CN110587972A - 一种3d打印喷嘴控制装置、喷头及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印喷嘴控制装置、喷头及设备，本发明通过设置夹断组件，通过线性驱动单元驱动第一边夹和第二边夹沿打印喷嘴的轴向方向移动，第一边夹和第二边夹在弹性单元的作用下相对运动，从而将打印喷嘴喷出的打印材料截断，避免喷嘴打印中断或完成后出现拉丝、流挂、细节失真等缺陷。另外，通过调节螺杆调节调节块，从而带动进料调节辊移动，调节进料调节辊与进料导向辊之间的距离，适应不同直径的打印材料通过，提高本发明的适用范围，降低使用成本。最后，通过横向移动装置、纵向移动装置和竖向移动装置带动打印头实现三维打印操作。

Description

一种3D打印喷嘴控制装置、喷头及设备

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印喷嘴控制装置、喷头及设备。

背景技术

近年来，3D打印作为一种新的加工技术，受到了人们广泛的关注，随着人们对3D打印技术研究的不断深入，它独特的工作方式和高效率、低成本的制造手段，已经成为制造行业的新兴力量。

随着3D打印技术的深入发展，3D打印技术在较多的行业内已经实现了较为深入应用，如用于珠宝行业领域内珠宝的设计打印，航空航天领域内航天部件的制造，汽车工业制造领域内汽车配件的生产，建筑工程领域内房子的打印，医疗卫生领域内的药物筛选研究，文物行业领域文物的修复，食品安全领域内食品的加工等。

3D打印的本质是增材制造，其中，主流3D打印技术的原理类似数学里的微积分，把三维模型通过切片软件微分切片，再在打印中把不同材料的面片积分成实体三维模型。基于这个原理，由于打印材料和堆叠方式的不同，产生了不同类型的3D打印技术，其中较为成熟的有熔融沉积成形(FDM)、粉末粘结(3DP)、选择性激光烧结(SLS)、分层实体制造(LOM)和光固化成形((SLA)等技术。

虽然3D打印技术在各行各业内得到了较为蓬勃的发展，但是依然存在着许多亟待解决的问题，现有技术在打印过程中，由于喷嘴喷出的材料呈熔融状态，当需要中断或完成打印时，熔融状态的打印材料容易堆积或移动时产生拉丝、流挂、细节失真等问题。

发明内容

本发明的目的是提供有助于提高打印精度，避免出现打印产生拉丝、流挂、细节失真等问题的一种3D打印喷嘴控制装置、喷头及设备。

为了实现上述目的，本发明提供一种3D打印喷嘴控制装置，包括喷嘴支架、打印喷嘴、线性驱动单元和夹断组件，所述打印喷嘴和线性驱动单元均安装于喷嘴支架，所述夹断组件包括用于切断打印喷嘴喷出的熔融状态3D打印材料的第一边夹和第二边夹，所述第一边夹和第二边夹均与线性驱动单元连接以用于沿打印喷嘴轴向方向移动，所述第一边夹和第二边夹通过弹性单元与线性驱动单元连接且贴附于打印喷嘴两侧。

可选的，所述第一边夹设有第一导向斜面，所述第二边夹设有第二导向斜面，所述打印喷嘴抵接于所述第一导向斜面和第二导向斜面。

可选的，所述第一导向斜面和第二导向斜面均为锥形面，所述第一边夹与第二边夹合拢形成锥形空腔。

可选的，所述锥形空腔与打印喷嘴同轴设置。

可选的，还包括控制单元和加热器，所述控制单元分别与线性驱动单元和加热器通讯连接，所述加热器套设于所述打印喷嘴。

还提供了一种3D打印喷头，包括喷头支架以及安装于喷头支架的进料装置和喷嘴控制装置，所述喷嘴支架与喷头支架连接，所述进料装置包括进料电机、传动机构、进料导向辊和进料调节组件，所述进料导向辊转动安装于所述喷头支架且通过传动机构与进料电机传动连接，所述进料调节组件包括进料调节辊、调节螺杆和调节块，所述进料调节辊转动安装于所述调节块且与进料导向辊相对设置以用于夹紧3D打印材料，所述调节块通过所述调节螺杆安装于所述喷头支架。

可选的，所述喷头支架开设有限位槽，所述限位槽内安装有进料轴承，所述进料导向辊与进料轴承连接。

可选的，所述传动机构包括主传动轮和副传动轮，所述主传动轮和副传动轮均为人字齿轮。

还提供了一种3D打印设备，包括安装架、横向移动装置、纵向移动装置、竖向移动装置、放料装置和喷头，所述纵向移动装置和竖向移动装置均安装于安装架，所述横向移动装置安装于竖向移动装置，所述喷嘴控制装置安装于所述横向移动装置。

可选的，所述纵向移动装置包括工作台和纵向移动导轨，所述工作台滑动安装于所述纵向移动导轨。

实施本发明的实施例，具有以下技术效果：

本发明通过设置夹断组件，通过线性驱动单元驱动第一边夹和第二边夹沿打印喷嘴的轴向方向移动，第一边夹和第二边夹在弹性单元的作用下相对运动，从而将打印喷嘴喷出的打印材料截断，避免喷嘴打印中断或完成后出现拉丝、流挂、细节失真等缺陷。

通过调节螺杆调节调节块，从而带动进料调节辊移动，调节进料调节辊与进料导向辊之间的距离，适应不同直径的打印材料通过，提高本发明的适用范围，降低使用成本。

通过横向移动装置、纵向移动装置和竖向移动装置带动打印头实现三维打印操作。

附图说明

图1是本发明优选实施例的结构示意图；

图2是本发明优选实施例中喷头的结构示意图；

图3是本发明优选实施例中喷头的主视图；

图4是本发明优选实施例中喷头的局部爆炸图。

附图标记说明：

1、安装架，2、横向移动装置，3、纵向移动装置，31、工作台，32、纵向移动导轨，4、竖向移动装置，5、放料装置，6、喷头，61、喷头支架，62、进料装置，621、电机，622、进料导向辊，623、进料调节组件，6231、调节辊，6232、调节螺杆，6233、调节块，624、传动机构，6241、主传动轮，6242、副传动轮，63、喷嘴控制装置，631、喷嘴支架，632、打印喷嘴，633、线性驱动单元，6341、第一边夹，6342、第二边夹，6343、弹性单元，6244、加热器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参考图3，本实施例提供了一种3D打印喷嘴控制装置63，包括喷嘴支架631、打印喷嘴632、线性驱动单元633和夹断组件，打印喷嘴632和线性驱动单元633均安装于喷嘴支架631，夹断组件包括用于切断打印喷嘴632喷出的熔融状态3D打印材料的第一边夹6341和第二边夹6342，第一边夹6341和第二边夹6342均与线性驱动单元633连接以用于沿打印喷嘴632轴向方向移动，第一边夹6341和第二边夹6342通过弹性单元6343与线性驱动单元633连接且贴附于打印喷嘴632两侧。本发明通过设置夹断组件，通过线性驱动单元633驱动第一边夹6341和第二边夹6342沿打印喷嘴632的轴向方向移动，第一边夹6341和第二边夹6342在弹性单元6343的作用下相对运动，从而将打印喷嘴632喷出的打印材料截断，避免喷嘴打印中断或完成后出现拉丝、流挂、细节失真等缺陷。

进一步的，第一边夹6341设有第一导向斜面，第二边夹6342设有第二导向斜面，打印喷嘴632抵接于第一导向斜面和第二导向斜面，使第一边夹6341和第二边夹6342相对打印喷嘴632移动时，打印喷嘴632可通过第一导向斜面和第二导向斜面驱动第一边夹6341和第二边夹6342分别向两侧移动，是打印喷嘴632的喷口露出。

其中，第一导向斜面和第二导向斜面均为锥形面，第一边夹6341与第二边夹6342合拢形成锥形空腔，便于与打印喷嘴632外形轮廓配合，提高第一边夹6341和第二边夹6342与打印喷嘴632的贴合面积，从而提高第一边夹6341与第二边夹6342沿打印喷嘴632轴向移动的稳定性。

进一步的，锥形空腔与打印喷嘴632同轴设置。

本实施例还包括控制单元和加热器6244，控制单元分别与线性驱动单元633和加热器6244通讯连接，加热器6244套设于打印喷嘴632，当控制单元发送信号使线性驱动单元633驱动第一边夹6341和第二边夹6342移动时，控制单元同时控制加热器6244停止工作，防止打印材料持续熔融漏出。

参考图2～图4，本实施例还提供了一种3D打印喷头，包括喷头支架61以及安装于喷头支架61的进料装置62和3D打印喷嘴控制装置63，喷嘴支架631与喷头支架61连接，进料装置62包括进料电机621、传动机构624、进料导向辊622和进料调节组件623，进料导向辊622转动安装于喷头支架61且通过传动机构624与进料电机621传动连接，进料调节组件623包括进料调节辊6231、调节螺杆6232和调节块6233，进料调节辊6231转动安装于调节块6233且与进料导向辊622相对设置以用于夹紧3D打印材料，调节块6233通过调节螺杆6232安装于喷头支架61。通过调节螺杆6232调节调节块6233，从而带动进料调节辊6231移动，调节进料调节辊6231与进料导向辊622之间的距离，适应不同直径的打印材料通过，提高本发明的适用范围，降低使用成本。

本实施例的喷头支架61开设有限位槽，限位槽内安装轴进料轴承，进料导向辊622与进料轴承连接，提高进料导向辊622安装和工作的稳定性。

进一步的，传动机构624包括主传动轮6241和副传动轮6242，主传动轮6241和副传动轮6242均为人字齿轮，人字齿轮的重合度高，在任何时刻都至少有两个齿啮合，提高传动的可靠性；另外，人字齿轮之间的啮合过程是一种过渡的过程，轮齿上的受力也是逐渐由小到大，再由大到小，且人字齿轮的承载能力高，工作平稳，转动时产生的轴向力较小，产生的振动较小，工作稳定性高。

参考图1，本实施例还提供一种3D打印设备，包括安装架1、横向移动装置2、纵向移动装置3、竖向移动装置4、放料装置5和喷头6，纵向移动装置3和竖向移动装置4均安装于安装架1，横向移动装置2安装于竖向移动装置4，喷嘴控制装置63安装于横向移动装置2。通过横向移动装置2、纵向移动装置3和竖向移动装置4带动打印头实现三维打印操作。

其中，纵向移动装置3包括工作台31和纵向移动导轨32，工作台31滑动安装于纵向移动导轨32，通过工作台31移动，从而避免打印头三维方向移动造成稳定性低的问题。

综上，本发明通过设置夹断组件，通过线性驱动单元633驱动第一边夹6341和第二边夹6342沿打印喷嘴632的轴向方向移动，第一边夹6341和第二边夹6342在弹性单元6343的作用下相对运动，从而将打印喷嘴632喷出的打印材料截断，避免喷嘴打印中断或完成后出现拉丝、流挂、细节失真等缺陷。

通过调节螺杆6232调节调节块6233，从而带动进料调节辊6231移动，调节进料调节辊6231与进料导向辊622之间的距离，适应不同直径的打印材料通过，提高本发明的适用范围，降低使用成本。

通过横向移动装置2、纵向移动装置3和竖向移动装置4带动打印头实现三维打印操作。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种3D打印喷嘴控制装置，其特征在于，包括喷嘴支架、打印喷嘴、线性驱动单元和夹断组件，所述打印喷嘴和线性驱动单元均安装于喷嘴支架，所述夹断组件包括用于切断打印喷嘴喷出的熔融状态3D打印材料的第一边夹和第二边夹，所述第一边夹和第二边夹均与线性驱动单元连接以用于沿打印喷嘴轴向方向移动，所述第一边夹和第二边夹通过弹性单元与线性驱动单元连接且贴附于打印喷嘴两侧。

2.根据权利要求1所述的3D打印喷嘴控制装置，其特征在于，所述第一边夹设有第一导向斜面，所述第二边夹设有第二导向斜面，所述打印喷嘴抵接于所述第一导向斜面和第二导向斜面。

3.根据权利要求2所述的3D打印喷嘴控制装置，其特征在于，所述第一导向斜面和第二导向斜面均为锥形面，所述第一边夹与第二边夹合拢形成锥形空腔。

4.根据权利要求3所述的3D打印喷嘴控制装置，其特征在于，所述锥形空腔与打印喷嘴同轴设置。

5.根据权利要求1所述的3D打印喷嘴控制装置，其特征在于，还包括控制单元和加热器，所述控制单元分别与线性驱动单元和加热器通讯连接，所述加热器套设于所述打印喷嘴。

6.一种3D打印喷头，其特征在于，包括喷头支架以及安装于喷头支架的进料装置和权利要求1～5任一项所述的喷嘴控制装置，所述喷嘴支架与喷头支架连接，所述进料装置包括进料电机、传动机构、进料导向辊和进料调节组件，所述进料导向辊转动安装于所述喷头支架且通过传动机构与进料电机传动连接，所述进料调节组件包括进料调节辊、调节螺杆和调节块，所述进料调节辊转动安装于所述调节块且与进料导向辊相对设置以用于夹紧3D打印材料，所述调节块通过所述调节螺杆安装于所述喷头支架。

7.根据权利要求6所述的3D打印喷头，其特征在于，所述喷头支架开设有限位槽，所述限位槽内安装有进料轴承，所述进料导向辊与进料轴承连接。

8.根据权利要求6所述的3D打印喷头，其特征在于，所述传动机构包括主传动轮和副传动轮，所述主传动轮和副传动轮均为人字齿轮。

9.一种3D打印设备，其特征在于，包括安装架、横向移动装置、纵向移动装置、竖向移动装置、放料装置和权利要求6～8任一项所述的喷头，所述纵向移动装置和竖向移动装置均安装于安装架，所述横向移动装置安装于竖向移动装置，所述喷嘴控制装置安装于所述横向移动装置。

10.根据权利要求9所述的3D打印设备，其特征在于，所述纵向移动装置包括工作台和纵向移动导轨，所述工作台滑动安装于所述纵向移动导轨。