CN109732924A - 一种保温防护罩和3d打印机的保温防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于3D打印技术领域，其公开了一种保温防护罩，包括多个依次连接的可压缩和拉伸的保温单元；任意保温单元沿其长度方向的剖面为正六边形；相邻两个保温单元的对应的侧面部分或全部重合；至少部分保温单元内设有用于加强保温单元强度和提高隔温性能的加强单元。这种保温防护罩特别适用于大尺寸的3D打印机打印大尺寸的产品，其结构刚性好、压缩和拉伸容易，具有优异的隔热和防倾倒的功能，同时，还公开了一种3D打印机的保温防护装置，其适用于大尺寸产品的打印。

Description

一种保温防护罩和3D打印机的保温防护装置

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体为一种保温防护罩和3D打印机的保温防护装置。

背景技术

基于熔融堆积快速成型工艺的三维打印机是使用直径为1～2mm左右的塑料丝料，通过计算机控制的打印挤出头将塑料丝料熔融挤压成0.2～0.4mm左右的细丝并逐层扫描打印堆积成三维物体。3D打印不同的材料有不同的打印环境要求：常见的打印材料PLA在常温下可稳定打印，而ABS容易受温度变化影响产生较大的收缩变形，需要在60℃～80℃的成型空间温度条件下才能实现稳定打印，由于此类材料打印时成型空间温度不高，打印机通过安装普通的外壳实现整体密封即可满足要求；而有些高温材料稳定打印时要求更高的成型空间温度，需要有加热装置将成型空间加热到恒定高温状态，由于打印头需要在成型空间内运动工作，而运动部件无法长期在这样的高温下工作，采用普通的外壳整体密封方式已无法满足要求，需要采用耐高温、可伸缩的加热保温防护装置来实现成型空间的精确加热及保温，并且将运动部件与高温成型空间隔离开来。

现有3D打印机的耐高温可伸缩防护装置均采用波浪形结构的风琴防护罩，打印过程中容易出现防护装置塌陷等问题，特别是当防护装置跨度较大的时候更明显，究其原因大多是因为可伸缩防护装置的结构设计不佳导致横向刚性不足，一般通过间隔配以若干支撑骨架以增强横向刚性的不足。然而由于波浪形防护罩的V型结构特性及支撑骨架安装位置误差等原因，V型波浪状结构防护罩在伸缩运动过程中重心会随运动产生偏移致使部分倾倒，缩短了打印头的有效行程和打印机的保温效果，最终导致打印失败。CN106584856A公布了一种用于3D打印机的防护罩，它使用双层可伸缩波浪形防护罩结构，虽然具有较好的保温效果，但是结构繁杂、占用空间，且无法避免大跨度使用条件下防护装置塌陷、倾倒问题的出现。

为了将成型空间加热到恒定高温状态，现有3D打印机大多采用整体式加热升温装置，通过风机鼓动空气流经电热元件强迫对流，实现电热元件上热能在整个成型空间的传递。这种装置可满足小尺寸3D打印机成型空间加热要求，但对大尺寸成型空间的加热，需要经过很长时间才能达到恒定高温状态，且难于实现对重要区域空间的精准控温，影响了3D打印机的成型效率和打印质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保温防护罩和3D打印机的保温防护装置，这种保温防护罩特别适用于大尺寸的3D打印机打印大尺寸的产品，其结构刚性好、压缩和拉伸容易，具有优异的隔热和防倾倒的功能，同时，还公开了一种3D打印机的保温防护装置，其适用于大尺寸产品的打印。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种保温防护罩，包括多个依次连接的可压缩和拉伸的保温单元；任意保温单元沿其长度方向的剖面为正六边形；相邻两个保温单元的对应的侧面部分或全部重合；至少部分保温单元内设有用于加强保温单元强度和提高隔温性能的加强单元；

所述的加强单元包括一个竖向挡板和四个侧向挡板；竖向挡板和四个侧向挡板均沿保温单元的长度方向延伸；竖向挡板的高与保温单元的边长相等，侧向挡板的高为保温单元的边长的一半，竖向挡板与保温单元的两个竖直布置的侧面平齐且位于保温单元的两个竖直布置的侧面之间的正中央，侧向挡板分别连接至保温单元的对应的倾斜布置的侧面的中心线且侧向挡板连接至竖向挡板的对应的端部。

在上述的保温防护罩中，所述的保温单元为耐高温材质的保温单元，所述的保温单元的表面设有耐高温涂层。

同时，本发明还公开了一种3D打印机的保温防护装置，包括箱体、设置在箱体上表面的保温隔热层，所述的保温隔热层包括第一框架和设置在第一框架内可沿第一框架的Y轴方向移动的第二框架；所述的第一框架内设有可沿Y轴方向压缩和拉伸的第一保温防护罩、第二保温防护罩；所述的第一保温防护罩和第二保温防护罩分设在第二框架与第一框架隔开的空间内；所述的第二框架内设有可沿第二框架的X轴方向移动的打印头、可沿X轴方向压缩和拉伸的第三保温防护罩和第四保温防护罩，所述的第三保温防护罩和第四保温防护罩分设在第二框架和打印头隔开的空间内；所述的第一保温防护罩、第二保温防护罩、第三保温防护罩、第四保温防护罩为如上所述保温防护罩；打印头两侧的第三保温防护罩和第四保温防护罩上靠近打印头的保温单元内设有所述的加强单元。

在上述的3D打印机的保温防护装置中，所述的第一框架两侧设有与第一框架、第一保温防护罩、第二保温防护罩配合的Y向滑轨；所述的第二框架内设有与打印头、第三保温防护罩、第四保温防护罩配合的X向滑轨。

在上述的3D打印机的保温防护装置中，所述的第一保温防护罩的Y轴方向的两端、第二保温防护罩的Y轴方向的两端分别与第二框架的对应的外侧面、第一框架的对应的内侧面固定连接。

在上述的3D打印机的保温防护装置中，所述的第一保温防护罩、第二保温防护罩通过固定在第一框架的内侧面的压条和第一框架的对应的内侧面固定连接。

在上述的3D打印机的保温防护装置中，所述的箱体的一侧设有升降槽，所述的箱体内设有升降支架、设置在升降支架上的工作平台；所述的升降支架穿过升降槽与外设的升降驱动机构连接。

在上述的3D打印机的保温防护装置中，所述的升降槽的两侧设有耐高温弹性胶片，所述的相对布置的耐高温弹性胶片在升降支架经过后保持密封接触。

在上述的3D打印机的保温防护装置中，所述的箱体内设有朝向工作平台热辐射的加热单元。

在上述的3D打印机的保温防护装置中，所述的加热单元包括反射屏和设置在反射屏的反射面一侧的发热管，所述的反射屏朝向工作平台。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、设计了正六边形可伸缩保温防护罩结构。利用正六边形结构的保温单元伸缩运动过程中重心保持在中心不变的特性及正六边形横向刚性大、稳定性高的特点，解决了大跨度使用条件下防护罩塌陷、倾倒的难题，从而推动了3D打印技术在大尺寸、高温3D打印机等重要领域的发展。同时正六边形结构的保温单元有上下两个密封层且中间为空气隔热层，具有良好的保温隔热效果。

同时，在部分保温单元内设置加强单元，可以有效提高靠近打印头的保温单元的结构强度

2、设计了简单实用、稳定可靠的伸缩结构组件。仅通过四块可伸缩保温防护罩的简单布置，安装固定，即可实现成型空间的保温及与运动部件的隔离，且打印头可在成型空间自由运动。

3、设计了的精准高效、稳定可靠的空间加热装置。通过加热单元将热能集中投射向成型空间的上端区域，大大减少了打印开始前空间加热的等待时间，增加打印首层与工作平台粘合的牢固性，在保证高温成型空间温度的同时，提高了3D打印机的成型效率及打印质量。

附图说明

图1为本发明的实施例2的缺失部分箱体后的结构示意图；

图2为本发明的实施例2的结构示意图；

图3为本发明的实施例2的俯视图；

图4为本发明的实施例2的A-A剖视图；

图5为本发明的实施例1和2的在拉伸状态下的局部A的剖视放大图；

图6为本发明的实施例1和2的在压缩状态下的局部B的剖视放大图；

图7为本发明的实施例1和2的部分保温单元在拉伸状态下的局部A的剖视放大图；

图8为本发明的实施例1和2的部分保温单元在压缩状态下的局部A的剖视放大图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图5-8，一种保温防护罩，包括多个依次连接的可压缩和拉伸的保温单元1；任意保温单元1沿其长度方向的剖面为正六边形；相邻两个保温单元1的对应的侧面N全部重合，优选地，所述的保温单元1为耐高温材质的保温单元1，所述的保温单元1的表面设有耐高温涂层。

保温防护罩中一个或若干个保温单元1内设有用于加强保温单元1强度和提高隔温性能的加强单元；加强单元具体包括一个竖向挡板21和四个侧向挡板22；竖向挡板21和四个侧向挡板22均沿保温单元1的长度方向延伸；具体来说，竖向挡板21的高L1与保温单元1的边长相等，侧向挡板22的高L2为保温单元1的边长的一半，竖向挡板21与保温单元1的两个竖直布置的侧面101平齐且位于保温单元1的两个竖直布置的侧面101之间的正中央，侧向挡板22分别连接至保温单元1的对应的倾斜布置的侧面102的中心线且侧向挡板连接至竖向挡板21的对应的端部；通过上述设置，侧向挡板22、竖向挡板21、以及保温单元1的对应的竖直布置的侧面101构成2个单独的隔温区间A，布置在上方的两个侧向挡板22、以及位于保温单元1的上部的两个倾斜布置的侧面102构成隔温区间B，隔温区间A和隔温区间B将保温单元1分割成4个单独的空间，其隔温效果更好，更为重要的是，考虑到打印头7的温度很高，紧邻打印头的保温单元1经常受到局部高温，因此容易软化或者老化使支撑强度变差，侧向挡板22配合竖向挡板21可以显著提高打印头7附近的保温单元1的结构强度。并且在保温单元1压缩的时候，侧向挡板22、竖向挡板21也随之运动，不会阻碍保温单元1的压缩或舒张。图7表示含有加强单元的保温单元1的舒张状态下的结构示意图；图8表示含有加强单元的保温单元1的压缩状态下的结构示意图。

通过上述设置，可以同时提高保温效果和支撑强度。

优选地，竖向挡板21、侧向挡板22也应当涂覆耐高温涂层。

在使用过程中，正六边形的保温单元1可以压缩和拉伸，当多个保温单元1依次连接时，整个保温防护罩可以伸缩和拉伸。拉伸时如图5，其角度为C；当压缩时，如图6，其角度接近为D，可以接近0°。

在每个保温单元1具有中空的空气隔热腔，且空气隔热腔的上部和下部均为隔热材料，因此其隔热效果非常好。

两个相邻的保温单元1均在其上部和下部均构成一个V字形和倒V字形的支撑结构，其支撑强度大，刚性好，防倾倒，保证在其大跨度的情况下的结构稳定性，适用于进行大尺寸的3D零件打印的保温。

实施例2

如图1-6，一种3D打印机的保温防护装置，包括箱体2、设置在箱体2上表面的保温隔热层，所述的保温隔热层包括第一框架3和设置在第一框架3内可沿第一框架3的Y轴方向移动的第二框架4；所述的第一框架3内设有可沿Y轴方向压缩和拉伸的第一保温防护罩5、第二保温防护罩6；所述的第一保温防护罩5和第二保温防护罩6分设在第二框架4与第一框架3隔开的空间内；所述的第二框架4内设有可沿第二框架4的X轴方向移动的打印头7、可沿X轴方向压缩和拉伸的第三保温防护罩8和第四保温防护罩9，所述的第三保温防护罩8和第四保温防护罩9分设在第二框架4和打印头7隔开的空间内；所述的第一保温防护罩5、第二保温防护罩6、第三保温防护罩8、第四保温防护罩9为如实施例1所述保温防护罩。第一保温防护罩5、第二保温防护罩6与第三保温防护罩8、第四保温防护罩9的放置方向相反。

在运行过程中，打印头7通过内部或外部的驱动机构驱动，打印头7要向X轴方向移动时，第三保温防护罩8、第四保温防护罩9中一个拉伸一个压缩，当打印头7要向Y轴方向移动时，第一保温防护罩5、第二保温防护罩6一个拉伸一个压缩。

作为本实施例的进一步优选，第三保温防护罩8和第四保温防护罩9紧邻打印头7两侧的一个或若干个保温单元1内设有用于加强保温单元1强度和提高隔温性能的加强单元；加强单元具体包括一个竖向挡板21和四个侧向挡板22；竖向挡板21和四个侧向挡板22均沿保温单元1的长度方向延伸；具体来说，竖向挡板21的高L1与保温单元1的边长相等，侧向挡板22的高L2为保温单元1的边长的一半，竖向挡板21与保温单元1的两个竖直布置的侧面101平齐且位于保温单元1的两个竖直布置的侧面101之间的正中央，侧向挡板22分别连接至保温单元1的对应的倾斜布置的侧面102的中心线且侧向挡板连接至竖向挡板21的对应的端部；更为优选地，侧向挡板22和倾斜布置的侧面102之间通过连接片(附图未示出)连接，该连接片平铺在倾斜布置的侧面102的内表面且与侧向挡板22一体成型，以提高连接面积；通过上述设置，侧向挡板22、竖向挡板21、以及保温单元1的对应的竖直布置的侧面101构成2个单独的隔温区间A，布置在上方的两个侧向挡板22、以及位于保温单元1的上部的两个倾斜布置的侧面102构成隔温区间B，隔温区间A和隔温区间B将保温单元1分割成4个单独的空间，其隔温效果更好，更为重要的是，考虑到打印头7的温度很高，紧邻打印头的保温单元1经常受到局部高温，因此容易软化或者老化使支撑强度变差，侧向挡板22配合竖向挡板21可以显著提高打印头7附近的保温单元1的结构强度。并且在保温单元1压缩的时候，侧向挡板22、竖向挡板21也随之运动，不会阻碍保温单元1的压缩或舒张。图7表示含有加强单元的保温单元1的舒张状态下的结构示意图；图8表示含有加强单元的保温单元1的压缩状态下的结构示意图。

通过上述设置，可以同时提高保温效果和支撑强度。

优选地，竖向挡板21、侧向挡板22也应当涂覆耐高温涂层。

在本实施例中，所述的第一框架3两侧设有与第一框架3、第一保温防护罩5、第二保温防护罩6配合的Y向滑轨10；所述的第二框架4内设有与打印头7、第三保温防护罩8、第四保温防护罩9配合的X向滑轨11。

优选地，所述的第一保温防护罩5的Y轴方向的两端、第二保温防护罩6的Y轴方向的两端分别与第二框架4的对应的外侧面、第一框架3的对应的内侧面固定连接；更为具体来说，所述的第一保温防护罩5、第二保温防护罩6通过固定在第一框架3的内侧面的压条12和第一框架3的对应的内侧面固定连接。

为了提高隔热效果，所述的箱体2的一侧设有两个升降槽13，所述的箱体2内设有升降支架14、设置在升降支架14上的工作平台15；所述的升降支架14穿过升降槽13与外设的升降驱动机构连接；所述的升降槽13的两侧设有耐高温弹性胶片16，所述的相对布置的耐高温弹性胶片16在升降支架14经过后保持密封接触。

为了减少打印开始前空间加热的等待时间，增加打印首层与工作平台15粘合的牢固性，所述的箱体2内设有朝向工作平台15热辐射的加热单元。在保证高温成型空间温度的同时，提高了3D打印机的成型效率及打印质量。

优选地，所述的加热单元包括反射屏17和设置在反射屏17的反射面一侧的发热管18，所述的反射屏17朝向工作平台15。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种保温防护罩，其特征在于，包括多个依次连接的可压缩和拉伸的保温单元；任意保温单元沿其长度方向的剖面为正六边形；相邻两个保温单元的对应的侧面部分或全部重合，至少部分保温单元内设有用于加强保温单元强度和提高隔温性能的加强单元；

所述的加强单元包括一个竖向挡板和四个侧向挡板；竖向挡板和四个侧向挡板均沿保温单元的长度方向延伸；竖向挡板的高与保温单元的边长相等，侧向挡板的高为保温单元的边长的一半，竖向挡板与保温单元的两个竖直布置的侧面平齐且位于保温单元的两个竖直布置的侧面之间的正中央，侧向挡板分别连接至保温单元的对应的倾斜布置的侧面的中心线且侧向挡板连接至竖向挡板的对应的端部。

2.根据权利要求1所述的保温防护罩，其特征在于，所述的保温单元为耐高温材质的保温单元，所述的保温单元的表面设有耐高温涂层。

3.一种3D打印机的保温防护装置，其特征在于，包括箱体、设置在箱体上表面的保温隔热层，所述的保温隔热层包括第一框架和设置在第一框架内可沿第一框架的Y轴方向移动的第二框架；所述的第一框架内设有可沿Y轴方向压缩和拉伸的第一保温防护罩、第二保温防护罩；所述的第一保温防护罩和第二保温防护罩分设在第二框架与第一框架隔开的空间内；所述的第二框架内设有可沿第二框架的X轴方向移动的打印头、可沿X轴方向压缩和拉伸的第三保温防护罩和第四保温防护罩，所述的第三保温防护罩和第四保温防护罩分设在第二框架和打印头隔开的空间内；所述的第一保温防护罩、第二保温防护罩、第三保温防护罩、第四保温防护罩为如权利要求1或2所述保温防护罩；打印头两侧的第三保温防护罩和第四保温防护罩上靠近打印头的保温单元内设有所述的加强单元。

4.根据权利要求3所述的3D打印机的保温防护装置，其特征在于，所述的第一框架两侧设有与第一框架、第一保温防护罩、第二保温防护罩配合的Y向滑轨；所述的第二框架内设有与打印头、第三保温防护罩、第四保温防护罩配合的X向滑轨。

5.根据权利要求3所述的3D打印机的保温防护装置，其特征在于，所述的第一保温防护罩的Y轴方向的两端、第二保温防护罩的Y轴方向的两端分别与第二框架的对应的外侧面、第一框架的对应的内侧面固定连接。

6.根据权利要求5所述的3D打印机的保温防护装置，其特征在于，所述的第一保温防护罩、第二保温防护罩通过固定在第一框架的内侧面的压条和第一框架的对应的内侧面固定连接。

7.根据权利要求1-6任一所述的3D打印机的保温防护装置，其特征在于，所述的箱体的一侧设有升降槽，所述的箱体内设有升降支架、设置在升降支架上的工作平台；所述的升降支架穿过升降槽与外设的升降驱动机构连接。

8.根据权利要求7所述的3D打印机的保温防护装置，其特征在于，所述的升降槽的两侧设有耐高温弹性胶片，所述的相对布置的耐高温弹性胶片在升降支架经过后保持密封接触。

9.根据权利要求7所述的3D打印机的保温防护装置，其特征在于，所述的箱体内设有朝向工作平台热辐射的加热单元。

10.根据权利要求9所述的3D打印机的保温防护装置，其特征在于，所述的加热单元包括反射屏和设置在反射屏的反射面一侧的发热管，所述的反射屏朝向工作平台。