CN107186212A - 一种工作效率高且节约材料的3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工作效率高且节约材料的3D打印机，包括材料回收装置、顶板、料斗、材料运送装置、输料管、喷头、平移装置和两个升降单元，两个所述升降单元分别设置在材料回收装置的两端，所述顶板架设在两个升降单元上，所述平移装置设置在两个升降单元之间，所述升降单元与平移装置传动连接，所述喷头设置在平移装置的下方，该工作效率高且节约材料的通过材料运送装置提供定量的粉末供喷头打印，由于内部结构简单，从而降低了设备的成本的同提高了输送效率，保证了打印效率，不仅如此，通过材料回收装置内部的翻转装置使工作平台倾斜，使残料的原料留到盒体内部的材料收集箱内，从而实现原料的回收方便循环利用。

Description

一种工作效率高且节约材料的3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印机领域，特别涉及一种工作效率高且节约材料的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。

对于以粉末金属为原料的3D打印机而言，在喷头打印时，需要持续对喷头提供定量的材料，在现有的打印机内部都是通过精密仪器设备进行运算后通过传动装置进行物料传输提供，虽然满足打印需求，但是由于仪器的成本高，且同时需要进行定量计算处理，导致工作效率低下，进而影响了3D打印机的打印效率，不仅如此，在打印完成后，工作平台上通常会残留一些金属原料粉末，虽然这些金属粉末可以循环重复利用，但是人们没有引起足够的重视，通常在擦拭工作平台的同时将这些金属粉末原材料擦除，这样就造成了原料的浪费，不利于资源的重复循环利用。

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，提供一种工作效率高且节约材料的3D打印机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种工作效率高且节约材料的3D打印机，包括材料回收装置、顶板、料斗、材料运送装置、输料管、喷头、平移装置和两个升降单元，两个所述升降单元分别设置在材料回收装置的两端，所述顶板架设在两个升降单元上，所述平移装置设置在两个升降单元之间，所述升降单元与平移装置传动连接，所述喷头设置在平移装置的下方，所述材料运送装置设置在顶板上且与料斗连通，所述材料运送装置通过输料管与喷头连接；

所述材料回收装置包括盒体和设置在盒体上方的工作平台，所述盒体内设有第二支柱、翻转装置和两个材料收集箱，两个所述材料收集箱分别设置在盒体内的两端，所述第二支柱的底端固定在盒体内的底部，所述第二支柱的顶端与工作平台的底端铰接，所述工作平台下方的两侧均设有凹槽；

所述翻转装置包括第二电机、驱动轮和两个支杆，所述第二电机固定在第二支柱上，所述第二电机与驱动轮传动连接，所述驱动轮的外周设有若干主动齿，所述主动齿周向均匀分布在驱动轮的半圆周面上，所述支杆靠近驱动轮的一侧设有若干从动齿，所述支杆上的从动齿与驱动轮上的主动齿啮合，所述支杆的底端设置在工作平台上对应的凹槽内，所述支杆的下方设有弹簧和固定块，所述支杆的底端通过弹簧与固定块连接，所述固定块固定在盒体的底端；

所述材料运送装置包括外壳，所述外壳的顶端设有材料进口，所述外壳通过材料进口与料斗连通，所述外壳的一侧设有材料出口，所述外壳通过材料出口与输料管连通，所述外壳内设有物料输送组件，所述物料输送组件包括驱动单元、推板、推杆、调节块和两个挡板，所述驱动单元设置在外壳内的下方，所述驱动单元与推板传动连接，所述推杆固定在推板的上方，两个所述挡板分别固定在外壳两侧的内壁上且位于推杆的上方，所述调节块位于两个挡板之间且设置在推杆的正上方，所述调节块底部的直径大于两个挡板之间的距离；

所述驱动单元包括第三支柱、第三电机、偏心轮和竖杆，所述第三支柱的底端固定在外壳内的底部，所述第三电机固定在第三支柱的顶端且与偏心轮传动连接，所述竖杆的底端设置在偏心轮的上方，所述竖杆的顶端与推板固定连接；

所述盒体内设有工作电源模块，所述工作电源模块包括工作电源电路，所述工作电源电路包括集成电路、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、电感、二极管和场效应管，所述集成电路的型号为LP28400ASPF，所述集成电路的第九端接地，所述集成电路的第五端通过第七电容和第二电阻组成的并联电路接地，所述集成电路的第五端通过第一电阻外接5V直流电压电源，所述第一电容的一端接地，所述第一电容的另一端外接5V直流电压电源，所述集成电路的第一端外接5V直流电压电源，所述集成电路的第一端通过电感与集成电路的第三端连接，所述集成电路的第三端与二极管的阳极连接，所述二极管的阴极通过第三电容接地，所述二极管的阴极与场效应管的漏极接地，所述场效应管的栅极与集成电路的第八端连接，所述集成电路的第八端通过第四电容接地，所述场效应管的源极通过第三电阻和第五电容组成的串联电路接地，所述集成电路的第七端分别与第三电阻和第五电容连接，所述集成电路的第二端通过第六电容接地且分别与第六电容和第四电阻连接。

作为优选，为了实现平移装置的升降从而完成逐层打印，所述升降单元包括第一电机、第一连杆、第二连杆、滑块和第一支柱，所述第一电机固定在盒体的顶端，所述第一支柱的顶端固定在第一电机上，所述第一电机与第一连杆铰接，所述第一连杆通过第二连杆与滑块铰接，所述滑块套设在第一支柱上，所述滑块与平移装置固定连接。

作为优选，为了固定竖杆的移动方向，所述外壳内还设有限位机构，所述限位机构包括限位环和两个平衡杆，两个所述平衡杆分别设置在限位环的两端，所述限位环套设在竖杆上，所述限位环通过平衡杆与外壳的内壁固定连接。

作为优选，为了防止推杆推动调节块时调节块从推杆的顶部脱离，所述调节块的底端设有开口，所述开口的顶端设有魔术贴。

作为优选，为了防止金属粉末残留在调节块上，所述调节块的顶端的形状为圆锥形。

作为优选，为了有利金属粉末流出，所述推板向材料出口倾斜设置。

作为优选，为了方便金属粉末进入外壳内部的下方，所述挡板向下倾斜设置。

作为优选，为了减小竖杆底部与偏心轮之间的摩擦力，所述竖杆的底端设有滑轮。

本发明的有益效果是，该工作效率高且节约材料的通过材料运送装置提供定量的粉末供喷头打印，由于内部结构简单，从而降低了设备的成本的同提高了输送效率，保证了打印效率，不仅如此，通过材料回收装置内部的翻转装置使工作平台倾斜，使残料的原料留到盒体内部的材料收集箱内，从而实现原料的回收方便循环利用，在工作电源电路中，通过对场效应管进行通断控制，实现了电源电压的稳定输出，同时再对输出电压进行检测反馈，从而进一步提高了电源电压的稳定性，提高了工作电源电路的可靠性。

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是本发明的工作效率高且节约材料的的结构示意图；

图2是本发明的工作效率高且节约材料的的升降单元的结构示意图；

图3是本发明的工作效率高且节约材料的的材料回收装置的结构示意图；

图4是本发明的工作效率高且节约材料的的翻转装置的结构示意图；

图5是本发明的工作效率高且节约材料的的材料运送装置的结构示意图；

图6是本发明的工作效率高且节约材料的的驱动单元的结构示意图；

图7是本发明的工作效率高且节约材料的的调节块的结构示意图；

图8是本发明的工作效率高且节约材料的的工作电源电路的电路原理图；

图中：1.材料回收装置，2.升降单元，3.顶板，4.料斗，5.材料运送装置，6.输料管，7.喷头，8.平移装置，9.第一电机，10.第一连杆，11.第二连杆，12.滑块，13.第一支柱，14.工作平台，15.盒体，16.材料收集箱，17.凹槽，18.第二支柱，19.第二电机，20.驱动轮，21.主动齿，22.支杆，23.从动齿，24.弹簧，25.固定块，26.外壳，27.材料进口，28.材料出口，29.挡板，30.调节块，31.驱动单元，32.推板，34.推杆，35.平衡杆，36.限位环，37.第三支柱，38.第三电机，39.偏心轮，40.竖杆，41.滑轮，42.开口，43.魔术贴，44.翻转装置。

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8所示，一种工作效率高且节约材料的3D打印机，包括材料回收装置1、顶板3、料斗4、材料运送装置5、输料管6、喷头7、平移装置8和两个升降单元2，两个所述升降单元2分别设置在材料回收装置1的两端，所述顶板3架设在两个升降单元2上，所述平移装置8设置在两个升降单元2之间，所述升降单元2与平移装置8传动连接，所述喷头7设置在平移装置8的下方，所述材料运送装置5设置在顶板3上且与料斗4连通，所述材料运送装置5通过输料管6与喷头7连接；

所述材料回收装置1包括盒体15和设置在盒体15上方的工作平台14，所述盒体15内设有第二支柱18、翻转装置44和两个材料收集箱16，两个所述材料收集箱16分别设置在盒体15内的两端，所述第二支柱18的底端固定在盒体15内的底部，所述第二支柱18的顶端与工作平台14的底端铰接，所述工作平台14下方的两侧均设有凹槽17；

所述翻转装置44包括第二电机19、驱动轮20和两个支杆22，所述第二电机19固定在第二支柱18上，所述第二电机19与驱动轮20传动连接，所述驱动轮20的外周设有若干主动齿21，所述主动齿21周向均匀分布在驱动轮20的半圆周面上，所述支杆22靠近驱动轮20的一侧设有若干从动齿23，所述支杆22上的从动齿23与驱动轮20上的主动齿21啮合，所述支杆22的底端设置在工作平台14上对应的凹槽17内，所述支杆22的下方设有弹簧24和固定块25，所述支杆22的底端通过弹簧24与固定块25连接，所述固定块25固定在盒体15的底端；

所述材料运送装置5包括外壳26，所述外壳26的顶端设有材料进口27，所述外壳26通过材料进口27与料斗4连通，所述外壳26的一侧设有材料出口28，所述外壳26通过材料出口28与输料管6连通，所述外壳26内设有物料输送组件，所述物料输送组件包括驱动单元31、推板32、推杆34、调节块30和两个挡板29，所述驱动单元31设置在外壳26内的下方，所述驱动单元31与推板32传动连接，所述推杆34固定在推板32的上方，两个所述挡板29分别固定在外壳26两侧的内壁上且位于推杆34的上方，所述调节块30位于两个挡板29之间且设置在推杆34的正上方，所述调节块30底部的直径大于两个挡板29之间的距离；

所述驱动单元包括第三支柱37、第三电机38、偏心轮39和竖杆40，所述第三支柱37的底端固定在外壳26内的底部，所述第三电机38固定在第三支柱37的顶端且与偏心轮38传动连接，所述竖杆40的底端设置在偏心轮38的上方，所述竖杆40的顶端与推板32固定连接；

所述盒体内设有工作电源模块，所述工作电源模块包括工作电源电路，所述工作电源电路包括集成电路、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、电感、二极管和场效应管，所述集成电路的型号为LP28400ASPF，所述集成电路的第九端接地，所述集成电路的第五端通过第七电容和第二电阻组成的并联电路接地，所述集成电路的第五端通过第一电阻外接5V直流电压电源，所述第一电容的一端接地，所述第一电容的另一端外接5V直流电压电源，所述集成电路的第一端外接5V直流电压电源，所述集成电路的第一端通过电感与集成电路的第三端连接，所述集成电路的第三端与二极管的阳极连接，所述二极管的阴极通过第三电容接地，所述二极管的阴极与场效应管的漏极接地，所述场效应管的栅极与集成电路的第八端连接，所述集成电路的第八端通过第四电容接地，所述场效应管的源极通过第三电阻和第五电容组成的串联电路接地，所述集成电路的第七端分别与第三电阻和第五电容连接，所述集成电路的第二端通过第六电容接地且分别与第六电容和第四电阻连接。

作为优选，为了实现平移装置8的升降从而完成逐层打印，所述升降单元2包括第一电机9、第一连杆10、第二连杆11、滑块12和第一支柱13，所述第一电机9固定在盒体15的顶端，所述第一支柱13的顶端固定在第一电机9上，所述第一电机9与第一连杆10铰接，所述第一连杆10通过第二连杆11与滑块12铰接，所述滑块12套设在第一支柱13上，所述滑块12与平移装置8固定连接。

作为优选，为了固定竖杆40的移动方向，所述外壳26内还设有限位机构，所述限位机构包括限位环36和两个平衡杆35，两个所述平衡杆35分别设置在限位环36的两端，所述限位环36套设在竖杆40上，所述限位环36通过平衡杆35与外壳26的内壁固定连接。

作为优选，为了防止推杆34推动调节块30时调节块30从推杆34的顶部脱离，所述调节块30的底端设有开口42，所述开口42的顶端设有魔术贴43。

作为优选，为了防止金属粉末残留在调节块30上，所述调节块30的顶端的形状为圆锥形。

作为优选，为了有利金属粉末流出，所述推板32向材料出口28倾斜设置。

作为优选，为了方便金属粉末进入外壳26内部的下方，所述挡板29向下倾斜设置。

作为优选，为了减小竖杆40底部与偏心轮39之间的摩擦力，所述竖杆40的底端设有滑轮41。

工作原理：电源电压经过第一电容进行滤波处理以后，进入到集成电路的第一端中，同时电源电压经过二极管的限流，接着由场效应管中输出电压，而且，集成电路的第七端对输出电压进行取样反馈，从而再控制场效应管的通断，实现了输出电压的稳定调节，提高了工作电源电路输出的稳定性。

在该3D打印机运行过程时，将打印所需的金属粉末原材料倒入料斗4，同时由材料运送装置5给喷头7提供持续定量的打印材料，保证打印的顺利进行。在材料运送装置5运行时，由外壳26内下方驱动单元31中的第三电机38运行，带动偏心轮39作圆周运动，由于偏心轮39外部各点与第三电机38的中心的距离不等，导致偏心轮39在转动过程中，与其接触的竖杆40上下往复运动。在竖杆40向上移动的过程中，竖杆40顶端插入调节块30底部的开口42内部，竖杆40顶柱调节块30上移，使两个挡板29形成的缺口露出，从而使通过材料进口27进入外壳26内部的金属粉末通过两个挡板29向下滑动至推板32上，由于推板32倾斜设置，金属粉末通过推板32向下滑动，通过材料出口28由输料管6进入喷头7内部打印，在竖杆40下移的过程中，调节块30向下移动，由于调节块30底部的直径大于两个挡板29之间的距离，使调节块30最终停留在挡板29上方，堵住两个挡板29形成的缺口，防止物料下落。通过第三电机38带动偏心轮39周期循环转动，使材料运送装置5持续不断地提供定量的粉末供喷头7打印，由于该结构简单，操作方便，进而降低了设备的成本，同时由于无需持续对粉末材料用量进行运算，从而提高了输送效率，保证了打印效率。

当打印完成后，为了对工作平台14上残留的金属粉末进行回收，方便循环利用，通过材料回收装置1内部的翻转装置44使工作平台14倾斜。翻转装置44运行时，第二电机19转动，通过驱动轮20上的主动齿21与一侧支杆22上的从动齿23啮合，根据驱动轮20的转向使支杆22上下移动，进而使工作平台14倾斜，金属粉末受重力作用从工作平台14上滑落，掉落至盒体15内部一侧的材料收集箱16内，之后第二电机19翻转，带动工作平台14向另一方向倾斜，使工作平台14上剩余的残料留到另外一侧的材料收集箱16内，如此运行，从而实现原料的回收方便循环利用。该工作效率高且节约材料的通过材料回收装置1内部的翻转装置44使工作平台14倾斜，使残料的原料留到盒体15内部的材料收集箱16内，从而实现原料的回收方便循环利用。

与现有技术相比，该工作效率高且节约材料的通过材料运送装置5提供定量的粉末供喷头7打印，由于内部结构简单，从而降低了设备的成本的同提高了输送效率，保证了打印效率，不仅如此，通过材料回收装置1内部的翻转装置44使工作平台14倾斜，使残料的原料留到盒体15内部的材料收集箱16内，从而实现原料的回收方便循环利用，在工作电源电路中，通过对场效应管进行通断控制，实现了电源电压的稳定输出，同时再对输出电压进行检测反馈，从而进一步提高了电源电压的稳定性，提高了工作电源电路的可靠性。

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 (8)

1.一种工作效率高且节约材料的3D打印机，其特征在于，包括材料回收装置（1）、顶板（3）、料斗（4）、材料运送装置（5）、输料管（6）、喷头（7）、平移装置（8）和两个升降单元（2），两个所述升降单元（2）分别设置在材料回收装置（1）的两端，所述顶板（3）架设在两个升降单元（2）上，所述平移装置（8）设置在两个升降单元（2）之间，所述升降单元（2）与平移装置（8）传动连接，所述喷头（7）设置在平移装置（8）的下方，所述材料运送装置（5）设置在顶板（3）上且与料斗（4）连通，所述材料运送装置（5）通过输料管（6）与喷头（7）连接；

所述材料回收装置（1）包括盒体（15）和设置在盒体（15）上方的工作平台（14），所述盒体（15）内设有第二支柱（18）、翻转装置（44）和两个材料收集箱（16），两个所述材料收集箱（16）分别设置在盒体（15）内的两端，所述第二支柱（18）的底端固定在盒体（15）内的底部，所述第二支柱（18）的顶端与工作平台（14）的底端铰接，所述工作平台（14）下方的两侧均设有凹槽（17）；

所述翻转装置（44）包括第二电机（19）、驱动轮（20）和两个支杆（22），所述第二电机（19）固定在第二支柱（18）上，所述第二电机（19）与驱动轮（20）传动连接，所述驱动轮（20）的外周设有若干主动齿（21），所述主动齿（21）周向均匀分布在驱动轮（20）的半圆周面上，所述支杆（22）靠近驱动轮（20）的一侧设有若干从动齿（23），所述支杆（22）上的从动齿（23）与驱动轮（20）上的主动齿（21）啮合，所述支杆（22）的底端设置在工作平台（14）上对应的凹槽（17）内，所述支杆（22）的下方设有弹簧（24）和固定块（25），所述支杆（22）的底端通过弹簧（24）与固定块（25）连接，所述固定块（25）固定在盒体（15）的底端；

所述材料运送装置（5）包括外壳（26），所述外壳（26）的顶端设有材料进口（27），所述外壳（26）通过材料进口（27）与料斗（4）连通，所述外壳（26）的一侧设有材料出口（28），所述外壳（26）通过材料出口（28）与输料管（6）连通，所述外壳（26）内设有物料输送组件，所述物料输送组件包括驱动单元（31）、推板（32）、推杆（34）、调节块（30）和两个挡板（29），所述驱动单元（31）设置在外壳（26）内的下方，所述驱动单元（31）与推板（32）传动连接，所述推杆（34）固定在推板（32）的上方，两个所述挡板（29）分别固定在外壳（26）两侧的内壁上且位于推杆（34）的上方，所述调节块（30）位于两个挡板（29）之间且设置在推杆（34）的正上方，所述调节块（30）底部的直径大于两个挡板（29）之间的距离；

所述驱动单元包括第三支柱（37）、第三电机（38）、偏心轮（39）和竖杆（40），所述第三支柱（37）的底端固定在外壳（26）内的底部，所述第三电机（38）固定在第三支柱（37）的顶端且与偏心轮（38）传动连接，所述竖杆（40）的底端设置在偏心轮（38）的上方，所述竖杆（40）的顶端与推板（32）固定连接；

所述盒体内设有工作电源模块，所述工作电源模块包括工作电源电路，所述工作电源电路包括集成电路、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、电感、二极管和场效应管，所述集成电路的型号为LP28400ASPF，所述集成电路的第九端接地，所述集成电路的第五端通过第七电容和第二电阻组成的并联电路接地，所述集成电路的第五端通过第一电阻外接5V直流电压电源，所述第一电容的一端接地，所述第一电容的另一端外接5V直流电压电源，所述集成电路的第一端外接5V直流电压电源，所述集成电路的第一端通过电感与集成电路的第三端连接，所述集成电路的第三端与二极管的阳极连接，所述二极管的阴极通过第三电容接地，所述二极管的阴极与场效应管的漏极接地，所述场效应管的栅极与集成电路的第八端连接，所述集成电路的第八端通过第四电容接地，所述场效应管的源极通过第三电阻和第五电容组成的串联电路接地，所述集成电路的第七端分别与第三电阻和第五电容连接，所述集成电路的第二端通过第六电容接地且分别与第六电容和第四电阻连接。

2.如权利要求1所述的工作效率高且节约材料的，其特征在于，所述升降单元（2）包括第一电机（9）、第一连杆（10）、第二连杆（11）、滑块（12）和第一支柱（13），所述第一电机（9）固定在盒体（15）的顶端，所述第一支柱（13）的顶端固定在第一电机（9）上，所述第一电机（9）与第一连杆（10）铰接，所述第一连杆（10）通过第二连杆（11）与滑块（12）铰接，所述滑块（12）套设在第一支柱（13）上，所述滑块（12）与平移装置（8）固定连接。

3.如权利要求1所述的工作效率高且节约材料的，其特征在于，所述外壳（26）内还设有限位机构，所述限位机构包括限位环（36）和两个平衡杆（35），两个所述平衡杆（35）分别设置在限位环（36）的两端，所述限位环（36）套设在竖杆（40）上，所述限位环（36）通过平衡杆（35）与外壳（26）的内壁固定连接。

4.如权利要求1所述的工作效率高且节约材料的，其特征在于，所述调节块（30）的底端设有开口（42），所述开口（42）的顶端设有魔术贴（43）。

5.如权利要求1所述的工作效率高且节约材料的，其特征在于，所述调节块（30）的顶端的形状为圆锥形。

6.如权利要求1所述的工作效率高且节约材料的，其特征在于，所述推板（32）向材料出口（28）倾斜设置。

7.如权利要求1所述的工作效率高且节约材料的，其特征在于，所述挡板（29）向下倾斜设置。

8.如权利要求1所述的工作效率高且节约材料的，其特征在于，所述竖杆（40）的底端设有滑轮（41）。