CN109421250A - 一种3d打印机双喷头切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印机双喷头切换装置，包括固定支座、旋转支座、旋转轴、第一驱动电机、第二驱动电机、第一喷头装置、第二喷头装置、上层磁体和下层磁体；第一驱动电机、第二驱动电机均固定在固定支座上,第一喷头装置和第二喷头装置均固定在旋转支座上；旋转支座通过旋转轴安装在固定支座上；在驱动电机的作用下旋转支座可以带动固定在上面的第一喷头装置和第二喷头装置，以旋转轴为中心相对于固定支座进行逆时针和顺时针的旋转，使第一喷头装置和第二喷头装置发生高度方向的变化，并依靠磁体间的吸合力在打印过程中保持位置不变。本发明有效提升了3D打印机采用双喷头时的有效打印空间，消除了喷头间的相互影响，同时定位准确可靠，打印精度高，还可以延长驱动电机使用寿命，减少能源消耗，实用性高，易用性好。

Description

一种3D打印机双喷头切换装置

技术领域

本发明涉及一种3D打印机部件，具体涉及一种3D打印机双喷头切换装置。

背景技术

现有3D打印机，为了能够打印双色或者不同材料的模型，多采用双喷头结构，两个喷头高度一致的并列固定在一起完成3D打印工作。但这种结构存在以下问题。

1、由于两个喷头的高度是一致的，将其中一个喷头移至需要工作的位置时，非工作的喷头极易碰撞到已打印出来的工件上去；同时打印过程中非工作喷头会撞到打印出来尚未固化的模型上面，造成材料、颜色的误差，甚至工件的变形，影响打印精度的同时，缩短了喷头的寿命。

2、双喷头组件整体相对较大，高度一致并列固定的两个喷头的设计方案，使得单个喷头有效打印空间减少，而且并列固定安装的喷头与喷头之间形成一段距离的死角，再次减少了有效打印空间。

针对这些问题也提出了很多解决方法，比如专利CN201520071469.4和专利CN201520070834.X就是比较典型的方案，其基本思路是在喷头装置上面加装驱动电机，然后通过齿轮、齿条、或者弧形齿轮等各种异型齿轮部件的多级传动，将电机的旋转运动转化为喷头的升降或旋转，从而达到改变喷头高度的目的。这些方案虽然可以使喷头高度产生变化，解决喷头刮蹭模型的问题，但存在以下不足。

1、为了实现运动的传递，方案中都用到了大量的齿轮、齿条等部件，而齿轮类零件属于加工复杂，安装定位要求高的零件，更为重要的是齿轮配合中，为了能够保证轮齿可以顺利啮合、脱离，根据机械设计标准要求，相互配合轮齿面与齿面之间必须留有一定大小的侧隙，如果是经过多级齿轮传递，侧隙量经过累计会变得更大，使电机的旋动不能够完全准确地传递到末端喷头，从而影响喷头实际升降的距离。而且实际使用时，即使电机处于静止状态，由于轮齿之间侧隙的存在，其实喷嘴还是可以进行细微的摆动或上下颤动，这些都会严重影响模型的打印质量。

2、喷嘴在电机的作用下实现高度的切换可能只需几秒钟就可以实现，但在打印过程中，喷嘴在耗材上面挤压移动，会持续受到向上波动的作用力，为了避免喷嘴高度出现变化，驱动电机必须持续供电，通过电机提供的力矩来平衡喷嘴受到的作用力，这样虽然切换喷嘴有效时间只需几秒钟，但驱动电机却需要在整个打印过程中始终保持通电工作状态，既缩短了电机的有效使用寿命，还造成了能源的浪费。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种3D打印机双喷头切换装置，该装置可快速实现喷头高度的变化，降低喷头之间的相互影响，提高打印精度，延长喷头使用寿命，同时喷头定位精度高，不会随着使用时间的增长产生定位误差，而且驱动电机工作时间短，使用寿命长，还可以减少能源消耗，且结构简单，具有很高的实用性和易用性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的一种3D打印机双喷头切换装置，包括固定支座、旋转支座、旋转轴、第一驱动电机、第二驱动电机、第一喷头装置、第二喷头装置、上层磁体和下层磁体。

所述第一驱动电机、第二驱动电机均固定在所述固定支座上；所述第一喷头装置和所述第二喷头装置均固定在所述旋转支座上；所述旋转支座通过所述旋转轴安装在所述固定支座上；在所述第一直线电线和所属第二驱动电机的驱动下，所述旋转支座可以带动固定在上面的所述第一喷头装置和所述第二喷头装置，以所述旋转轴为中心相对于所述固定支座进行逆时针和顺时针的旋转，使所述第一喷头装置和所述第二喷头装置发生高度方向的变化；并依靠所述上层磁体和所述下层磁体之间的吸合力使喷头在打印过程中保持高度不变，所述固定支座上面还固定安装有用来支撑所述旋转轴的支撑座。

优选的，所述旋转支座两侧均安装有间隔块，同时为了防止所述旋转支座在所述旋转轴上面发生轴向移动，所述旋转轴末端还设置有止动螺母，通过止动螺母使所述旋转支座只能围绕所述旋转轴作转动，不能发生轴向移动。

优选的，所述旋转支座左右两侧分别固定安装有第一磁体支座和第二磁体支座，所述第一磁体支座和所述第二磁体支座上面安装有上层磁体。

优选的，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机，通电后在控制信号的作用下可以分别实现轴向的伸长和缩短。

优选的， 所述固定支座左右两侧分别固定安装有下层磁体，所述下层磁体与所述上层磁体靠近时可以牢牢地吸合在一起。

所述第一驱动电机通电后，电机轴向会慢慢伸长，当电机轴接触到安装在所述旋转支座左侧的所述第一磁体支座后，会推着所述第一磁体支座逆时针向下转动，当安装在所述第一磁体支座上面的所述上层磁体靠近固定在所述固定支座上面的所述下层磁体时，在强大磁力的作用下，所述上层磁体会带动所述第一磁体支座及与其固连的所述旋转支座逆时针旋转，直到左侧所述上层磁体与所述下层磁体牢牢地吸合在一起，同时使固定在所述旋转支座上面的所述第一喷头装置变换到最低的工作位置，相对的此时固定在所述旋转支座右侧的所述第二喷头装置会移动到最高位置，并与第一喷头装置产生一定的高度差，打印过程中就不会相互影响，此时所述第一驱动电机在信号的控制下慢慢缩短恢复到初始长度，并停止供电，整个打印过程中只需依靠所述上层和所述下层磁体之间强大的吸合力就可以使喷头高度保持不变。

当所述第二喷头装置需要切换到工作位置时，同样的所述第二驱动电机通电，电机轴伸长并推动右侧的所述第二磁体支座克服左侧磁体之间的吸合力进行顺时针旋转，直到右侧的所述上层磁体与右侧的所述下层磁体靠近并吸合在一起，使所述旋转支座右侧变换到最低位置，同时使所述第二喷头装置同时切换到最低的工作位置，相对得左侧的所述第一喷头装置变换到最高位置，此时所述第二驱动电机在信号的控制下慢慢缩短回到初始长度，并停止供电，完成喷头位置的切换。

非优选的，所述第一磁体支座和所述第二磁体支座也可以与所述旋转支座合并为同一个零件，以减少零件数量。

非优选的，所述上层磁体和所述下层磁体可以只保留其中一层磁体，将与之相吸合的另一层磁体更换为含有铁、镍、钴、锰等成分可以被磁体吸引的其他材料。

相对现有技术，使用本发明提供的3D打印机双喷头切换装置具有如下优点。

1、本双喷头切换装置，当其中一喷头处在工作位置时，另一侧非工作喷头则在换后相对翘起，两个喷头之间存在高度差，降低了喷头之间的相互影响，延长喷头使用寿命；尤其是避免了现有技术中非工作喷头撞到工作喷头打印出来尚未固化的工件，造成材料、颜色的误差甚至工件变形的严重问题。

2、本双喷头切换装置不涉及齿轮、齿条、异性齿轮等精密传动零件，加工、安装方便简单，而且各个零件之间均属于刚性接触，不存在齿轮副必须预留的侧隙，喷头上下切换时定位更加精确，打印过程中不会出现上下颤动，即使长期使用后依然可以实现上下极限位置的快速准确定位，成型质量可以大幅提升。

3、使用本双喷头切换装置，仅需几秒钟就可以实现喷头位置的切换，更为重要的时，切换动作结束后，驱动电机就可以断电停机，只要依靠磁体之间的吸合力就可以使喷头保持高度不变，不像现有技术中驱动电机必须持续带电，能够极大地延长电机的使用寿命，同时降低能源消耗。

4、使用本双喷头切换装置，易于拆卸维护，整体而言具有很高的实用性和易用性。

附图说明

图1是实施例第一喷头装置工作时的正视图。

图2是实施例第一喷头装置工作时的剖视图（A-A线右侧部分）。

图3是实施例第一喷头装置工作时的左侧轴测图。

图4是实施例第一喷头装置工作时的右侧轴测图。

图5是实施例第二喷头装置工作时的正视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，实施例提供的一种3D打印用双喷头切换装置，包括固定支座1、旋转支座5、旋转轴10、第一驱动电机2、第二驱动电机4、第一喷头装置7和第二喷头装置6。

所述第一驱动电机2和所述第二驱动电机4均固定在所述固定支座1上；所述第一喷头装置7和所述第二喷头装置6均固定在所述旋转支座5上；所述旋转支座5通过所述旋转轴10安装在所述固定支座1上；在所述第一直线电线2或所述第二驱动电机4的驱动下，所述旋转支座5可以带动固定在上面的所述第一喷头装置7和所述第二喷头装置6，以所述旋转轴10为中心相对于所述固定支座1进行逆时针或顺时针的旋转，使所述第一喷头装置7和所述第二喷头装置6发生高度方向的变化；并依靠所述上层磁体12和所述下层磁体13之间的吸合力使喷头在打印过程中保持高度不变，所述固定支座1上面还固定安装有用来支撑所述旋转轴10的支撑座3。

优选的，所述旋转支座5两侧均安装有间隔块9，同时为了防止所述旋转支座5在所述旋转轴10上面发生轴向移动，所述旋转轴10末端还设置有止动螺母8，通过所述止动螺母8使所述旋转支座5只能围绕所述旋转轴10作轴向转动，不能发生轴向移动。

优选的，所述旋转支座5左右两侧分别固定安装有第一磁体支座11和第二磁体支座14，所述第一磁体支座11和所述第二磁体支座14上面安装有所述上层磁体12。

优选的，所述固定支座1左右两侧分别固定安装有所述下层磁铁13，所述下层磁体13与所述上层磁体12靠近时可以牢牢地吸合在一起。

优选的，所述第一驱动电机2和所述第二驱动电机4，通电后在控制信号的作用下可以分别实现轴向的伸长和缩短。

所述第一驱动电机2通电后，电机轴向会慢慢伸长，当电机轴接触到安装在所述旋转支座5左侧的所述第一磁体支座11后，会推着所述第一磁体支座11逆时针向下转动，当安装在所述第一磁体支座11上面的所述上层磁体12靠近固定在所述固定支座1上面的所述下层磁体13时，在强大磁力的作用下，所述上层磁体12会自动带着所述第一磁体支座11及与其固连的所述旋转支座5逆时针旋转，直到左侧所述上层磁体12与所述下层磁体13接触并牢牢地吸合在一起，同时使固定在所述旋转支座5上面的所述第一喷头装置7旋转到最低的工作位置，相对的所述第二喷头装置6会转动到最高位置，并与第一喷头装置7产生一定的高度差，打印过程中就不会相互影响，此时所述第一驱动电机2在信号的控制下慢慢缩短恢复到初始长度，并停止供电。再次切换喷头之前，只需依靠磁体之间强大的吸合力就可以使所述第一喷头装置7在打印过程中保持高度不变。

当所述第二喷头装置6需要切换到工作时，同样的所述第二驱动电机4通电，电机轴伸长并推动右侧的所述第二磁体支座14克服左侧磁体之间的吸合力进行顺时针旋转，直到右侧的所述上层磁体12与右侧的所述下层磁体13靠近并吸合在一起，使所述旋转支座5旋转到最低位置，同时使所述第二喷头装置6切换到最低的工作位置，相对得左侧的所述第一喷头装置7变换到最高位置，此时所述第二驱动电机4在信号的控制下慢慢缩短回到初始长度，并停止供电，完成喷头位置的切换。

非优选的，所述第一磁体支座11和所述第二磁体支座14也可以与所述旋转支座5合并为同一个零件，以减少零件数量。

非优选的，所述上层磁体12和所述下层磁体13可以只保留其中一种，将与之相吸合的另一层磁体更换为含有铁、镍、钴、锰等成分可以被磁体吸引的其它材料。

以上实施列对本发明不构成限定，相关工作人员在不偏离本发明技术思想的范围内，所进行的多样变化和修改，均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种3D打印机双喷头切换装置，包括固定支座、旋转支座、旋转轴、第一驱动电机、第二驱动电机、第一喷头装置、第二喷头装置、上层磁体和下层磁体；所述第一驱动电机、第二驱动电机均固定在所述固定支座上；所述第一喷头装置和所述第二喷头装置均固定在所述旋转支座上；所述旋转支座通过所述旋转轴安装在所述固定支座上；在所述第一驱动电机和第二驱动电机的驱动下，所述旋转支座可以带动固定在上面的所述第一喷头装置和所述第二喷头装置，以所述旋转轴为中心相对于所述固定支座进行逆时针和顺时针的旋转，使所述第一喷头装置和所述第二喷头装置发生高度方向的变化，并依靠所述磁体之间的吸合力使所述喷头装置在打印过程中高度保持不变。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印机双喷头切换装置，其特征在于：所述旋转支座只能围绕所述旋转轴作转动，不能发生轴向移动。

3.根据权利要求1所述的一种3D打印机双喷头切换装置，其特征在于：在正常打印过程中，喷头可以依靠所述磁体之间的吸合力保持高度不变。

4.根据权利要求1所述的一种3D打印机双喷头切换装置，其特征在于：所述第一喷头装置和所述第二喷头装置与所述旋转支座是固连在一起的，它们之间不能发生相对的转动或移动。

5.根据权利要求1所述的一种3D打印机双喷头切换装置，其特征在于：所述旋转支座在正常打印过程中（不进行喷头切换时），相对于所述固定支座不能发生转动。