CN111716907B - 3d打印头及3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种3D打印头及3D打印机。3D打印机包括3D打印头。所述的3D打印头包括：安装框架、供墨组件以及喷墨组件；所述安装框架包括连接板、三点调节板以及盖板，所述连接板用于连接驱动模组并带动所述3D打印头运动，所述三点调节板设置于所述连接板上，所述盖板活动安装于所述三点调节板上；所述供墨组件包括相互连通的墨盒与分流管，所述墨盒安装于所述三点调节板上，所述分流管设置于所述盖板上；所述喷墨组件包括打印底板、喷头以及驱动板卡，所述打印底板与所述盖板连接，所述喷头安装于所述打印底板上，且与所述分流管连通，所述驱动板卡插接于所述喷头上。所述3D打印头及3D打印机，可便于控制墨盒温度，且安装维护成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种3D打印头及3D打印机。
背景技术
3D打印机的打印机构，目前存在多种问题及风险。首先，由于3D打印使用的是压电式喷头，喷头喷射墨水效果问题直接影响到打印质量，而影响喷墨效果的重要因素之一便是墨水粘度，墨水粘度受温度影响较大，打印过程中驱动板卡放热，墨盒或墨管在打印机构内部，墨水温度被改变，最高时可达到40℃，造成喷头喷墨效果差甚至打印报废；其次，墨管及墨盒安装、维护十分不便，造成安装维护成本高；另外，打印机构目前的定位调节打印机构的高度以及直线度，调节点位多，调整螺栓数量多，螺栓调整分度比较粗略，不够精细化，给设备安装打印机构精度调整带来很多不便，并且增加了调节难度。
发明内容
基于此，有必要针对目前打印机构存在上述多种问题及风险的问题，提供一种喷墨效果良好、便于调整高度与直线度，且安装维护成本较低的3D打印头及3D打印机。
一种3D打印头，所述的3D打印头包括：安装框架、供墨组件以及喷墨组件；所述安装框架包括连接板、三点调节板以及盖板，所述连接板用于连接驱动模组并带动所述3D打印头运动，所述三点调节板设置于所述连接板上，所述盖板活动安装于所述三点调节板上；所述供墨组件包括相互连通的墨盒与分流管，所述墨盒安装于所述三点调节板上，所述分流管设置于所述盖板上；所述喷墨组件包括打印底板、喷头以及驱动板卡，所述打印底板与所述盖板连接，所述喷头安装于所述打印底板上，且与所述分流管连通，所述驱动板卡插接于所述喷头上，用于控制所述喷头喷墨。
在其中一个实施例中，所述分流管包括若干支管，各所述支管相互连通。
在其中一个实施例中，所述喷头具有若干个，各所述喷头成阵列设置于所述打印底板上，每一列所述喷头与一所述支管对应设置。
在其中一个实施例中，所述盖板上设置有与所述三点调节板的三点位置对应的定位座，所述定位座上安装有微分头，用于调节所述三点调节板的水平直线度。
在其中一个实施例中，所述微分头的一端具有旋钮，另一端为推杆，所述推杆沿水平方向抵接所述三点调节板。
在其中一个实施例中，所述三点调节板与所述盖板之间通过螺栓调节安装距离。
在其中一个实施例中，所述安装距离的调整范围为3mm～3.5mm。
在其中一个实施例中，所述盖板的两端连接有固定筋，所述固定筋绝缘连接所述驱动板卡，用于限制所述驱动板卡位移。
在其中一个实施例中，所述固定筋与所述驱动板卡对应开设有螺纹孔，对应设置的所述螺纹孔之间贯穿有绝缘螺栓。
在其中一个实施例中，所述墨盒为非金属材料制成的盒体。
在其中一个实施例中，所述盖板上设置有电源插头与光纤防护盒。
一种3D打印机，所述3D打印机包括上述任一项实施例的所述3D打印头。
上述3D打印头及3D打印机，打印机构的墨盒通过外置于三点调节板上，有效避免由于驱动板卡发热而加热墨盒，从而改变墨水温度，继而引发墨水粘度变化造成喷墨质量下降问题；同时墨盒外置使得在打印过程中可依靠自然风对墨盒进行简单有效的降温；并且采用三点调节板活动安装于盖板上，有利于实现平稳、高效地调节打印机构的高度与直线度；进一步地，通过在盖板上设置分流管，从而有效代替墨盒与喷头之间连接的若干进液管，极大简化了打印机构的安装复杂度，有利于降低安装及维护成本。
附图说明
图1为一实施例的3D打印头的立体结构示意图。
图2为图1所示的3D打印头的另一视角的立体结构示意。
图3为一实施例的3D打印头的部分结构示意图。
图4为另一实施例的3D打印头的立体结构示意。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在一实施方式中，一种3D打印头，所述的3D打印头包括：安装框架、供墨组件以及喷墨组件；所述安装框架包括连接板、三点调节板以及盖板，所述连接板用于连接驱动模组并带动所述3D打印头运动，所述三点调节板设置于所述连接板上，所述盖板活动安装于所述三点调节板上；所述供墨组件包括相互连通的墨盒与分流管，所述墨盒安装于所述三点调节板上，所述分流管设置于所述盖板上；所述喷墨组件包括打印底板、喷头以及驱动板卡，所述打印底板与所述盖板连接，所述喷头安装于所述打印底板上，且与所述分流管连通，所述驱动板卡插接于所述喷头上，用于控制所述喷头喷墨。
在一实施方式中，一种3D打印机，所述3D打印机包括3D打印头，所述的3D打印头包括：安装框架、供墨组件以及喷墨组件；所述安装框架包括连接板、三点调节板以及盖板，所述连接板用于连接驱动模组并带动所述3D打印头运动，所述三点调节板设置于所述连接板上，所述盖板活动安装于所述三点调节板上；所述供墨组件包括相互连通的墨盒与分流管，所述墨盒安装于所述三点调节板上，所述分流管设置于所述盖板上；所述喷墨组件包括打印底板、喷头以及驱动板卡，所述打印底板与所述盖板连接，所述喷头安装于所述打印底板上，且与所述分流管连通，所述驱动板卡插接于所述喷头上，用于控制所述喷头喷墨。
上述3D打印头及3D打印机，打印机构的墨盒通过外置于三点调节板上，有效避免由于驱动板卡发热而加热墨盒，从而改变墨水温度，继而引发墨水粘度变化造成喷墨质量下降问题；同时墨盒外置使得在打印过程中可依靠自然风对墨盒进行简单有效的降温；并且采用三点调节板活动安装于盖板上，有利于实现平稳、高效地调节打印机构的高度与直线度；进一步地，通过在盖板上设置分流管，从而有效代替墨盒与喷头之间连接的若干进液管，极大简化了打印机构的安装复杂度，有利于降低安装及维护成本。
下面结合具体实施例对所述3D打印头进行说明，以进一步理解所述3D打印头的发明构思。请参阅图1，一种3D打印头，所述的3D打印头包括：安装框架100、供墨组件200以及喷墨组件300；其中，供墨组件200与喷墨组件300均设置于安装框架100上，供墨组件200向喷墨组件300提供打印液料，喷墨组件300向打印工作面喷射墨水实现打印。
具体地，所述安装框架100包括连接板110、三点调节板120以及盖板130，所述连接板110用于连接驱动模组并带动所述3D打印头运动，所述三点调节板120设置于所述连接板110上，所述盖板130活动安装于所述三点调节板120上。在其中一实施例中，连接板110与三点调节板120一体式连接。在又一实施例中，连接板110与三点调节板120相互螺接。即，连接板110与三点调节板120之间的固定连接方式包括一体式或可拆卸连接等多种方式，本实施例对此不做具体限制。在其中一实施例中，连接板110包括相互垂直设置的连接部与安装部，连接部的底端连接三点调节板120，安装部与3D打印头的驱动模组连接。这样，通过设置连接板110可实现承载于三点调节板120上的供墨组件200与喷墨组件300能够同步随驱动模组运动进行打印。在其中一实施例中，盖板130为矩形平板，三点调节板120为三角形平板。需要说明的是，三点调节板120的横截面积小于盖板130的横截面积，这样以利于盖板130承载三点调节板120及其他部件。
为了实现灵活调整打印底板与打印工作面之间的垂直距离和水平度，需要根据工况随时调整三点调节板120与盖板130之间的安装距离和安装角度，继而实现调整与盖板连接的打印底板与打印工作面之间的距离与角度。因此需要强调的是，盖板130与三点调节板120之间采用活动连接方式安装。在其中一实施例中，所述三点调节板120与所述盖板130之间通过螺栓调节安装距离。也就是说，三点调节板120与盖板130采用可调节距离的螺栓连接。在其中一实施例中，所述安装距离的调整范围为3mm～3.5mm。优选地，所述安装距离为3.2mm。具体地，三点调节板120的下端面的三角位置处分别开设螺纹间隙孔，这样通过螺栓与盖板130对应三点位置的螺纹孔实现螺栓连接，从而实现与盖板连接的打印底板与打印工作面之间的距离可调。且根据实际经验及试验结果，通常对应控制该调整距离在3mm～3.5mm之间时喷墨效果最佳。
请一并参阅图2，为了在实现更加精准地调整打印底板与打印工作面之间的水平直线度，在其中一实施例中，所述盖板130上设置有与所述三点调节板120的三点位置对应的定位座131，所述定位座131上安装有微分头132，用于调节所述三点调节板120的水平直线度。即，三点调节板120的三点位置处可以都对应设置一定位座131，每一定位座131上对应地安装一微分头132；也可以是其中两点位置处对应设置一定位座131，每一定位座131上对应地安装一微分头132。优选地，在三点调节板120的短边的两点位置处分别设置定位座131与微分头132，三点调节板120的另一点位置固定设置于盖板上。也就是说，将另一点设置成固定旋转点，另外两点采用对应的微分头132配合定位座131抵接三点调节板120，这样当三点调节板120两侧的微分头132旋转长度一致时，且将三点调节板120紧固抵接，则整个3D打印头自动校准，形成稳定的三角形结构。这样，相比于以往的4点调节或更多调节点的调节方式而言具有以下优点：首先，减少调节点，减少操作点，有助于降低调试人员劳动力；其次，优化精度调节原理，三点调节形成三角形稳定结构，牢靠、稳固；最重要的是，三点调节能够自动校准，快速定位，极大的降低了直线度调节难度，降低人员水平要求、减少工时、降低人力成本。
进一步地，所述微分头132的一端具有旋钮，另一端为推杆，所述推杆沿水平方向抵接所述三点调节板120。具体地，微分头132具有外螺纹，其对应旋入定位座131的内螺纹，形成固定配合结构；微分头132的一端设置的旋钮，通过旋动旋钮可调整微分头从而配合定位座的给进量，微分头132的另一端设置推杆可进行有分度的伸缩，在调节整个打印机构的水平直线度时，推杆的端面与三点调节板120的对应端面接触，形成推抵效果。这样，对于传统依靠顶丝进行螺纹节距旋入或旋出的调整方式而言，其由于自身螺纹精度存在不够精细化问题，所以实际调节过程中，往往出现旋动时容易调多或调少，导致很难找到平衡点，本实施例中的打印机构通过采用微分头代替顶丝调节，可以实现近乎0.01mm精准调节，极大地改善了直线度的调节精度，以及操作的精细化，将高精密调节变成可能。
请一并参阅图3，所述供墨组件200包括相互连通的墨盒210与分流管220，所述墨盒210安装于所述三点调节板120上，所述分流管220设置于所述盖板130上。这样，通过将墨盒210安装于三点调节板120上，实现墨盒210外置效果，从而可避免墨盒设置于打印机构内部时由于驱动板卡发热而加热墨盒，从而改变墨水的温度，继而引发墨水粘度变化影响喷墨质量。在其中一实施例中，墨盒上设置有温度传感器，用于实时检测墨盒内的墨水温度。这样，可便于操作人员及时监控墨盒温度做出相应的操作调整。在其中一实施例中，所述墨盒为非金属材料制成的盒体。优选地，所述墨盒210为塑料盒体。这样，通过将墨盒设置成非金属材质使得其导热能力上降低，这样墨盒对外界温度敏感度降低，从而保障墨盒内墨水温度保持在相对稳定的使用状态。在一具体实施例中，墨盒210上设置有负压接头与负压传感器，负压接头与气源系统连接，负压传感器检测墨盒210的负压值。这样，通过实时检测墨盒内压力，有利于保证与墨盒连接的喷头在停止打印时提墨。在一具体实施例中，墨盒210上还设置有进液接头、供液接头以及液位传感器，进液接头外接墨水系统，供液接头与喷头连接，液位传感器用于检测墨盒的液位，以保证实时检测并及时供墨。在其中一实施例中，所述分流管220包括若干支管，各所述支管相互连通。具体地，相邻支管之间通过连接管可拆卸连通，以实现分流管的各个支管保持均衡供液。进一步地，请一并参阅图4，各支管的端部设置有密封堵头230。这样，当需要调整供液时，可以将支管端部的连接管拆卸后安装密封堵头230。相较于现有技术中在墨盒与喷头之间插接若干连接管而言，通过设置分流管极大降低设备的安装和维护成本。
请再次参阅图1及图2，具体地，所述喷墨组件300包括打印底板310、喷头320以及驱动板卡330，所述打印底板310与所述盖板130连接，所述喷头320安装于所述打印底板310上，且与所述分流管220连通，所述驱动板卡330插接于所述喷头320上，用于控制所述喷头喷墨。其中，打印底板310上开设若干喷嘴，即多个喷嘴对应一喷头。驱动板卡330则是用于检测提取喷嘴喷射数据的电气元器件，具体型号及数据传输原理可参见现有技术中相关打印机构控制系统方面的技术文献，在本实施例中不做具体详述。其中，打印底板310通过与盖板130连接，从而实现将承载有喷头320以及驱动板卡330的打印底板310安装于盖板上。
请一并参阅图4，在其中一实施例中，所述盖板130上设置有电源插头140与光纤防护盒150。这样，电源插头和光纤防护盒通过安装在盖板130上，盖板130与三点调节板120始终不分离，这样拆卸时，只需要将系统断电，直接拆卸盖板130以下部分，线缆仍然保持插接在盖板130上的对应插口上，对于后续再次安装则可避免重复精度调节流程，同时又能充分减少人员的操作难度与工作量。
在其中一实施例中，盖板130的两侧安装有侧板160，打印底板310安装于两个侧板之间。这样，盖板、两个侧板以及打印底板之间形成安装框架结构，喷头和驱动板卡集成于该安装框架内。进一步地，驱动板卡330通过插接于喷头320上有效减小了打印机构整体结构，且采用插接方式更加有利于稳地进行数据传输。其中，喷头320与分流管220之间通过连接管连接，具体地，喷头的两端分别设置有接头，对应地分流管上开设有出液接头，出液接头与接头之间通过连接管连接。在其中一实施例中，所述喷头320具有若干个，各所述喷头320成阵列设置于所述打印底板310上，每一列所述喷头320与一所述支管对应设置。在本实施例中，四个喷头两两并列设置，对应地在盖板上设置两个支管，每一个支管对应一列喷头，每列喷头具有四个接头，则对应在该支管上设置四个出液接头。这样，通过设置具有多个支管的分流管，且使得每一支管与打印底板上的一列喷头对应设置，从而有利于减少支管设置，提高供墨效率。
为了避免在打印中驱动板卡产生晃动而出现数据丢失的人问题，在其中一实施例中，所述盖板130的两端连接有固定筋340，所述固定筋340绝缘连接所述驱动板卡330，用于限制所述驱动板卡330位移。进一步地，所述固定筋340与所述驱动板卡330对应开设有螺纹孔，对应设置的所述螺纹孔之间贯穿有绝缘螺栓。即，固定筋340开设有螺纹孔，驱动板卡330对应开设有螺纹孔，两部件之间的螺纹孔之间贯穿有绝缘螺栓。也就是说，驱动板卡330通过绝缘螺栓与安装在盖板上的固定筋340连接，从而有利于降低驱动板卡330在打印过程中的晃动幅度，防止出现丢失数据、损坏针脚等问题。在其中一实施例中，固定筋340采用特氟龙表面处理。即，在保证绝缘的前提下，利用固定筋辅助支撑喷头的驱动板卡，保证驱动板卡在随打印机构运动过程中不会产生大幅度晃动，防止出现丢失数据、损坏针脚等问题。
上述3D打印头，通过将墨盒安装于三点调节板上，实现墨盒外置效果，有效避免由于驱动板卡发热而加热墨盒，从而改变墨水温度，继而引发墨水粘度变化造成喷墨质量下降问题；同时墨盒外置使得在打印过程中可依靠自然风对墨盒进行简单有效的降温；并且采用三点调节板活动安装于盖板上，有利于实现平稳、高效地调节打印机构的高度与直线度；进一步地，通过在盖板上设置分流管，从而有效代替墨盒与喷头之间连接的若干进液管，极大简化了打印机构的安装复杂度，有利于降低安装及维护成本。
在其中一实施例中，一种3D打印机，所述3D打印机包括上述任一项实施例的3D打印头。
上述3D打印机，通过打印机构的墨盒通过外置于三点调节板上，有效避免由于驱动板卡发热而加热墨盒，从而改变墨水温度，继而引发墨水粘度变化造成喷墨质量下降问题；同时墨盒外置使得在打印过程中可依靠自然风对墨盒进行简单有效的降温；并且采用三点调节板活动安装于盖板上，有利于实现平稳、高效地调节打印机构的高度与直线度；进一步地，通过在盖板上设置分流管，从而有效代替墨盒与喷头之间连接的若干进液管，极大简化了打印机构的安装复杂度，有利于降低安装及维护成本。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种3D打印头，其特征在于，所述的3D打印头包括：安装框架、供墨组件以及喷墨组件；
所述安装框架包括连接板、三点调节板以及盖板，所述连接板用于连接驱动模组并带动所述3D打印头运动，所述三点调节板设置于所述连接板上，所述盖板活动安装于所述三点调节板上；
所述供墨组件包括相互连通的墨盒与分流管，所述墨盒安装于所述三点调节板上，所述分流管设置于所述盖板上；
所述喷墨组件包括打印底板、喷头以及驱动板卡，所述打印底板与所述盖板连接，所述喷头安装于所述打印底板上，且与所述分流管连通，所述驱动板卡插接于所述喷头上，用于控制所述喷头喷墨。
2.根据权利要求1所述的3D打印头，其特征在于，所述分流管包括若干支管，各所述支管相互连通。
3.根据权利要求2所述的3D打印头，其特征在于，所述喷头具有若干个，各所述喷头成阵列设置于所述打印底板上，每一列所述喷头与一所述支管对应设置。
4.根据权利要求1所述的3D打印头，其特征在于，所述盖板上设置有与所述三点调节板的三点位置对应的定位座，所述定位座上安装有微分头，用于调节所述三点调节板的水平直线度。
5.根据权利要求4所述的3D打印头，其特征在于，所述微分头的一端具有旋钮，另一端为推杆，所述推杆沿水平方向抵接所述三点调节板。
6.根据权利要求1所述的3D打印头，其特征在于，所述三点调节板与所述盖板之间通过螺栓调节安装距离。
7.根据权利要求6所述的3D打印头，其特征在于，所述安装距离的调整范围为3mm～3.5mm。
8.根据权利要求1所述的3D打印头，其特征在于，所述盖板的两端连接有固定筋，所述固定筋绝缘连接所述驱动板卡，用于限制所述驱动板卡位移。
9.根据权利要求8所述的3D打印头，其特征在于，所述固定筋与所述驱动板卡对应开设有螺纹孔，对应设置的所述螺纹孔之间贯穿有绝缘螺栓。
10.根据权利要求1所述的3D打印头，其特征在于，所述墨盒为非金属材料制成的盒体。
11.根据权利要求1所述的3D打印头，其特征在于，所述盖板上设置有电源插头与光纤防护盒。
12.一种3D打印机，其特征在于，所述3D打印机包括如权利要求1至11中任一项所述的3D打印头。
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