CN108454110A - 一种3d打印多料换料机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种3D打印多料换料机构，每个安装轴配设有一个换料架，该换料架上端与换料轴底部固定，在换料架下部设有一对水平设置的换料轮；换料轮上方水平设有第一传感器，该第一传感器安装在换料架上；换料轮下方水平设有一对第一加热器，该第一加热器固定在换料架底部。本发明不仅能实现一种线材的进料，更能实现多料进料，并能在不同颜色、材质的线材时间相互切换，从而实现不同颜色、材质线材的进料，以便打印不同的结构，这样不仅能大幅提高打印效率，而且比传统的人工接料方式更加可靠，更能通过程序设置提前完成线材的切换，从而使3D打印机能够连续打印，从而可靠地保证3D打印的部件质量。

Description

一种3D打印多料换料机构

技术领域

本发明属于3D打印设备领域，尤其涉及一种3D打印多料换料机构。

背景技术

3D打印是一种新兴的制造技术，它主要通过3D打印机将线材熔化后打印形成所需要的部件。最低级的3D打印机只能打印单一材质、单一颜色的部件，这类3D打印机结构简单、价格便宜，也只能打印一些结构简单的部件。随着技术的发展，又出现了能够打印多种材质、多种颜色的3D打印机，这种3D打印机在更换不同材质、颜色的打印线材时，只能停机操作，即3D打印机停机后先人工将不用的线材换下，再人工将需要的一种线材换上，并通过人工方式接头，且将线材加热，完成上述更换操作后才能继续打印。在实际打印过程中，每当需要更换线材时，就需要完成一次上述更换操作。

由于现有技术采用纯人工方式更换线材，这样不仅效率低下，在打印颜色、材质变化非常大的部件时效率低的缺点更加明显，而且更换线材中间的间隔时间长，这样会影响接头的质量，从而影响3D打印的质量，也无法实现连续生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种3D打印多料换料机构，欲方便、快捷地更换所需要的线材，不仅能提高3D打印的效率，而且能保证接头质量，进而保证3D打印的质量和效果。

本发明的技术方案如下：一种3D打印多料换料机构，其特征在于：包括水平横梁(1)和进料座(9)，其中水平横梁(1)上滑动配合有一根换料轴(2)，该换料轴与水平横梁(1)左端的步进电机(21)相连，并在该步进电机的带动下可以沿水平横梁(1)水平移动；所述换料轴(2)上沿长度方向并排有多根安装轴(3)，该安装轴与换料轴垂直固定，每根安装轴(3)上空套有一个料轮(4)，这些料轮(4)用于缠绕不同材质和颜色的线材(C)；每个所述安装轴(3)配设有一个换料架(5)，该换料架上端与所述换料轴(2)底部固定，在换料架(5)下部设有一对水平设置的换料轮(6)，这一对换料轮在驱动部件的驱动下相对转动，从而将线材(C)从料轮(4)上拉出；所述换料轮(6)上方水平设有第一传感器(7)，该第一传感器(7)安装在换料架(5)上，并用于检测是否有线材(C)通过；所述换料轮(6)下方水平设有一对第一加热器(8)，该第一加热器固定在所述换料架(5)底部，这两个第一加热器(8)之间的间隙供所述料轮(4)上拉出的线材(C)通过，并对通过这两个第一加热器(8)的线材(C)加热；

所述进料座(9)数目为一个，并位于所述换料架(5)下方，该进料座固定不动；所述进料座(9)上部水平并排有一对进料轮(20)，这对进料轮安装在进料座(9)上，这对进料轮(20)之间的间隙供线材(C)通过，且两个进料轮(20)在驱动件的驱动下相对转动，从而牵引线材(C)向下移动；所述进料轮(20)上方的进料座(9)上水平设有定位块(10)和切断刀(11)，其中定位块(10)和切断刀(11)之间具有供所述线材(C)通过的间隙，而定位块(10)作用是对线材(C)定位，且切断刀(11)作用是将料轮(4)上拉出的线材(C)切断；两个所述换料轮(6)之间的进料座(9)上安装有第二传感器(25)，该第二传感器位于换料轮(6)上部，用于检测换料架(5)上的线材(C)下端是否与进料座(9)上的线材(C)上端接触，并控制两个换料轮(6)的工作状态；

每个所述换料轮(6)下方的进料座(9)上水平安装有一个第二加热器(12)，两段线材(C)通过这两个第二加热器(12)之间的间隙，并在通过时被两个第二加热器(12)加热后熔接在一起；所述第二加热器(12)下方设有一个缓冲轮(13)，该缓冲轮(13)与所述进料座(9)转动配合，而缓冲轮(13)的外圆面与两个第二加热器(12)之间的中心线(L1)相切；所述缓冲轮(13)下方的进料座(9)上固设有进料嘴(14)，该进料嘴安装时与3D打印机的打印执行部件相连，并对该打印执行部件供料；所述缓冲轮(13)和进料嘴(14)之间的进料座(9)上固设有两个进料加热装置(15)，这两个进料加热装置左右并排设置，两个进料加热装置(15)之间的间隙供线材(C)通过，并对通过该间隙的线材(C)加热；所述第一加热器(8)上部的加热温度低于该第一加热器(8)下部的加热温度，所述第二加热器(12)上部的加热温度高于该第二加热器(12)下部的加热温度，而第一加热器(8)下部的加热温度等于第二加热器(12)上部的加热温度，且所述进料加热装置(15)的加热温度大于第二加热器(12)上部的加热温度。

3D打印之前，准备好打印所需要的不同材质、颜色的线材，并在每个在料轮(4)上安装不同的一种线材，且在料轮(4)上标记好，并将编好的程序输入步进电机(21)，以控制步进电机(21)带动换料轴(2)移动，从而将所需线材的换料架(5)移动到进料座(9)正上方。

3D打印时，线材(C)被换料轮(6)从料轮(4)上拉出，并先被第一加热器(8)加热，然后被进料轮(20)继续向下牵引，通过第二加热器(12)时被再次加热，且缓冲轮(13)可以减缓线材(C)向下移动的速度，保证在第二加热器(12)处的加热效果；线材(C)下端接触缓冲轮(13)时偏向进料加热装置(15)，并在通过两个进料加热装置(15)时再被加热一次，且进料加热装置(15)的加热温度等于第二加热器(12)上部的加热温度，线材最后通过进料嘴(14)供给3D打印机的打印执行部件。

当需要更换线材时，步进电机(21)首先驱动换料轴(2)向右移动，从而通过切断刀(11)将当前使用的线材(C)切断，此时进料轮(20)停止运转，第二加热器(12)和进料加热装置(15)停止加热；其次，步进电机(21)驱动换料轴(2)移动，从而将所需线材的换料架(5)移动到进料座(9)正上方，此时换料轮(6)将所需的线材从料轮(4)上拉出，并向下移动，当线材通过第一加热器(8)时被加热；料轮(4)上拉出的线材(C)下部通过第一加热器(8)上部时可以被有效加热，从而减小线材(C)向下移动的阻力，而第一加热器(8)上部的加热温度低于该第一加热器(8)下部的加热温度，这样就能逐步加热线材(C)，从而为后续的接料做准备工作。由此可见，第一加热器(8)上部的加热温度低于该第一加热器(8)下部的加热温度既不属于现有技术，又不是常规技术手段，而是在这一特殊场合的技术手段，具有创造性。

当换料架(5)上的线材(C)下端与进料座(9)上的线材(C)上端接触时，第二传感器(25)控制两个进料轮(20)转动，且进料轮(20)和换料轮(6)同步转动，以便让两段线材(C)同步向下移动；当两段线材的接触处通过第二加热器(12)时，被第二加热器(12)加热；由于第二加热器(12)上部的加热温度高于该第二加热器(12)下部的加热温度，且第一加热器(8)下部的加热温度等于第二加热器(12)上部的加热温度，这样就能保证先将两段线材很牢靠地融合在一起，从而实现接头，且接头后的线材不至于被加热得很高温，这样就便于继续向下移动。并且，进料座(9)上的线材(C)下端接触到缓冲轮(13)时不仅会偏心，而且会减缓向下移动的速度，从而为两段线材接头留够工作时间，保证接头牢靠。最后，线材(C)通过两个进料加热装置(15)时再被加热一次，且进料加热装置(15)的加热温度等于第二加热器(12)上部的加热温度，线材最后通过进料嘴(14)供给3D打印机的打印执行部件。

在上述技术方案中，本发明不仅能实现一种线材的进料，更能实现多料进料，并能在不同颜色、材质的线材时间相互切换，从而实现不同颜色、材质线材的进料，以便打印不同的结构，这样不仅能大幅提高打印效率，而且比传统的人工接料方式更加可靠、高效，更能通过程序设置提前完成线材的切换，从而使3D打印机能够连续打印，从而可靠地保证3D打印的部件质量，避免因为换料时间太长而导致打印部件堆积不严实，从而出现质量隐患。本案的发明点之一是发现现有人工接料技术存在效率低、接头不牢靠、3D打印部件质量差、不能连续生产等众多缺陷，发明点之二是在发明点之一的基础上设计权1所述的技术方案，从而很好地解决了技术方案，并取得了积极的效果。

为了便于选材，所述第一加热器(8)、第二加热器(12)和进料加热装置(15)均采用电阻丝。

在本案中，所述安装轴(3)的数目为4-8根。在本实施例中安装轴(3)的数目适中，既能避免数量过多而导致结构过于臃肿，又能避免数量过少而导致能够更换的线材种类过少，从而降低3D打印的效果。

作为优选，所述驱动部件中的电机带动主动齿轮转动，主动齿轮与从动齿轮啮合，这两个齿轮分别与对应的一个换料轮(6)或者进料轮(20)同轴固定。

有益效果：本发明不仅能实现一种线材的进料，更能实现多料进料，并能在不同颜色、材质的线材时间相互切换，从而实现不同颜色、材质线材的进料，以便打印不同的结构，这样不仅能大幅提高打印效率，而且比传统的人工接料方式更加可靠、高效，更能通过程序设置提前完成线材的切换，从而使3D打印机能够连续打印，从而可靠地保证3D打印的部件质量，避免因为换料时间太长而导致打印部件堆积不严实，从而出现质量隐患。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种3D打印多料换料机构，主要包括水平横梁1和进料座9，其中水平横梁1上滑动配合有一根换料轴2，该换料轴与水平横梁1左端的步进电机21相连，并在该步进电机21的带动下可以沿水平横梁1水平移动。换料轴2上沿长度方向并排有多根安装轴3，该安装轴3与换料轴垂直固定，相邻两根安装轴3之间的间距相等。

每根安装轴3上空套有一个料轮4，这些料轮4用于缠绕不同材质和颜色的线材C。每个安装轴3配设有一个换料架5，该换料架上端与换料轴2底部固定，在换料架5下部设有一对水平设置的换料轮6，这一对换料轮在驱动部件的驱动下相对转动，从而将线材C从料轮4上拉出。换料轮6上方水平设有第一传感器7，该第一传感器7安装在换料架5上，并用于检测是否有线材C通过。换料轮6下方水平设有一对第一加热器8，该第一加热器固定在换料架5底部，这两个第一加热器8之间的间隙供料轮4上拉出的线材C通过，并对通过这两个第一加热器8的线材C加热。

如图1所示，进料座9数目为一个，并位于换料架5下方，该进料座9固定不动。进料座9上部水平并排有一对进料轮20，这对进料轮20安装在进料座9上，这对进料轮20之间的间隙供线材C通过，且两个进料轮20在驱动件的驱动下相对转动，从而牵引线材C向下移动。两个所述换料轮6之间的进料座9上安装有第二传感器25，该第二传感器位于换料轮6上部，用于检测换料架5上的线材C下端是否与进料座9上的线材C上端接触，并将检测数据反馈给驱动件，从而控制两个换料轮6的工作状态，即两个换料轮6是否转动。进料轮20上方的进料座9上水平设有定位块10和切断刀11，其中定位块10和切断刀11之间具有供线材C通过的间隙，而定位块10作用是对线材C定位，且切断刀11作用是将料轮4上拉出的线材C切断。每个换料轮6下方的进料座9上水平安装有一个第二加热器12，两段线材C通过这两个第二加热器12之间的间隙，并在通过时被两个第二加热器12加热后熔接在一起。第二加热器12下方设有一个缓冲轮13，该缓冲轮13与进料座9转动配合，缓冲轮13在驱动部件的带动下逆时针转动。缓冲轮13的外圆面与两个第二加热器12之间的中心线L1相切。缓冲轮13下方的进料座9上固设有进料嘴14，该进料嘴安装时与3D打印机的打印执行部件相连，并对该打印执行部件供料。缓冲轮13和进料嘴14之间的进料座9上固设有两个进料加热装置15，这两个进料加热装置左右并排设置，两个进料加热装置15之间的间隙供线材C通过，并对通过该间隙的线材C加热。第一加热器8上部的加热温度低于该第一加热器8下部的加热温度，第二加热器12上部的加热温度高于该第二加热器12下部的加热温度，而第一加热器8下部的加热温度等于第二加热器12上部的加热温度，且进料加热装置15的加热温度大于第二加热器12上部的加热温度。

第一加热器8、第二加热器12和进料加热装置15均采用电阻丝。第一加热器8上部的电阻丝布置密度低于该第一加热器8下部的电阻丝布置密度，第二加热器12上部的电阻丝布置密度高于该第二加热器12下部的电阻丝布置密度，且进料加热装置15上、下部的电阻丝布置密度均等，这样才能保证对线材均匀加热。安装轴3的数目为4-8根。驱动部件中的电机带动主动齿轮转动，主动齿轮与从动齿轮啮合，这两个齿轮分别与对应的一个换料轮6或者进料轮20同轴固定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种3D打印多料换料机构，其特征在于：包括水平横梁(1)和进料座(9)，其中水平横梁(1)上滑动配合有一根换料轴(2)，该换料轴与水平横梁(1)左端的步进电机(21)相连，并在该步进电机的带动下可以沿水平横梁(1)水平移动；所述换料轴(2)上沿长度方向并排有多根安装轴(3)，该安装轴与换料轴垂直固定，每根安装轴(3)上空套有一个料轮(4)，这些料轮(4)用于缠绕不同材质和颜色的线材(C)；每个所述安装轴(3)配设有一个换料架(5)，该换料架上端与所述换料轴(2)底部固定，在换料架(5)下部设有一对水平设置的换料轮(6)，这一对换料轮在驱动部件的驱动下相对转动，从而将线材(C)从料轮(4)上拉出；所述换料轮(6)上方水平设有第一传感器(7)，该第一传感器(7)安装在换料架(5)上，并用于检测是否有线材(C)通过；所述换料轮(6)下方水平设有一对第一加热器(8)，该第一加热器固定在所述换料架(5)底部，这两个第一加热器(8)之间的间隙供所述料轮(4)上拉出的线材(C)通过，并对通过这两个第一加热器(8)的线材(C)加热；

所述进料座(9)数目为一个，并位于所述换料架(5)下方，该进料座固定不动；所述进料座(9)上部水平并排有一对进料轮(20)，这对进料轮安装在进料座(9)上，这对进料轮(20)之间的间隙供线材(C)通过，且两个进料轮(20)在驱动件的驱动下相对转动，从而牵引线材(C)向下移动；所述进料轮(20)上方的进料座(9)上水平设有定位块(10)和切断刀(11)，其中定位块(10)和切断刀(11)之间具有供所述线材(C)通过的间隙，而定位块(10)作用是对线材(C)定位，且切断刀(11)作用是将料轮(4)上拉出的线材(C)切断；两个所述换料轮(6)之间的进料座(9)上安装有第二传感器(25)，该第二传感器位于换料轮(6)上部，用于检测换料架(5)上的线材(C)下端是否与进料座(9)上的线材(C)上端接触，并控制两个换料轮(6)的工作状态；

每个所述换料轮(6)下方的进料座(9)上水平安装有一个第二加热器(12)，两段线材(C)通过这两个第二加热器(12)之间的间隙，并在通过时被两个第二加热器(12)加热后熔接在一起；所述第二加热器(12)下方设有一个缓冲轮(13)，该缓冲轮(13)与所述进料座(9)转动配合，而缓冲轮(13)的外圆面与两个第二加热器(12)之间的中心线(L1)相切；所述缓冲轮(13)下方的进料座(9)上固设有进料嘴(14)，该进料嘴安装时与3D打印机的打印执行部件相连，并对该打印执行部件供料；所述缓冲轮(13)和进料嘴(14)之间的进料座(9)上固设有两个进料加热装置(15)，这两个进料加热装置左右并排设置，两个进料加热装置(15)之间的间隙供线材(C)通过，并对通过该间隙的线材(C)加热；所述第一加热器(8)上部的加热温度低于该第一加热器(8)下部的加热温度，所述第二加热器(12)上部的加热温度高于该第二加热器(12)下部的加热温度，而第一加热器(8)下部的加热温度等于第二加热器(12)上部的加热温度，且所述进料加热装置(15)的加热温度大于第二加热器(12)上部的加热温度。

2.根据权利要求1所述的3D打印多料换料机构，其特征在于：所述第一加热器(8)、第二加热器(12)和进料加热装置(15)均采用电阻丝。

3.根据权利要求1所述的3D打印多料换料机构，其特征在于：所述安装轴(3)的数目为4-8根。

4.根据权利要求1所述的3D打印多料换料机构，其特征在于：所述驱动部件中的电机带动主动齿轮转动，主动齿轮与从动齿轮啮合，这两个齿轮分别与对应的一个换料轮(6)或者进料轮(20)同轴固定。