CN108312538A - 一种带有废料回收和平台清理装置的3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机，设有破碎装置，破碎辊上具有破碎齿，可以将粒径较大的废料破碎，设有粉碎装置，内部设有螺旋锥形锯齿粉碎刀，有效粉碎废料并将废料输入到熔腔内；设有熔丝强风冷却器，有效冷却熔丝，并将冷却丝送入盘线装置中，回收的废料既可以直接用盘线机收集保存，也可以直接用于打印机原料输入。设有双打印头，打印喷头采用双进料口，进料口设有电子控制阀，可以自动切换进料口，实现快速换料，设有打印平台清理装置，可以自动清理打印平台，并将清理的废料直接送到破碎装置中，加快打印效率。本发明实现了3D打印废料的回收再利用，提高了原料利用率，有效解决了材料浪费问题。

Description

一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印机技术领域，尤其涉及一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机。

背景技术

3D打印机是一种快速成型设备，通过切片软件，将三维模型转化成打印参数，并采用塑料或者金属粉末等材料，可以实现复杂模型的快速准确成型，减少了产品设计所需要的时间，避免了反复开模带来的时间和成本的增加，大大缩短了产品开发周期。该项技术正广泛的应用在科研和日常生活中。

目前，市场上现有大部分3D打印机主要是小型熔融沉积型，所采用的原材料多为ABS、PLA等。在打印过程中，通常由于参数和环境等问题，使得打印出的模型不符合要求，造成重复打印、材料浪费，且在打印完成后，打印台会粘黏原料，需要人工将打印平台清理干净，这需要消耗大量的人力，且清理效果不理想。

经检索，如中国专利文献公开了一种3D打印机【专利号：ZL201520597420.2；授权公告日：CN 204869686 U】。这种3D打印机体积较小，且打印平台可以拆卸，但拆卸下来之后还是需要人工清理打印平台，反复拆卸会降低打印精度。中国专利文献公开了一种3D打印用料回收装置【专利号：ZL201710188288.3；授权公告日：CN 107009626 A】。这种材料回收装置只能回收小块废料，且熔融挤出装置采用水冷，需要单独设置水泵，结构复杂，不便于使用，尤其是在禁水要求的精密实验室内无法使用。因此，设计一种带有材料回收和平台清理装置的3D打印机，既可以有效的节约时间和成本，提高打印效率和材料利用率，又能节约资源能源，保护生态环境。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机，包括有控制系统、主机架以及位于主机架内的打印装置、打印平台、平台清理装置、废料破碎装置、废料粉碎熔融装置、熔丝冷却装置、盘线装置、加热装置和送料装置，所述的加热装置位于主机架的底板上，在主机架内部还设有竖直向滚珠丝杠，在竖直向滚珠丝杠的顶部还连接有两根X向滚珠丝杠，所述的打印装置安装在两根X向滚珠丝杠上，所述的打印平台安装在竖直向滚珠丝杠上，所述的送料装置通过送料管与打印装置连接，所述的平台清理装置为可伸缩的自动清理装置，平台清理装置位于打印平台的侧面，将打印平台升至与平台清理装置同一高度，平台清理装置自动清理打印平台，所述的废料破碎装置位于平台清理装置的下方，平台清理装置清理的废料落入废料破碎装置内，所述的废料粉碎熔融装置位于废料破碎装置下方，废料破碎装置的出料口与废料粉碎熔融装置的进料口连接，熔丝冷却装置位于废料粉碎熔融装置的出料口的下方，熔丝冷却装置的进料口位于废料粉碎熔融装置的出料口的正下方，在熔丝冷却装置上设有低温空气进口，在主机架上开有外部冷风进口，所述的外部冷风进口通过送风管与低温空气进口连接，所述的盘线装置位于熔丝冷却装置的侧面，熔丝冷却装置的出料口通过送料管与盘线装置连接，所述的控制系统位于主机架的外表面,控制系统包括arduino控制板、LCD控制器、GSM无线通讯模块、A/D转换器、D/A转换器、信号放大器、电机驱动器、温度控制器；控制系统分别控制打印装置、打印平台、平台清理装置、废料破碎装置、废料粉碎熔融装置、熔丝冷却装置、盘线装置、加热装置和送料装置的工作。

所述的主机架底部设有四个安装座，分别用于安装四根竖直向滚珠丝杠，所述的四根竖直向滚珠丝杠顶部设有四个安装座。

所述的加热装置包括有电热丝、加热控制系统和金属风扇，所述的电热丝安装在加热控制系统上，电热丝的另一端安装有电热丝支架，金属风扇安装在电热丝下部，所述的加热控制系统与控制系统连接。

所述的打印装置包括有安装架一、直流电机一和打印喷头，所述的安装架一底部分别安装有温度传感器一，在安装架上设有滚珠丝杠螺纹孔，通过滚珠丝杠螺纹孔在安装架一上安装有两根Y向滚珠丝杠，通过同步带和同步带轮使两根Y向滚珠丝杠同步运动，所述的同步带轮连接有步进电机一，在两根 Y向滚珠丝杠的两端分别安装有滚珠螺纹连接块，所述的同步带轮和步进电机一安装在其中一个滚珠螺纹连接块上，两个滚珠螺纹连接块分别与两根X向滚珠丝杠相连，所述的打印喷头和直流电机一均安装在安装架一上，打印喷头与直流电机一连接，所述的温度传感器一、步进电机一和直流电机一均与控制系统连接。

在所述的直流电机一转轴上安装有驱动直齿轮，驱动直齿轮与从动直齿轮相啮合，从动直齿轮与打印喷头内部转子相连，在转子表面设有螺旋送丝杠，转子外侧设有打印头外壳，打印头外壳上部设有进料管口，进料管口前部安装有电子门阀，电子门阀控制进料管口的闭合，在打印头外壳上安装有加热块，在打印头外壳内部熔腔下部设有h型挤丝通道，挤丝通道出口处安装有挤出头，挤出头边安装有温度传感器二，所述的电子门阀和温度传感器二均与控制系统连接，所述的进料管口连接所述的送料管。

所述的打印平台的四边设有温度传感器三，打印平台表面设有槽型打印板，打印喷头将熔丝挤出，熔丝成型于打印板上，并嵌入槽型中，打印平台的四角设有通孔，所述的竖直向滚珠丝杠分别穿过通孔，在通孔的下方分别安装有滚珠驱动器，其中两个滚珠驱动器通过同步带一与带轮驱动器相连，另外两个滚珠驱动器通过同步带二与带轮驱动器相连，带轮驱动器下部安装有从动齿轮，从动齿轮与驱动齿轮相啮合，驱动齿轮由步进电机二驱动，步进电机二安装有电机支架，通过一个步进电机二带动四个滚珠驱动器同时运动，所述的温度传感器三和步进电机二均与控制系统连接。

所述的平台清理装置包括有安装架二、伸缩连杆、清洁铲和清扫辊，在所述的安装架二上安装有伸缩杆固定端和滑槽一，滑槽一内侧安装有滑槽二，滑槽二内侧安装有滑槽三，滑槽三端部安装有清洁铲，清洁铲后侧安装有清扫辊，清扫辊外侧安装有硬质毛刷，清扫辊一端安装有同步轮和直流电机二，同步轮通过同步带三与直流电机二相连，安装架二通过伸缩连杆与清洁铲相连，伸缩连杆的另一端固定在伸缩杆固定端上。

所述的伸缩连杆为X型伸缩机构，伸缩连杆的两个轴点上分别安装有滚珠螺纹块，两个滚珠螺纹块之间连接有滚珠丝杆，滚珠丝杆的一端安装有从动齿轮一，从动齿轮一与主动齿轮一相啮合，主动齿轮一由步进电机三驱动，通过步进电机三驱动伸缩连杆，带动清洁铲往复运动。

所述的废料破碎装置包括有破碎腔、破碎辊和步进电机四，清洁铲将废料送去破碎腔中，破碎腔内部安装有一组破碎辊，破碎辊表面设有对啮合破碎齿，破碎腔下部采用斜面结构，在斜面最低端设有破碎料出口，破碎腔底面安装有步进电机四，步进电机四转轴上安装有驱动直齿轮一，驱动直齿轮一与中间直齿轮相啮合，中间直齿轮与主动直齿轮相啮合，主动直齿轮驱动从动直齿轮一，所述的主动直齿轮和从动直齿轮一分别于安装于两个破碎辊的端部，破碎辊的另一端分别安装主动齿轮二和从动齿轮二，所述的步进电机的转轴上安装有速度传感器，所述的步进电机四和速度传感器均与控制系统连接。

所述的废料粉碎熔融装置包括有废料粉碎腔和熔炉腔，废料粉碎腔安装在安装底座上，安装底座上还安装有直流电机三，直流电机三的转轴上安装有斜齿轮，斜齿轮驱动从动斜齿轮，在废料粉碎腔上部设有破碎料进口，所述的破碎料进口连接废料破碎装置的破碎料出口，废料粉碎腔内壁设有螺旋齿，在废料粉碎腔内部还安装有锥形粉碎辊，锥形粉碎辊与从动斜齿轮相连，在锥形粉碎辊表面安装有螺旋粉碎刀，内部采用镂空型支撑，所述的熔炉腔安装在废料粉碎腔的后端，熔炉腔上方安装有温度控制系统，熔炉腔外壁中设有螺旋电热丝，所述的螺旋电热丝和温度控制系统连接，熔炉腔内部安装有螺旋进料杆，螺旋进料杆端部采用锥形结构，所述的锥形粉碎辊端部安装有联轴器，通过联轴器与螺旋进料杆相连，联轴器通过左旋支撑安装于废料粉碎腔内，螺旋送料杆采用螺旋支撑固定，熔炉腔端部安装有熔丝挤出头，熔丝挤出头采用竖直结构，熔丝挤出头内部设有弯曲喉管，熔炉腔下部安装有支撑架，支撑架下部安装有隔震块，所述的直流电机三和温度控制系统均与控制系统连接。

所述的熔丝冷却装置包括有冷却装置外壳，冷却装置外壳上表面圆形中心处设有熔丝进口，熔丝进口上表面采用漏斗口型，从废料粉碎熔融装置的熔丝挤出头出来的熔丝通过熔丝进口进入熔丝冷却装置内，熔丝进口下端安装有弯曲型冷却丝送料管，熔丝进口周围设有三组螺旋出风口，螺旋出风口采用倾斜螺旋结构，螺旋出风口下方分别安装有高速冷却风扇，冷却丝送料管上部设有槽口，槽口一侧安装有主动送丝轮，另一侧安装有从动送丝轮，主动送丝轮与从动送丝轮相配合，且轮表面采用凹槽型，并设有粗糙面，主动送丝轮由驱动轴带动，驱动轴与步进电机五相连，所述的低温空气进口位于冷却装置外壳右下侧，所述的步进电机五与控制系统连接。

所述的盘线装置包括有底座、直流电机四、卷丝线盘和轴端扣，所述的直流电机安装在底座上，直流电机转轴上安装有线盘安装轴一，线盘安装轴一上设有花键，卷丝线盘安装于线盘安装轴一上，并通过花键使卷丝线盘与线盘安装轴一同步转动，线盘安装轴一底部设有护板，线盘安装轴一端部中心设有轴端安装孔，轴端扣安装于轴端安装孔内，轴端扣设有螺柱，轴端扣通过螺柱安装于轴端安装孔中，且轴端扣设有把手，所述的直流电机四与控制系统连接。

所述的送料装置包括线盘安装轴二、原料线盘、步进电机六和送料管接口，所述的原料线盘安装在线盘安装轴二上，原料线盘前部安装有步进电机六，步进电机六转轴上安装有主动摩擦轮，主动摩擦轮与从动摩擦轮相配合，且两摩擦轮采用凹面结构，步进电机六安装有电机支架，电机支架上方安装有从动摩擦轮，电机支架前部安装有送料管接口，送料管接口与送料管相连，由步进电机六驱动原料进去打印装置，所述的步进电机六与控制系统连接。

所述的主机架底板上设有六根立柱和打印机钣金外壳，所述外壳中间设有隔层，所述的外壳左侧底部设有一个通风风扇，所述外壳上部后侧和右侧各设有两个通风风扇，所述外壳隔层上部设有所述的原料线盘、步进电机六和两个通风风扇，下部设有两个通风风扇，所述的通风风扇均与控制系统连接。

当控制系统启动时，3D打印机开始工作。送丝电机将原料线盘上的原材料经过塑料导管送入打印头中，打印喷头的高度固定，运动电机只控制打印机在水平面X方向和Y方向移动，打印平台在电机的驱动下实现Z方向移动；打印过程中，加热装置和通风装置用来保证成型室的温度，确保打印温度条件满足要求；打印完成时，平台清理装置启动并运动到最右端，打印平台运动并停留在清理装置正下方，清理装置自动将打印平台清理干净，并将废料送入劈碎装置中，此时打印平台降到最低；破碎装置将废料打碎，废料落入粉碎装置中；粉碎装置将废料粉碎并送入熔融挤丝装置中；熔融挤丝装置将废料熔融挤出，竖直落入强风冷却器中；冷却器将熔丝冷却，并送入盘线机中，盘线机将新制成的丝材收集起来，当盘线机中丝材收集完成，系统提示并跟换下收集完成的丝材，以供打印机重新使用，整个打印工作完成。

控制系统与整机内电机、传感器等各电子元器件相连，同时与整机控制系统接入互联网，实现手机的远程的监控与操作；所述控制系统与送料装置相连，通过控制步进电机，将原料送入打印装置中；所述打印装置中的温度传感器、步进电机和电子门阀与控制系统相连，通过控制门阀实现进料和换料过程，通过控制步进电机和加热块，实现原料的熔融和挤出，通过控制滚珠丝杠的驱动电机，将模型打印于打印平台；所述打印平台包含驱动电机和温度传感器，通过控制步进电机实现打印平台的升降；所述平台清理装置安装有步进电机和直流电机，通过控制步进电机，实现平台铲的运动，通过控制直流电机，实现清扫辊的运动，将废料送去破碎装置中；所述废料破碎装置包含大扭矩步进电机和速度传感器，通过控制步进电机驱动破碎辊，通过速度传感器检测破碎装置的运行状态，控制电机的反转与破碎；所述废料破碎装置包含直流电机、速度传感器和温度控制系统，直流电机驱动粉碎辊，速度传感器检测粉碎辊运行状态，加热控制系统用来加热熔融废料，并将废料挤出；所述熔丝冷却器包含步进电机、进气风扇和冷却风扇，通过控制进气扇将室外低温空气送去冷却器中，冷却风扇将熔丝冷却，通过步进电机驱动摩擦轮将冷却丝送入盘线装置中；所述盘线装置设有直流电机，通过控制电机实现盘线；所述加热装置包含加热控制系统和风扇，通过控制加热器和风扇，实现成型室内的温度恒定。

本发明的优点是：（1）设有破碎装置，破碎辊上具有破碎齿，可以将粒径较大的废料破碎，并设有扭矩传感器，当装置卡住时，可以自动回转并重新破碎；

（2）设有粉碎装置，内部设有螺旋锥形锯齿粉碎刀，粉碎腔内壁设有螺旋锯齿粉碎刀，有效粉碎废料并将废料输入到熔腔内；

（3）设有熔丝冷却器，采用三个强力风扇和螺旋送风管，并设有冷风风管，有效保证冷却器的冷风来源，且将电机设置在冷却器外部，螺旋冷风有效冷却熔丝并保持熔丝形状，不会出现弯曲等问题。

（4）设有打印平台清理装置，可以自动清理打印平台，并将清理的废料直接送到破碎装置中，加快打印效率；

（5）设有双打印头，打印喷头采用双进料口，并设有螺旋送料杆，进料口设有电子控制阀，可以自动切换进料口，实现快速换料，并采用 “先下后上”型弯曲送料喉管，有效保证停止打印时不会有多余的料流出，保证打印质量；

（6）盘线机上的线盘和打印机的线盘具有互换性，回收的废料既可以直接用盘线机收集保存，也可以直接用于打印机原料输入；

（7）设有整机控制系统，实现成型室温度、打印参数、原料切换、平台清理、废料回收等的自动控制，并能实现远程监控，确保打印过程安全稳定。

附图说明

图1是本发明一种3D打印机的结构图。

图2是本发明一种3D打印机的主视图。

图3是本发明打印装置的结构图。

图4是本发明打印装置的主视图。

图5是本发明打印喷头的结构剖面图。

图6是本发明打印平台的俯视图。

图7是本发明打印平台的底面图。

图8是本发明打印平台清理装置的结构图。

图9是本发明打印平台清理装置的俯视图。

图10是本发明废料破碎装置的结构图。

图11是本发明废料破碎装置的结构剖面图图。

图12是本发明废料破碎装置的俯视图。

图13是本发明废料粉碎熔融装置的结构图。

图14是本发明废料粉碎熔融装置的结构剖视图。

图15是本发明熔丝冷却装置的结构剖视图。

图16是本发明熔丝冷却装置的底面图。

图17是本发明盘线装置的结构图。

图18是本发明加热装置的俯视图。

图19是本发明送料装置的结构图。

图20是本发明一种3D打印机的运行控制系统流程图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机，包括有控制系统、主机架100以及位于主机架100内的打印装置200、打印平台300、平台清理装置400、废料破碎装置500、废料粉碎熔融装置600、熔丝冷却装置700、盘线装置800、加热装置900和送料装置1000，所述的加热装置900位于主机架100的底板上，在主机架100内部还设有竖直向滚珠丝杠120，在竖直向滚珠丝杠120的顶部还连接有两根X向滚珠丝杠121，所述的打印装置200安装在两根X向滚珠丝杠121上，所述的打印平台300安装在竖直向滚珠丝杠120上，所述的送料装置1000通过送料管124与打印装置200连接，所述的平台清理装置400为可伸缩的自动清理装置，平台清理装置400位于打印平台300的侧面，将打印平台300升至与平台清理装置400同一高度，平台清理装置400自动清理打印平台300，所述的废料破碎装置500位于平台清理装置400的下方，平台清理装置400清理的废料落入废料破碎装置500内，所述的废料粉碎熔融装置600位于废料破碎装置500下方，废料破碎装置500的出料口与废料粉碎熔融装置600的进料口连接，熔丝冷却装置700位于废料粉碎熔融装置600的出料口的下方，熔丝冷却装置700的进料口位于废料粉碎熔融装置600的出料口的正下方，在熔丝冷却装置700上设有低温空气进口702，在主机架100上开有外部冷风进口130，所述的外部冷风进口130通过送风管132与低温空气进口702连接，所述的盘线装置800位于熔丝冷却装置700的侧面，熔丝冷却装置700的出料口通过送料管与盘线装置800连接，所述的控制系统位于主机架100的外表面，控制系统分别控制打印装置200、打印平台300、平台清理装置400、废料破碎装置500、废料粉碎熔融装置600、熔丝冷却装置700、盘线装置800、加热装置900和送料装置1000的工作。打印装置200用于原料的熔融和挤出，并将挤出的原料成型于打印平台300，打印平台300用于承载打印模型，平台清理装置400用于清理打印平台上残留的废料，并将废料送入破碎装置500，破碎装置500用于大块废料的破碎，并将破碎后的废料送入粉碎熔融装置600，粉碎熔融装置600用于废料粉碎，并将废料熔融挤出，熔丝冷却装置700用于将熔丝冷却，并将冷却成型后的丝材送入盘线装置800，盘线装置800用于将成型后的丝材收集起来，加热装置900用于提高成型室温度，送料装置1000用于将原料送入打印装置200中；

实施例一：结合图1和图2看3D打印机主机架100。

打印机主机架100包括钣金外壳101、支撑立柱102、风扇（110～113）、内部结构滚珠丝杠120、进风口130、控制面板140，钣金外壳固定于支撑立柱102上，打印机右侧面钣金外壳101安装有风扇一110，中间钣金外壳101上部安装有风扇四113、下部安装有风扇二111，风扇一110、风扇二111和风扇四113共同作用，用来保证成型室温度的稳定；后侧钣金外壳101安装有风扇三112，用于将打印机内部热量散出；主机架100内安装有四根滚珠丝杠120，滚珠丝杠120底部设有安装座122,上部安装有X向滚珠丝杠121，X向滚珠丝杠端部分别安装有两个步进电机123，用于调整打印装置200的X方向位置，打印装置200安装有原料送料管124，用于将原料稳定送入打印装置中；主机架100左侧下部钣金外壳101设有外部低温空气进风口130，进风口130内侧安装有高速进气风扇131，进气风扇外部安装有风罩134，风罩134尾部安装有送风管132，用于将外壳低温空气稳定的送去冷却器700中，且阻隔了打印机内部温度较高的空气；主机架100正面钣金外壳安装有控制面板140，控制面板140设有控制按钮141和显示器142，显示器142主要用来显示打印机成型室温度、打印喷头温度、打印进度、回收破碎机500运行状态、粉碎机600运行状态、冷却丝收集状态等，且控制系统与云端相连，并能实时地将数据发送给手机端，实现打印机的远程监控，并能远程控制打印过程，系统控制流程参见图20。

实施例二：结合图3、图4和图5看打印装置200。

打印装置200包括安装架201、滚珠螺纹203、直流电机210和打印头224，安装架201底部四角安装有四个温度传感器202，用来实时监测打印机成型室的温度，安装架设有滚珠丝杆螺纹203，并安装有Y向滚珠丝杆204，为使滚珠丝杠同步运动提高精度，使用同步带205连接两根Y向滚珠丝杠204，并设有同步带轮206，同步带轮206与步进电机一207相连，步进电机一207提供整个打印装置的动力，Y向滚珠丝杠安装有滚珠螺纹连接块208，连接块208与X向滚珠丝杆相连；安装架201内部安装有两组打印头224，每组打印头224安装有直流电机210，直流电机210转轴上安装有驱动直齿轮211，驱动直齿轮211与从动齿轮212相啮合，从动直齿轮212与打印头内部转子225相连，转子225表面设有螺旋送丝杆，用于将熔料挤出；转子225外壳设有打印头外壳223，打印头外壳上部安装有进料管220，进料管一220下部安装有进料口二221，两个进料管口前部安装有电子门阀222，电子门阀222控制进料口一220和进料口二221的闭合，保证机器在换料时打印头中的熔料不会溢出，打印头外壳223安装有加热块，用来融化原料，内部熔腔下部设有“先下后上”型挤丝通道226，在保证熔料顺利挤出的同时，防止熔料滴出，挤丝通道226出口处安装有挤出头，挤出头边安装有温度传感器227，用来检测挤出熔丝的温度，每个打印头上安装两个进料管口，保证了不停机换料，提高了打印效率和质量。

实施例三：结合图6和图7看打印平台300。

打印平台300包含槽型打印板303、滚珠驱动器310和步进电机二320。打印平台300四边设有温度传感器301，用来实时监测成型室的温度，打印平台300表面设有槽型打印板303，打印喷头224将熔丝挤出，熔丝成型于打印板303上，并嵌入槽型中，有助于打印件不变形；打印平台300的四角设有通孔302，滚珠丝杠120穿过通孔302，通孔302下方安装有四个滚珠驱动器（310～313），滚珠驱动器一310与滚珠驱动器二311通过同步带一315与带轮驱动器324相连，滚珠驱动器三312与滚珠驱动器四313通过同步带二316与带轮驱动器324相连，带轮驱动器324下部安装有从动齿轮323，从动齿轮323与驱动齿轮322相啮合，驱动齿轮322由步进电机二320驱动，步进电机二320安装有电机支架321，通过一个步进电机二320带动四个滚珠驱动器同时运动，保证了打印平台300在升降过程中保持水平。

实施例四：结合图8和图9看打印平台清理装置400。

打印平台400包含有安装架401、伸缩连杆406、滑槽、滚珠丝杆411和清扫辊421。清理装置安装架401安装有伸缩架固定端405和滑槽一402，滑槽一402内侧安装有滑槽二403，滑槽二403内侧安装有滑槽三404，滑槽三404端部安装有清洁铲420，清洁铲420后侧安装有清扫辊421，清扫辊421外侧安装有硬质毛刷422，清洁铲420用来铲除槽型打印板303上的打印残留废料，硬质毛刷422用来扫除槽型打印板303内残留的废料，清扫辊421一端安装有同步轮424，同步轮424通过同步带425与直流电机423相连；安装架401通过伸缩连杆406与清洁铲420相连，伸缩杆406组成X型伸缩机构，伸缩杆406轴点上安装有滚珠螺纹块410，滚珠螺纹块410安装有滚珠丝杠411，滚珠丝杠411安装有从动直齿轮412，从动齿轮412与主动齿轮413相啮合，主动齿轮413由步进电机三414驱动，通过步进电机三414驱动伸缩杆406，带动清洁铲420往复运动，实现清理过程。

实施例五：结合图10、图11和图12看废料破碎装置500。

废料破碎装置500主要包括破碎腔501、破碎辊510、驱动齿轮505和步进电机四506等。破碎装置500设有破碎腔501，清洁铲420将废料送去破碎腔501中，破碎腔501内部安装有一组破碎辊510，破碎辊510表面设有对啮合破碎齿511，破碎齿511用来破碎大块的废料，提高废料的回收率；破碎腔501下部采用斜面结构，在斜面最低端设有破碎料出口508，保证破碎料可以顺利流出；破碎腔501底面安装有大扭矩步进电机四506，并安装有电机支架507，大扭矩步进电机转轴安装有驱动直齿轮505，驱动直齿轮505与中间直齿轮504相啮合，中间直齿轮504与主动直齿轮503相啮合，主动直齿轮503驱动从动直齿轮502，且分别于安装于破碎辊510的一端，破碎辊510的另一端分别安装主动齿轮5031和从动齿轮5021，两组齿轮共同作用，保证破碎辊510有足够的力破碎废料；步进电机四506的转轴上安装有速度传感器507，当步进电机四506的转速为零时，步进电机四506自动反转，然后再重新破碎，最终完成废料破碎。

实施例六：结合图13和图14看废料粉碎装置600。

废料粉碎装置600主要包括直流驱动电机604、废料粉碎腔603、温度控制器610、碎料熔腔611等。废料粉碎装置600设有安装底座601，安装底座设有直流驱动电机604，直流电机604转轴安装有斜齿轮606，斜齿轮606驱动从动斜齿轮607，采用斜齿轮可以保证粉碎机在高速运行时，不会产生较大的噪音；安装底座601安装有粉碎腔外壳603，粉碎腔外壳603上部设有破碎料进口602，内壁设有螺旋齿620，粉碎腔603内部安装有锥形粉碎辊621，锥形粉碎辊621与斜齿轮607相连，锥形粉碎辊621表面安装有螺旋粉碎刀622，内部采用镂空型支撑623，螺旋粉碎刀622在保证完全粉碎废料的同时，并能将碎料输送到熔腔611中；锥形粉碎辊端部安装有联轴器624，通过联轴器624与熔腔611中的螺旋进料杆631相连，联轴器624通过左旋支撑625安装于粉碎腔外壳603；粉碎腔外壳603前段安装有碎料熔腔611，碎料熔腔611上方安装有温度控制器610，熔腔611外壁中设有螺旋电热丝632，用来融化粉碎后的废料，熔腔610内部安装有螺旋挤料杆631，螺旋送料杆631端部采用锥形结构，可以有效的将熔料挤出，螺旋送料杆631采用螺旋支撑633固定，碎料熔腔611端部安装有熔丝挤出头614，熔丝挤出头614采用竖直结构，可以将挤出熔丝定位在竖直方向，熔丝挤出头614内部设有弯曲喉管634，碎料熔腔611下部安装有支撑架612，支撑架612下部安装有隔震块613，用来保证粉碎装置600的稳定，并减少对打印机的震动影响，保证打印质量。

实施例七：结合图15和图16看熔丝冷却装置700。

熔丝冷却装置700主要包括步进电机704、螺旋出风口714、冷却风扇711和室外低温空气进口702等。熔丝冷却装置700安装有冷却装置外壳701，冷却装置外壳701上表面圆形中心处设有熔丝进口705，熔丝进口705上表面采用漏斗口型，有助于熔腔喷头614挤出的熔丝准确落入冷却器700中，熔丝进口705下端安装有弯曲型冷却丝送料管718，熔丝进口705周围设有三组螺旋出风口714，螺旋出风口714采用倾斜螺旋结构，螺旋出风口714下方分别安装有高速冷却风扇711，冷却风扇711将冷却器700内腔中的低温空气经过螺旋出风口714吹出，用于形成旋转风，在保证熔丝冷却的同时，且保证熔丝沿着竖直方向不变；冷却丝送料管718上部设有槽口，槽口一侧安装有主动送丝轮716，另一侧安装有从动送丝轮717，主动送丝轮716与从动送丝轮717相配合，且轮表面采用凹槽型，并设有粗糙面，保证冷却丝顺利送出，主动送丝轮由驱动轴710带动，驱动轴710与步进电机五704相连，由步进电机五704驱动轴714，为主动送丝轮716提供动力；冷却装置外壳701右下侧设有室外低温空气进口702，空气进口702与主机架100上安装的进气管132相连，室外低温空气通过进气管132送去冷却装置700中，有效保证冷却装置700中低温空气的来源。

实施例八：结合图17看盘线装置800。

盘线装置800主要包括底座801、直流电机803、卷丝线盘808和轴端扣805等。盘线装置底座801安装有直流电机803，直流电机803安装有电机支架802，保持电机的稳定，直流电机803转轴上安装有线盘安装轴804，线盘安装轴804上设有花键，卷丝线盘808安装于线盘安装轴804上，并通过花键保证线盘808与线盘安装轴804同步转动，线盘安装轴804底部设有护板807，保证线盘808的位置恒定，线盘安装轴804端部中心设有轴端安装孔806，轴端扣805安装于轴端安装孔806内，轴端扣805设有螺柱，轴端扣805通过螺柱安装于轴端安装孔806中，且轴端扣805设有把手，方便取下线盘。

实施例九：结合图18看加热装置900。

加热装置900主要包括电热丝902、加热控制器901和风扇904等。加热装置900安装有加热控制器901，加热控制器901同时作为支架，保证底部有足够的空气，加热控制器901安装有一组电热丝902，电热丝902的另一端安装有电热丝支架903，保证电热丝的稳定和安全，电热丝903下部安装有金属风扇904，能将电热丝903的热量迅速散入成型室中，且保证加热装置的安全。

实施例十：结合图19看送料装置1000。

送料装置1000主要包括线盘安装轴1001、线盘1002、步进电机六1010和送料管借口1015等。送料装置1000设有线盘安装轴1001，线盘安装轴1001上安装有原料线盘1002，原料线盘1002前部安装有步进电机六1010，步进电机六1010转轴上安装有主动摩擦轮1011，主动摩擦轮1011与从动摩擦轮1012相配合，且两摩擦轮采用凹面结构，有助于将原料经送料管124送去打印装置200中，步进电机六1010安装有电机支架1013，支架1013上方安装有从动摩擦轮1012，电机支架1013前部安装有送料管接口1015，送料管接口1015与送料管124相连，由步进电机1010驱动原料进去打印装置，实现送料过程。

实施例十一：结合图20看控制系统流程图。

所述3D打印机设有整机控制系统，包括arduino控制板、LCD控制器、GSM无线通讯模块、A/D转换器、D/A转换器、信号放大器、电机驱动器、温度控制器；控制系统与整机内电机、传感器等各电子元器件相连，同时与整机控制器接入互联网，实现手机的远程的监控与操作；所述控制器与送料装置1000相连，通过控制步进电机六1010，将原料送入打印装置200中；所述打印装置200中的温度传感器202、步进电机一207和电子门阀222与控制器相连，通过控制门阀实现进料和换料过程，通过控制步进电机一207和加热块，实现原料的熔融和挤出，通过控制滚珠丝杠的驱动电机，将模型打印于打印平台；所述打印平台300包含驱动电机和温度传感器，通过控制步进电机二320实现打印平台300的升降；所述平台清理装置400安装有步进电机三414和直流电机二423，通过控制步进电机三414，实现平台铲的运动，通过控制直流电机二423，实现清扫辊的运动，将废料送去破碎装置中；所述废料破碎装置500包含大扭矩步进电机四506和速度传感器，通过控制步进电机四506驱动破碎辊，通过速度传感器检测破碎装置的运行状态，控制电机的反转与破碎；所述废料破碎装置包含直流电机、速度传感器和温度控制器，直流电机驱动粉碎辊，速度传感器检测粉碎辊运行状态，加热控制器用来加热熔融废料，并将废料挤出；所述熔丝冷却器包含步进电机五704、进气风扇和冷却风扇，通过控制进气扇将室外低温空气送去冷却器中，冷却风扇将熔丝冷却，通过步进电机五704驱动摩擦轮将冷却丝送入盘线装置中；所述盘线装置800设有直流电机四803，通过控制电机实现盘线；所述加热装置900包含加热控制器和风扇，通过控制加热器和风扇，实现成型室内的温度恒定。

以上所述为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容作为的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机，包括有控制系统、主机架以及位于主机架内的打印装置、打印平台、平台清理装置、废料破碎装置、废料粉碎熔融装置、熔丝冷却装置、盘线装置、加热装置和送料装置，其特征在于：所述的加热装置位于主机架的底板上，在主机架内部还设有竖直向滚珠丝杠，在竖直向滚珠丝杠的顶部还连接有两根X向滚珠丝杠，所述的打印装置安装在两根X向滚珠丝杠上，所述的打印平台安装在竖直向滚珠丝杠上，所述的送料装置通过送料管与打印装置连接，所述的平台清理装置为可伸缩的自动清理装置，平台清理装置位于打印平台的侧面，将打印平台升至与平台清理装置同一高度，平台清理装置自动清理打印平台，所述的废料破碎装置位于平台清理装置的下方，平台清理装置清理的废料落入废料破碎装置内，所述的废料粉碎熔融装置位于废料破碎装置下方，废料破碎装置的出料口与废料粉碎熔融装置的进料口连接，熔丝冷却装置位于废料粉碎熔融装置的出料口的下方，熔丝冷却装置的进料口位于废料粉碎熔融装置的出料口的正下方，在熔丝冷却装置上设有低温空气进口，在主机架上开有外部冷风进口，所述的外部冷风进口通过送风管与低温空气进口连接，所述的盘线装置位于熔丝冷却装置的侧面，熔丝冷却装置的出料口通过送料管与盘线装置连接，所述的控制系统位于主机架的外表面，控制系统分别控制打印装置、打印平台、平台清理装置、废料破碎装置、废料粉碎熔融装置、熔丝冷却装置、盘线装置、加热装置和送料装置的工作。

2.根据权利要求1所述的一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机，其特征在于：所述的主机架底部设有四个安装座，分别用于安装四根竖直向滚珠丝杠，所述的四根竖直向滚珠丝杠顶部设有四个安装座,所述的主机架底板上设有六根立柱和打印机钣金外壳，所述外壳中间设有隔层，所述的外壳左侧底部设有一个通风风扇，所述外壳上部后侧和右侧各设有两个通风风扇，所述外壳隔层上部设有两个通风风扇，下部设有两个通风风扇，所述的通风风扇均与控制系统连接。

3.根据权利要求1所述的一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机，其特征在于：所述的加热装置包括有电热丝、加热控制系统和金属风扇，所述的电热丝安装在加热控制系统上，电热丝的另一端安装有电热丝支架，金属风扇安装在电热丝下部，所述的加热控制系统与控制系统连接。

4.根据权利要求1所述的一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机，其特征在于：所述的打印装置包括有安装架一、直流电机一和打印喷头，所述的安装架一底部分别安装有温度传感器一，在安装架上设有滚珠丝杠螺纹孔，通过滚珠丝杠螺纹孔在安装架一上安装有两根Y向滚珠丝杠，通过同步带和同步带轮使两根Y向滚珠丝杠同步运动，所述的同步带轮连接有步进电机一，在两根 Y向滚珠丝杠的两端分别安装有滚珠螺纹连接块，所述的同步带轮和步进电机一安装在其中一个滚珠螺纹连接块上，两个滚珠螺纹连接块分别与两根X向滚珠丝杠相连，所述的打印喷头和直流电机一均安装在安装架一上，打印喷头与直流电机一连接，所述的温度传感器一、步进电机一和直流电机一均与控制系统连接。

5.根据权利要求4所述的一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机，其特征在于：在所述的直流电机一转轴上安装有驱动直齿轮，驱动直齿轮与从动直齿轮相啮合，从动直齿轮与打印喷头内部转子相连，在转子表面设有螺旋送丝杠，转子外侧设有打印头外壳，打印头外壳上部设有进料管口，进料管口前部安装有电子门阀，电子门阀控制进料管口的闭合，在打印头外壳上安装有加热块，在打印头外壳内部熔腔下部设有h型挤丝通道，挤丝通道出口处安装有挤出头，挤出头边安装有温度传感器二，所述的电子门阀和温度传感器二均与控制系统连接，所述的进料管口连接所述的送料管。

6.根据权利要求5所述的一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机，其特征在于：所述的打印平台的四边设有温度传感器三，打印平台表面设有槽型打印板，打印喷头将熔丝挤出，熔丝成型于打印板上，并嵌入槽型中，打印平台的四角设有通孔，所述的竖直向滚珠丝杠分别穿过通孔，在通孔的下方分别安装有滚珠驱动器，其中两个滚珠驱动器通过同步带一与带轮驱动器相连，另外两个滚珠驱动器通过同步带二与带轮驱动器相连，带轮驱动器下部安装有从动齿轮，从动齿轮与驱动齿轮相啮合，驱动齿轮由步进电机二驱动，步进电机二安装有电机支架，通过一个步进电机二带动四个滚珠驱动器同时运动，所述的温度传感器三和步进电机二均与控制系统连接。

7.根据权利要求6所述的一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机，其特征在于：所述的平台清理装置包括有安装架二、伸缩连杆、清洁铲和清扫辊，在所述的安装架二上安装有伸缩杆固定端和滑槽一，滑槽一内侧安装有滑槽二，滑槽二内侧安装有滑槽三，滑槽三端部安装有清洁铲，清洁铲后侧安装有清扫辊，清扫辊外侧安装有硬质毛刷，清扫辊一端安装有同步轮和直流电机二，同步轮通过同步带三与直流电机二相连，安装架二通过伸缩连杆与清洁铲相连，伸缩连杆的另一端固定在伸缩杆固定端上。

8.根据权利要求7所述的一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机，其特征在于：所述的伸缩连杆为X型伸缩机构，伸缩连杆的两个轴点上分别安装有滚珠螺纹块，两个滚珠螺纹块之间连接有滚珠丝杆，滚珠丝杆的一端安装有从动齿轮一，从动齿轮一与主动齿轮一相啮合，主动齿轮一由步进电机三驱动，通过步进电机三驱动伸缩连杆，带动清洁铲往复运动。

9.根据权利要求8所述的一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机，其特征在于：所述的废料破碎装置包括有破碎腔、破碎辊和步进电机四，清洁铲将废料送去破碎腔中，破碎腔内部安装有一组破碎辊，破碎辊表面设有对啮合破碎齿，破碎腔下部采用斜面结构，在斜面最低端设有破碎料出口，破碎腔底面安装有步进电机四，步进电机四转轴上安装有驱动直齿轮一，驱动直齿轮一与中间直齿轮相啮合，中间直齿轮与主动直齿轮相啮合，主动直齿轮驱动从动直齿轮一，所述的主动直齿轮和从动直齿轮一分别于安装于两个破碎辊的端部，破碎辊的另一端分别安装主动齿轮二和从动齿轮二，所述的步进电机的转轴上安装有速度传感器，所述的步进电机四和速度传感器均与控制系统连接。

10.根据权利要求9所述的一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机，其特征在于：所述的废料粉碎熔融装置包括有废料粉碎腔和熔炉腔，废料粉碎腔安装在安装底座上，安装底座上还安装有直流电机三，直流电机三的转轴上安装有斜齿轮，斜齿轮驱动从动斜齿轮，在废料粉碎腔上部设有破碎料进口，所述的破碎料进口连接废料破碎装置的破碎料出口，废料粉碎腔内壁设有螺旋齿，在废料粉碎腔内部还安装有锥形粉碎辊，锥形粉碎辊与从动斜齿轮相连，在锥形粉碎辊表面安装有螺旋粉碎刀，内部采用镂空型支撑，所述的熔炉腔安装在废料粉碎腔的后端，熔炉腔上方安装有温度控制系统，熔炉腔外壁中设有螺旋电热丝，所述的螺旋电热丝和温度控制系统连接，熔炉腔内部安装有螺旋进料杆，螺旋进料杆端部采用锥形结构，所述的锥形粉碎辊端部安装有联轴器，通过联轴器与螺旋进料杆相连，联轴器通过左旋支撑安装于废料粉碎腔内，螺旋送料杆采用螺旋支撑固定，熔炉腔端部安装有熔丝挤出头，熔丝挤出头采用竖直结构，熔丝挤出头内部设有弯曲喉管，熔炉腔下部安装有支撑架，支撑架下部安装有隔震块，所述的直流电机三和温度控制系统均与控制系统连接。

11.根据权利要求10所述的一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机，其特征在于：所述的熔丝冷却装置包括有冷却装置外壳，冷却装置外壳上表面圆形中心处设有熔丝进口，熔丝进口上表面采用漏斗口型，从废料粉碎熔融装置的熔丝挤出头出来的熔丝通过熔丝进口进入熔丝冷却装置内，熔丝进口下端安装有弯曲型冷却丝送料管，熔丝进口周围设有三组螺旋出风口，螺旋出风口采用倾斜螺旋结构，螺旋出风口下方分别安装有高速冷却风扇，冷却丝送料管上部设有槽口，槽口一侧安装有主动送丝轮，另一侧安装有从动送丝轮，主动送丝轮与从动送丝轮相配合，且轮表面采用凹槽型，并设有粗糙面，主动送丝轮由驱动轴带动，驱动轴与步进电机五相连，所述的低温空气进口位于冷却装置外壳右下侧，所述的步进电机五与控制系统连接。

12.根据权利要求11所述的一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机，其特征在于：所述的盘线装置包括有底座、直流电机四、卷丝线盘和轴端扣，所述的直流电机安装在底座上，直流电机转轴上安装有线盘安装轴一，线盘安装轴一上设有花键，卷丝线盘安装于线盘安装轴一上，并通过花键使卷丝线盘与线盘安装轴一同步转动，线盘安装轴一底部设有护板，线盘安装轴一端部中心设有轴端安装孔，轴端扣安装于轴端安装孔内，轴端扣设有螺柱，轴端扣通过螺柱安装于轴端安装孔中，且轴端扣设有把手，所述的直流电机四与控制系统连接。

13.根据权利要求12所述的一种带有废料回收和平台清理装置的3D打印机，其特征在于：所述的送料装置包括线盘安装轴二、原料线盘、步进电机六和送料管接口，所述的原料线盘安装在线盘安装轴二上，原料线盘前部安装有步进电机六，步进电机六转轴上安装有主动摩擦轮，主动摩擦轮与从动摩擦轮相配合，且两摩擦轮采用凹面结构，步进电机六安装有电机支架，电机支架上方安装有从动摩擦轮，电机支架前部安装有送料管接口，送料管接口与送料管相连，由步进电机六驱动原料进去打印装置，所述的步进电机六与控制系统连接。