10)上。
3.如权利要求2所述的具有防拉丝功能的智能型3D打印机，其特征在于，所述第一驱动电机(6)为无刷直流电机。
4.如权利要求1所述的具有防拉丝功能的智能型3D打印机，其特征在于，所述支撑单元(16)包括固定杆(30)、平衡杆(31)和两个支撑配件，所述固定杆(30)的顶端固定在平移板(15)上，所述平衡杆(31)的中端固定在固定杆(30)的底端，两个所述支撑配件分别设置在平衡杆(31)的两侧，所述支撑配件包括侧杆(32)、滑杆(33)、滑环(34)和限位块(35)，所述滑环(34)固定在平衡杆(31)上且套设在滑杆(33)上，所述限位块(35)固定在滑杆(33)的顶端，所述滑杆(33)通过侧杆(32)与打印喷头(17)固定连接。
5.如权利要求4所述的具有防拉丝功能的智能型3D打印机，其特征在于，所述支撑配件还包括弹簧(36)，所述限位块(35)通过弹簧(36)与平移板(16)连接。
6.如权利要求1所述的具有防拉丝功能的智能型3D打印机，其特征在于，所述气缸(22)内设有限位环(26)，所述限位环(26)固定在气缸(22)的内壁上且套设在活塞(25)上。
7.如权利要求1所述的具有防拉丝功能的智能型3D打印机，其特征在于，所述打印平台(3)上设有美纹纸。
8.如权利要求1所述的具有防拉丝功能的智能型3D打印机，其特征在于，所述打印平台(3)内设有导电铜丝(4)。
9.如权利要求8所述的具有防拉丝功能的智能型3D打印机，其特征在于，所述导电铜丝(4)的形状为S形。
10.如权利要求1所述的具有防拉丝功能的智能型3D打印机，其特征在于，所述底座(1)的下方设有万向轮(2)。
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