CN107584755A - 一种3d打印机喷头系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印机喷头系统，采用出料部分及送料部分的模块化结构设计，结构紧凑，占用空间小，驱动机壳与喷头机壳通过第一磁铁与第二磁铁磁力吸合连为一体，可便于快速拆装，有效提高其可拆卸性及维护性；喷头组件的喷头部采用可伸缩的结构形式，当遇到平台不平整等情况而使喷头被撞击时，喷嘴受竖直向上的瞬时分力而向喷头机壳内弹性收缩，可极大避免喷头部受损或损坏，有效提高打印的质量；送料部分采用靠近喷头的近端送料工作原理，从而避免了现有技术远端送料的打印材质单一以及容易堵头的问题，可有效实现多种材质的打印；设置的激光头组件具有激光打标或切割等附加功能，具有功能多样及实用性强的特点，适于推广应用。

Description

一种3D打印机喷头系统

技术领域

本发明涉及3D打印机技术领域，具体是一种3D打印机喷头系统。

背景技术

3D打印机又称三维打印机(3DP)，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种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，通过打印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。逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印带来了世界性制造业革命，以前是部件设计完全依赖于生产工艺能否实现，而3D打印机的出现，将会颠覆这一生产思路，这使得企业在生产部件的时候不再考虑生产工艺问题，任何复杂形状的设计均可以通过3D打印机来实现。

激光切割广泛用于金属或非金属加工，其加工过程是利用聚焦镜头将具有一定功率的激光束汇聚在材料表面使材料瞬间融化，当激光器与加工材料按一定的轨迹做相对运动时，就形成相应的切缝，从而实现材料切割。由于激光聚焦斑点极小，线性度好，因此激光切割具有较高的加工精度。

现有技术的3D打印机喷头组件存在：1)打印机喷头结构比较复杂，需要专业技术人员进行拆装与维护，拆装不方便，可拆卸性及维护性较差；2)喷头一般固定不动，其打印质量不稳定，容易因粘平台不平整而使喷头被撞击，导致喷头受损或损坏；3)常用远端送料方式，由于远端送料对打印材质有限制，造成打印材质单一的问题；4)只具有3D打印的功能，而不具有激光雕刻或激光切割的功能，存在功能比较单一的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提出了一种具有拆装方便、使用安全、功能多样以及适于推广应用的3D打印机喷头系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种3D打印机喷头系统，包括出料部分及送料部分，所述出料部分包括喷头机壳以及安装在喷头机壳内的冷却组件、激光头组件与喷头组件，所述喷头机壳内腔设有多个隔板，以构成位于上部的进料腔、位于进料腔下部的出料腔以及位于出料腔两侧的冷却腔，在喷头机壳的背面间距设有两个第一磁铁，所述喷头组件包括卡设在出料腔并延伸出出料腔下端且可伸缩的喷头部和卡设在进料腔并位于喷头部正上方且延伸出进料腔上端的导引部，物料通过导引部导入并插入至喷头部内；

所述送料部分包括驱动机壳、驱动部、转轴、挤料臂、弹性件以及轴承，所述驱动部安装在所述驱动机壳内，在驱动机壳正面设有两个与第一磁铁位置相对应的第二磁铁，驱动机壳与喷头机壳通过第一磁铁与第二磁铁磁力吸合连为一体，所述转轴与驱动部动力输出端连接并延伸至进料腔，所述挤料臂一端转动连接在进料腔且另一端延伸出喷头机壳外，所述轴承安装在挤料臂上，在挤料臂上设有用于物料穿过的导孔，轴承与转轴之间空隙构成挤送物料的送料空间，所述弹性件一端安装在进料腔另一端连接在挤料臂下端，按压延伸出喷头机壳外的挤料臂一端，以实现轴承远离或松开物料。

进一步的，所述喷头部包括喷嘴、发热块、连接件、铁氟龙管、散热件垫板、散热件、散热件限位板、隔热件以及压簧，所述发热块开设有通孔，且所述通孔内壁开设有内螺纹，所述喷嘴的上段和所述连接件的下段均设有与所述内螺纹配合的外螺纹，所述喷嘴和所述连接件利用螺纹齿合安装于所述发热块的通孔内，且喷嘴和连接件于发热块内对接，所述散热件垫板与散热件限位板分别开设有相对应的第一过孔与第二过孔，散热件垫板与散热件限位板呈竖向间距分别卡设在出料腔的下端与上端，所述散热件开设有穿孔，散热件的上段与下段分别内套于所述第一过孔与第二过孔，所述隔热件安装在位于散热件的上段的穿孔内，所述压簧套设在散热件的上段且压簧的上端连接在散热件限位板上，所述铁氟龙管安装于所述连接件内，且所述铁氟龙管的上端具有延伸至所述连接件外的延伸段，且该延伸段延伸至所述隔热件内，物料穿过隔热件并通过铁氟龙管插入至喷嘴。

进一步的，所述散热件的中段周向外壁上设有若干散热翅片。

进一步的，所述隔热件包括套筒以及卡环，所述套筒与穿孔螺纹配合，套筒套设于所述铁氟龙管的延伸段外部，所述卡环向第二过孔外延伸。

进一步的，所述激光头组件包括设置在进料腔上方的激光器、连接在激光器下端的激光头以及安装在喷头机壳上且罩设在激光器外的激光器外罩，所述激光器外罩上设有第一散热孔，所述第一散热孔呈条形。

进一步的，所述冷却组件包括两个设置在所述冷却腔内的涡轮风扇以及安装在喷头机壳上的风扇外罩，所述风扇外罩以及靠近涡轮风扇的喷头机壳壁上均开有若干与第一散热孔结构相同的第二散热孔。

进一步的，所述冷却腔的下端可拆卸连接有送风盖，所述送风盖上开设有喷头孔以及设置在喷头孔旁侧的激光头孔。

进一步的，所述喷头部的下段向下穿过所述喷头孔并延伸出所述送风盖外，所述激光头的下段向下穿过所述激光头孔并延伸出所述送风盖外。

进一步的，所述轴承与转轴的轴心位于同一水平线上，轴承与转轴之间间距为物料外径的70％-90％。

进一步的，所述转轴的周向外壁上设有防滑齿。

本发明的有益效果：

1.本技术方案采用出料部分及送料部分的模块化结构设计，结构紧凑，占用空间小，驱动机壳与喷头机壳通过第一磁铁与第二磁铁磁力吸合连为一体，可便于快速拆装，有效提高其可拆卸性及维护性；

2.喷头组件的喷头部采用可伸缩的结构形式，当遇到平台不平整等情况而使喷头被撞击时，喷嘴受竖直向上的瞬时分力而向喷头机壳内弹性收缩，可极大避免喷头部受损或损坏，有效提高打印的质量；

3.轴承与转轴之间空隙构成挤送物料的送料空间，转轴在驱动部带动下作顺时针旋转运动，进而带动物料向下进行直线运动，从而实现对喷头部的物料进给，同时本送料方案采用靠近喷头的近端送料工作原理，从而避免了现有技术远端送料的打印材质单一以及容易堵头的问题，可有效实现多种材质的的打印；另外设置有挤料臂，可通过按压延伸出喷头机壳外的挤料臂一端，可使轴承远离物料，从而快速实现物料的松开与夹持进入，使用方便；

4.在喷头机壳设置有激光头组件，可在喷头系统具有3D打印功能的同时，具有激光器打标或切割等附加功能，从而有效增加了喷头系统的功能多样性，具有实用性强的特点，适于推广应用。

附图说明

图1为本发明一种3D打印机喷头系统的分解结构示意图；

图2为本发明一种3D打印机喷头系统的部分装配结构示意图；

图3为本发明一种3D打印机喷头系统的出料部分剖面示意图；

图4为本发明一种3D打印机喷头系统的总体装配示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明作进一步详细说明。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-4所示，一种3D打印机喷头系统，包括出料部分及送料部分，所述出料部分包括喷头机壳1以及安装在喷头机壳内的冷却组件2、激光头组件 3与喷头组件4，所述喷头机壳内腔设有多个隔板101，以构成位于上部的进料腔102、位于进料腔下部的出料腔103以及位于出料腔两侧的冷却腔 104，在喷头机壳的背面间距设有两个第一磁铁105，第一磁铁优选呈矩形状，并通过螺丝固定在喷头机壳上；所述喷头组件包括卡设在出料腔并延伸出出料腔下端且可伸缩的喷头部41和卡设在进料腔并位于喷头部正上方且延伸出进料腔上端的导引部42，物料12通过导引部导入并插入至喷头部内，物料为公知的圆条状形式，此处导引部优选设置导料管，导料管通过卡接方式固定在进料腔的上端，导料管的下端与喷头部的上端之间间距可根据喷头机壳的总体结构布局需要进行调整；

所述送料部分包括驱动机壳5、驱动部6、转轴7、挤料臂8、弹性件9 以及轴承10，所述驱动部安装在所述驱动机壳内，在驱动机壳正面设有两个与第一磁铁位置相对应的第二磁铁51，驱动机壳与喷头机壳通过第一磁铁与第二磁铁磁力吸合连为一体，所述转轴与驱动部动力输出端连接并延伸至进料腔，所述挤料臂一端转动连接在进料腔且另一端延伸出喷头机壳外，所述轴承安装在挤料臂上，在挤料臂上设有用于物料穿过的导孔81，也即挤料臂的导孔位于喷头部与导引部之间的空间范围内，轴承与转轴之间空隙构成挤送物料的送料空间，所述弹性件一端安装在进料腔且另一端连接在挤料臂下端，按压延伸出喷头机壳外的挤料臂一端，以实现轴承远离或松开物料，此处优选压簧设置在靠近延伸出喷头机壳外一端的位置，转动连接处优选设置在位于轴承的右上方位置，以便于按压挤料臂。

所述喷头部41包括喷嘴411、发热块412、连接件413、铁氟龙管414、散热件垫板415、散热件416、散热件限位板417、隔热件418以及压簧419，所述发热块开设有通孔412a，且所述通孔内壁开设有内螺纹，所述喷嘴的上段和所述连接件的下段均设有与所述内螺纹配合的外螺纹，所述喷嘴和所述连接件利用螺纹齿合安装于所述发热块的通孔内，且喷嘴和连接件于发热块内对接，所述散热件垫板与散热件限位板分别开设有相对应的第一过孔415a与第二过孔417a，散热件垫板与散热件限位板呈竖向间距分别卡设在出料腔103的下端与上端，所述散热件开设有穿孔416a，散热件的上段与下段分别内套或滑动配合于所述第一过孔与第二过孔，散热件的上段与下段可分别沿第一过孔与第二过孔作竖向的滑动，且散热件的下段始终不向下脱出第一过孔；第一过孔优选为上端直径大于下端直径的锥形孔结构形式，进而避免散热件向下移动或脱离，第一过孔优选为柱状的通孔形式，有利于散热件受力时向上滑动；所述隔热件安装在位于散热件的上段的穿孔内，所述压簧套设在散热件的上段且压簧的上端连接在散热件限位板上，正常状态时压簧处于伸长状态，当散热件向上移动时，压簧被压缩；所述铁氟龙管安装于所述连接件内，且所述铁氟龙管的上端具有延伸至所述连接件外的延伸段，且该延伸段延伸至所述隔热件内，物料穿过隔热件并通过铁氟龙管插入至喷嘴，上述散热件、铁氟龙管及隔热件的设置作用为领域内熟知技术，此处不作赘述。

本发明一种3D打印机喷头系统的工作原理：

本技术方案采用出料部分及送料部分的模块化结构设计，结构紧凑，占用空间小，驱动机壳与喷头机壳通过第一磁铁与第二磁铁磁力吸合连为一体，可便于快速拆装，有效提高了可拆卸性及维护性；喷头组件的喷头部采用可伸缩的结构形式，散热件垫板与散热件限位板之间构成了喷嘴的弹性收伸缩空间，散热件的上段与下段可分别在第一穿孔与第二穿孔内滑动，正常状态时，压簧处于伸长状态，使散热件被抵触在散热件垫板上，也即散热件垫板、散热件与散热件限位板三者被压簧的弹力预压稳固，当遇到平台不平整等情况而使喷头被撞击时，喷嘴受到竖直向上的瞬间撞击分力，进而传递给散热件，从而使压簧被压缩以使散热件作向上运动，在撞击过后，散热件在压簧的弹力作用下回复至原位，从而有效实现了喷嘴在被撞击时的可伸缩能力，可极大避免喷头部受损或损坏，使用安全可靠，也相应有效提高了打印的质量与稳定性；轴承与转轴之间空隙构成挤送物料的送料空间，也即物料被轴承与转轴夹紧，驱动部提供给转轴的旋转动力，使转轴在驱动部带动下作顺时针旋转运动，物料被转轴转动产生竖直向下的摩擦分力，进而带动物料向下进行直线运动，而物料下端穿入到喷嘴内，从而有效实现对喷头部的物料进给，同时本送料方案采用靠近喷头的近端送料工作原理，从而避免了现有技术远端送料的打印材质单一以及容易堵头的问题，可有效实现多种材质的的打印；另外，挤料臂一端转动连接在进料腔且另一端延伸出喷头机壳外，弹性件一端安装在进料腔另一端连接在挤料臂下端，正常状态时，挤料臂的另一端在弹性件的弹力作用下被支承稳固；当按压延伸出喷头机壳外的挤料臂一端时，弹性件被压缩，挤料臂围绕转动连接处转动，进而使轴承远离物料，从而快速实现物料的松开与夹持进入，使用方便；同时在喷头机壳设置有激光头组件，可在喷头系统具有3D打印功能的同时，具有激光器打标或切割等附加功能，从而有效增加了喷头系统的功能多样性，具有实用性强的特点，适于推广应用。

作为一种优选的技术方案，所述散热件416的中段周向外壁上设有若干散热翅片416b，可有利于排热。

作为一种优选的技术方案，所述隔热件418包括套筒418a以及卡环418b，所述套筒与穿孔416a螺纹配合，套筒套设于所述铁氟龙管的延伸段外部，所述卡环向第二过孔417a外延伸。

作为一种优选的技术方案，所述激光头组件3包括设置在进料腔上方的激光器31、连接在激光器下端的激光头32以及安装在喷头机壳上且罩设在激光器外的激光器外罩33，所述激光器外罩上设有第一散热孔331，所述第一散热孔呈条形。

作为一种优选的技术方案，所述冷却组件2包括两个设置在所述冷却腔 104内的涡轮风扇21以及安装在喷头机壳上的风扇外罩22，所述风扇外罩以及靠近涡轮风扇的喷头机壳1壁上均开有若干与第一散热孔结构相同的第二散热孔106，所述冷却腔104的下端可拆卸连接有送风盖11，所述送风盖上开设有喷头孔111以及设置在喷头孔旁侧的激光头孔112；两个涡轮风扇构成独立的双冷区间，可对喷头部3和激光头4进行温度控制，蜗轮风扇可在送风盖引导下通过喷头孔及激光头孔对打印模型表面进行冷却，使得出料和打印质量得到很好的保证。

作为一种优选的技术方案，所述喷头部41的下段向下穿过所述喷头孔 111并延伸出所述送风盖11外，所述激光头32的下段向下穿过所述激光头孔 112并延伸出所述送风盖外，以满足使用功能需要。

作为一种优选的技术方案，所述轴承10与转轴7的轴心位于同一水平线上，轴承与转轴之间间距为物料12外径的70％-90％，以保证对物料的夹紧，满足挤送需要。

作为一种优选的技术方案，所述转轴7的周向外壁上设有防滑齿71，防滑齿优选为锯齿形，可卡入物料内部，有效实现物料的挤送。

以上的说明和实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种3D打印机喷头系统，包括出料部分及送料部分，其特征在于：所述出料部分包括喷头机壳(1)以及安装在喷头机壳内的冷却组件(2)、激光头组件(3)与喷头组件(4)，所述喷头机壳内腔设有多个隔板(101)，以构成位于上部的进料腔(102)、位于进料腔下部的出料腔(103)以及位于出料腔两侧的冷却腔(104)，在喷头机壳的背面间距设有两个第一磁铁(105)，所述喷头组件包括卡设在出料腔并延伸出出料腔下端且可伸缩的喷头部(41)和卡设在进料腔并位于喷头部正上方且延伸出进料腔上端的导引部(42)，物料(12)通过导引部导入并插入至喷头部内；

所述送料部分包括驱动机壳(5)、驱动部(6)、转轴(7)、挤料臂(8)、弹性件(9)以及轴承(10)，所述驱动部安装在所述驱动机壳内，在驱动机壳正面设有两个与第一磁铁位置相对应的第二磁铁(51)，驱动机壳与喷头机壳通过第一磁铁与第二磁铁磁力吸合连为一体，所述转轴与驱动部动力输出端连接并延伸至进料腔，所述挤料臂一端转动连接在进料腔且另一端延伸出喷头机壳外，所述轴承安装在挤料臂上，在挤料臂上设有用于物料穿过的导孔(81)，轴承与转轴之间空隙构成挤送物料的送料空间，所述弹性件一端安装在进料腔另一端连接在挤料臂下端，按压延伸出喷头机壳外的挤料臂一端，以实现轴承远离或松开物料。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头系统，其特征在于：所述喷头部(41)包括喷嘴(411)、发热块(412)、连接件(413)、铁氟龙管(414)、散热件垫板(415)、散热件(416)、散热件限位板(417)、隔热件(418)以及压簧(419)，所述发热块开设有通孔(412a)，且所述通孔内壁开设有内螺纹，所述喷嘴的上段和所述连接件的下段均设有与所述内螺纹配合的外螺纹，所述喷嘴和所述连接件利用螺纹齿合安装于所述发热块的通孔内，且喷嘴和连接件于发热块内对接，所述散热件垫板与散热件限位板分别开设有相对应的第一过孔(415a)与第二过孔(417a)，散热件垫板与散热件限位板呈竖向间距分别卡设在出料腔(103)的下端与上端，所述散热件开设有穿孔(416a)，散热件的上段与下段分别内套于所述第一过孔与第二过孔，所述隔热件安装在位于散热件的上段的穿孔内，所述压簧套设在散热件的上段且压簧的上端连接在散热件限位板上，所述铁氟龙管安装于所述连接件内，且所述铁氟龙管的上端具有延伸至所述连接件外的延伸段，且该延伸段延伸至所述隔热件内，物料穿过隔热件并通过铁氟龙管插入至喷嘴。

3.根据权利要求2所述的一种3D打印机喷头系统，其特征在于：所述散热件(416)的中段周向外壁上设有若干散热翅片(416b)。

4.根据权利要求2所述的一种3D打印机喷头系统，其特征在于：所述隔热件(418)包括套筒(418a)以及卡环(418b)，所述套筒与穿孔(416a)螺纹配合，套筒套设于所述铁氟龙管的延伸段外部，所述卡环向第二过孔(417a)外延伸。

5.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头系统，其特征在于：所述激光头组件(3)包括设置在进料腔上方的激光器(31)、连接在激光器下端的激光头(32)以及安装在喷头机壳上且罩设在激光器外的激光器外罩(33)，所述激光器外罩上设有第一散热孔(331)，所述第一散热孔呈条形。

6.根据权利要求5所述的一种3D打印机喷头系统，其特征在于：所述冷却组件(2)包括两个设置在所述冷却腔(104)内的涡轮风扇(21)以及安装在喷头机壳上的风扇外罩(22)，所述风扇外罩以及靠近涡轮风扇的喷头机壳(1)壁上均开有若干与第一散热孔(331)结构相同的第二散热孔(106)。

7.根据权利要求6所述的一种3D打印机喷头系统，其特征在于：所述冷却腔(104)的下端可拆卸连接有送风盖(11)，所述送风盖上开设有喷头孔(111)以及设置在喷头孔旁侧的激光头孔(112)。

8.根据权利要求7所述的一种3D打印机喷头系统，其特征在于：所述喷头部(41)的下段向下穿过所述喷头孔(111)并延伸出所述送风盖(11)外，所述激光头(32)的下段向下穿过所述激光头孔(112)并延伸出所述送风盖外。

9.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头系统，其特征在于：所述轴承(10)与转轴(7)的轴心位于同一水平线上，轴承与转轴之间间距为物料(12)外径的70％-90％。

10.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头系统，其特征在于：所述转轴(7)的周向外壁上设有防滑齿(71)。