CN107379521B - 一种3d打印头的防流料装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及3D打印设备技术领域一种FDM 3D打印头的防流料装置，包括打印头，所述打印头的出料口配合设有用于封堵出料口的球面滚轮，所述打印头外周配合设有与球面滚轮滑动配合的导向槽，所述导向槽的截面为与球面滚轮配合的内凹的球面，所述球面滚轮中心设有中心轴，所述中心轴连接有用于推动滚轮沿导向槽滚动的气缸机构。本发明的FDM 3D打印头的防流料装置，在打印头出料口部配合设置用于封堵出料口的球面滚轮，打印头外周设有球面滚轮导向运动的导向槽，并通过气缸机构，可以驱动球面滚轮沿导向槽导向运动，实现打印头出料口的封堵和打开，从而实现非打印状态打印头的封堵，防止非打印状态打印头流料。
Description
技术领域
本发明涉及FDM 3D打印设备技术领域，特别涉及一种3D打印头的防流料装置。
背景技术
FDM 3D打印技术是一种通过三维数据采用材料逐层累加的方法制作实体的快速成形技术。FDM 3D打印设备通过加热装置将打印材料熔化，熔化的打印材料通过挤出机构由打印头挤出，通过设备X轴、Y轴、Z轴运动的配合共同完成实体的逐层打印成形。
目前FDM 3D打印设备所打印的两大主力材料为ABS和PLA。ABS材料的打印温度为210~260℃，PLA材料的打印温度为180~220℃，两种打印材料在常温下均为固态，固态颗粒状的打印材料通过加热装置变为熔融状态，再由挤出机构从打印头的打印口挤出，此时挤出的打印材料已由固态变为粘性流动状态。
随着FDM打印技术的成熟，打印设备也已由小型的桌面机成熟的过渡为工业机。随着技术的发展与进步，市场需求工业级FDM设备所打印的模具的规格也逐渐增大，为满足日益增长的市场需求，必须提高FDM设备的打印效率，而提高打印效率最直接的方法就是加大挤出杆直径以及加大打印头挤出口直径。由于打印材料的自身特性,其在加热后变为粘性流动状态，而在打印动作开始前打印材料已提前在挤出机构及打印头内被加热到粘性流动状态，加上之前为了提高打印效率而增大打印头挤出口直径等原因，导致了挤出杆还没有挤料、打印机还没有开始打印就已经有熔化的打印材料从打印头中流出的现象发生。另外一种流料现象发生在打印结束后，由于挤出机构料筒及打印头处残留的打印材料在常温下冷却变为固态，在下一次打印开始前在加热机构的加热作用下变为粘性流动状态下从打印口流出的现象。上述两种情况都会出现非打印状态流料的现象，流料现象不仅会影响打印的精度及打印的质量，如果流料时间过长甚至会对打印头及设备造成损坏。
发明内容
本发明针对现有技术中FDM 打印头在非打印状态下的流料现象，提供一种FDM 3D打印头的防流料装置，保证打印头在非打印状态时出料口处于封堵状态，打印状态时顺利出料，以提高打印质量、避免因流料造成的打印头损坏。
本发明的目的是这样实现的，一种3D打印头的防流料装置，包括打印头，所述打印头的出料口配合设有用于封堵出料口的球面滚轮，所述打印头外周配合设有与球面滚轮滑动配合的导向槽，所述导向槽的截面为与球面滚轮配合的内凹的球面，所述球面滚轮中心设有中心轴，所述中心轴连接有用于推动滚轮沿导向槽滚动的气缸机构。
本发明的3D打印头的防流料装置，在打印头出料口部配合设置用于封堵出料口的球面滚轮，打印头外周设有球面滚轮导向运动的导向槽，并通过气缸机构，可以驱动球面滚轮沿导向槽导向运动，实现打印头出料口的封堵和打开，从而实现非打印状态打印头的封堵，防止非打印状态打印头流料。
为便于实现球面滚轮沿导向槽的导向运动，所述打印头上侧与挤出料筒连接，所述挤出料筒与打印头连接的底部设有底隔热冷水板，所述挤出料筒的侧向设有侧隔热冷水板，所述气缸机构包括气缸，所述气缸缸体的尾部设有销轴，所述销轴与固定在侧隔热冷水板底部的支座转动连接，所述气缸的缸身设有向上拉紧气缸的拉簧，所述气缸的伸缩杆伸出端设有连接座，所述连接座与球面滚轮的中心轴转动连接，所述气缸的伸缩杆伸缩运动时带动球面滚轮沿导向槽移动，当伸缩杆伸长至最长位置时，球面滚轮运动至打印头出料口并封堵住出料口，当伸缩杆缩至最短位置时，球面滚轮停至导向槽停止位。
进一步地，所述导向槽的停止位设有与球面滚轮的球面接触配合的限位块。
为便于实现球面滚轮沿导向槽的贴紧导向运动，所述导向槽从停止位到与出料口配合的封堵位的轨迹形状为圆弧形，所述圆弧形的圆心高度始终高于球面滚轮中心轴中心线的高度。
为便于拉簧的安装连接，所述拉簧一端固定在气缸上方正对的底隔热冷水板底侧，所述底隔热冷水板上设有拉簧上座，所述气缸上设有拉簧下座，所述拉簧固定连接在拉簧上座和拉簧下座之间。本结构的气缸在拉簧拉力的作用下使伸缩杆端部固定的球面滚轮始终与导向槽贴紧配合，并可靠封堵打印头的出料口。
为提高拉簧的拉紧力，所述拉簧平行设有两根，所述拉簧上座设有销轴一，所述拉簧下座设有与销轴一平行的销轴二，每根拉簧的两端分别固定在销轴一和销轴二的两端。
为保证气缸的安全使用，所述气缸为耐高温微型气缸。
为便于球面滚轮的散热，所述球面滚轮与中心轴平行的方向密布有若干散热微孔。
附图说明
图1为本发明的3D打印头的防流料装置结构示意图。
图2为球面滚轮封堵打印头出口状态的示意图。
图3为气缸伸缩杆收缩带动球面滚轮沿导向槽返回至停止位的示意图。
图4为打印头正常出料打印滚面滚轮处于停止位的示意图。
图5为气缸伸缩杆伸长带动球面滚轮沿导向槽从停止位向封堵位切向运动的示意图。
图6为图2沿A—A向剖面图。
图7为图4沿B—B向剖面图。
其中，11支座，2销轴；3侧隔热冷水板；4气缸；5拉簧上座；6销轴一；7拉簧下座；8销轴二；9拉簧；10伸缩杆；11导向槽；12连接座；13中心轴；14球面滚轮；15限位块；16打印头；16A出料口；17挤出料筒；18打印料；19底隔热冷水板。
具体实施例
如图1—图7所示为本发明的3D打印头的防流料装置，包括打印头16，打印头16上侧与挤出料筒17连接，挤出料筒17与打印头16连接的底部设有底隔热冷水板19，挤出料筒17的侧向设有侧隔热冷水板3，打印头的出料口16A配合设有用于封堵出料口16A的球面滚轮14，打印头16外周配合设有与球面滚轮14滑动配合的导向槽11，导向槽11的截面为与球面滚轮14配合的内凹的球面，如图6所示；球面滚轮14中心设有中心轴13，中心轴13连接有用于推动球面滚轮14沿导向槽11滚动的气缸机构。
为便于实现球面滚轮14沿导向槽11的导向运动，气缸机构包括气缸4，气缸缸体的尾部设有销轴2，销轴2与固定在侧隔热冷水板3底部的支座转动连接，气缸4的缸身设有向上拉紧气缸的拉簧9，气缸的伸缩杆10伸出端设有连接座12，连接座12与球面滚轮14的中心轴13转动连接，气缸的伸缩杆伸缩运动时带动球面滚轮14沿导向槽11移动，当伸缩杆10伸长至最长位置时，球面滚轮运动至打印头出料口16A处并封堵住出料口16A，如图2和图6所示；当伸缩杆缩至最短位置时，球面滚轮14停至导向槽11停止位，如图4所示。为使球面滚轮14稳定的停靠在停止位，导向槽11的停止位设有与球面滚轮14的球面接触配合的限位块15。
为保证球面滚轮14沿导向槽11的贴紧导向运动，导向槽11从停止位到与出料口16A配合的封堵位的轨迹形状为圆弧形，圆弧形导向槽的圆心高度始终高于球面滚轮14中心轴中心线的高度。
为便于拉簧9的安装连接，拉簧9一端固定在气缸4上方正对的底隔热冷水板19底侧，底隔热冷水板19上设有拉簧上座5，气缸4上设有拉簧下座7，拉簧9固定连接在拉簧上座5和拉簧下座7之间。本结构中，气缸在拉簧9拉力的作用下使伸缩杆10端部固定的球面滚轮14始终与导向槽11贴紧配合，并可靠封堵打印头的出料口16A。
为提高拉簧9的拉紧力，拉簧9平行设有两根，拉簧上座5设有销轴一6，拉簧下座7设有与销轴一6平行的销轴二8，每根拉簧的两端分别固定在销轴一6和销轴二8的两端。为保证气缸的耐用性，气缸4为耐高温微型气缸。为便于球面滚轮的散热，球面滚轮14与中心轴13平行的方向密布有若干散热微孔。
本发明的3D打印头的防流料装置工作过程中， 如图2所示，非打印状态下，球面滚轮处于封堵出料口16A的状态，气缸伸缩杆处于伸出最长位置，球面滚轮在拉簧的作用下配合抵靠在打印头出料口16A部位，将出料口处打印料18封堵在打印头内，防止非打印状态下漏料；如图3所示，当接收到开始打印的信号后，气缸的伸缩杆10做收回动作，带动球面滚轮离开打印头的出料口16，沿球面滚轮沿导向槽11斜向上的切线方向滚动，直至到达停止位的限位块处，此时气缸的伸缩杆伸至最短，并且球面滚轮的轮缘与限位块完全接触抵靠贴合，如图4所示。当接收到打印头停止打印信号后，气缸动作，伸缩杆伸长并推动球面滚轮沿导向槽的切向滚动，如图5所示，直至伸缩杆伸至最长位置使球面滚轮到如图2所示的达封堵位。
因此，本发明的3D打印头的防流料装置，在打印头16的出料口部配合设置用于封堵出料口16A的球面滚轮14，打印头16外周设有与球面滚轮导向配合的导向槽11，并通过气缸机构，可以驱动球面滚轮14沿导向槽11导向运动，实现打印头出料口的封堵和打开，从而实现非打印状态打印头的封堵，防止非打印状态打印头流料。
Claims (7)
1.一种3D打印头的防流料装置，包括打印头，其特征在于，所述打印头的出料口配合设有用于封堵出料口的球面滚轮，所述打印头外周配合设有与球面滚轮滑动配合的导向槽，所述导向槽的截面为与球面滚轮配合的内凹的球面，所述球面滚轮中心设有中心轴，所述中心轴连接有用于推动滚轮沿导向槽滚动的气缸机构；所述打印头上侧与挤出料筒连接，所述挤出料筒与打印头连接的底部设有底隔热冷水板，所述挤出料筒的侧向设有侧隔热冷水板，所述气缸机构包括气缸，所述气缸的缸体尾部设有销轴，所述销轴与固定在侧隔热冷水板底部的支座转动连接，所述气缸的缸身设有向上拉紧气缸的拉簧，所述气缸的伸缩杆伸出端设有连接座，所述连接座与球面滚轮的中心轴转动连接，所述气缸的伸缩杆伸缩运动时带动球面滚轮沿导向槽移动，当伸缩杆伸长至最长位置时，球面滚轮运动至打印头出料口并封堵住出料口，当伸缩杆缩至最短位置时，球面滚轮停至导向槽停止位。
2.根据权利要求1所述的3D打印头的防流料装置，其特征在于，所述导向槽的停止位设有与球面滚轮的球面接触配合的限位块。
3.根据权利要求1所述的3D打印头的防流料装置，其特征在于，所述导向槽从停止位到与出料口配合的封堵位的轨迹形状为圆弧形，所述圆弧形的圆心高度始终高于球面滚轮中心轴中心线的高度。
4.根据权利要求1所述的3D打印头的防流料装置，其特征在于，所述拉簧一端固定在气缸上方正对的底隔热冷水板底侧，所述底隔热冷水板上设有拉簧上座，所述气缸上设有拉簧下座，所述拉簧固定连接在拉簧上座和拉簧下座之间。
5.根据权利要求4所述的3D打印头的防流料装置，其特征在于，所述拉簧平行设有两根，所述拉簧上座设有销轴一，所述拉簧下座设有与锁轴一平行的销轴二，每根拉簧的两端分别固定在销轴一和销轴二的两端。
6.根据权利要求1所述的3D打印头的防流料装置，其特征在于，所述气缸为耐高温微型气缸。
7.根据权利要求1所述的3D打印头的防流料装置，其特征在于，所述球面滚轮与中心轴平行的方向密布有若干散热微孔。
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