CN110027214A - 3d打印喷头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种3D打印喷头，涉及3D打印机技术领域，包括第一壳体和第二壳体；第二壳体一侧与第一壳体铰接，第二壳体另一侧与第一壳体可拆卸固定连接；第一壳体内设置有气嘴，气嘴的出口朝向第二壳体；第二壳体内设置有料筒，料筒底部设置有凸出于第二壳体的打印针头，料筒上设置有密封组件，以使气嘴与料筒密封连接。达到了方便上料且打印精度高的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印机技术领域，具体而言，涉及3D打印喷头。
背景技术
3D打印技术，是一种累积制造技术，基于快速成型分层制造原理，可以将材料/细胞按照设计定位组装形成三维结构，此技术为制造非均质、复杂结构的工业零件、消费制品、医疗器械和组织器官提供了新方法。
但是，现在技术中的3D打印机在进行上料时操作复杂，而且上料后容易造成密封度降低，容易出现气体泄漏造成打印精度降低。
因此，提供一种打印精度高的3D打印喷头成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3D打印喷头，以缓解现有技术中打印精度差的技术问题。
本发明实施例提供了一种3D打印喷头，包括第一壳体和第二壳体；
所述第二壳体一侧与所述第一壳体铰接，所述第二壳体另一侧与所述第一壳体可拆卸固定连接；
所述第一壳体内设置有气嘴，所述气嘴的出口朝向所述第二壳体；
所述第二壳体内设置有料筒，所述料筒底部设置有凸出于所述第二壳体的打印针头，所述料筒上设置有密封组件，以使所述气嘴于所述料筒密封连接。
本发明实施例提供的第一种可能的实施方式，其中，上述第一壳体呈“P”型，所述第一壳体位于所述第二壳体上方；
所述第一壳体的底部与所述第二壳体的底部铰接；
所述第一壳体的中部与所述第二壳体的顶部卡接。
本发明实施例提供的第二种可能的实施方式，其中，上述密封组件包括气嘴外管、密封管和压紧弹簧；
所述气嘴外管与所述料筒套接并位于所述料筒的内部，且所述气嘴外管设置有能够与所述料筒端部抵接的限位环，所述气嘴外管与所述料筒之间设置有密封件；
所述密封管插设在所述气嘴外管内，所述压紧弹簧套设于所述密封管，且所述压紧弹簧一端与所述气嘴外管抵接，另一端与所述密封管抵接；所述密封管顶部设置有密封件，所述密封管与所述气嘴外管之间设置有密封件。
本发明实施例提供的第三种可能的实施方式，其中，上述密封管的高度大于所述气嘴外管的高度；且所述密封管的两端均凸出于所述气嘴外管。
本发明实施例提供的第四种可能的实施方式，其中，上述第二壳体内从上到下设置有保温桶、隔离垫圈和导热环；
所述保温桶位于所述料筒与所述第二壳体之间，所述导热环位于所述打印针头与所述第二壳体之间。
本发明实施例提供的第五种可能的实施方式，其中，上述保温桶与所述第二壳体之间设置有第一TEC(ThermoElectricCooler，半导体制冷)制冷片，且所述第一TEC制冷片用于制冷的一侧朝向所述保温桶；
所述导热环与所述第二壳体之间设置有第二TEC制冷片，且所述第二TEC制冷片用于制冷的一侧朝向所述导热环。
本发明实施例提供的第六种可能的实施方式，其中，上述第二壳体内开设有流道，所述第一壳体内设置有水泵和冷却水箱；
所述流道通过水泵与所述冷却水箱连接。
本发明实施例提供的第七种可能的实施方式，其中，上述3D打印喷头还包括Z轴组件；
所述Z轴组件通过背板与打印机本体连接，所述Z轴组件与所述背板固定连接，所述背板远离所述Z轴组件的一侧设置有锚柱。
本发明实施例提供的第八种可能的实施方式，其中，上述Z轴组件包括Z轴电机、Z轴滑台和丝杠；
所述Z轴电机固定设置在背板上，所述丝杠与所述Z轴电机的输出端连接，所述Z轴滑台设置在所述丝杠上；
上述背板上设置有Z轴滑轨，所述Z轴滑台通过滑块设置在所述Z轴滑轨上。
本发明实施例提供的第九种可能的实施方式，其中，所述背板上还设置有用于支撑丝杠的轴承座。
有益效果：
本发明实施例提供了一种3D打印喷头，包括第一壳体和第二壳体；第二壳体一侧与第一壳体铰接，第二壳体另一侧与第一壳体可拆卸固定连接；第一壳体内设置有气嘴，气嘴的出口朝向第二壳体；第二壳体内设置有料筒，料筒底部设置有打印针头，料筒顶部设置有密封组件，以使气嘴的空气进入料筒内。
在使用时，工作人员先将第二壳体与第一壳体之间的可拆卸固定连接解除，然后即可拉动第二壳体围绕铰接处转动，从而打开第二壳体，工作人员可以方便的取出料筒并进行上料；然后关闭第二壳体，在关闭时，料筒顶部的密封组件能够将气嘴和料筒连接在一起，保证从气嘴中吹出的气体进入料筒内，避免漏气，保证打印精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1为本发明实施例提供的3D打印喷头整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的3D打印喷头中第一壳体与第二壳体打开时的示意图；
图3为图1中3D打印喷头第一种实施方式的A－A剖视图；
图4为图1中3D打印喷头第二种实施方式的A－A剖视图；
图5为本发明实施例提供的3D打印喷头中第一壳体与第二壳体的可拆卸连接处的示意图；
图6为本发明实施例提供的3D打印喷头中Z轴组件的示意图；
图7为本发明实施例提供的3D打印喷头的打印原理示意图(图中为多个3D打印喷头)；
图8为本发明实施例提供的3D打印喷头的打印原理框图(图中为多个3D打印喷头)。
图标：
100－第一壳体；110－气嘴；120－水泵；130－冷却水箱；140－销轴；
200－第二壳体；210－料筒；211－打印针头；212－套筒；220－密封组件；221－气嘴外管；222－密封管；223－压紧弹簧；224－限位环；225－密封件；230－保温桶；231－第一TEC制冷片；240－隔离垫圈；250－导热环；251－第二TEC制冷片；260－滑锁；261－手柄；262－安装孔；263－弹簧；
300－Z轴组件；310－锚柱；320－Z轴电机；330－Z轴滑台；340－丝杠；350－背板；360－Z轴滑轨；370－滑块；380－轴承座；390－光电传感器；391－挡光片。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
参见图1－图2所示，本发明实施例提供了一种3D打印喷头，包括第一壳体100和第二壳体200；第二壳体200一侧与第一壳体100铰接，第二壳体200另一侧与第一壳体100可拆卸固定连接；第一壳体100内设置有气嘴110，气嘴110的出口朝向第二壳体200；第二壳体200内设置有料筒210，料筒210底部设置有凸出于第二壳体200的打印针头211，料筒210上设置有密封组件220，以使气嘴110于所述料筒210密封连接。
在使用时，工作人员先将第二壳体200与第一壳体100之间的可拆卸固定连接解除，然后即可拉动第二壳体200围绕铰接处转动，从而打开第二壳体200，工作人员可以方便的取出料筒210并进行上料，然后关闭第二壳体200，在关闭时，料筒210顶部的密封组件220能够将气嘴110和料筒210连接在一起，保证从气嘴110中吹出的气体进入料筒210内，避免漏气，保证打印精度。
本实施例的可选方案中，第一壳体100呈“P”型，第一壳体100位于第二壳体200上方；第一壳体100的底部与第二壳体200的底部铰接；第一壳体100的中部与第二壳体200的顶部卡接。
参见图5所示，第一壳体100通过滑锁260与第二壳体200卡接；滑锁260上固定安装有手柄261，移动手柄261能够使滑锁260能沿着第二壳体200内开设的安装孔262内上下滑动；在操作时，用手扣住手柄261，使其向下运动，滑锁260和第一壳体100脱离，第二壳体200即可向前翻转打开。其中，安装孔262内设置有弹簧263，弹簧263能够支撑滑锁260伸出安装孔262；从而在第一壳体100与第二壳体200连接关闭时，滑锁260不会缩入安装孔262内，不会造成第一壳体100与第二壳体200随意脱离。
第二壳体200和第一壳体100之间通过销轴140铰接，并且第二壳体200能够绕着销轴140自由翻转。
参见图2、图3所示，本实施例的可选方案中，密封组件220包括气嘴外管221、密封管222和压紧弹簧223；气嘴外管221套设在料筒210内，且气嘴外管221外壁设置有能够与料筒210顶部抵接的限位环224，气嘴外管221与料筒210之间设置有密封件225；密封管222套设在气嘴外管221内，压紧弹簧223套设在密封管222外壁，且压紧弹簧223一端与气嘴外管221抵接，另一端与密封管222抵接；密封管222顶部设置有密封件225，密封管222与气嘴外管221之间设置有密封件225。
本实施例的可选方案中，密封管222的高度大于气嘴外管221的高度。
参见图2、图3所示，第二壳体200内呈圆柱腔体，料筒210装入第二壳体200内，然后料筒210顶部装有气嘴外管221，气嘴外管221内装有压紧弹簧223，压紧弹簧223内装有密封管222，装配后，密封管222的两端均凸出气嘴外管221；当第一壳体100和第二壳体200连接后，密封管222与第一壳体100上的气嘴110对应，并且密封管222顶部与第一壳体100之间设置有密封件225，在第一壳体100与第二壳体200连接过程中，第一壳体100会压迫密封管222，使得密封管222压迫压紧弹簧223，从而使密封管222上的密封件225能够完成密封管222与第一壳体100之间的密封，从而使气嘴110排出的气体全部进入到密封管222内，然后从密封管222流入料筒210内，为打印过程供气。
并且，气嘴外管221与料筒210之间设置有密封件225，避免气体从气嘴外管221与料筒210之间泄露，保证料筒210内的气压，从而保证打印精度。
并且，气嘴外管221与密封管222之间设置有密封件225，避免气体从气嘴外管221有密封管222之间泄露，保证料筒210内的气压，从而保证打印精度。
参加图3所示，具体的，通过第一壳体100、第二壳体200、密封组件220和料筒210的配合即可组合形成常温打印喷头，此打印喷头可以用于常温材料的打印工作。在使用常温打印喷头时，第二壳体200内可以设置套筒212，将料筒210设置在套筒212内。
参见图4所示，本实施例的可选方案中，第二壳体200内设置有从上到下设置有保温桶230、隔离垫圈240和导热环250；保温桶230位于料筒210与第二壳体200之间，导热环250位于打印针头211与第二壳体200之间。
本实施例的可选方案中，保温桶230与第二壳体200之间设置有第一TEC制冷片231，且第一TEC制冷片231制冷的一侧朝向保温桶230；导热环250与第二壳体200之间设置有第二TEC制冷片251，且第二TEC制冷片251制冷的一侧朝向导热环250。
具体的，在第二壳体200内按顺序装入导热环250、隔离垫圈240和保温桶230，并导热环250外壁固定设置有第一TEC制冷片231，保温桶230外壁固定设置有第二TEC制冷片251；第一TEC制冷片231和第二TEC制冷片251两者通过主动制冷工作能够降低料筒210内的温度，通过这样的设置能够降低料筒210和打印针头211的温度，使得打印喷头能够对低温材料进行打印。
其中，隔离垫圈240用弹性橡胶类材质制作，具有良好的弹性的隔热性，安装于导热块和保温桶230之间，阻绝两者之间的热量传递。
参见图1、图2所示，本实施例的可选方案中，第二壳体200内开设有流道，第一壳体100内设置有水泵120和冷却水箱130；流道通过水泵120与冷却水箱130连接。
第一TEC制冷片231和第二TEC制冷片251两者的一侧制冷，另一侧产生热量，且第一TEC制冷片231和第二TEC制冷片251两者产生热量的一侧均与第二壳体200内壁贴合，并且第一TEC制冷片231和第二TEC制冷片251两者产生的热量能够传递到第二壳体200上，并通过流道内的冷却液体(气体)传递至冷却水箱130内，实现散热。
参见图6所示，本实施例的可选方案中，3D打印喷头还包括Z轴组件300；Z轴组件300通过背板350与打印机本体连接，Z轴组件300与背板350固定连接，背板350远离Z轴组件300的一侧设置有锚柱310。
本实施例的可选方案中，Z轴组件300包括Z轴电机320、Z轴滑台330和丝杠340；Z轴电机320固定设置在背板350上，丝杠340与Z轴电机320的输出端连接，Z轴滑台330设置在丝杠340上；背板350上设置有Z轴滑轨360，Z轴滑台330通过滑块370设置在Z轴滑轨360上。
本实施例的可选方案中，背板350上还设置有用于支撑丝杠340的轴承座380。
具体的，背板350也开设有用于流通循环水流道，流道与冷却水箱130连接，通过冷却水箱130对Z轴组件300进行散热。
具体的，丝杠340通过联轴器与Z轴电机320连接，并且背板350上设置有用于支撑丝杠340的轴承座380，丝杠340上设置有丝杠340螺母，Z轴滑台330设置在丝杠340螺母上，第一壳体100固定安装在Z轴滑台330上，当Z轴电机320工作时，能够带动Z轴滑台330移动，从而带动第一壳体100移动。
其中，背板350上设置有光电传感器390，Z轴滑台330上设置有能够遮挡光电传感器390的挡光片391。其中，轴承座380能够给丝杆提供轴向和径向的支撑，维持丝杠340平稳转动。
其中，丝杆的牙型可以是梯形，也可以是其他形状。
其中，联轴器能够消除Z轴电机320与丝杠340两者的运动误差。
其中，锚柱310用于将背板350安装在3D打印机上，锚柱310圆周面上有两个锥形凹坑，和尖端螺丝圆锥面精密配合压紧。
具体的，背板350上还设置有防撞块，防撞块由较软的材质加工而成，用作给滑台超程运动时碰撞提供缓冲。
参见图7、图8所示，根据本实施例提供的3D打印喷头，单个3D打印喷头均设置有Z轴组件300，能够实现Z轴方向的移动；在3D打印机上能够挂载多个本实施例提供的3D打印喷头，并且多个3D打印喷头具有统一的接口和RJ45通讯协议，在3D打印机上按照一定需求挂载后，由工控机统一控制运行，统一设计的机械可通讯接头，使得打印喷头既能单独使用，又能组合使用，对于后续增加开发的打印喷头具有极佳的兼容性；具体的，通过软件设定来选择需要的打印喷头，并且使其向Z轴负方向运动到打印目标位置，并且在打印完成后，打印喷头向Z轴正方向运动到最高点初始位置复位，再根据程序设定来选择其他打印喷头或者同一个打印喷头，重复上述操作，由此实现打印喷头的快速切换及多材料不间断打印。
需要指出的是，控制器有控制电路和RJ45通信电路模块，其用于对3D打印喷头的动作控制为本领域技术人员熟知的技术，故不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种3D打印喷头，其特征在于，包括：第一壳体(100)和第二壳体(200)；
所述第二壳体(200)一侧与所述第一壳体(100)铰接，所述第二壳体(200)另一侧与所述第一壳体(100)可拆卸固定连接；
所述第一壳体(100)内设置有气嘴(110)，所述气嘴(110)的出口朝向所述第二壳体(200)；
所述第二壳体(200)内设置有料筒(210)，所述料筒(210)底部设置有凸出于所述第二壳体(200)的打印针头(211)，所述料筒(210)上设置有密封组件(220)，以使所述气嘴(110)与所述料筒(210)密封连接。
2.根据权利要求1所述的3D打印喷头，其特征在于，所述第一壳体(100)呈“P”型，所述第一壳体(100)位于所述第二壳体(200)上方；
所述第一壳体(100)的底部与所述第二壳体(200)的底部铰接；
所述第一壳体(100)的中部与所述第二壳体(200)的顶部卡接。
3.根据权利要求1所述的3D打印喷头，其特征在于，所述密封组件(220)包括气嘴外管(221)、密封管(222)和压紧弹簧(223)；
所述气嘴外管(221)与所述料筒(210)套接并位于所述料筒(210)的内部，且所述气嘴外管(221)设置有能够与所述料筒(210)端部抵接的限位环(224)，所述气嘴外管(221)与所述料筒(210)之间设置有密封件(225)；
所述密封管(222)插设在所述气嘴外管(221)内，所述压紧弹簧(223)套设于所述密封管(222)，且所述压紧弹簧(223)一端与所述气嘴外管(221)抵接，另一端与所述密封管(222)抵接；所述密封管(222)顶部设置有密封件(225)，所述密封管(222)与所述气嘴外管(221)之间设置有密封件(225)。
4.根据权利要求3所述的3D打印喷头，其特征在于，所述密封管(222)的高度大于所述气嘴外管(221)的高度，且所述密封管(222)的两端均凸出于所述气嘴外管(221)。
5.根据权利要求1所述的3D打印喷头，其特征在于，所述第二壳体(200)内从上到下设置有保温桶(230)、隔离垫圈(240)和导热环(250)；
所述保温桶(230)位于所述料筒(210)与所述第二壳体(200)之间，所述导热环(250)位于所述打印针头(211)与所述第二壳体(200)之间。
6.根据权利要求5所述的3D打印喷头，其特征在于，所述保温桶(230)与所述第二壳体(200)之间设置有第一TEC制冷片(231)，且所述第一TEC制冷片(231)用于制冷的一侧朝向所述保温桶(230)；
所述导热环(250)与所述第二壳体(200)之间设置有第二TEC制冷片(251)，且所述第二TEC制冷片(251)用于制冷的一侧朝向所述导热环(250)。
7.根据权利要求6所述的3D打印喷头，其特征在于，所述第二壳体(200)内开设有流道，所述第一壳体(100)内设置有水泵(120)和冷却水箱(130)；
所述流道通过水泵(120)与所述冷却水箱(130)连接。
8.根据权利要求1所述的3D打印喷头，其特征在于，还包括Z轴组件(300)；
所述Z轴组件(300)通过背板(350)与打印机本体连接，所述Z轴组件(300)与所述背板(350)固定连接，所述背板(350)远离所述Z轴组件(300)的一侧设置有锚柱(310)。
9.根据权利要求8所述的3D打印喷头，其特征在于，所述Z轴组件(300)包括Z轴电机(320)、Z轴滑台(330)和丝杠(340)；
所述Z轴电机(320)固定设置在背板(350)上，所述丝杠(340)与所述Z轴电机(320)的输出端连接，所述Z轴滑台(330)设置在所述丝杠(340)上；
所述背板(350)上设置有Z轴滑轨(360)，所述Z轴滑台(330)通过滑块(370)设置在所述Z轴滑轨(360)上。
10.根据权利要求9所述的3D打印喷头，其特征在于，所述背板(350)上还设置有用于支撑丝杠(340)的轴承座(380)。
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