CN107214947B - 一种无层分离和切口问题的智能型3d打印机 - Google Patents

一种无层分离和切口问题的智能型3d打印机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无层分离和切口问题的智能型3D打印机，包括打印机构，打印机构包括支撑框架、打印喷头、两个挤压单元和两个喷气单元，挤压单元包括侧杆、第二驱动电机、偏心轮、接触板、侧板、滑杆、缓冲单元和两个第一弹簧，缓冲单元包括缓冲板、挤压板和两个第二弹簧，喷气单元包括调向单元、喷管、第一气管、进气管、第二气管和气泵，该无层分离和切口问题的智能型3D打印机通过挤压单元使挤压板上下移动挤压打印层，使各个打印层之间紧密连接，避免出现层分离和切口问题，不仅如此，通过喷气单元对打印层各处喷出热空气，保持打印层的温度，防止打印层受冷凝固，便于挤压单元挤压，从而进一步避免了层分离和切口的问题。

Description

一种无层分离和切口问题的智能型3D打印机
技术领域
本发明涉及3D打印设备领域，特别涉及一种无层分离和切口问题的智能型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。
3D打印机的打印原理是逐层打印并叠加，最终形成物件，因此打印时必须要求样品每一层紧密结合，否则物件就有可能发生层分离及切口的问题，特别是在为了加快打印效率时，用户通常会采用调高层高(层厚)值的方法，但是这样做会导致层与层之间的连接松动，产生分离及切口，为了避免这种情况，部分打印机会通过打印喷头挤压使新的一层和旧的一层紧密连在一起，但是这种方式也会导致喷头距离打印层过近，使得打印材料无法从喷头挤出，造成打印的不流畅，不仅如此，在打印时，喷头内部的材料温度较高，但是当挤出喷头后，突然受冷容易使材料凝固，这样就会使新的打印层无法与旧的打印层紧密连接，从而导致层分离和切口现象的发生。
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，提供一种无层分离和切口问题的智能型3D打印机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无层分离和切口问题的智能型3D打印机，包括底座、控制器、打印平台、顶板、升降板、平面移动机构、材料盘、送丝管、打印机构、升降机构和两个支柱，所述控制器固定在底座上，所述打印平台固定在控制器的上方，两个所述支柱分别设置在打印平台的两侧，所述支柱的底端固定在底座上，所述顶板架设在两个支柱上，所述升降板设置在两个支柱之间，所述平面移动机构设置在升降板的下方且与打印机构传动连接，所述材料盘固定在顶板上且通过送丝管与打印机构连接，所述升降机构与升降板传动连接；
所述打印机构包括支撑框架、打印喷头、两个挤压单元和两个喷气单元，所述支撑框架设置在打印喷头的上方且，所述支撑框架的竖向截面的形状为U形且开口向下，所述支撑框架的两端分别与两个挤压单元连接，两个所述挤压单元分别设置在打印喷头的两侧；
所述挤压单元包括侧杆、第二驱动电机、偏心轮、接触板、侧板、滑杆、缓冲单元和两个第一弹簧，所述第二驱动电机通过侧杆与打印喷头固定连接且与偏心轮传动连接，所述接触板设置在偏心轮的下方，所述侧板上设有限位环，所述限位环套设在滑杆上，所述滑杆的顶端固定在侧杆上，所述滑杆的底端与缓冲单元连接，两个所述第一弹簧分别设置在滑杆的两侧，所述侧杆通过第一弹簧与侧板连接所述第一弹簧处于压缩状态；
所述喷气单元包括调向单元、喷管、第一气管、进气管、第二气管和气泵，所述调向单元设置在侧板的下方且与喷管传动连接，所述进气管设置在打印喷头的顶端，所述第二气管设置在打印喷头内，所述气泵固定在打印喷头上，所述气泵通过第一气管与喷管连通，所述气泵通过第二气管与进气管连通。
作为优选，为了带动升降板上下移动实现逐层打印，所述升降机构包括两个升降单元，所述升降单元的数量与支柱的数量相等且一一对应，所述升降单元包括第一驱动电机、驱动轮、拉线、滑环和拉环，所述第一驱动电机固定在顶板上且与驱动轮传动连接，所述拉线的一端设置在驱动轮上，所述拉线的另一端固定在拉环上，所拉环固定在滑环上，所述滑环套设在支柱上且与升降板固定连接。
作为优选，为了防止拉线在顶板上发生磨损，所述升降单元还包括导向单元，所述导向单元设置在第一驱动电机和拉环之间，所述导向单元包括斜杆和导向轮，所述导向轮设置在斜杆的一端，所述斜杆的另一端固定在顶板上。
作为优选，为了固定连接打印喷头，保证打印机构结构的稳固性，所述支撑框架和打印喷头之间设有固定杆，所述打印喷头的顶端通过固定杆与支撑框架固定连接。
作为优选，为了使缓冲单元具有一定的缓冲力，防止其挤压打印层时破坏打印物件的形状，所述缓冲单元包括缓冲板、挤压板和两个第二弹簧，两个所述第二弹簧分别设置在挤压板的两端，所述缓冲板固定在滑杆的底端且通过第二弹簧与挤压板连接。
作为优选，为了能调节喷管的角度，对打印层各处进行喷气，所述调向单元包括第三驱动电机、缓冲块、第三驱动轴、移动块、连杆和套环，所述第三驱动电机和缓冲块均固定在侧板的下方，所述缓冲块与喷管的顶端铰接，所述第三驱动轴设置在第三驱动电机和缓冲块之间，所述第三驱动电机与第三驱动轴传动连接，所述第三驱动轴的外周设有外螺纹，所述移动块套设在第三驱动轴上且通过连杆与套环铰接，所述套环套设在喷管上，所述移动块内设有内螺纹，所述移动块内的内螺纹与第三驱动轴上的外螺纹相匹配。
作为优选，为了增加第二气管的长度，使空气在第二气管能充分受热，所述第二气管沿打印喷头的内壁呈螺旋形设置在打印喷头内。
作为优选，为了方便打印信号的输入输出，便于用户控制观察打印，所述控制器上设有显示屏、扬声器、若干USB接口和若干控制按键。
作为优选，为了提供良好的人机界面，所述显示屏为液晶显示屏。
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3D打印在运行时，为了防止层分离和切口的现象发生，在打印机构中，通过打印喷头两侧的挤压单元对刚完成的打印层进行挤压，使新的一侧和以前完成的打印层紧密连接，防止层与层之间出现分离和切口现象，在挤压单元中，第二驱动电机带动偏心轮转动，由于第一弹簧处于压缩状态，从而使接触板始终紧贴偏心轮，偏心轮转动过程中，接触板根据偏心轮的角度做上下移动，通过滑杆使缓冲单元上下移动，缓冲单元中，挤压板上下移动，在挤压板向下移动时挤压打印层，由于挤压板和缓冲板之间设有第二弹簧，从而使挤压板挤压打印层的时候避免挤压力度过大造成打印层形状发生变化，使打印物件发生变形，通过挤压板挤压使各个打印层紧密连接，避免出现层分离和切口问题。该无层分离和切口问题的智能型3D打印机通过挤压单元使挤压板上下移动挤压打印层，使各个打印层之间紧密连接，避免出现层分离和切口问题。
为了防止挤压时打印层上的材料已受冷凝固，在打印机构中，通过打印喷头两侧喷气单元对打印层喷出热空气，使打印层保持一定的温度，便于层的挤压。在喷气单元中，由气泵吸入空气，空气通过进气管进入第二气管，第二气管在打印喷头内形状为螺旋，这样使得空气在第二气管内能够充分受热，而后由气泵通过第二气管将热空气输送至喷管中，并由喷管喷出，使热空气接触打印层，避免打印层受冷凝固。同时，利用调向单元调节喷管角度，使喷管能够对打印层各处进行喷气，在调向单元中，由第三驱动电机带动第三驱动轴转动，使移动块沿第三驱动轴方向移动，通过连杆拉动套环，从而调节喷管的角度，使其能够对准打印层各处喷出热空气，保持打印层的温度，便于挤压。该无层分离和切口问题的智能型3D打印机通过喷气单元对打印层各处喷出热空气，保持打印层的温度，防止打印层受冷凝固，便于挤压单元挤压，从而进一步避免了层分离和切口的问题。
本发明的有益效果是，该无层分离和切口问题的智能型3D打印机通过挤压单元使挤压板上下移动挤压打印层，使各个打印层之间紧密连接，避免出现层分离和切口问题，不仅如此，通过喷气单元对打印层各处喷出热空气，保持打印层的温度，防止打印层受冷凝固，便于挤压单元挤压，从而进一步避免了层分离和切口的问题。
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是本发明的无层分离和切口问题的智能型3D打印机的结构示意图；
图2是本发明的无层分离和切口问题的智能型3D打印机的打印机构的结构示意图；
图3是本发明的无层分离和切口问题的智能型3D打印机的挤压单元的结构示意图；
图4是本发明的无层分离和切口问题的智能型3D打印机的喷气单元的结构示意图；
图5是本发明的无层分离和切口问题的智能型3D打印机的调向单元的结构示意图；
图中：1.底座，2.万向轮，3.控制器，4.显示屏，5.扬声器，6.USB接口，7.控制按键，8.打印平台，9.支柱，10.滑环，11.材料盘，12.送丝管，13.打印机构，14.第一驱动电机，15.驱动轮，16.拉线，17.斜杆，18.导向轮，19.拉环，20.升降板，21.平面移动机构，22.支撑框架，23.固定杆，24打印喷头，25.挤压单元，26.喷气单元，27.侧杆，28.第二驱动电机，29.偏心轮，30.接触板，31.侧板，32.滑杆，33.限位环，34.缓冲板，35.第二弹簧，36.挤压板，37.第一弹簧，38.调向单元，39.喷管，40.第一气管，41.进气管，42.第二气管，43.气泵，44.第三驱动电机，45.缓冲块，46.第三驱动轴，47.移动块，48.连杆，49.套环，50.顶板。
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，一种无层分离和切口问题的智能型3D打印机，包括底座1、控制器3、打印平台8、顶板50、升降板20、平面移动机构21、材料盘11、送丝管12、打印机构13、升降机构和两个支柱9，所述控制器3固定在底座1上，所述打印平台8固定在控制器3的上方，两个所述支柱9分别设置在打印平台8的两侧，所述支柱9的底端固定在底座1上，所述顶板50架设在两个支柱9上，所述升降板20设置在两个支柱9之间，所述平面移动机构21设置在升降板20的下方且与打印机构13传动连接，所述材料盘11固定在顶板50上且通过送丝管12与打印机构13连接，所述升降机构与升降板20传动连接；
所述打印机构13包括支撑框架22、打印喷头24、两个挤压单元25和两个喷气单元26，所述支撑框架22设置在打印喷头24的上方且，所述支撑框架22的竖向截面的形状为U形且开口向下，所述支撑框架22的两端分别与两个挤压单元25连接，两个所述挤压单元25分别设置在打印喷头24的两侧；
所述挤压单元25包括侧杆27、第二驱动电机28、偏心轮29、接触板30、侧板31、滑杆32、缓冲单元和两个第一弹簧37，所述第二驱动电机28通过侧杆27与打印喷头24固定连接且与偏心轮29传动连接，所述接触板30设置在偏心轮29的下方，所述侧板31上设有限位环33，所述限位环33套设在滑杆32上，所述滑杆32的顶端固定在侧杆27上，所述滑杆32的底端与缓冲单元连接，两个所述第一弹簧37分别设置在滑杆32的两侧，所述侧杆27通过第一弹簧37与侧板31连接所述第一弹簧37处于压缩状态；
所述喷气单元26包括调向单元38、喷管39、第一气管40、进气管41、第二气管42和气泵43，所述调向单元38设置在侧板31的下方且与喷管39传动连接，所述进气管41设置在打印喷头24的顶端，所述第二气管42设置在打印喷头24内，所述气泵43固定在打印喷头24上，所述气泵43通过第一气管40与喷管39连通，所述气泵43通过第二气管42与进气管41连通。
作为优选，为了带动升降板20上下移动实现逐层打印，所述升降机构包括两个升降单元，所述升降单元的数量与支柱9的数量相等且一一对应，所述升降单元包括第一驱动电机14、驱动轮15、拉线16、滑环10和拉环19，所述第一驱动电机14固定在顶板50上且与驱动轮15传动连接，所述拉线16的一端设置在驱动轮15上，所述拉线16的另一端固定在拉环19上，所拉环19固定在滑环10上，所述滑环10套设在支柱9上且与升降板20固定连接。
作为优选，为了防止拉线16在顶板50上发生磨损，所述升降单元还包括导向单元，所述导向单元设置在第一驱动电机14和拉环19之间，所述导向单元包括斜杆17和导向轮18，所述导向轮18设置在斜杆17的一端，所述斜杆17的另一端固定在顶板50上。
作为优选，为了固定连接打印喷头24，保证打印机构13结构的稳固性，所述支撑框架22和打印喷头24之间设有固定杆23，所述打印喷头24的顶端通过固定杆23与支撑框架22固定连接。
作为优选，为了使缓冲单元具有一定的缓冲力，防止其挤压打印层时破坏打印物件的形状，所述缓冲单元包括缓冲板34、挤压板36和两个第二弹簧35，两个所述第二弹簧35分别设置在挤压板36的两端，所述缓冲板34固定在滑杆32的底端且通过第二弹簧35与挤压板36连接。
作为优选，为了能调节喷管39的角度，对打印层各处进行喷气，所述调向单元38包括第三驱动电机44、缓冲块45、第三驱动轴46、移动块47、连杆48和套环49，所述第三驱动电机44和缓冲块45均固定在侧板31的下方，所述缓冲块45与喷管39的顶端铰接，所述第三驱动轴46设置在第三驱动电机44和缓冲块45之间，所述第三驱动电机44与第三驱动轴46传动连接，所述第三驱动轴46的外周设有外螺纹，所述移动块47套设在第三驱动轴46上且通过连杆48与套环49铰接，所述套环49套设在喷管39上，所述移动块47内设有内螺纹，所述移动块47内的内螺纹与第三驱动轴46上的外螺纹相匹配。
作为优选，为了增加第二气管42的长度，使空气在第二气管42能充分受热，所述第二气管42沿打印喷头24的内壁呈螺旋形设置在打印喷头24内。
作为优选，为了方便打印信号的输入输出，便于用户控制观察打印，所述控制器3上设有显示屏4、扬声器5、若干USB接口6和若干控制按键7。
作为优选，为了提供良好的人机界面，所述显示屏4为液晶显示屏。
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3D打印在运行时，为了防止层分离和切口的现象发生，在打印机构13中，通过打印喷头24两侧的挤压单元25对刚完成的打印层进行挤压，使新的一侧和以前完成的打印层紧密连接，防止层与层之间出现分离和切口现象，在挤压单元25中，第二驱动电机28带动偏心轮29转动，由于第一弹簧37处于压缩状态，从而使接触板30始终紧贴偏心轮29，偏心轮29转动过程中，接触板30根据偏心轮29的角度做上下移动，通过滑杆32使缓冲单元上下移动，缓冲单元中，挤压板36上下移动，在挤压板36向下移动时挤压打印层，由于挤压板36和缓冲板34之间设有第二弹簧35，从而使挤压板36挤压打印层的时候避免挤压力度过大造成打印层形状发生变化，使打印物件发生变形，通过挤压板36挤压使各个打印层紧密连接，避免出现层分离和切口问题。该无层分离和切口问题的智能型3D打印机通过挤压单元25使挤压板36上下移动挤压打印层，使各个打印层之间紧密连接，避免出现层分离和切口问题。
为了防止挤压时打印层上的材料已受冷凝固，在打印机构13中，通过打印喷头24两侧喷气单元26对打印层喷出热空气，使打印层保持一定的温度，便于层的挤压。在喷气单元26中，由气泵43吸入空气，空气通过进气管41进入第二气管42，第二气管42在打印喷头24内形状为螺旋，这样使得空气在第二气管42内能够充分受热，而后由气泵43通过第二气管42将热空气输送至喷管39中，并由喷管39喷出，使热空气接触打印层，避免打印层受冷凝固。同时，利用调向单元38调节喷管39角度，使喷管39能够对打印层各处进行喷气，在调向单元38中，由第三驱动电机44带动第三驱动轴46转动，使移动块47沿第三驱动轴46方向移动，通过连杆48拉动套环49，从而调节喷管39的角度，使其能够对准打印层各处喷出热空气，保持打印层的温度，便于挤压。该无层分离和切口问题的智能型3D打印机通过喷气单元26对打印层各处喷出热空气，保持打印层的温度，防止打印层受冷凝固，便于挤压单元25挤压，从而进一步避免了层分离和切口的问题。
与现有技术相比，该无层分离和切口问题的智能型3D打印机通过挤压单元25使挤压板36上下移动挤压打印层，使各个打印层之间紧密连接，避免出现层分离和切口问题，不仅如此，通过喷气单元26对打印层各处喷出热空气，保持打印层的温度，防止打印层受冷凝固，便于挤压单元25挤压，从而进一步避免了层分离和切口的问题。
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)

1.一种无层分离和切口问题的智能型3D打印机，其特征在于，包括底座(1)、控制器(3)、打印平台(8)、顶板(50)、升降板(20)、平面移动机构(21)、材料盘(11)、送丝管(12、)打印机构(13)、升降机构和两个支柱(9)，所述控制器(3)固定在底座(1)上，所述打印平台(8)固定在控制器(3)的上方，两个所述支柱(9)分别设置在打印平台(8)的两侧，所述支柱(9)的底端固定在底座(1)上，所述顶板(50)架设在两个支柱(9)上，所述升降板(20)设置在两个支柱(9)之间，所述平面移动机构(21)设置在升降板(20)的下方且与打印机构(13)传动连接，所述材料盘(11)固定在顶板(50)上且通过送丝管(12)与打印机构(13)连接，所述升降机构与升降板(20)传动连接；
所述打印机构(13)包括支撑框架(22)、打印喷头(24)、两个挤压单元(25)和两个喷气单元(26)，所述支撑框架(22)设置在打印喷头(24)的上方且，所述支撑框架(22)的竖向截面的形状为U形且开口向下，所述支撑框架(22)的两端分别与两个挤压单元(25)连接，两个所述挤压单元(25)分别设置在打印喷头(24)的两侧；
所述挤压单元(25)包括侧杆(27)、第二驱动电机(28)、偏心轮(29)、接触板(30)、侧板(31)、滑杆(32)、缓冲单元和两个第一弹簧(37)，所述第二驱动电机(28)通过侧杆(27)与打印喷头(24)固定连接且与偏心轮(29)传动连接，所述接触板(30)设置在偏心轮(29)的下方，所述侧板(31)上设有限位环(33)，所述限位环(33)套设在滑杆(32)上，所述滑杆(32)的顶端固定在侧杆(27)上，所述滑杆(32)的底端与缓冲单元连接，两个所述第一弹簧(37)分别设置在滑杆(32)的两侧，所述侧杆(27)通过第一弹簧(37)与侧板(31)连接，所述第一弹簧(37)处于压缩状态；
所述喷气单元(26)包括调向单元(38)、喷管(39)、第一气管(40)、进气管(41)、第二气管(42)和气泵(43)，所述调向单元(38)设置在侧板(31)的下方且与喷管(39)传动连接，所述进气管(41)设置在打印喷头(24)的顶端，所述第二气管(42)设置在打印喷头(24)内，所述气泵(43)固定在打印喷头(24)上，所述气泵(43)通过第一气管(40)与喷管(39)连通，所述气泵(43)通过第二气管(42)与进气管(41)连通。
2.如权利要求1所述的无层分离和切口问题的智能型3D打印机，其特征在于，所述升降机构包括两个升降单元，所述升降单元的数量与支柱(9)的数量相等且一一对应，所述升降单元包括第一驱动电机(14)、驱动轮(15)、拉线(16)、滑环(10)和拉环(19)，所述第一驱动电机(14)固定在顶板(50)上且与驱动轮(15)传动连接，所述拉线(16)的一端设置在驱动轮(15)上，所述拉线(16)的另一端固定在拉环(19)上，所拉环(19)固定在滑环(10)上，所述滑环(10)套设在支柱(9)上且与升降板(20)固定连接。
3.如权利要求2所述的无层分离和切口问题的智能型3D打印机，其特征在于，所述升降单元还包括导向单元，所述导向单元设置在第一驱动电机(14)和拉环(19)之间，所述导向单元包括斜杆(17)和导向轮(18)，所述导向轮(18)设置在斜杆(17)的一端，所述斜杆(17)的另一端固定在顶板(50)上。
4.如权利要求1所述的无层分离和切口问题的智能型3D打印机，其特征在于，所述支撑框架(22)和打印喷头(24)之间设有固定杆(23)，所述打印喷头(24)的顶端通过固定杆(23)与支撑框架(22)固定连接。
5.如权利要求1所述的无层分离和切口问题的智能型3D打印机，其特征在于，所述缓冲单元包括缓冲板(34)、挤压板(36)和两个第二弹簧(35)，两个所述第二弹簧(35)分别设置在挤压板(36)的两端，所述缓冲板(34)固定在滑杆(32)的底端且通过第二弹簧(35)与挤压板(36)连接。
6.如权利要求1所述的无层分离和切口问题的智能型3D打印机，其特征在于，所述调向单元(38)包括第三驱动电机(44)、缓冲块(45)、第三驱动轴(46)、移动块(47)、连杆(48)和套环(49)，所述第三驱动电机(44)和缓冲块(45)均固定在侧板(31)的下方，所述缓冲块(45)与喷管(39)的顶端铰接，所述第三驱动轴(46)设置在第三驱动电机(44)和缓冲块(45)之间，所述第三驱动电机(44)与第三驱动轴(46)传动连接，所述第三驱动轴(46)的外周设有外螺纹，所述移动块(47)套设在第三驱动轴(46)上且通过连杆(48)与套环(49)铰接，所述套环(49)套设在喷管(39)上，所述移动块(47)内设有内螺纹，所述移动块(47)内的内螺纹与第三驱动轴(46)上的外螺纹相匹配。
7.如权利要求1所述的无层分离和切口问题的智能型3D打印机，其特征在于，所述第二气管(42)沿打印喷头(24)的内壁呈螺旋形设置在打印喷头(24)内。
8.如权利要求1所述的无层分离和切口问题的智能型3D打印机，其特征在于，所述控制器(3)上设有显示屏(4)、扬声器(5)、若干USB接口(6)和若干控制按键(7)。
9.如权利要求8所述的无层分离和切口问题的智能型3D打印机，其特征在于，所述显示屏(4)为液晶显示屏。
10.如权利要求1所述的无层分离和切口问题的智能型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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