CN109177157A - 一种具有调节功能的3d打印机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有调节功能的3D打印机，包括主机、打印台、升降板、平面移动装置、平移板、出料装置、料箱、料管、顶板和四个升降机构，出料装置包括加热管、连接管、连接块和出料机构，加热管内设有加热板和调速机构，调速机构包括转盘、支撑组件、第一电机、驱动块、调速组件、转轴和套管，出料机构包括喷头、第一气缸、第二气缸和平移组件，喷头内设有调节块和竖杆，该具有调节功能的3D打印机通过调速机构可根据打印部位的精度要求，精确控制加热板的移动速度，既保证打印效率，又提高打印精度，不仅如此，通过出料机构可调节喷头的开口的间隙大小，便于根据打印要求调节出料速度，提高了设备的实用性。

Description

一种具有调节功能的3D打印机
技术领域
本发明涉及3D打印设备领域，特别涉及一种具有调节功能的3D打印机。
背景技术
3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是以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，通过一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印装置被用来制造产品，通过逐层打印的方式来构造物体，将数据和原料放进3D打印装置中，机器会按照程序，把产品一层层制造出来。
现有的3D打印机中，喷头的尺寸结构固定，导致喷头喷出的材料速度基本固定不变，在打印3D模型或样品时，对于一些粗糙的部位，人们希望打印时能够加快出料速度，以提高打印效率，而在打印一些精细的部位时，人们希望能够尽量缩小打印喷头的尺寸，同时降低出料速度，便于设备实现精确的打印，但是由于喷头的结构固定，导致现有的3D打印机无法满足人们的需求，从而导致现有的3D打印机实用性降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种具有调节功能的3D打印机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有调节功能的3D打印机，包括主机、打印台、升降板、平面移动装置、平移板、出料装置、料箱、料管、顶板和四个升降机构，所述打印台固定在主机的上方，所述主机内设有PLC，所述顶板的四角分别通过四个升降机构设置在主机的上方，所述料盒固定在顶板的上方，所述料盒通过料管与出料装置连接，所述料管内设有阀门，所述阀门与PLC电连接，所述升降板位于顶板和打印台之间，所述平面移动装置、平移板和出料装置依次设置在升降板的下方，所述平面移动装置与平移板传动连接；
所述出料装置包括加热管、连接管、连接块和出料机构，所述加热管和连接块均固定在平移板的下方，所述加热管与料管连通，所述加热管通过连接管与出料机构连接，所述出料机构设置在连接块的下方，所述加热管内设有加热板和调速机构，所述调速机构位于加热板的下方，所述调速机构与加热板传动连接，所述加热板内设有电热丝，所述电热丝与PLC电连接；
所述调速机构包括转盘、支撑组件、第一电机、驱动块、调速组件、转轴和套管，所述转轴固定在转盘的上方，所述套管套设在转轴上，所述套管的与转轴的连接处设有与转轴匹配的第一螺纹，所述套管固定在加热板的下方，所述支撑组件位于转盘的下方，所述第一电机固定在加热管内，所述第一电机与PLC电连接，所述调速组件位于第一电机的下方，所述第一电机与驱动块传动连接，所述驱动块的形状为圆锥形，所述驱动块抵靠在转盘上；
所述出料机构包括喷头、第一气缸、第二气缸和平移组件，所述第一气缸和第二气缸均固定在连接块的下方，所述喷头固定在第一气缸的下方，所述喷头通过连接管与加热管连通，所述喷头内设有调节块和竖杆，所述调节块的形状为圆锥形，所述调节块的底面固定在竖杆的底端，所述第一气缸内设有第一活塞，所述第一活塞固定在竖杆的底端，所述第二气缸内设有第二活塞，所述平移组件与第二活塞传动连接。
作为优选，为了带动升降板升降，所述升降机构包括第二电机、轴承和第二驱动轴，所述第二电机固定在主机的上方，所述轴承固定在顶板的下方，所述第二电机与PLC电连接，所述第二驱动轴位于第二电机和轴承之间，所述第二电机与第二驱动轴传动连接，所述升降板套设在第二驱动轴上，所述升降板的与第二驱动轴的连接处设有与第二驱动轴匹配的第二螺纹。
作为优选，为了调节第一电机的高度，所述调速组件包括第三电机、齿轮和齿条，所述第三电机固定在加热管内，所述第三电机与PLC电连接，所述第三电机与齿轮传动连接，所述齿条与齿轮啮合，所述齿条的顶端与第一电机固定连接。
作为优选，为了保证齿条的平稳移动，所述齿条的远离齿轮的一侧设有滑环和滑轨，所述滑环固定在齿条上，所述滑轨的形状为U形，所述滑轨的两端固定在加热管的内壁上，所述滑环套设在滑轨上。
作为优选，为了辅助支撑转盘旋转，所述支撑组件包括支撑杆、支撑环和两个夹板，所述支撑杆固定在转盘的下方，所述支撑环套设在支撑杆上，所述支撑环固定在加热管内，两个夹板分别位于支撑环的上方和下方，所述夹板固定在支撑杆上。
作为优选，为了确定调节块的位置，所述第一活塞的上方设有距离传感器，所述距离传感器与PLC电连接。
作为优选，为了带动第二活塞移动，所述平移组件包括第四电机、第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆，所述第四电机固定在第二气缸的下方，所述第四电机与PLC电连接，所述第四电机与第一连杆传动连接，所述第一连杆通过第二连杆与第三连杆的底端铰接，所述第三连杆的顶端通过第四连杆与第二活塞固定连接。
作为优选，为了加固第三连杆、第四连杆和第二活塞之间的连接，所述第三连杆、第四连杆与第二活塞为一体成型结构。
作为优选，为了保证驱动块稳定的转速，所述第一电机为无刷直流电机。
作为优选，为了精确控制调节块的位置，所述第一气缸的直径大于第二气缸的直径。
本发明的有益效果是，该具有调节功能的3D打印机通过调速机构可根据打印部位的精度要求，精确控制加热板的移动速度，既保证打印效率，又提高打印精度，与现有的调速机构相比，该调速机构运行稳定可靠，不仅如此，通过出料机构可调节喷头的开口的间隙大小，便于根据打印要求调节出料速度，从而提高了设备的实用性，与现有的出料机构相比，该出料机构结构灵活，且驱动精度高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的具有调节功能的3D打印机的结构示意图；
图2是本发明的具有调节功能的3D打印机的出料装置的结构示意图；
图3是图2的A部放大图；
图4是本发明的具有调节功能的3D打印机的出料机构的结构示意图；
图中：1.主机，2.打印台，3.升降板，4.平移板，5.料箱，6.料管，7.顶板，8.加热管，9.连接管，10.连接块，11.加热板，12.电热丝，13.转盘，14.第一电机，15.驱动块，16.转轴，17.套管，18.喷头，19.第一气缸，20.第二气缸，21.调节块，22.竖杆，23.第一活塞，24.第二活塞，25.第二电机，26.轴承，27.第二驱动轴，28.第三电机，29.齿轮，30.齿条，31.滑环，32.滑轨，33.支撑杆，34.支撑环，35.夹板，36.距离传感器，37.第四电机，38.第一连杆，39.第二连杆，40.第三连杆，41.第四连杆。
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所示，一种具有调节功能的3D打印机，包括主机1、打印台2、升降板3、平面移动装置、平移板4、出料装置、料箱5、料管6、顶板7和四个升降机构，所述打印台2固定在主机1的上方，所述主机1内设有PLC，所述顶板7的四角分别通过四个升降机构设置在主机1的上方，所述料盒固定在顶板7的上方，所述料盒通过料管6与出料装置连接，所述料管6内设有阀门，所述阀门与PLC电连接，所述升降板3位于顶板7和打印台2之间，所述平面移动装置、平移板4和出料装置依次设置在升降板3的下方，所述平面移动装置与平移板4传动连接；
该3D打印机中，利用主机1可设定打印程序，确定打印模型，通过四个升降机构不仅可支撑顶板7的位置，同时可带动升降板3进行升降，顶板7的上方，由料盒提供打印用的材料，打印时，PLC控制料管6内的阀门打开，便于料盒向出料装置输送打印材料，而后利用平面移动装置带动平移板4和下方的出料装置进行固定高度的平面移动，实现单层打印，通过升降机构带动升降板3进行升降，控制升降板3的高度，使得单层之间的打印进行叠加，完成3D打印操作。
如图2所示，所述出料装置包括加热管8、连接管9、连接块10和出料机构，所述加热管8和连接块10均固定在平移板4的下方，所述加热管8与料管6连通，所述加热管8通过连接管9与出料机构连接，所述出料机构设置在连接块10的下方，所述加热管8内设有加热板11和调速机构，所述调速机构位于加热板11的下方，所述调速机构与加热板11传动连接，所述加热板11内设有电热丝12，所述电热丝12与PLC电连接；
出料装置内，由加热管8接收料盒输送的材料后，PLC控制阀门关闭，并给电热丝12通电，使得加热板11的温度增加后，将材料熔化，而后，调速机构运行，带动加热板11向上移动，使得材料液体通过连接管9进入出料机构中，通过出料机构将材料喷出，使材料冷却凝固，便于完成打印工作。
如图3所示，所述调速机构包括转盘13、支撑组件、第一电机14、驱动块15、调速组件、转轴16和套管17，所述转轴16固定在转盘13的上方，所述套管17套设在转轴16上，所述套管17的与转轴16的连接处设有与转轴16匹配的第一螺纹，所述套管17固定在加热板11的下方，所述支撑组件位于转盘13的下方，所述第一电机14固定在加热管8内，所述第一电机14与PLC电连接，所述调速组件位于第一电机14的下方，所述第一电机14与驱动块15传动连接，所述驱动块15的形状为圆锥形，所述驱动块15抵靠在转盘13上；
PLC控制第一电机14启动，带动驱动块15旋转，驱动块15作用在转盘13上，使得转盘13带动转轴16发生同步旋转，转轴16通过第一螺纹作用在套管17上，使得套管17带动加热板11升降，加热板11向上移动时，可将熔化的材料通过连接管9输送至出料机构内的喷头18中，再由喷头18喷出材料完成打印工作，在第一电机14的下方，通过调速组件可带动第一电机14移动，改变第一电机14和驱动块15的高度位置，从而改变了驱动块15与转盘13的接触位置，调节转盘13的转速，从而控制转轴16的转速，进而调节了加热板11的升降组件，在打印一些精密部分时，可通过降低加热板11的移动速度，实现精确打印，在打印一些粗糙部分时，可通过提高加热板11的移动速度，提高打印效率，从而提高了设备的实用性。
如图4所示，所述出料机构包括喷头18、第一气缸19、第二气缸20和平移组件，所述第一气缸19和第二气缸20均固定在连接块10的下方，所述喷头18固定在第一气缸19的下方，所述喷头18通过连接管9与加热管8连通，所述喷头18内设有调节块21和竖杆22，所述调节块21的形状为圆锥形，所述调节块21的底面固定在竖杆22的底端，所述第一气缸19内设有第一活塞23，所述第一活塞23固定在竖杆22的底端，所述第二气缸20内设有第二活塞24，所述平移组件与第二活塞24传动连接。
出料机构中，通过平移组件可带动第二活塞24在第二气缸20内部移动，由于第二气缸20与第一气缸19连通，从而使得第一气缸19内的第一活塞23在竖直方向上进行移动，进而通过竖杆22改变了调节块21的位置，使得喷头18的开口的间隙发生变化，当调节块21向上移动时，喷头18的开口的间隙增大，使得喷头18的出料速度加快，此时便于设备打印模型的粗糙部位，而当调节块21向下移动时，喷头18的开口的间隙减小，使得喷头18的出料速度减缓，此时方便设备打印模型的紧密部位，提高打印模型的质量。
如图1所示，所述升降机构包括第二电机25、轴承26和第二驱动轴27，所述第二电机25固定在主机1的上方，所述轴承26固定在顶板7的下方，所述第二电机25与PLC电连接，所述第二驱动轴27位于第二电机25和轴承26之间，所述第二电机25与第二驱动轴27传动连接，所述升降板3套设在第二驱动轴27上，所述升降板3的与第二驱动轴27的连接处设有与第二驱动轴27匹配的第二螺纹。
PLC控制第二电机25启动，带动第二驱动轴27旋转，第二驱动轴27通过第二螺纹作用在升降板3上，使得升降板3沿着第二驱动轴27的轴线进行升降移动，便于设备进行逐层打印。
如图3所示，所述调速组件包括第三电机28、齿轮29和齿条30，所述第三电机28固定在加热管8内，所述第三电机28与PLC电连接，所述第三电机28与齿轮29传动连接，所述齿条30与齿轮29啮合，所述齿条30的顶端与第一电机14固定连接。
PLC控制第三电机28启动，带动齿轮29旋转，齿轮29作用在齿条30上，使得齿条30发生升降移动，从而改变了第一电机14的高度，进而改变了驱动块15与转盘13的接触位置，调节了转轴16的转速。
作为优选，为了保证齿条30的平稳移动，所述齿条30的远离齿轮29的一侧设有滑环31和滑轨32，所述滑环31固定在齿条30上，所述滑轨32的形状为U形，所述滑轨32的两端固定在加热管8的内壁上，所述滑环31套设在滑轨32上。将滑轨32的两端固定在加热管8的内壁上，从而固定了滑轨32的位置，使得滑环31沿着固定的方向移动，便于保持齿条30的平稳移动。
作为优选，为了辅助支撑转盘13旋转，所述支撑组件包括支撑杆33、支撑环34和两个夹板35，所述支撑杆33固定在转盘13的下方，所述支撑环34套设在支撑杆33上，所述支撑环34固定在加热管8内，两个夹板35分别位于支撑环34的上方和下方，所述夹板35固定在支撑杆33上。利用固定的支撑环34使得支撑杆33以支撑环34的轴线进行旋转，通过两个夹板35防止支撑杆33沿着支撑环34的轴线滑动，保证转盘13在固定的位置进行稳定的转动。
作为优选，为了确定调节块21的位置，所述第一活塞23的上方设有距离传感器36，所述距离传感器36与PLC电连接。利用距离传感器36检测第一活塞23与第一气缸19内的顶部的距离，并将距离数据反馈给PLC，便于PLC根据距离数据确定第一活塞23的位置，从而确定了调节块21的位置。
如图4所示，所述平移组件包括第四电机37、第一连杆38、第二连杆39、第三连杆40和第四连杆41，所述第四电机37固定在第二气缸20的下方，所述第四电机37与PLC电连接，所述第四电机37与第一连杆38传动连接，所述第一连杆38通过第二连杆39与第三连杆40的底端铰接，所述第三连杆40的顶端通过第四连杆41与第二活塞24固定连接。
PLC控制第四电机37启动，带动第一连杆38旋转，第一连杆38通过第二连杆39作用在第三连杆40，使得第三连杆40拉动第四连杆41进行移动，从而控制了第二活塞24的移动。
作为优选，利用一体成型结构稳固的特点，为了加固第三连杆40、第四连杆41和第二活塞24之间的连接，所述第三连杆40、第四连杆41与第二活塞24为一体成型结构。
作为优选，利用无刷直流电机驱动精度高的特点，为了保证驱动块15稳定的转速，所述第一电机14为无刷直流电机。
作为优选，为了精确控制调节块21的位置，所述第一气缸19的直径大于第二气缸20的直径。由于第一气缸19的直径大于第二气缸20的直径，因此，当第二活塞24发生移动时，第二活塞24的位移量小于第一活塞23的位移量，通过控制第二活塞24的移动，可精确控制第一活塞23的移动，便于准确控制调节块21的位置。
该3D打印机在运行时，通过调速组件可带动第一电机14和驱动块15升降，调节转轴16的转速，进而控制加热板11的升降速度，而利用平移组件可带动第二活塞24移动，从而精确控制第一活塞23和调节块21的移动量，进而实现控制喷头18材料喷出的速度，在打印粗糙部位时，通过增加转轴16的转速，并使调节块21向上移动，从而增加了喷头18的出料速度，便于提高打印效率，而在打印精密部位时，可降低转轴16的转速，并使调节块21向下移动，使得喷头18缓慢出料，便于保证打印精度，从而提高了该3D打印机的实用性。
与现有技术相比，该具有调节功能的3D打印机通过调速机构可根据打印部位的精度要求，精确控制加热板11的移动速度，既保证打印效率，又提高打印精度，与现有的调速机构相比，该调速机构运行稳定可靠，不仅如此，通过出料机构可调节喷头18的开口的间隙大小，便于根据打印要求调节出料速度，从而提高了设备的实用性，与现有的出料机构相比，该出料机构结构灵活，且驱动精度高。
与现有技术相比，该具有调节功能的3D打印机通过调速机构可根据打印部位的精度要求，精确控制加热板的移动速度，既保证打印效率，又提高打印精度，与现有的调速机构相比，该调速机构运行稳定可靠，不仅如此，通过出料机构可调节喷头的开口的间隙大小，便于根据打印要求调节出料速度，从而提高了设备的实用性，与现有的出料机构相比，该出料机构结构灵活，且驱动精度高。
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 (10)

1.一种具有调节功能的3D打印机，其特征在于，包括主机(1)、打印台(2)、升降板(3)、平面移动装置、平移板(4)、出料装置、料箱(5)、料管(6)、顶板(7)和四个升降机构，所述打印台(2)固定在主机(1)的上方，所述主机(1)内设有PLC，所述顶板(7)的四角分别通过四个升降机构设置在主机(1)的上方，所述料盒固定在顶板(7)的上方，所述料盒通过料管(6)与出料装置连接，所述料管(6)内设有阀门，所述阀门与PLC电连接，所述升降板(3)位于顶板(7)和打印台(2)之间，所述平面移动装置、平移板(4)和出料装置依次设置在升降板(3)的下方，所述平面移动装置与平移板(4)传动连接；
所述出料装置包括加热管(8)、连接管(9)、连接块(10)和出料机构，所述加热管(8)和连接块(10)均固定在平移板(4)的下方，所述加热管(8)与料管(6)连通，所述加热管(8)通过连接管(9)与出料机构连接，所述出料机构设置在连接块(10)的下方，所述加热管(8)内设有加热板(11)和调速机构，所述调速机构位于加热板(11)的下方，所述调速机构与加热板(11)传动连接，所述加热板(11)内设有电热丝(12)，所述电热丝(12)与PLC电连接；
所述调速机构包括转盘(13)、支撑组件、第一电机(14)、驱动块(15)、调速组件、转轴(16)和套管(17)，所述转轴(16)固定在转盘(13)的上方，所述套管(17)套设在转轴(16)上，所述套管(17)的与转轴(16)的连接处设有与转轴(16)匹配的第一螺纹，所述套管(17)固定在加热板(11)的下方，所述支撑组件位于转盘(13)的下方，所述第一电机(14)固定在加热管(8)内，所述第一电机(14)与PLC电连接，所述调速组件位于第一电机(14)的下方，所述第一电机(14)与驱动块(15)传动连接，所述驱动块(15)的形状为圆锥形，所述驱动块(15)抵靠在转盘(13)上；
所述出料机构包括喷头(18)、第一气缸(19)、第二气缸(20)和平移组件，所述第一气缸(19)和第二气缸(20)均固定在连接块(10)的下方，所述喷头(18)固定在第一气缸(19)的下方，所述喷头(18)通过连接管(9)与加热管(8)连通，所述喷头(18)内设有调节块(21)和竖杆(22)，所述调节块(21)的形状为圆锥形，所述调节块(21)的底面固定在竖杆(22)的底端，所述第一气缸(19)内设有第一活塞(23)，所述第一活塞(23)固定在竖杆(22)的底端，所述第二气缸(20)内设有第二活塞(24)，所述平移组件与第二活塞(24)传动连接。
2.如权利要求1所述的具有调节功能的3D打印机，其特征在于，所述升降机构包括第二电机(25)、轴承(26)和第二驱动轴(27)，所述第二电机(25)固定在主机(1)的上方，所述轴承(26)固定在顶板(7)的下方，所述第二电机(25)与PLC电连接，所述第二驱动轴(27)位于第二电机(25)和轴承(26)之间，所述第二电机(25)与第二驱动轴(27)传动连接，所述升降板(3)套设在第二驱动轴(27)上，所述升降板(3)的与第二驱动轴(27)的连接处设有与第二驱动轴(27)匹配的第二螺纹。
3.如权利要求1所述的具有调节功能的3D打印机，其特征在于，所述调速组件包括第三电机(28)、齿轮(29)和齿条(30)，所述第三电机(28)固定在加热管(8)内，所述第三电机(28)与PLC电连接，所述第三电机(28)与齿轮(29)传动连接，所述齿条(30)与齿轮(29)啮合，所述齿条(30)的顶端与第一电机(14)固定连接。
4.如权利要求3所述的具有调节功能的3D打印机，其特征在于，所述齿条(30)的远离齿轮(29)的一侧设有滑环(31)和滑轨(32)，所述滑环(31)固定在齿条(30)上，所述滑轨(32)的形状为U形，所述滑轨(32)的两端固定在加热管(8)的内壁上，所述滑环(31)套设在滑轨(32)上。
5.如权利要求1所述的具有调节功能的3D打印机，其特征在于，所述支撑组件包括支撑杆(33)、支撑环(34)和两个夹板(35)，所述支撑杆(33)固定在转盘(13)的下方，所述支撑环(34)套设在支撑杆(33)上，所述支撑环(34)固定在加热管(8)内，两个夹板(35)分别位于支撑环(34)的上方和下方，所述夹板(35)固定在支撑杆(33)上。
6.如权利要求1所述的具有调节功能的3D打印机，其特征在于，所述第一活塞(23)的上方设有距离传感器(36)，所述距离传感器(36)与PLC电连接。
7.如权利要求1所述的具有调节功能的3D打印机，其特征在于，所述平移组件包括第四电机(37)、第一连杆(38)、第二连杆(39)、第三连杆(40)和第四连杆(41)，所述第四电机(37)固定在第二气缸(20)的下方，所述第四电机(37)与PLC电连接，所述第四电机(37)与第一连杆(38)传动连接，所述第一连杆(38)通过第二连杆(39)与第三连杆(40)的底端铰接，所述第三连杆(40)的顶端通过第四连杆(41)与第二活塞(24)固定连接。
8.如权利要求7所述的具有调节功能的3D打印机，其特征在于，所述第三连杆(40)、第四连杆(41)与第二活塞(24)为一体成型结构。
9.如权利要求1所述的具有调节功能的3D打印机，其特征在于，所述第一电机(14)为无刷直流电机。
10.如权利要求1所述的具有调节功能的3D打印机，其特征在于，所述第一气缸(19)的直径大于第二气缸(20)的直径。
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