CN111633985A - 一种自动切换打印的3d打印机挤出系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动切换打印的3D打印机挤出系统，一种自动切换打印的3D打印机挤出系统，包括基板、切换组件、主动轮、挤出头组件以及送料电机，驱动组件包括与送料切换座连接的切换旋转杆以及用于驱动切换旋转杆转动的切换杆，切换旋转杆括位于顶部的两个端点，所述切换杆在基板上沿切换旋转杆的转动的切线方向滑动设置，所述切换杆上沿其滑动方向上开设有两个开口，两个端点分别从两个开口处伸出，第一开口和第二开口之间间隔有推块，当推动切换杆时，推块推动切换旋转杆转动。本发明设计的切换机构，仅通过切换杆的左右移动即可实现两种丝料自动交替打印，大大降低了挤出系统的重量和成本，提高了打印精度。

Description

一种自动切换打印的3D打印机挤出系统

技术领域

本发明涉及一种基于熔融堆积快速成型工艺的三维打印机，具体涉及一种自动切换打印的3D打印机挤出系统。

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。现有的三维打印机的挤出系统大多采用单打印头，该挤出系统结构简单，打印单一材料、不需要支撑的模型具有较大优势，但在实际应用中，熔融堆积快速成型工艺在制造有悬臂结构的物件时需要添加支撑。若三维打印机只有单打印头，打印的物体和支撑只能用同一种材料来构建。尽管在打印过程中，可以通过控制挤出头的运行方式使得支撑部分变得较为疏松以达到便于剥离的目的，但由于是使用同一种材料，打印完成后在物体和支撑的边界难以辨认造成剥离困难，支撑剥离时也容易造成物体精细结构损伤。另外，单打印头的挤出头无法使用不同颜色或不同性能的材料进行复合打印。为解决该问题，目前，基于熔融堆积快速成型工艺的三维打印机挤出系统多采用双打印头结构，其中一个打印头用于熔融挤出ABS塑料等模型成型材料，另一个用于熔融挤出可容易物理剥离或化学剥离的支撑材料，剥离时不会损伤已成型的模型。但现有双喷头打印机的切换机构是套繁琐的机械结构，整套结构大大增加了喷头组件的重量，打印机在打印过程中，其喷头组件的重量增加会很大程度影响打印机的打印精度及打印效率，甚至影响打印机核心组件的使用寿命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种自动切换打印的3D打印机挤出系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种自动切换打印的3D打印机挤出系统，包括基板、切换组件、主动轮、挤出头组件以及送料电机，所述送料电机设置在基板的背面并且其转轴与主动轮同轴转动连接；

所述切换组件包括转动连接在基板上的送料切换座以及安装在送料切换座上的第一从动轮以及第二从动轮，第一从动轮和第二从动轮分别设置在主动轮的两侧，第一从动轮与主动轮之间设置有第一打印丝料，第二从动轮和主动轮之间设置有第二打印丝料，切换组件还包括有用于驱动送料切换座转动的驱动组件；

所述驱动组件包括与送料切换座连接的切换旋转杆以及用于驱动切换旋转杆转动的切换杆，所述切换旋转杆形状为V型，包括位于V型的顶部的第一端点和第二端点，所述切换杆在基板上沿切换旋转杆的转动的切线方向滑动设置，所述切换杆上沿其滑动方向上开设有第一开口和第二开口，第一端点从第一开口处伸出，第二端点从第二开口处伸出，所述第一开口和第二开口之间间隔有推块，当推动切换杆时，推块推动切换旋转杆转动；

所述挤出头组件包括第一加热熔融流道和第二加热熔融流道，第一加热熔融流道一端连接第一打印丝料，另一端连接有第一挤出喷头，第二加热熔融流道一端连接第二打印丝料，另一端连接有第二挤出喷头。

作为本发明的一种改进，所述基板的的顶部开设有用于放置切换旋转杆的放置槽，所述放置槽的尺寸大于切换旋转杆的尺寸，所述切换杆与基板的顶面滑动设置。

作为本发明的一种改进，所述基板上设有用于拆装切换旋转杆的旋转杆安装槽。

作为本发明的一种改进，所述切换杆与基板之间还设有定位组件，所述定位组件包括开设在基板顶部的第一定位孔、第二定位孔、开设在切换杆上的第一销孔、第二销孔以及分别设置在第一销孔和第二销孔内的第一定位销和第二定位销，所述第一销孔与第二销孔之间的距离比第一定位孔与第二定位孔之间的距离大，当移动切换杆使第一定位销插入第一定位孔中时，切换杆推动切换旋转杆转动使第二从动轮与主动轮紧压，令第二挤出喷头出丝；当移动切换杆使第二定位销插入第二定位孔中时，切换杆推动切换旋转杆转动使第一从动轮与主动轮紧压，令第一挤出喷头出丝。

作为本发明的一种改进，所述第一定位销与第二定位销靠近基板的一端为圆弧形。

作为本发明的一种改进，所述切换旋转杆的第一端点处向外延伸有第一延伸部，第二端点处向外延伸有第二延伸部，所述第一端点与第一延伸部之间的连接处以及第二端点与第二延伸部之间的连接处均为弧形。

作为本发明的一种改进，所述切换旋转杆上伸出有连接杆，所述送料切换座上设有与连接杆连接的安装孔，所述第一从动轮安装在第一压轮摇臂的一端上，第二从动轮安装在第二压轮摇臂的一端上，所述送料切换座上设有与第一压轮摇臂连接的第一安装轴和与第二压轮摇臂连接的第二安装轴。

作为本发明的一种改进，所述送料切换座上还设有第一安装副轴和第二安装副轴，所述第一压轮摇臂上设有与第一安装副轴连接的第一滑槽，所述第二压轮摇臂上设有与第二安装副轴连接的第二滑槽，所述第一压轮摇臂的侧面上还设有贯穿至第一滑槽的第一调节螺丝，所述第二压轮摇臂的侧面上还设有贯穿至第二滑槽的第二调节螺丝，所述第一压轮摇臂和第二压轮摇臂之间连接有压轮拉簧。

作为本发明的一种改进，所述主动轮上设有用于约束、导向第一打印丝料和第二打印丝料的V型凹槽。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明设计了简单新颖、稳定可靠的切换机构，仅通过切换杆的左右移动即可实现两种丝料自动交替打印，大大降低了挤出系统的重量和成本，提高了打印精度，同时切换机构嵌套在送料组件内，简单小巧，缩短了切换杆与送料组件距离，减小切换机构的体积，并为切换机构的切换提供了可靠的限位措施和导向，保证了切换的精度和稳定。新颖的切换方式、结构新颖、可靠，工作稳定，左右移动切换自如，提高打印机工作效率及打印稳定性。单电机驱动两个等高稳定的打印头，两者互相独立，互不影响，位置不变，结构简单，保证了打印的精度。

附图说明

图1为自动切换打印的3D打印机挤出系统的整体结构示意图；

图2为自动切换打印的3D打印机挤出系统的背面结构示意图；

图3为自动切换打印的3D打印机挤出系统的分解结构示意图；

图4为自动切换打印的3D打印机挤出系统的第一极限位置状态正视结构示意图；

图5为自动切换打印的3D打印机挤出系统的第一极限位置状态俯视结构示意图；

图6为自动切换打印的3D打印机挤出系统的第一极限位置状态内部结构示意图；

图7为图6中A部分的放大结构示意图；

图8为自动切换打印的3D打印机挤出系统的第二极限位置状态正视结构示意图；

图9为自动切换打印的3D打印机挤出系统的第二极限位置状态俯视结构示意图；

图10为自动切换打印的3D打印机挤出系统的第二极限位置状态内部结构示意图；

图11为图10中B部分的放大结构示意图；

附图标记说明：

1、基板；101、滑道；102、第一定位孔；103、第二定位孔；104、放置槽；105、连接杆轴孔；106、电机轴孔；

2、切换组件；201、切换杆；202、第一定位销；203、第二定位销；204、第一销孔；205、第二销孔；206、第一开口；207、第二开口；208、切换旋转杆；209、入丝口；210、送料切换座；211、第一安装轴；212、第二安装轴；213、第一安装副轴；214、第二安装副轴；215、安装孔；216、第一出丝口；217、第二出丝口；218、第一连轴孔；219、第二连轴孔；220、第一垫圈；221、第二垫圈；222、第一滑槽；223、第二滑槽；224、第一调节螺丝；225、第二调节螺丝；226、第一拉簧固定柱；227、第二拉簧固定柱；228、第一压轮摇臂；229、第二压轮摇臂；230、第一从动轮；231、第二从动轮；232、压轮拉簧；

3、主动轮；301、V型凹槽；

4、挤出头组件；401、第一打印丝料；402、第二打印丝料；403、第一加热熔融流道；404、第二加热熔融流道；405、第一挤出喷头；406、第二挤出喷头；

5、送料电机；

6、旋转杆安装槽；

701、离开状态-左；702、压紧状态-右；703、松开状态-左；704、卡紧状态-右；705、定位状态-左；706、非定位状态-右；

801、压紧状态-左；802、离开状态-右；803、卡紧状态-左；804、松开状态-右；805、非定位状态-左；806、定位状态-右；

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例

参照图1和图2所示，一种自动切换打印的3D打印机挤出系统，包括基板1、切换组件2、主动轮3、挤出头组件4以及送料电机5，主动轮3上设有用于约束、导向第一打印丝料401和第二打印丝料402的V型凹槽301，基板1上开设有贯穿基板1的正面与背面的电机轴孔106，送料电机5设置在基板1的背面并且送料电机5的转轴穿过电机轴孔106与主动轮3同轴转动连接；切换组件2包括转动连接在基板1上的送料切换座210以及安装在送料切换座210上的第一从动轮230以及第二从动轮231，第一从动轮230和第二从动轮231分别设置在主动轮3的两侧，第一从动轮230与主动轮3之间设置有第一打印丝料401，第二从动轮231和主动轮3之间设置有第二打印丝料402，当送料切换座210转动时，第一从动轮230和第二从动轮231中的一个会紧压主动轮3，而另一个则会远离主动轮3，从而实现切换的功能。

参照图3所示，挤出头组件4包括第一加热熔融流道403和第二加热熔融流道404，第一加热熔融流道403一端连接第一打印丝料401，另一端连接有第一挤出喷头405，第二加热熔融流道404一端连接第二打印丝料402，另一端连接有第二挤出喷头406。

切换组件2还包括有用于驱动送料切换座210转动的驱动组件，驱动组件包括与送料切换座210连接的切换旋转杆208以及用于驱动切换旋转杆208转动的切换杆201，切换旋转杆208形状为V型，基板1上设有贯穿基板1正面与背面的连接杆轴孔105，V型的底部设置有矩形块，矩形块向基板1的正面伸出有与送料切换座210连接的连接杆，还包括位于V型的顶部的第一端点和第二端点，第一端点处向外延伸有第一延伸部，第二端点处向外延伸有第二延伸部，第一端点与第一延伸部之间的连接处以及第二端点与第二延伸部之间的连接处均为弧形。

基板1的的顶部开设有用于放置切换旋转杆208的放置槽104，放置槽104的尺寸大于切换旋转杆208的尺寸，以便于切换旋转杆208转动，基板1的背面上开设有用于拆装切换旋转杆208的旋转杆安装槽6。切换杆201与基板1的顶面滑动设置，切换杆201的形状为C型，开口向下，基板1的顶部开设有供切换杆201滑动的滑道101。切换杆201的顶面上沿其滑动方向上开设有第一开口206和第二开口207，第一开口206和第二开口207之间间隔有推块。切换杆201与基板1之间还设有定位组件，定位组件包括开设在基板1的顶部的第一定位孔102、第二定位孔103、开设在切换杆201上的第一销孔204、第二销孔205以及设置在第一销孔204内的第一定位销202和设置在第二销孔205内的第二定位销203。第一销孔204与第二销孔205之间的间距比第一定位孔102与第二定位孔103之间的间距要大。第一定位销202与第二定位销203靠近基板1的一端为圆弧形设计，从而可利用一定的推力克服定位销与定位孔之间的限位作用，使切换杆201滑动。当第一定位销202插入第一定位孔102中时，切换组件2处于第一极限位置，第二从动轮231紧压主动轮3；当第二定位销203插入第二定位孔103中时，切换组件2处于第二极限位置，第一从动轮230紧压主动轮3。

当需要从第二极限位置切换至第一极限位置时，推动切换杆201使推块向第一开口206的方向移动，其推力克服第二定位销203与第二定位孔103之间的限位作用，使第二定位销203脱离第二定位孔103；脱离后推块首先与切换旋转杆208的第一端点相接触，并在推力的作用下带动推动切换旋转杆208的转动；切换旋转杆208转动的过程中推块与第一端点和第一延伸部之间的弧形面相抵，并逐渐将第一端点压在切换杆201的下方，第二端点则从第二开口207处逐渐伸出切换杆201；最后，当在第一定位销202插入第一定位孔102中时，推块完全将第一端点压在切换杆201的下方，完成从第二极限位置到第一极限位置的切换。从第一极限位置切换至第二极限位置的过程同理。

送料切换座210上开设有与连接杆连接的安装孔215，并且在送料切换座210的顶部设有供第一打印丝料401和第二打印丝料402进入的入丝口209，送料切换座210顶部设有第一出丝口216和第二出丝口217，第一打印丝料401和第二打印丝料402通过入丝口209进入，第一打印丝料401经过第一出丝口216进入到到第一加热熔融流道403中，第二打印丝料402经过第二出丝口217进入到第二加热熔融流道404中。第一从动轮230通过第一压轮摇臂228安装在送料切换座210上，第一从动轮230转动连接在第一压轮摇臂228的底端，第二从动轮231通过第二压轮摇臂229安装在送料切换座210上，第二从动轮231转动连接在第二压轮摇臂229的底端。

送料切换座210上设置有与第一压轮摇臂228连接的第一安装轴211和与第二压轮摇臂229连接的第二安装轴212，第一压轮摇臂228上对应设置有第一连轴孔218，第二压轮摇臂229上对应设置有第二连轴孔219，第一安装轴211和第二安装轴212的端部均设有螺纹，并利用第一垫圈220和第二垫圈221将第一压轮摇臂228与第二压轮摇臂229固定在送料切换座210上。送料切换座210上还设有第一安装副轴213和第二安装副轴214，第一压轮摇臂228上设有与第一安装副轴213连接的第一滑槽222，第二压轮摇臂229上设有与第二安装副轴214连接的第二滑槽223，第一压轮摇臂228的侧面上还设有贯穿至第一滑槽222的第一调节螺丝224，第二压轮摇臂229的侧面上还设有贯穿至第二滑槽223的第二调节螺丝225，第一压轮摇臂228上凸设有第一拉簧固定柱226，第二压轮摇臂229上凸设有第二拉簧固定柱227，第一拉簧固定柱226与第二拉簧固定柱227之间设置有压轮拉簧232。

这样设置，通过压轮拉簧232将调节螺丝与安装副轴之间维持在相抵的状态，此时通过转动调节螺丝，则可对第一从动轮230与第二从动轮231之间的间距进行调整，从而当第一从动轮230与第二从动轮231之间的间距过大或过小时，只需通过调整第一调节螺丝224或第二调节螺丝225，即可实现间距的微调。

在实际使用的过程中，当打印机要用第二挤出喷头406打印时，参照图4至图7所示，切换杆201向右移动，切换杆201上的第二定位销203从第二定位孔103处移开，而第一定位销202移动到第一定位孔102处并插入，其状态为定位状态-左705和非定位状态-右706。切换杆201与基板1的状态为松开状态-左703和卡紧状态-右704，切换旋转杆208在切换杆201的推动下，顺时针旋转一个角度C1，使切换旋转杆208的第二延伸部与基板1形成水平状态C2。切换旋转杆208顺时针转动C1角度，带动安装在基板1正面的送料切换座210顺时针旋转一个角度D1，从而使第二从动轮231把第二打印丝料402压紧在主动轮3上的V型凹槽301上，使其可正常上料；而第一从动轮230则离开主动轮3一定距离，在第二挤出喷头406打印时，不会受到第一挤出喷头405的影响。其状态参照图4所示，第一从动轮230处于离开状态-左701，第二从动轮231处于压紧状态-右702。

当打印机需要切换到第一挤出喷头405打印时，参照图8至图11所示，切换杆201向左移动，切换杆201上的第一定位销202从第一定位孔102处移开，而第二定位销203移动到第二定位孔103处并插入，其状态为非定位状态-左805和定位状态-右806。切换杆201与基板1的状态为卡紧状态-左803和松开状态-右804，切换旋转杆208在切换杆201的推动下，逆时针旋转一个角度C4，使切换旋转杆208第一延伸部与基板1形成水平状态C3。切换旋转杆208逆时针转动C4角度，带动安装在基板1正面的送料切换座210逆时针旋转一个角度D2，从而使第一从动轮230把第一打印丝料401压紧在主动轮3上的V型凹槽301上，使其可正常上料；而第二从动轮231则离开主动轮3一定距离，在第一挤出喷头405打印时，不会受到第二挤出喷头406的影响。其状态参照图8所示，第一从动轮230处于压紧状态-左801，第二从动轮231处于离开状态-右802。

本发明设计了简单新颖、稳定可靠的切换机构，仅通过切换杆的左右移动即可实现两种丝料自动交替打印，大大降低了挤出系统的重量和成本，提高了打印精度，同时切换机构嵌套在送料组件内，简单小巧，缩短了切换杆与送料组件距离，减小切换机构的体积，并为切换机构的切换提供了可靠的限位措施和导向，保证了切换的精度和稳定。该切换机构的结构新颖、可靠，工作稳定，左右移动切换自如，同事利用单电机驱动两个等高稳定的打印头，两者互相独立，互不影响，位置不变，提高打印机工作效率及打印稳定性，保证了打印的精度。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种自动切换打印的3D打印机挤出系统，其特征在于：包括基板(1)、切换组件(2)、主动轮(3)、挤出头组件(4)以及送料电机(5)，所述送料电机(5)设置在基板(1)的背面并且其转轴与主动轮(3)同轴转动连接；

所述切换组件(2)包括转动连接在基板(1)上的送料切换座(210)以及安装在送料切换座(210)上的第一从动轮(230)以及第二从动轮(231)，第一从动轮(230)和第二从动轮(231)分别设置在主动轮(3)的两侧，第一从动轮(230)与主动轮(3)之间设置有第一打印丝料(401)，第二从动轮(231)与主动轮(3)之间设置有第二打印丝料(402)，切换组件(2)还包括有用于驱动送料切换座(210)转动的驱动组件；

所述驱动组件包括与送料切换座(210)连接的切换旋转杆(208)以及用于驱动切换旋转杆(208)转动的切换杆(201)，所述切换旋转杆(208)形状为V型，包括位于V型的顶部的第一端点和第二端点，所述切换杆(201)在基板(1)上沿切换旋转杆(208)的转动的切线方向滑动设置，所述切换杆(201)上沿其滑动方向上开设有第一开口(206)和第二开口(207)，第一端点从第一开口(206)处伸出，第二端点从第二开口(207)处伸出，所述第一开口(206)和第二开口(207)之间间隔有推块，当推动切换杆(201)时，推块推动切换旋转杆(208)转动；

所述挤出头组件(4)包括第一加热熔融流道(403)和第二加热熔融流道(404)，第一加热熔融流道(403)一端连接第一打印丝料(401)，另一端连接有第一挤出喷头(405)，第二加热熔融流道(404)一端连接第二打印丝料(402)，另一端连接有第二挤出喷头(406)。

2.根据权利要求1所述的自动切换打印的3D打印机挤出系统，其特征在于：所述基板(1)的的顶部开设有用于放置切换旋转杆(208)的放置槽(104)，所述放置槽(104)的尺寸大于切换旋转杆(208)的尺寸，所述切换杆(201)与基板(1)的顶面滑动设置。

3.根据权利要求2所述的自动切换打印的3D打印机挤出系统，其特征在于：所述基板(1)上设有用于拆装切换旋转杆(208)的旋转杆安装槽(6)。

4.根据权利要求2所述的自动切换打印的3D打印机挤出系统，其特征在于：所述切换杆(201)与基板(1)之间还设有定位组件，所述定位组件包括开设在基板(1)顶部的第一定位孔(102)、第二定位孔(103)、开设在切换杆(201)上的第一销孔(204)、第二销孔(205)以及分别设置在第一销孔(204)和第二销孔(205)内的第一定位销(202)和第二定位销(203)，所述第一销孔(204)与第二销孔(205)之间的距离比第一定位孔(102)与第二定位孔(103)之间的距离大，当移动切换杆(201)使第一定位销(202)插入第一定位孔(102)中时，切换杆(201)推动切换旋转杆(208)转动使第二从动轮(231)与主动轮(3)紧压，令第二挤出喷头(406)出丝；当移动切换杆(201)使第二定位销(203)插入第二定位孔(103)中时，切换杆(201)推动切换旋转杆(208)转动使第一从动轮(230)与主动轮(3)紧压，令第一挤出喷头(405)出丝。

5.根据权利要求3所述的自动切换打印的3D打印机挤出系统，其特征在于：所述第一定位销(202)与第二定位销(203)靠近基板(1)的一端为圆弧形。

6.根据权利要求2所述的自动切换打印的3D打印机挤出系统，其特征在于：所述切换旋转杆(208)的第一端点处向外延伸有第一延伸部，第二端点处向外延伸有第二延伸部，所述第一端点与第一延伸部之间的连接处以及第二端点与第二延伸部之间的连接处均为弧形。

7.根据权利要求1-6任一所述的自动切换打印的3D打印机挤出系统，其特征在于：所述切换旋转杆(208)上伸出有连接杆，所述送料切换座(210)上设有与连接杆连接的安装孔(215)，所述第一从动轮(230)安装在第一压轮摇臂(228)的一端上，第二从动轮(231)安装在第二压轮摇臂(229)的一端上，所述送料切换座(210)上设有与第一压轮摇臂(228)连接的第一安装轴(211)和与第二压轮摇臂(229)连接的第二安装轴(212)。

8.根据权利要求7所述的自动切换打印的3D打印机挤出系统，其特征在于：所述送料切换座(210)上还设有第一安装副轴(213)和第二安装副轴(214)，所述第一压轮摇臂(228)上设有与第一安装副轴(213)连接的第一滑槽(222)，所述第二压轮摇臂(229)上设有与第二安装副轴(214)连接的第二滑槽(223)，所述第一压轮摇臂(228)的侧面上还设有贯穿至第一滑槽(222)的第一调节螺丝(224)，所述第二压轮摇臂(229)的侧面上还设有贯穿至第二滑槽(223)的第二调节螺丝(225)，所述第一压轮摇臂(228)和第二压轮摇臂(229)之间连接有压轮拉簧(232)。

9.根据权利要求1所述的自动切换打印的3D打印机挤出系统，其特征在于：所述主动轮(3)上设有用于约束、导向第一打印丝料(401)和第二打印丝料(402)的V型凹槽(301)。

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