CN112519204A - 喷嘴可电动升降的3d打印头 - Google Patents

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黄识维
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Sanwei International Stereo Printing Technology Co ltd
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Abstract

本发明提供一种喷嘴可电动升降的3D打印头，包含一载具、一对喷嘴组件、一摆臂及一驱动机构。喷嘴组件设置在载具上，各喷嘴组件分别包含一喷嘴以及一复位弹性件，各喷嘴分别可活动地连接载具而能够相对于载具升降移动，各复位弹性件分别连接在载具及对应的喷嘴之间而能够相对于载具分别抬升各喷嘴。摆臂枢接载具，摆臂能够摆动使摆臂的一端移动于喷嘴之间且能够选择性地推抵其中一喷嘴而使其下降。驱动机构连动摆臂而能够驱动摆臂旋转而摆动。借由驱动机构推动摆臂旋转进而推动欲使用的喷嘴下降打印，其使得喷嘴之间产生高度差以避免打印成品在打印时被闲置的喷嘴刮伤。

Description

喷嘴可电动升降的3D打印头
技术领域
本发明有关于3D打印装置，特别是一种喷嘴可电动升降的3D打印头。
背景技术
本发明有关于3D打印装置，特别是熔融沉积式FDM(Fused Deposition Modeling)的3D打印装置。其借由加热的喷嘴熔融塑料料丝后再挤出于预定的位置并冷却固化成型。目前的FDM打印装置的打印头上可以设置双喷嘴以供打印不同颜色的塑料。其打印时双喷嘴随打印头同时移动，其中一喷嘴在打印时一旦闲置的另一喷嘴越过成品则成品将被刮伤。
有鉴于此，本发明人针对上述现有技术，特潜心研究并配合学理的运用，尽力解决上述的问题点，即成为本发明人改良的目标。
发明内容
本发明提供一种喷嘴可电动升降的3D打印头。
在本发明实施例中，喷嘴可电动升降的3D打印头包含一载具、一对喷嘴组件、一摆臂及一驱动机构。喷嘴组件设置在载具上，各喷嘴组件分别包含一喷嘴以及一复位弹性件，各喷嘴分别可活动地连接载具而能够相对于载具升降移动，各复位弹性件分别连接在载具及对应的喷嘴之间而能够相对于载具分别抬升各喷嘴。摆臂枢接载具，摆臂能够摆动使摆臂的一端移动于喷嘴之间且能够选择性地推抵其中一喷嘴而使其下降。驱动机构连动摆臂而能够驱动摆臂旋转而摆动。
在本发明实施例中，其摆臂与载具的枢接点位于该对喷嘴之间。其摆臂的二侧与载具之间分别连接有一辅助转向弹性件以辅助拉动摆臂转向。其摆臂与载具之间连接有一定位弹性件，定位弹性件驱动摆臂抵压而固定下降的喷嘴。其定位弹性件随摆臂摆动且定位弹性件与载具的连接点位于该对喷嘴之间。
在本发明实施例中，其载具包含一外壳以及容置在外壳内的一载架，该对喷嘴组件容置在外壳内且该对喷嘴分别可活动地连接载架。载具上设有一定位孔，定位孔为直通孔或是对应喷嘴外形向下渐缩的锥孔，喷嘴降下时通过定位孔露出外壳，而且喷嘴的下方尖端抵靠于定位孔的内缘而定位。
在本发明实施例中，其各喷嘴分别设有一压板，压板的边缘形成一坡面，摆臂能够通过任一坡面移动至对应的压板上而压下对应的喷嘴。
在本发明实施例中，其摆臂可为数个且相互连动同轴旋转。
在本发明实施例中，其摆臂上可枢设有一导轮用以选择性地推抵其中一喷嘴。
在本发明实施例中，其驱动机构可包含一动力轴及套设在动力轴上的一驱动齿轮，摆臂上设有一齿条，齿条以摆臂的枢转中心为中心呈弧形延伸，且驱动齿轮啮合齿条使动力轴能够驱动摆臂在齿条的延伸弧度范围内摆动。
在本发明实施例中，其驱动机构可包含一动力轴及一对驱动齿轮，动力轴穿过各驱动齿轮且动力轴与该对驱动齿轮之间以一转向离合机构动力连接，转向离合机构包含对应各驱动齿轮的一对螺旋弹簧，该对螺旋弹簧套于动力轴之外且分别固接对应的各驱动齿轮，摆臂上对应各驱动齿轮设有一对齿条，各齿条分别以摆臂的枢转中心为中心呈弧形延伸，且各驱动齿轮分别啮合各齿条，当动力轴沿任一方向旋转时能够分别带动该对螺旋弹簧相逆扭转使得其中一螺旋弹簧径向收缩而束紧动力轴且另一螺旋弹簧则径向扩张而松开动力轴，借此使动力轴能够分别借由各驱动齿轮施力驱动摆臂在各齿条的延伸弧度范围内双向摆动。其中各螺旋弹簧的其中一端固接对应的各驱动齿且各螺旋弹簧别以不同端固接对应的各驱动齿轮。
在本发明实施例中，其摆臂以一枢转轴杆枢设在载具，枢转轴杆枢接载具且枢转轴杆连穿接摆臂，枢转轴杆上套设有一压缩弹簧，且压缩弹簧的二端分别抵接载具及摆臂。
在本发明实施例中，其载具上设有升降导轨，各喷嘴组件分别设有咬合升降导轨的一导引结构。
本发明的喷嘴可电动升降的3D打印头可借由其驱动机构推动摆臂旋转进而推动欲使用的喷嘴下降打印。因此，借由简单的结构即可升降喷嘴使得两个喷嘴之间产生高度差而能够避免打印成品在打印时被闲置的喷嘴刮伤。
附图说明
图1为本发明第一实施例的喷嘴可电动升降的3D打印头的立体示意图；
图2及图3 为本发明第一实施例的喷嘴可电动升降的3D打印头的内部构机件的立体示意图；
图4及图5为本发明第一实施例的喷嘴可电动升降的3D打印头的内部构机件的立体分解示意图；
图6为本发明第一实施例的喷嘴可电动升降的3D打印头的剖视图；
图7至图9为本发明第一实施例的喷嘴可电动升降的3D打印头的作动示意图；
图10及图11为本发明第二实施例的喷嘴可电动升降的3D打印头的立体示意图；
图12及图13为本发明第二实施例的喷嘴可电动升降的3D打印头的内部构机件的立体示意图；
图14为本发明第二实施例的喷嘴可电动升降的3D打印头的内部构机件的立体分解示意图；
图15及图16为本发明第二实施例的喷嘴可电动升降的3D打印头的作动示意图；
图17及图18为本发明的喷嘴可电动升降3D打印头中的定位孔的各种态样示意图。
附图中的符号说明：
10 水平滑轨；
100 载具；
110 外壳；
111 定位孔；
120 载架；
130a、130b 升降导轨；
200 喷嘴组件；
201 复位弹性件；
210 喷嘴；
211 送料管；
212 加热器；
220 压板；
221 坡面；
230a、203b 导引结构；
300 摆臂；
301、301a、301b 齿条；
310 枢转轴杆；
320 压缩弹簧；
330 导轮；
400 驱动机构；
410 马达；
420 动力轴；
430、430a、430b 驱动齿轮；
440 辅助转向弹性件；
450 定位弹性件；
460 减速齿轮；
500 转向离合机构；
510a、510b 螺旋弹簧；
511a、511b 内端；
512a、512b 外端。
具体实施方式
参阅图1至图6，本发明的第一实施例提供一种喷嘴可电动升降的3D打印头其至少包含有一载具100、一对喷嘴组件200、一摆臂300及一驱动机构400。
如图1及图6所示，载具100用于连接一水平滑轨10使得本发明的喷嘴可电动升降的3D打印头能够沿着水平滑轨10水平滑移。具体而言，载具100至少包含有一外壳110以及容置在外壳110内的一载架120，在本实施例中，较佳地，载架120为塑料制且外壳110为金属片弯折组合构成，但本发明不以此为限。外壳110的一侧连接于水平滑轨10，具体而言，外壳110可以视实际配置的需求借由塑料构件间接连接水平滑轨10。
如图1、图2、图5及图6所示，喷嘴组件200容置在外壳110内，且喷嘴组件200设置在载具100上。各喷嘴组件200分别包含一喷嘴210以及一复位弹性件201，各喷嘴210分别可活动地连接载具100而能够相对于载具100升降移动。该对喷嘴210分别可升降活动地连接载架120，具体而言，各喷嘴210分别具有一送料管211，送料管211的顶端可活动地垂直贯穿载架120，送料管211的下端则设有加热器212以熔融自送料管211输入的料丝，熔融的料丝通过送料管211下端向下挤出。各复位弹性件201分别连接在载具100及对应的喷嘴210之间而能够相对于载具100分别抬升各喷嘴210。在本实施例中，各复位弹性件201分别为套接在各送料管211顶端的圆柱弹簧，各复位弹性件201的顶端抵接于其套接的送料管211，各复位弹性件201的下则抵接于载架120的顶面。载具100上设有升降导轨130a/130b，本明不限定其设置位置，在本实施例中，载架120上设有升降导轨130a，外壳110上也设有升降导轨130b。各喷嘴组件200分别设有对应咬合各升降导轨130a/130b的导引结构230a/230b。借由导引结构230a/230b引导各喷嘴组件200沿各升降导轨130a/130b升降移动。
如图1至图4及图6所示，摆臂300枢接载具100，摆臂300能够摆动使摆臂300的下端移动于该对喷嘴210之间且能够选择性地推抵其中一喷嘴210而使其下降。具体而言，摆臂300以一枢转轴杆310枢设在载具100上，枢转轴杆310横置且贯穿载架120上而枢接在载具100上，枢转轴杆310的一端固定穿接摆臂300而使得摆臂300能够以枢转轴杆310为中心摆动。枢转轴杆310上套设有一压缩弹簧320，且压缩弹簧320的二端分别抵接载具100的载架120及摆臂300以产生磨擦力而借此固定摆臂300的摆动位置。较佳地，摆臂300与载具100的枢接点位于该对喷嘴210之间，而且摆臂300的下端枢设有一导轮330以利于沿着喷嘴210的表面自喷嘴210的侧面移动喷嘴210的顶面而能够进一步推抵下压喷嘴210。
如图2至图4及图6所示，驱动机构400连动摆臂300而能够转动摆臂300推抵对应的其中一喷嘴210下降。在本实施例中，驱动机构400包含一马达410、连接马达410的一动力轴420及设置在动力轴420上的一驱动齿轮430，摆臂300上设有一齿条301，齿条301以摆臂300的枢转中心为中心呈弧形延伸，且驱动齿轮430直接啮合齿条301。当马达410转动时，马达410扭力克服磨擦力而驱动摆臂300在齿条301的延伸弧度范围内摆动。
摆臂300的上沿其摆动方向上相对的二侧分别连接有一辅助转向弹性件440与载具100相连接，借以拉动摆臂300辅助驱动齿轮430啮合齿条301以利于转向。而且，摆臂300与载具100之间连接有一定位弹性件450，定位弹性件450驱动摆臂300抵压而固定下降的喷嘴210。具体而言，在本实施例中，定位弹性件450较佳地为长条状的螺旋弹簧，定位弹性件450的下端连接于载具100，定位弹性件450的上端连接于摆臂300而随摆臂300摆动且定位弹性件450与载具100的连接点位于对喷嘴210之间。因此无论摆臂300摆动至其双向行程中的任一方向，定位弹性件450皆能够借由其收缩力下压摆臂300。较佳地，当打印结束时，摆臂300可以如图7所示选择性地移动至该对喷嘴210之间而使各喷嘴210皆向上抬升以利于本发明喷嘴可电动升降的3D打印头退离成品。
参阅图1、图5及图6，于本实施例中，各喷嘴210较佳地分别设有一压板220，压板220的边缘形成一坡面221，摆臂300的下端自喷嘴210的侧面移动喷嘴210的顶面的过程中，坡面221能够利于摆臂300的下端通过以移动至对应的压板220上于进而压下对应的喷嘴210。且在本实施例中该些导引结构230a/230b较佳地与压板220一体相连接。
参阅图2及图3，以最简单的实施方式而言，只需要设置具有齿条301的单一摆臂300即能够达到压下喷嘴210的功效，然而本发明并不限定摆臂300的数量。在本实施例中，较佳地配置有一对摆臂300且该对摆臂300分别连接于枢转轴杆310的二端，该对摆臂300借由枢转轴杆310相互连动同轴旋转。而且只要其中一摆臂300上设置有齿条301即能够借由齿条301将该对摆臂300与驱动机构400啮合连动。
如本实施例各图所示，本发明的喷嘴可电动升降的3D打印头可借由其驱动机构400推动摆臂300旋转进而推动欲使用的喷嘴210下降打印。因此，借由简单的结构即可升降喷嘴210使得两个喷嘴210之间产生高度差而能够避免打印成品在打印时被闲置的喷嘴210刮伤。
参阅图10至图16，本发明的第二实施例提供一种喷嘴可电动升降的3D打印头其至少包含有一载具100、一对喷嘴组件200、一摆臂300及一驱动机构400。其结构大致如同第一实施例，本实施例与第一实施例相同之处不再赘述，本实施例与第一实施例不同之处详述如后。
本实施例与第一实施例主要差异在于摆臂300与驱动机构400之间的啮合连动方式。在本实施例中，驱动机构包含一马达410、连接马达410的一动力轴420及设置在动力轴420上的一对驱动齿轮430a/430b，动力轴420穿过各驱动齿轮430a/430b且动力轴420与该对驱动齿轮430a/430b之间以一转向离合机构500动力连接。转向离合机构500包含对应各驱动齿轮430a/430b设置的一对螺旋弹簧510a/510b，该对螺旋弹簧510a/510b套于动力轴420之外且分别固接对应的各驱动齿轮430a/430b，摆臂300上对应各驱动齿轮430a/430b设有一对齿条301a/301b，各齿条301a/301b分别以摆臂300的枢转中心为中心呈弧形相错开延伸，且各驱动齿轮430a/430b分别啮合相对应的各齿条301a/301b。于本实施例中，各驱动齿轮430a/430b较佳地分别通过减速齿轮460间接啮合相对应的各齿条301a/301b，然而各驱动齿轮430a/430b也可以分别直接啮合相对应的各齿条301a/301b，本发明不限于此。当动力轴420沿任一方向旋转时能够分别带动该对螺旋弹簧510a/510b相逆扭转使得其中一螺旋弹簧510a/510b径向收缩而束紧动力轴420且另一螺旋弹簧510a/510b则径向扩张而松开动力轴420，当动力轴420借由各驱动齿轮430a/430b施力驱动摆臂300在对应的各齿条301a/301b的延伸弧度范围内双向摆动时能够借此辅助驱动齿轮430a/430b啮合对应的各齿条301a/301b以利于转向。
在本实施例中，以最简单的实施方式而言，只需要设置具有齿条301/301b的单一摆臂300即能够达到压下喷嘴210的功效，然而本发明并不限定摆臂300的数量。在本实施例中，较佳地配置有一对摆臂300且该对摆臂300分别连接于枢转轴杆310的二端，该对摆臂300借由枢转轴杆310相互连动同轴旋转。而且只要其中一摆臂300上设置有齿条301a/301b即能够借由齿条301a/301b将该对摆臂300与驱动机构400啮合连动。
各螺旋弹簧510a/510b的其中一端固接对应的各驱动齿轮430a/430b且各螺旋弹簧510a/510b别以不同端固接对应的各驱动齿轮430a/430b。在本实施例中，具体而言，各螺旋弹簧510a/510b较接近马达的一端为内端511a/511b，另一端则为外端512a/512b。其中螺旋弹簧510a以其内端511a固接对应的驱动齿轮430a，另一螺旋弹簧510b以其外端512b固接对应的驱动齿轮430b。借此，当动力轴420沿任一方向旋转时能够分别带动该对螺旋弹簧510a/510b相逆扭转。
因此，本实施例的喷嘴可电动升降的3D打印头可借由其驱动机构400推动摆臂300旋转进而推动欲使用的喷嘴210下降打印，借此使得两个喷嘴210之间产生高度差而能够避免打印成品在打印时被闲置的喷嘴210刮伤。
参阅图17及图18，载具100的外壳110上可以设有一定位孔111，喷嘴210降下时通过定位孔111露出外壳110，而且喷嘴210的下方尖端抵靠于定位孔111的内缘而定位，借此能够避免喷嘴210移动时横向偏移或是晃动。如图17所示，定位孔111可以开设在外壳110的钣金件上，其可以是直通孔或是对应喷嘴210外形向下渐缩的锥孔，本发明不以此为限。如图18所示，定位孔111也可以形成在外壳110的塑料件上，而且借此可以设置较深的锥状定位孔111以增加定位喷嘴210的准确度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (15)

1.一种喷嘴可电动升降的3D打印头，其特征在于，包含：
一载具；
一对喷嘴组件，设置在该载具上，各该喷嘴组件分别包含一喷嘴以及一复位弹性件，各该喷嘴分别可活动地连接该载具而能够相对于该载具升降移动，各该复位弹性件分别连接在该载具及对应的该喷嘴之间而能够相对于该载具分别抬升各该喷嘴；
一摆臂，枢接该载具，该摆臂能够摆动使该摆臂的一端移动于该对喷嘴之间且能够选择性地推抵其中一该喷嘴而使其下降；及
一驱动机构，连动该摆臂而能够驱动该摆臂旋转而摆动。
2.如权利要求1所述的喷嘴可电动升降的3D打印头，其特征在于，该摆臂与该载具的枢接点位于该对喷嘴之间。
3.如权利要求1所述的喷嘴可电动升降的3D打印头，其特征在于，该摆臂的二侧与该载具之间分别连接有一辅助转向弹性件以辅助拉动该摆臂转向。
4.如权利要求1所述的喷嘴可电动升降的3D打印头，其特征在于，该摆臂与该载具之间连接有一定位弹性件，该定位弹性件驱动该摆臂抵压而固定下降的该喷嘴。
5.如权利要求4所述的喷嘴可电动升降的3D打印头，其特征在于，该定位弹性件随该摆臂摆动且该定位弹性件与该载具的连接点位于该对喷嘴之间。
6.如权利要求1所述的喷嘴可电动升降的3D打印头，其特征在于，该载具包含一外壳以及容置在该外壳内的一载架，该对喷嘴组件容置在该外壳内且该对喷嘴分别可活动地连接该载架。
7.如权利要求6所述的喷嘴可电动升降的3D打印头，其特征在于，该载具上设有一定位孔，该定位孔为直通孔或是对应该喷嘴外形向下渐缩的锥孔，该喷嘴降下时通过该定位孔露出该外壳，而且该喷嘴的下方尖端抵靠于该定位孔的内缘而定位。
8.如权利要求1所述的喷嘴可电动升降的3D打印头，其特征在于，各该喷嘴分别设有一压板，该压板的边缘形成一坡面，该摆臂能够通过任一该坡面移动至对应的该压板上而压下对应的该喷嘴。
9.如权利要求1所述的喷嘴可电动升降的3D打印头，其特征在于，摆臂为数个且相互连动同轴旋转。
10.如权利要求1所述的喷嘴可电动升降的3D打印头，其特征在于，该摆臂上枢设有一导轮用以选择性地推抵其中一该喷嘴。
11.如权利要求1所述的喷嘴可电动升降的3D打印头，其特征在于，该驱动机构包含一动力轴及套设在该动力轴上的一驱动齿轮，该摆臂上设有一齿条，该齿条以该摆臂的枢转中心为中心呈弧形延伸，且该驱动齿轮啮合该齿条使该动力轴能够驱动该摆臂在该齿条的延伸弧度范围内摆动。
12.如权利要求1所述的喷嘴可电动升降的3D打印头，其特征在于，该驱动机构包含一动力轴及一对驱动齿轮，该动力轴穿过各该驱动齿轮且该动力轴与该对驱动齿轮之间以一转向离合机构动力连接，该转向离合机构包含对应各该驱动齿轮的一对螺旋弹簧，该对螺旋弹簧套于该动力轴之外且分别固接对应的各该驱动齿轮，该摆臂上对应各该驱动齿轮设有一对齿条，各该齿条分别以该摆臂的枢转中心为中心呈弧形延伸，且各该驱动齿轮分别啮合各该齿条，当该动力轴沿任一方向旋转时能够分别带动该对螺旋弹簧相逆扭转使得其中一该螺旋弹簧径向收缩而束紧该动力轴且另一该螺旋弹簧则径向扩张而松开该动力轴，借此使该动力轴能够分别借由各该驱动齿轮施力驱动该摆臂在各该齿条的延伸弧度范围内双向摆动。
13.如权利要求12所述的喷嘴可电动升降的3D打印头，其特征在于，各该螺旋弹簧的其中一端固接对应的各该驱动齿轮且各该螺旋弹簧别以不同端固接对应的各该驱动齿轮。
14.如权利要求1所述的喷嘴可电动升降的3D打印头，其特征在于，该摆臂以一枢转轴杆枢设在该载具，该枢转轴杆枢接该载具且该枢转轴杆连穿接该摆臂，该枢转轴杆上套设有一压缩弹簧，且该压缩弹簧的二端分别抵接该载具及该摆臂。
15.如权利要求1所述的喷嘴可电动升降的3D打印头，其特征在于，该载具上设有升降导轨，各该喷嘴组件分别设有咬合该升降导轨的一导引结构。
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