CN109501260B - 一种高精度自动调平用喷头和3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度自动调平用喷头和3D打印机，涉及3D打印领域。包括：用于安装在3D打印机上的散热片，散热片上连接有载板，载板上还设有加热块，散热片与加热块设置于载板的同一侧；喉管，喉管的一端穿设在散热片内，喉管的另一端穿设在加热块内，喉管沿其轴线方向滑移设置在散热片内及加热块内，喉管抵接于加热块的内壁上，喉管靠近加热块的一端还设有喷嘴；加热块上设有用于喉管或喷嘴抵接的限位台，限位台设置于喉管靠近喷嘴的一侧；散热片上设有位置传感器，喉管上设有用于抵接于位置传感器的触发片，位置传感器设置于触发片远离喷嘴的一侧。减小了打印平台形变的可能，增加了打印平台的调平精度。

Description

一种高精度自动调平用喷头和3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印领域，尤指一种高精度自动调平用喷头和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，它是一种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，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。

现有具有自动调平功能的3D打印机中，常见的调平功能组件通常将喷头整体上下伸缩从而触发传感器，或者以“加热块、喷嘴并结合喉管”形成结合体，实现上下伸缩从而触发传感器，继而造成调平过程中加热棒和温度传感器的线缆易于被牵扯，从而增大了喷头对打印平台的阻力，增大了打印平台形变量；且由于喷头整体或以“加热块、喷嘴并结合喉管”形成结合体质量较大，在与打印平台的接触后，打印平台受到的喷头的作用力较大，继而增大了打印平台形变量，降低了打印平台的调平精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度自动调平用喷头和3D打印机，减小了喷嘴与打印平台接触过程中，打印平台受到的喷头的作用力，继而减小了打印平台形变的可能，增加了打印平台的调平精度。

本发明提供的技术方案如下：

一种高精度自动调平用喷头，包括：用于安装在3D打印机上的散热片，所述散热片上连接有载板，所述载板上还设有加热块，所述散热片与所述加热块设置于所述载板的同一侧；喉管，所述喉管的一端穿设在所述散热片内，所述喉管的另一端穿设在所述加热块内，所述喉管沿其轴线方向滑移设置在所述散热片内及所述加热块内，所述喉管抵接于所述加热块的内壁上，所述喉管靠近所述加热块的一端还设有喷嘴；所述加热块上设有用于喉管或喷嘴抵接的限位台，所述限位台设置于所述喉管靠近所述喷嘴的一侧；所述散热片上设有位置传感器，所述喉管上设有用于抵接于所述位置传感器的触发片，所述位置传感器设置于所述触发片远离所述喷嘴的一侧。

本技术方案中，打印平台与喷嘴接触后，只带动喷嘴、喉管以及触发片上升，而无需带动加热块滑移，因此，也无需带动加热块上的加热棒以及温度传感器的线缆滑移，避免了线缆被牵扯的可能，继而减小了喷头对打印平台的阻力，减小了打印平台形变的可能；且无需带动其余组件滑移，需要滑移的组件质量较小，减小了喷嘴与打印平台接触过程中，打印平台受到的喷头的作用力，继而减小了打印平台形变的可能，增加了打印平台的调平精度。

进一步，沿所述喉管的轴线方向，所述喷嘴与所述限位台之间设有预设间距。

本技术方案中，通过预设间距的设置，减小了熔融的打印材料沿着喷嘴上升后，接触到限位台的可能，即减小了喷嘴与喉管卡死在限位台上的可能，增加了喷头的可靠性。

进一步，所述限位台螺纹连接于所述加热块内，所述限位台的轴线与所述喉管的轴线重合。

本技术方案中，通过螺纹连接的限位台的设置，实现了加热块与限位台的可拆卸连接，同时也实现了预设间距的调节，增加了喷头的适用范围。

进一步，所述喷嘴上设有延伸台，所述延伸台环绕于所述限位台的外侧或所述加热块的外侧。

本技术方案中，通过环绕设置延伸台的设置，熔融的打印材料延伸喷嘴上升后，能够延伸台上升，减小了熔融的打印材料运动至喷嘴与限位台、加热块之间的间隙性内的可能，减小了喷嘴与喉管卡死在限位台或加热块上的可能，增加了喷头的可靠性。

进一步，还包括：弹簧，所述弹簧的一端设置于所述喉管，所述弹簧的另一端设置于所述散热片，所述弹簧的轴线与所述喉管的轴线重合。

本技术方案中，通过弹簧的设置，增加了喉管与散热片之间的约束，减小了喉管晃动的可能，增加了喉管的稳定性。

进一步，所述弹簧设置于所述喉管远离所述喷嘴的一端。

本技术方案中，通过弹簧位置的限定，便于弹簧的安装与更换，增加了喷头的互换性。

进一步，所述触发片设置于所述弹簧与所述喉管之间。

本技术方案中，通过触发片位置的设置，实现了触发片与喉管的可拆卸连接，便于用户更换触发片，增加了喷头的可靠性；且用户也能够对不同的喷头选取对应的触发片，增加了喷头的适用范围。

进一步，还包括：封头，所述封头可拆卸连接于所述散热片，所述弹簧通过所述封头连接于所述散热片。

本技术方案中，通过可拆卸的封头的设置，便于用户对弹簧进行更换，便于用户更换不同弹性系数的弹簧，增加了喷头的互换性与可靠性。

进一步，所述封头螺纹连接于所述散热片。

本技术方案中，通过螺纹连接的封头的设置，便于调节封头与喉管之间的间距，继而实现了弹簧长度的限定，继而实现了弹簧弹力的调节。

进一步，所述喉管靠近所述封头的一端设有抵接槽，所述封头靠近所述喉管的一端还设有抵接于所述抵接槽的抵接块。

本技术方案中，通过抵接槽与抵接块的设置，减小了喉管与封头相对滑移的可能，增加了喉管的稳定性。

进一步，所述喉管包括第一连接管和第二连接管，所述第一连接管靠近所述散热片，所述第二连接管靠近所述加热块，所述第二连接管的导热性强于所述第一连接管的导热性。

本技术方案中，当下端的第二连接管导热性较好时，加热块能够快速的将打印材料熔融并实现打印的功能，而当上端的第一连接管导热性能较差时，减小了加热块对第一连接管内的打印材料的影响，减小了第一连接管内的打印材料被熔融的可能，减小了第一连接管上端难以继续输送打印材料的可能，增加了喉管内打印材料输送的可靠性。

进一步，还包括设置在所述载板上的风扇，所述载板上还开设有通风槽。

本技术方案中，通过风扇与通风槽的设置，减小了上端的喉管内的打印材料被融化的可能，增加了打印材料传输时的可靠性。

进一步，所述散热片上开设有用于触发片穿过的连通槽，所述位置传感器设置于所述散热片的外侧。

本技术方案中，通过连通槽的开设，用户无需将位置传感器设置在散热片的内部，方便了用户装卸位置传感器，增加了喷头的用户体验度，也增加了喷头的实用性与互换性。

本发明的目的之一还在于提供一种3D打印机，包括打印机本体，所述打印机本体上安装有高精度自动调平用喷头。

本技术方案中，打印平台与喷嘴接触后，只带动喷嘴、喉管以及触发片上升，而无需带动加热块滑移，因此，也无需带动加热块上的加热棒以及温度传感器的线缆滑移，减小了线缆被牵扯的可能，继而减小了喷头对打印平台的阻力，减小了打印平台形变的可能；且无需带动其余组件滑移，需要滑移的组件质量较小，减小了喷嘴与打印平台接触过程中，打印平台受到的喷头的作用力，继而减小了打印平台形变的可能，增加了打印平台的调平精度。

与现有技术相比，本发明提供的一种高精度自动调平用喷头和3D打印机具有以下有益效果：

1、打印平台与喷嘴接触后，只带动喷嘴、喉管以及触发片上升，而无需带动加热块滑移，因此，也无需带动加热块上的加热棒以及温度传感器的线缆滑移，避免了线缆被牵扯的可能，继而减小了喷头对打印平台的阻力，减小了打印平台形变的可能。

2、打印平台与喷嘴接触后，无需带动其余组件滑移，需要滑移的组件质量较小，减小了喷嘴与打印平台接触过程中，打印平台受到的喷头的作用力，继而减小了打印平台形变的可能，增加了打印平台的调平精度。

3、通过预设间距的设置，减小了熔融的打印材料沿着喷嘴上升后，接触到限位台的可能，即减小了喷嘴与喉管卡死在限位台上的可能，增加了喷头的可靠性。

4、通过环绕设置延伸台的设置，熔融的打印材料延伸喷嘴上升后，能够延伸台上升，减小了熔融的打印材料运动至喷嘴与限位台、加热块之间的间隙性内的可能，减小了喷嘴与喉管卡死在限位台或加热块上的可能，增加了喷头的可靠性。

5、通过触发片位置的设置，实现了触发片与喉管的可拆卸连接，便于用户更换触发片，增加了喷头的可靠性；且用户也能够对不同的喷头选取对应的触发片，增加了喷头的适用范围。

6、当下端的第二连接管导热性较好时，加热块能够快速的将打印材料熔融并实现打印的功能，而当上端的第一连接管导热性能较差时，减小了加热块对第一连接管内的打印材料的影响，减小了第一连接管内的打印材料被熔融的可能，减小了第一连接管上端难以继续输送打印材料的可能，增加了喉管内打印材料输送的可靠性。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种高精度自动调平用喷头和3D打印机的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种高精度自动调平用喷头的结构示意图；

图2是本发明一种高精度自动调平用喷头的正面结构示意图；

图3是图2的A-A向剖视图；

图4是图3的B处放大图。

附图标号说明：1.散热片，101.第一滑移孔，102.连通槽，2.十字滑块，3.载板，31.通风槽，4.加热块，41.第二滑移孔，42.加热棒，43.温度传感器，44.保温板，5.喉管，51.抵接槽，52.第一连接管，53.第二连接管，6.喷嘴，61.延伸台，7.位置传感器，8.触发片，9.封头，91.抵接块，10.弹簧，11.风扇，12.限位台。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

根据本发明提供的一种实施例，如图1至图3所示，一种高精度自动调平用喷头，包括用于安装在3D打印机上的散热片1，散热片1为多层片状，散热片1能够可拆卸连接于3D打印机，具体地，散热片1能够通过螺栓固定在3D打印机上，更具体地，散热片1能够连接在3D打印机上的十字滑块2上；散热片1上连接有载板3，载板3上还设有加热块4，散热片1与加热块4设置于载板3的同一侧，即通过载板3的设置，能够将散热片1与加热块4分离设置，优选地，载板3选取为隔热性能较好的材料；具体地，加热块4上还设于加热所述加热块4的加热棒42，以及设置在加热块4上的温度传感器43；优选地，加热块4的外侧还设有保温板44。

还包括喉管5，喉管5的一端穿设在散热片1内，喉管5的另一端穿设在加热块4内，喉管5沿其轴线方向滑移设置在散热片1内及加热块4内，即散热片1内开设有用于喉管5滑移的第一滑移孔101，加热块4内设有用于喉管5滑移的第二滑移孔41，贯穿在散热片1和加热块4内的喉管5能够沿其轴线方向滑移，本实施例中，喉管5能够上下滑移。

喉管5能够抵接于加热块4的内壁上，喉管5靠近加热块4的一端还设有喷嘴6，因此，打印材料在到达加热块4的位置后，能够被加热块4加热并融化，并从喷嘴6喷出，继而实现打印材料的打印过程；具体地，喉管5与喷嘴6能通过过盈配合实现连接，且加热块4与喉管5能够通过间隙配合实现抵接。

加热块4上设有用于喉管5或喷嘴6抵接的限位台12，限位台12设置于喉管5靠近喷嘴6的一侧，即限位台12设置在喉管5的下端，在重力的作用下，喷嘴6或喉管5能够抵接在限位台12上，继而实现了喷嘴6和喉管5位置的限定，减小了喉管5掉落脱离加热块4与散热片1的可能；具体地，限位台12能够与喉管5和/或喷嘴6间隙配合实现连接。

散热片1上设有位置传感器7，喉管5上设有用于抵接于位置传感器7的触发片8，位置传感器7设置于触发片8远离喷嘴6的一侧，即喉管5在向上滑移的过程中能够抵接在位置传感器7上。

在调平过程中，首先在打印平台上选取一个预设位置，并控制3D打印机的打印平台上升，并在上升一端距离之后，打印平台与喷嘴6接触，并带动喷嘴6、喉管5以及触发片8上升，并在上升一端距离之后，触发片8能够抵接在位置传感器7上，因此，位置传感器7能够将位置信号发送给调平系统(现有技术，本申请不再赘述)，调平系统即可计算得到打印平台预设位置与喷嘴6竖直方向上的距离。

再次选取两个打印平面上的预设位置，且三个预设位置不再同一直线上，并对上述两个被选取的预设位置进行上述步骤，得到两个预设位置与喷嘴6竖直方向上的距离，调平系统即可结合三个预设位置对打印平面进行调平。

本实施例中，打印平台与喷嘴6接触后，只带动喷嘴6、喉管5以及触发片8上升，而无需带动加热块4滑移，因此，也无需带动加热块4上的加热棒以及温度传感器的线缆滑移，避免了线缆被牵扯的可能，继而减小了喷头对打印平台的阻力，减小了打印平台形变的可能；且无需带动其余组件滑移，需要滑移的组件质量较小，减小了喷嘴6与打印平台接触过程中，打印平台受到的喷头的作用力，继而减小了打印平台形变的可能，增加了打印平台的调平精度。

根据上述实施例的改进，本实施例中，散热片1上开设有用于触发片8穿过的连通槽102，位置传感器7设置于散热片1的外侧。通过连通槽102的开设，用户无需将位置传感器7设置在散热片1的内部，方便了用户装卸位置传感器7，增加了喷头的用户体验度，也增加了喷头的实用性与互换性。

根据本发明提供的另一种实施例，如图1至图4所示，一种高精度自动调平用喷头，本实施例与第一种实施例的区别在于喷嘴6与限位台12之间间距的设置。

在第一种实施例的基础上，本实施例中，沿喉管5的轴线方向，喷嘴6与限位台12之间设有预设间距，预设间距选取为0.5mm至2.5mm，优选地，设置为1.5mm，通过预设间距的设置，减小了熔融的打印材料沿着喷嘴6上升后，接触到限位台12的可能，即减小了喷嘴6与喉管5卡死在限位台12上的可能，增加了喷头的可靠性。

结合第一种实施例，第二滑移孔41的下端能够开设内螺纹，限位台12螺纹连接于加热块4内的第二滑移孔41上，限位台12的轴线与喉管5的轴线重合；通过螺纹连接的限位台12的设置，实现了加热块4与限位台12的可拆卸连接，同时也实现了预设间距的调节，增加了喷头的适用范围。

喷嘴6上设有延伸台61，延伸台61能够设置在喷嘴6靠近限位台12的一侧，优选地，延伸台61能够与喷嘴6一体成型；延伸台61环绕于限位台12的外侧或加热块4的外侧，延伸台61具备预设的高度；具体地，当限位台12向下延伸一端距离时，因此喷嘴6的下端靠近限位台12的下端，延伸台61能够环绕在限位台12的外侧，而当限位台12未向下延伸时，喷嘴6的下端靠近加热块4的下端，因此，延伸台61能够环绕在加热块4的下端。

通过环绕设置延伸台61的设置，熔融的打印材料延伸喷嘴6上升后，能够延伸台61上升，减小了熔融的打印材料运动至喷嘴6与限位台12、加热块4之间的间隙性内的可能，减小了喷嘴6与喉管5卡死在限位台12或加热块4上的可能，增加了喷头的可靠性。

根据本发明提供的又一种实施例，如图1至图3所示，一种高精度自动调平用喷头，本实施例与第一种实施例的区别在于弹簧10的设置。

在第一种实施例的基础上，本实施例中，还包括弹簧10，弹簧10的一端设置在喉管5上，弹簧10的另一端能够设置在散热片1上，弹簧10的轴线与喉管5的轴线重合；通过弹簧10的设置，增加了喉管5与散热片1之间的约束，减小了喉管5晃动的可能，增加了喉管5的稳定性。

弹簧10设置于喉管5远离喷嘴6的一端，即弹簧10设置在喉管5的最上端；通过弹簧10位置的限定，便于弹簧10的安装与更换，增加了喷头的互换性。

触发片8设置于弹簧10与喉管5之间，即弹簧10能够将触发片8抵接在喉管5的上端；通过触发片8位置的设置，实现了触发片8与喉管5的可拆卸连接，便于用户更换触发片8，增加了喷头的可靠性；且用户也能够对不同的喷头选取对应的触发片8，增加了喷头的适用范围。

根据上述实施例的改进，本实施例中，还包括封头9，封头9可拆卸连接于散热片1，弹簧10通过封头9连接于散热片1。通过可拆卸的封头9的设置，便于用户对弹簧10进行更换，便于用户更换不同弹性系数的弹簧10，增加了喷头的互换性与可靠性。

因此，弹簧10的一端能够设置在封头9上，弹簧10的另一端能够设置在喉管5的端部，减小了所需要的弹簧10的长度，减小了不必要的浪费。

优选地，封头9螺纹连接于散热片1；通过螺纹连接的封头9的设置，便于调节封头9与喉管5之间的间距，继而实现了弹簧10长度的限定，继而实现了弹簧10弹力的调节。

喉管5靠近封头9的一端设有抵接槽51，封头9靠近喉管5的一端还设有抵接于抵接槽51的抵接块91；通过抵接槽51与抵接块91的设置，减小了喉管5与封头9相对滑移的可能，增加了喉管5的稳定性。

根据上述实施例的改进，抵接槽51也能够开设在封头9上，抵接块91同理设置在喉管5上，也能够满足本申请的需求。

因此，当触发片8需要设置在喉管5与弹簧10之间时，触发片8上需要开设穿过孔，用于抵接块91穿过，且穿过孔的半径大于抵接块91的半径。

根据本发明提供的再一种实施例，如图1至图4所示，一种高精度自动调平用喷头，本实施例与第一种实施例的区别在于喉管5的具体结构。

在第一种实施例的基础上，喉管5包括第一连接管52和第二连接管53，第一连接管52靠近散热片1，第二连接管53靠近加热块4，第二连接管53的导热性强于第一连接管52的导热性；即上端的第一连接管52能够选取导热性较差的不锈钢管，而第二连接管53能够选取导热性能够较好的铜管；具体地，第一连接管52与第二连接管53能够通过过盈配合实现可拆卸连接。

当下端的第二连接管53导热性较好时，加热块4能够快速的将打印材料熔融并实现打印的功能，而当上端的第一连接管52导热性能较差时，减小了加热块4对第一连接管52内的打印材料的影响，减小了第一连接管52内的打印材料被熔融的可能，减小了第一连接管52上端难以继续输送打印材料的可能，增加了喉管5内打印材料输送的可靠性。

优选地，还包括设置在载板3上的风扇11，载板3上还开设有通风槽31；通过风扇11与通风槽31的设置，减小了上端的喉管5内的打印材料被融化的可能，增加了打印材料传输时的可靠性。

根据本发明提供的一种实施例，如图1至图4所示，一种3D打印机，所述打印机本体上安装有上述任意一种实施例所描述的高精度自动调平用喷头。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高精度自动调平用喷头，其特征在于，包括：

用于安装在3D打印机上的散热片，所述散热片上连接有载板，所述载板上还设有加热块，所述散热片与所述加热块设置于所述载板的同一侧；

喉管，所述喉管的一端穿设在所述散热片内，所述喉管的另一端穿设在所述加热块内，所述喉管沿其轴线方向滑移设置在所述散热片内及所述加热块内，所述喉管抵接于所述加热块的内壁上，所述喉管靠近所述加热块的一端还设有喷嘴；

所述加热块上设有用于喉管或喷嘴抵接的限位台，所述限位台设置于所述喉管靠近所述喷嘴的一侧；

所述散热片上设有位置传感器，所述喉管上设有用于抵接于所述位置传感器的触发片，所述位置传感器设置于所述触发片远离所述喷嘴的一侧；

沿所述喉管的轴线方向，所述喷嘴与所述限位台之间设有预设间距；

所述限位台螺纹连接于所述加热块内，所述限位台的轴线与所述喉管的轴线重合；

所述喷嘴上设有延伸台，所述延伸台环绕于所述限位台的外侧或所述加热块的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种高精度自动调平用喷头，其特征在于，还包括：

弹簧，所述弹簧的一端设置于所述喉管，所述弹簧的另一端设置于所述散热片，所述弹簧的轴线与所述喉管的轴线重合。

3.根据权利要求2所述的一种高精度自动调平用喷头，其特征在于：

所述弹簧设置于所述喉管远离所述喷嘴的一端。

4.根据权利要求3所述的一种高精度自动调平用喷头，其特征在于：

所述触发片设置于所述弹簧与所述喉管之间。

5.根据权利要求2所述的一种高精度自动调平用喷头，其特征在于，还包括：

封头，所述封头可拆卸连接于所述散热片，所述弹簧通过所述封头连接于所述散热片。

6.根据权利要求5所述的一种高精度自动调平用喷头，其特征在于：

所述封头螺纹连接于所述散热片。

7.根据权利要求6所述的一种高精度自动调平用喷头，其特征在于：

所述喉管靠近所述封头的一端设有抵接槽，所述封头靠近所述喉管的一端还设有抵接于所述抵接槽的抵接块。

8.根据权利要求1所述的一种高精度自动调平用喷头，其特征在于：

所述喉管包括第一连接管和第二连接管，所述第一连接管靠近所述散热片，所述第二连接管靠近所述加热块，所述第二连接管的导热性强于所述第一连接管的导热性。

9.一种3D打印机，其特征在于，包括打印机本体，所述打印机本体上安装有如权利要求1~8中任意一项所述的高精度自动调平用喷头。