CN108189394A - 一种新型桌面级3d打印设备 - Google Patents

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叶方元
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
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Abstract

本发明涉及一种新型桌面级3D打印设备，包括底座、竖向设置在底座一侧的立柱、架设在立柱顶端的横梁、设置在横梁下方的驱动机构、打印喷头和补料盒，所述打印喷头设置在补料盒的下方且与补料盒连通，所述驱动机构与补料盒传动连接，该新型桌面级3D打印设备通过蓝牙实现用户对3D打印机进行远程操控，提高了其实用性；通过电磁线圈发出的电磁场对金属套管进行切割，从而能够保证金属套管的迅速发热，提高了加热的效率；不仅如此，在恒温控制电路中，集成电路的型号为NE555，在保证了温度精确控制的同时，大大降低了3D打印机的生产成本，提高了其市场竞争力。

Description

一种新型桌面级3D打印设备
技术领域
本发明涉及一种桌面级3D打印设备。
背景技术
3D打印机原理在于它是以一种数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。译
在3D打印机的工作过程中，需要对物料进行实时加热，从而来保证打印的可靠性。目前，都是通过电热丝加热的方式来给物料加热，但是这样方式加热的效率低，无法满足现在用户的高要求；不仅如此，在对物料的加热的同时，一般都需要对物料的温度进行实时监控，再反馈控制加热，进一步提高了加热的可靠性，而现有的恒温控制电路都是采用了昂贵的集成芯片，这样就提高了3D打印机的生产成本，降低了其市场竞争力。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种桌面级3D打印设备。
(二)技术方案
为本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种桌面级3D打印设备，包括底座、竖向设置在底座一侧的立柱、架设在立柱顶端的横梁、设置在横梁下方的驱动机构、打印喷头和补料盒，所述打印喷头设置在补料盒的下方且与补料盒连通，所述驱动机构与补料盒传动连接；
所述补料盒内设有加热机构，所述加热机构包括竖向设置的加热管道、套设在加热管道外周的吸热层、套设在吸热层外周的金属套管和套设在金属套管外周的电磁线圈，所述加热管道的竖向截面为等腰梯形，所述等腰梯形截面的下底的长度大于等腰梯形截面的上底的长度，所述吸热层内设有石墨，所述加热管道与打印喷头连通；
所述立柱的一侧设有操控室，所述操控室内设有PLC、蓝牙和恒温控制模块，所述蓝牙和恒温控制模块均与PLC电连接，所述电磁线圈与恒温控制模块电连接。
具体地，为了保证打印喷头移动的可靠性，所述驱动机构包括竖向驱动组件和水平驱动组件。
具体地，为了保证打印喷头竖向移动的可靠性，气缸通过气缸的活塞杆控制固定杆的上下移动，所述竖向驱动组件包括若干竖向设置在横梁下方的气缸和水平设置在气缸下方的固定杆，所述气缸通过气缸的活塞杆与固定杆传动连接。
具体地，为了保证打印喷头水平移动的可靠性，驱动电机通过驱动杆控制补料盒的水平移动，所述水平驱动组件包括水平设置在固定杆下方的驱动电机和驱动杆，所述补料盒设置在固定杆的下方，所述驱动电机通过驱动杆与补料盒传动连接。
具体地，为了保证物料的温度得到精确控制，所述恒温控制模块包括恒温控制电路，所述恒温控制电路包括集成电路、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、第二电容、热敏电阻、可调电阻、二极管、晶闸管和加热器，所述集成电路的型号为NE555，所述集成电路的电源端和集成电路的重置端连接，所述集成电路的电源端和重置端均与二极管的阴极连接，所述集成电路的接地端接地，所述集成电路的控制端通过第二电容接地，所述集成电路的放电端和集成电路控制端连接，所述集成电路的放电端通过第二电阻与二极管的阴极连接，所述可调电阻的一端与二极管的阴极连接，所述可调电阻的另一端通过热敏电阻和第四电阻组成的串联电路接地，所述集成电路的触发端分别与热敏电阻和第四电阻连接，所述集成电路的输出端与晶闸管的触发端连接，所述二极管的阳极与第一电阻和第一电容组成的并联电路连接，所述晶闸管的一端接地，所述晶闸管的另一端通过第三电阻分别与第一电阻和第一电容连接，所述第六电阻和加热器组成的串联电路与第三电阻并联，所述加热器与电磁线圈电连接。
具体地，所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻。
具体地，为了提高打印机的智能化，所述操控室上设有若干控制按键和显示界面。
具体地，所述底座上设有工作台，所述工作台位于打印喷头的下方。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：该桌面级3D打印设备通过蓝牙实现用户对3D打印机进行远程操控，提高了其实用性；通过电磁线圈发出的电磁场对金属套管进行切割，从而能够保证金属套管的迅速发热，提高了加热的效率；不仅如此，在恒温控制电路中，集成电路的型号为NE555，在保证了温度精确控制的同时，大大降低了3D打印机的生产成本，提高了其市场竞争力。
附图说明
图1是本发明的桌面级3D打印设备的结构示意图；
图2是本发明的桌面级3D打印设备的加热机构的结构示意图；
图3是本发明的桌面级3D打印设备的恒温控制电路的电路原理图；
图中：1.底座，2.工作台，3.立柱，4.横梁，5.气缸，6.固定杆，7.驱动电机，8.驱动杆，9.补料盒，10.打印喷头，11.活塞杆，12.控制按键，13.显示界面，14.电磁线圈，15.金属套管，16.加热管道，17.吸热层，U1.集成电路，R1.第一电阻，R2.第二电阻，R3.第三电阻，R4.第四电阻，R5.第五电阻，R6.第六电阻，C1.第一电容，C2.第二电容，Rt.热敏电阻，RP1.可调电阻，D1.二极管，N1.晶闸管，P.加热器。
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3所示，一种桌面级3D打印设备，包括底座1、竖向设置在底座1一侧的立柱3、架设在立柱3顶端的横梁4、设置在横梁4下方的驱动机构、打印喷头10和补料盒9，所述打印喷头10设置在补料盒9的下方且与补料盒9连通，所述驱动机构与补料盒9传动连接；
所述补料盒9内设有加热机构，所述加热机构包括竖向设置的加热管道16、套设在加热管道16外周的吸热层17、套设在吸热层17外周的金属套管15和套设在金属套管15外周的电磁线圈14，所述加热管道16的竖向截面为等腰梯形，所述等腰梯形截面的下底的长度大于等腰梯形截面的上底的长度，所述吸热层17内设有石墨，所述加热管道16与打印喷头10连通；译
所述立柱3的一侧设有操控室，所述操控室内设有PLC、蓝牙和恒温控制模块，所述蓝牙和恒温控制模块均与PLC电连接，所述电磁线圈14与恒温控制模块电连接。
具体地，为了保证打印喷头10移动的可靠性，所述驱动机构包括竖向驱动组件和水平驱动组件。
具体地，为了保证打印喷头10竖向移动的可靠性，气缸5通过气缸5的活塞杆11控制固定杆6的上下移动，所述竖向驱动组件包括若干竖向设置在横梁4下方的气缸5和水平设置在气缸5下方的固定杆6，所述气缸5通过气缸5的活塞杆11与固定杆6传动连接。
具体地，为了保证打印喷头10水平移动的可靠性，驱动电机7通过驱动杆8控制补料盒9的水平移动，所述水平驱动组件包括水平设置在固定杆6下方的驱动电机7和驱动杆8，所述补料盒9设置在固定杆6的下方，所述驱动电机7通过驱动杆8与补料盒9传动连接。
具体地，为了保证物料的温度得到精确控制，所述恒温控制模块包括恒温控制电路，所述恒温控制电路包括集成电路U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、第二电容C2、热敏电阻Rt、可调电阻RP1、二极管D1、晶闸管N1和加热器P，所述集成电路U1的型号为NE555，所述集成电路U1的电源端和集成电路U1的重置端连接，所述集成电路U1的电源端和重置端均与二极管D1的阴极连接，所述集成电路U1的接地端接地，所述集成电路U1的控制端通过第二电容C2接地，所述集成电路U1的放电端和集成电路U1控制端连接，所述集成电路U1的放电端通过第二电阻R2与二极管D1的阴极连接，所述可调电阻RP1的一端与二极管D1的阴极连接，所述可调电阻RP1的另一端通过热敏电阻Rt和第四电阻R4组成的串联电路接地，所述集成电路U1的触发端分别与热敏电阻Rt和第四电阻R4连接，所述集成电路U1的输出端与晶闸管N1的触发端连接，所述二极管D1的阳极与第一电阻R1和第一电容C1组成的并联电路连接，所述晶闸管N1的一端接地，所述晶闸管N1的另一端通过第三电阻R3分别与第一电阻R1和第一电容C1连接，所述第六电阻R6和加热器P组成的串联电路与第三电阻R3并联，所述加热器P与电磁线圈14电连接。
具体地，所述热敏电阻Rt为负温度系数热敏电阻。
具体地，为了提高打印机的智能化，所述操控室上设有若干控制按键12和显示界面13。
具体地，所述底座1上设有工作台2，所述工作台2位于打印喷头10的下方。该桌面级3D打印设备中，驱动机构控制补料盒9移动的同时，来保证了打印喷头10的移动，从而确保打印的可靠性。其中，补料盒9内设有加热机构，在打印喷头10工作的过程中，保证了加入到打印喷头10内的物料温度能够达到设定值，物料进入到加热管道16以后，由于电磁线圈14发出的电磁场对金属套管15进行切割，从而能够保证金属套管15的迅速发热，提高了加热的效率，同时通过吸热层17内的石墨对热量进行迅速的吸收，从而保证了加热管道16的高温，此时物料就会受到高温加热成液态，随着加热管道16的横截面增大，则物料的流速变慢，进一步保证了物料的充分加热，提高了加热的可靠性。
该桌面级3D打印设备中，PLC用来控制3D打印机的正常工作，提高了其智能化；蓝牙用于实现用户对3D打印机进行远程操控，提高了其实用性；恒温控制模块用于保证进入到打印喷头10内的物料的温度得到精确的控制，提高了3D打印机的可靠性。
该桌面级3D打印设备中的恒温控制电路中，采用了集成电路U1的型号为NE555，其性能稳定，而且价格便宜，从而在保证了温度精确控制的同时，大大降低了3D打印机的生产成本，提高了其市场竞争力。该恒温控制电路的工作原理是，当物料温度发生变化时，则热敏电阻Rt就会发生变化，此时由可调电阻RP1、热敏电阻Rt和第四电阻R4组成的分压电路就会触发集成电路U1的工作，集成电路U1通过第五电阻R5触发晶闸管N1工作，则加热器P就会控制电磁线圈14工作，来保证物料的温度恒定。
与现有技术相比，该桌面级3D打印设备通过蓝牙实现用户对3D打印机进行远程操控，提高了其实用性；通过电磁线圈14发出的电磁场对金属套管15进行切割，从而能够保证金属套管15的迅速发热，提高了加热的效率；不仅如此，在恒温控制电路中，集成电路U1的型号为NE555，在保证了温度精确控制的同时，大大降低了3D打印机的生产成本，提高了其市场竞争力。译
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 (6)

1.一种桌面级3D打印设备，其特征在于，包括底座(1)、竖向设置在底座(1)一侧的立柱(3)、架设在立柱(3)顶端的横梁(4)、设置在横梁(4)下方的驱动机构、打印喷头(10)和补料盒(9)，所述打印喷头(10)设置在补料盒(9)的下方且与补料盒(9)连通，所述驱动机构与补料盒(9)传动连接；
所述补料盒(9)内设有加热机构，所述加热机构包括竖向设置的加热管道(16)、套设在加热管道(16)外周的吸热层(17)、套设在吸热层(17)外周的金属套管(15)和套设在金属套管(15)外周的电磁线圈(14)，所述加热管道(16)的竖向截面为等腰梯形，所述等腰梯形截面的下底的长度大于等腰梯形截面的上底的长度，所述吸热层(17)内设有石墨，所述加热管道(16)与打印喷头(10)连通；
所述立柱(3)的一侧设有操控室，所述操控室内设有PLC、蓝牙和恒温控制模块，所述蓝牙和恒温控制模块均与PLC电连接，所述电磁线圈(14)与恒温控制模块电连接；
所述恒温控制模块包括恒温控制电路，所述恒温控制电路包括集成电路(U1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、热敏电阻(Rt)、可调电阻(RP1)、二极管(D1)、晶闸管(N1)和加热器(P)，所述集成电路(U1)的型号为NE555，所述集成电路(U1)的电源端和集成电路(U1)的重置端连接，所述集成电路(U1)的电源端和重置端均与二极管(D1)的阴极连接，所述集成电路(U1)的接地端接地，所述集成电路(U1)的控制端通过第二电容(C2)接地，所述集成电路(U1)的放电端和集成电路(U1)控制端连接，所述集成电路(U1)的放电端通过第二电阻(R2)与二极管(D1)的阴极连接，所述可调电阻(RP1)的一端与二极管(D1)的阴极连接，所述可调电阻(RP1)的另一端通过热敏电阻(Rt)和第四电阻(R4)组成的串联电路接地，所述集成电路(U1)的触发端分别与热敏电阻(Rt)和第四电阻(R4)连接，所述集成电路(U1)的输出端与晶闸管(N1)的触发端连接，所述二极管(D1)的阳极与第一电阻(R1)和第一电容(C1)组成的并联电路连接，所述晶闸管(N1)的一端接地，所述晶闸管(N1)的另一端通过第三电阻(R3)分别与第一电阻(R1)和第一电容(C1)连接，所述第六电阻(R6)和加热器(P)组成的串联电路与第三电阻(R3)并联，所述加热器(P)与电磁线圈(14)电连接；
所述底座(1)上设有工作台(2)，所述工作台(2)位于打印喷头(10)的下方。
2.如权利要求1所述的桌面级3D打印设备，其特征在于，所述驱动机构包括竖向驱动组件和水平驱动组件。
3.如权利要求2所述的桌面级3D打印设备，其特征在于，所述竖向驱动组件包括若干竖向设置在横梁(4)下方的气缸(5)和水平设置在气缸(5)下方的固定杆(6)，所述气缸(5)通过气缸(5)的活塞杆(11)与固定杆(6)传动连接。
4.如权利要求2所述的桌面级3D打印设备，其特征在于，所述水平驱动组件包括水平设置在固定杆(6)下方的驱动电机(7)和驱动杆(8)，所述补料盒(9)设置在固定杆(6)的下方，所述驱动电机(7)通过驱动杆(8)与补料盒(9)传动连接。
5.如权利要求1所述的桌面级3D打印设备，其特征在于，所述热敏电阻(Rt)为负温度系数热敏电阻。
6.如权利要求1所述的桌面级3D打印设备，其特征在于，所述操控室上设有若干控制按键(12)和显示界面(13)。
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