CN113001975A - 一种3d打印的多色喷头装置和3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印的多色喷头装置和3D打印机，属于3D打印技术领域。3D打印的多色喷头装置包括挤压机构、切换机构、喷头机构和第一驱动件，第一驱动件的输出端与切换机构连接，切换机构与喷头机构连接且喷头机构包括多个喷头，多个喷头一一对应多种耗材，挤压机构用于挤压耗材至喷头内，第一驱动件被配置为驱动切换机构运动从而转换不同喷头的位置。本发明采用多个独立喷头，但是不需要远离换色点及增加额外驱动件，大大提高了打印精度，防止颜色污染，可独立更换喷头，可应用到多个喷头高精度打印。

Description

一种3D打印的多色喷头装置和3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印的多色喷头装置和3D 打印机。

背景技术

目前市面上的3D打印机大部分只能打印一种颜色耗材，少部分可以打印两 种颜色。现有技术中，打印两种颜色的常见方法具体有两种，一种是使用两套 喷头装置，一种颜色打印结束的时候，在换色点停止打印，为避免换另外一个 喷头撞到产品，需要喷头沿X、Y、Z方向远离换色点后复位，但是步进电机精 度有限，导致复位后，换色点偏高，打印精度差，同时X、Y、Z方向控制电机 数量增多，导致喷头负载增加；另外一种是采用一个喷头打印两种颜色，加热 块腔体具有两个进料孔，共用一个出料孔，虽然简化了体积和重量，但是会导 致不同颜色污染，喷头堵塞，如果扩展到多种颜色，更换问题、散热等问题解 决不了。

发明内容

本发明的目的在于提出一种3D打印的多色喷头装置和3D打印机，采用多 个独立喷头，但是不需要远离换色点及增加额外驱动件，大大提高了打印精度， 防止颜色污染，可独立更换喷头，可应用到多个喷头高精度打印。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种3D打印的多色喷头装置，包括挤压机构、切换机构、喷头机构和第一 驱动件，所述第一驱动件的输出端与所述切换机构连接，所述切换机构与所述 喷头机构连接且所述喷头机构包括多个喷头，多个所述喷头一一对应多种耗材， 所述挤压机构用于挤压所述耗材至所述喷头内，所述第一驱动件被配置为驱动 所述切换机构运动从而转换不同所述喷头的位置，采用多个独立喷头，但是不 需要远离换色点及增加额外驱动件，大大提高了打印精度，防止颜色污染，可 独立更换喷头，以及能够应运到多个喷头高精度打印，适用范围较广。

可选地，所述切换机构包括蜗杆和蜗轮，所述喷头机构还包括支撑架和连 接轴，所述连接轴穿设在所述支撑架上，多个所述喷头相对于所述连接轴对称 设置在所述支撑架上，所述蜗轮套设在所述连接轴的一端，所述蜗杆与所述蜗 轮啮合，所述第一驱动件的输出端与所述蜗杆连接，实现了多个喷头对应的不 同耗材的换色功能，不需要远离换色点及增加额外驱动件，大大提高了打印精 度。

可选地，所述挤压机构包括中心齿轮、第一挤出齿轮、第二挤出齿轮和传 动组件，所述传动组件和所述第一驱动件连接，所述中心齿轮的两侧分别设有 所述第一挤出齿轮和所述第二挤出齿轮，铁氟龙管位于所述中心齿轮与所述第 一挤出齿轮之间以及所述中心齿轮与所述第二挤出齿轮之间，所述第一驱动件 被配置为驱动所述传动组件运动使得所述第一挤出齿轮或所述第二挤出齿轮朝 向中心齿轮运动从而挤压所述铁氟龙管，防止颜色污染，可独立更换喷头，以 及能够应运到多个喷头高精度打印，适用范围较广。

可选地，所述传动组件包括夹料把手、弹性件和传动模组，所述夹料把手 包括第一夹料把手和第二夹料把手，所述第一挤出齿轮和所述第二挤出齿轮分 别连接在所述第一夹料把手和所述第二夹料把手上，且所述第一夹料把手和所 述第二夹料把手的外侧均设置有所述弹性件，所述传动模组与所述第一驱动件 连接，所述第一驱动件被配置为驱动所述传动模组移动从而带动所述第一夹料 把手朝向所述中心齿轮方向运动，使得挤压住所述第一挤出齿轮和所述中心齿 轮之间的所述铁氟龙管，以及推动所述第二夹料把手背离所述中心齿轮方向运 动，使得松开所述第二挤出齿轮和所述中心齿轮之间的所述铁氟龙管，避免多 种耗材混合造成颜色污染。

可选地，所述传动模组包括斜齿轮、直齿轮和齿条，所述斜齿轮和所述蜗 杆啮合，所述斜齿轮和所述直齿轮同轴一体设置，所述直齿轮和所述齿条啮合， 所述齿条与所述第一夹料把手刚性连接，所述齿条远离所述直齿轮的一端位于 所述第二夹料把手的一侧，当所述斜齿轮带动所述直齿轮转动时，所述直齿轮 带动所述齿条沿所述齿条的长度方向运动，从而使得所述第一夹料把手上的所 述第一挤出齿轮与所述中心齿轮夹紧所述铁氟龙管，所述齿条推动所述第二夹 料把手远离所述中心齿轮运动，从而使得第二夹料把手上的所述第二挤出齿轮 与所述中心齿轮松开所述铁氟龙管，避免多色耗材污染。

可选地，3D打印的多色喷头装置还包括第二驱动件，所述第二驱动件的输 出端与所述中心齿轮连接，所述第二驱动件被配置为驱动所述中心齿轮绕其中 心轴转动，避免堵塞喷嘴。

可选地，3D打印的多色喷头装置还包括支架，挤压机构、切换机构、喷头 机构、第一驱动件和第二驱动件均设置在所述支架上，集成性较强，便于搬运 和运输。

可选地，3D打印的多色喷头装置还包括耗材引嘴，所述铁氟龙管通过气动 接头穿设在所述耗材引嘴上，且所述铁氟龙管连通至所述喷头上，实现耗材从 下运输至喷头。

可选地，所述喷头机构还包括自动调平器，所述自动调平器连接在所述支 撑架上，且与所述连接轴同轴设置，进一步地提高打印精度，尽可能地保证换 色点的准确性。

一种3D打印机，包括所述3D打印的多色喷头装置，采用多个独立喷头， 但是不需要远离换色点及增加额外驱动件，大大提高了打印精度，防止颜色污 染，可独立更换喷头，以及能够应运到多个喷头高精度打印，适用范围较广。

本发明相对于现有技术的有益效果：首先挤压机构将第一种耗材挤压至喷 头内，进行第一种耗材的打印，当需要换成第二种耗材时，第一驱动件被配置 为驱动切换机构运动将第二种耗材相连的喷头转换至换色点，最后进行第二种 耗材的打印，切换机构可反复运动以切换不同颜色的耗材。因此，本发明的3D 打印的多色喷头装置采用多头独立喷头，但是不需要远离换色点及增加额外驱 动件，大大提高了打印精度，防止颜色污染，可独立更换喷头，以及能够应运 到多个喷头高精度打印，适用范围较广。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的3D打印的多色喷头装置的正视图；

图2是本发明具体实施方式提供的3D打印的多色喷头装置的结构示意图；

图3是本发明具体实施方式提供的3D打印的多色喷头装置的截面示意图。

附图标记：

100-铁氟龙管；

1-挤压机构，11-中心齿轮，12-第一挤出齿轮，13-第二挤出齿轮，14-传 动组件，141-第一夹料把手，142-第二夹料把手，143-弹性件，144-传动模 组,1441-斜齿轮，1442-直齿轮，1443-齿条；

2-切换机构，21-蜗杆，22-蜗轮；3-喷头机构，31-喷头，32-支撑架，33- 连接轴，34-自动调平器；4-第一驱动件；5-第二驱动件；6-支架；7-耗材引嘴， 71-气动接头。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚， 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

下面参考图1至图3描述本发明实施例的3D打印的多色喷头装置和3D打 印机的具体结构。

实施例1

如图1至图3所示，本实施例提供了一种3D打印的多色喷头装置，包括挤 压机构1、切换机构2、喷头机构3和第一驱动件4，第一驱动件4的输出端与 切换机构2连接，切换机构2与喷头机构3连接且喷头机构3包括多个喷头31， 多个喷头31一一对应多种耗材，挤压机构1用于挤压耗材至喷头31内，第一 驱动件4被配置为驱动切换机构2运动从而转换不同喷头31的位置。

需要说明的是，以喷头机构3包括两个喷头31、耗材颜色分别是白色和黄 色为示范说明本实施例，首先挤压机构1将白色耗材挤压至喷头31内，进行白 色耗材的打印，当需要换成黄色耗材时，第一驱动件4被配置为驱动切换机构2 运动将黄色耗材相连的喷头31转换至换色点，最后进行黄色耗材的打印，切换 机构2可反复运动以切换不同颜色的耗材。因此，本发明的3D打印的多色喷头 装置采用多头独立喷头31，但是不需要远离换色点及增加额外驱动件，大大提 高了打印精度，防止颜色污染，可独立更换喷头31，以及能够应运到多个喷头 31高精度打印，适用范围较广。

可选地，如图1和图3所示，切换机构2包括蜗杆21和蜗轮22，喷头机构 3还包括支撑架32和连接轴33，连接轴33穿设在支撑架32上，多个喷头31 相对于连接轴33对称设置在支撑架32上，蜗轮22套设在连接轴33的一端， 蜗杆21与蜗轮22啮合，第一驱动件4的输出端与蜗杆21连接。

可以理解的是，切换喷头31的工作原理为：第一驱动件4的输出轴转动从 而带动蜗杆21绕其中心轴转动，进而能够带动蜗轮22转动；在带动蜗轮22转 动180°之后，原来位置的喷头31移动至对称的位置上，对称位置上的喷头31 移动至换色点，即原来的位置，实现了多个喷头31对应的不同耗材的换色功能， 不需要远离换色点及增加额外驱动件，大大提高了打印精度。

可选地，如图1至图3所示，挤压机构1包括中心齿轮11、第一挤出齿轮 12、第二挤出齿轮13和传动组件14，传动组件14和第一驱动件4连接，中心 齿轮11的两侧分别设有第一挤出齿轮12和第二挤出齿轮13，铁氟龙管100位 于中心齿轮11与第一挤出齿轮12之间以及中心齿轮11与第二挤出齿轮13之 间，第一驱动件4被配置为驱动传动组件14运动使得第一挤出齿轮12或第二 挤出齿轮13朝向中心齿轮11运动从而挤压铁氟龙管100。

需要说明的是，挤压耗材的工作原理为：首先在中心齿轮11与第一挤出齿 轮12和第二挤出齿轮13之间的间隙处均设置铁氟龙管100穿过，第一驱动件4 驱动传动组件14运动时使得第一挤出齿轮12朝向中心齿轮11运动从而挤压住 两者之间的铁氟龙管100，此处第二挤出齿轮13和中心齿轮11为分离状态且不 转动，从而便于将白色耗材向下运动并通过铁氟龙管100运输至对应的喷头31 内，另外的喷头31处于不工作状态；同理，第一驱动件4驱动传动组件14运 动时使得第二挤出齿轮13朝向中心齿轮11运动从而挤压两者之间的铁氟龙管 100，此处第一挤出齿轮12和中心齿轮11为分离状态且不转动，从而便于将黄 色耗材向下运动并通过铁氟龙管100运输至对应的喷头31内，另外的喷头31 处于不工作状态，从而达到防止颜色污染，可独立更换喷头31，以及能够应运 到多个喷头31高精度打印，适用范围较广。

可选地，如图1至图3所示，传动组件14包括夹料把手、弹性件143和传 动模组144，夹料把手包括第一夹料把手141和第二夹料把手142，第一挤出齿 轮12和第二挤出齿轮13分别连接在第一夹料把手141和第二夹料把手142上， 且第一夹料把手141和第二夹料把手142的外侧均设置有弹性件143，传动模组 144与第一驱动件4连接，第一驱动件4被配置为驱动传动模组144移动从而带 动第一夹料把手141朝向中心齿轮11方向运动，使得挤压住第一挤出齿轮12 和中心齿轮11之间的铁氟龙管100，以及推动第二夹料把手142背离中心齿轮 11方向运动，使得松开第二挤出齿轮13和中心齿轮11之间的铁氟龙管100。

可以理解的是，第一驱动件4驱动传动模组144移动从而能够带动第一夹 料把手141朝向中心齿轮11方向运动的同时，也能推动第二夹料把手142背离 中心齿轮11方向运动，则能够实现将第一挤出齿轮12和中心齿轮11之间的铁 氟龙管100被挤压输出，第二挤出齿轮13和中心齿轮11之间的铁氟龙管100 处于松开状态，便于一种耗材挤出之后，再将另外颜色的耗材挤出，避免多种 耗材混合造成颜色污染；同理，当需要重复工作状态时，第一驱动件4驱动传 动模组144反向移动从而带动第一夹料把手141背离中心齿轮11方向运动，第 二夹料把手142在弹性件143的弹力作用下，第二夹料把手142朝向中心齿轮 11方向运动从而使得第二挤出齿轮13和中心齿轮11之间的铁氟龙管100被挤 压输出，第一挤出齿轮12和中心齿轮11之间的铁氟龙管100处于松开状态， 从而实现重复颜色的喷出。

可选地，如图2所示，传动模组144包括斜齿轮1441、直齿轮1442和齿条 1443，斜齿轮1441和蜗杆21啮合，斜齿轮1441和直齿轮1442同轴一体设置， 直齿轮1442和齿条1443啮合，齿条1443与第一夹料把手141刚性连接，齿条 1443远离直齿轮1442的一端位于第二夹料把手142的一侧，当斜齿轮1441带 动直齿轮1442转动时，直齿轮1442带动齿条1443沿齿条1443的长度方向运 动，从而使得第一夹料把手141上的第一挤出齿轮12与中心齿轮11夹紧铁氟 龙管100，齿条1443推动第二夹料把手142远离中心齿轮11运动，从而使得第 二夹料把手142上的第二挤出齿轮13与中心齿轮11松开铁氟龙管100。

需要说明的是，传动模组144的工作原理为：第一驱动件4驱动蜗杆21转 动从而带动与蜗杆21啮合的斜齿轮1441转动，由于斜齿轮1441和直齿轮1442 同轴一体设置，带动直齿轮1442转动，进而带动齿条1443沿其长度方向运动， 又由于齿条1443与第一夹料把手141刚性连接，因此能够带动第一夹料把手141 运动，实现第一夹料把手141与中心齿轮11的夹紧功能，同时第二夹料把手142 与中心齿轮11处于松开状态，避免多色耗材污染。

补充说明一下，斜齿轮1441转动带动第一夹料把手141与中心齿轮11之 间的夹紧，其中斜齿轮1441的顺时针或者逆时针方向不做具体限制，可根据实 际情况进行具体选择。

可选地，如图2所示，3D打印的多色喷头装置还包括第二驱动件5，第二 驱动件5的输出端与中心齿轮11连接，第二驱动件5被配置为驱动中心齿轮11 绕其中心轴转动。需要说明的是，当3D打印到换色点时，停止打印，第二驱动 件5反转回抽耗材到铁氟龙管100内，避免堵塞喷嘴。

可选地，如图1所示，3D打印的多色喷头装置还包括支架6，挤压机构1、 切换机构2、喷头机构3、第一驱动件4和第二驱动件5均设置在支架6上，其 集成性较强，便于搬运和运输。

可选地，如图1和图3所示，3D打印的多色喷头装置还包括耗材引嘴7， 铁氟龙管100通过气动接头71穿设在耗材引嘴7上，且铁氟龙管100连通至喷 头31上，实现耗材从下运输至喷头31。

可选地，如图1和图3所示，喷头机构3还包括自动调平器34，自动调平 器34连接在支撑架32上，且与连接轴33同轴设置，进一步地提高打印精度， 尽可能地保证换色点的准确性。

实施例2

一种3D打印机，包括3D打印的多色喷头装置。可以理解的是，由于3D打 印机包括本实施例的3D打印的多色喷头装置，因此，通过第一驱动件4的驱动 方式大大提高了换色后打印精度，不需要后期复杂的算法补偿电机精度误差； 不需要过分依赖电机控制精度和加工精度，第一驱动件4就可以实现高精度打 印；调试简单，使用寿命长，长期使用不会产生累计误差；多个喷头31独立工 作，互补影响，散热颜色污染等问题得到解决。

补充说明的是，本实施例的3D打印的多色喷头装置还可运用至激光、镭雕 等领域，以及多色喷头可选择三喷头等其他数量的喷头。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述 意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明 的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定 指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可 以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“竖直”、“水平” 等指示的方位或者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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“相连”、“连接”、“安装”、“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；可以是直接连接，也可以通过中 间媒介间接连接，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属于在本发明中的 具体含义。

此外，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，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本发明的描 述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本 发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不 应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种3D打印的多色喷头装置，其特征在于，包括挤压机构(1)、切换机构(2)、喷头机构(3)和第一驱动件(4)，所述第一驱动件(4)的输出端与所述切换机构(2)连接，所述切换机构(2)与所述喷头机构(3)连接且所述喷头机构(3)包括多个喷头(31)，多个所述喷头(31)一一对应多种耗材，所述挤压机构(1)用于挤压所述耗材至所述喷头(31)内，所述第一驱动件(4)被配置为驱动所述切换机构(2)运动从而转换不同所述喷头(31)的位置。

2.如权利要求1所述的3D打印的多色喷头装置，其特征在于，所述切换机构(2)包括蜗杆(21)和蜗轮(22)，所述喷头机构(3)还包括支撑架(32)和连接轴(33)，所述连接轴(33)穿设在所述支撑架(32)上，多个所述喷头(31)相对于所述连接轴(33)对称设置在所述支撑架(32)上，所述蜗轮(22)套设在所述连接轴(33)的一端，所述蜗杆(21)与所述蜗轮(22)啮合，所述第一驱动件(4)的输出端与所述蜗杆(21)连接。

3.如权利要求2所述的3D打印的多色喷头装置，其特征在于，所述挤压机构(1)包括中心齿轮(11)、第一挤出齿轮(12)、第二挤出齿轮(13)和传动组件(14)，所述传动组件(14)和所述第一驱动件(4)连接，所述中心齿轮(11)的两侧分别设有所述第一挤出齿轮(12)和所述第二挤出齿轮(13)，铁氟龙管(100)位于所述中心齿轮(11)与所述第一挤出齿轮(12)之间以及所述中心齿轮(11)与所述第二挤出齿轮(13)之间，所述第一驱动件(4)被配置为驱动所述传动组件(14)运动使得所述第一挤出齿轮(12)或所述第二挤出齿轮(13)朝向所述中心齿轮(11)运动从而挤压所述铁氟龙管(100)。

4.如权利要求3所述的3D打印的多色喷头装置，其特征在于，所述传动组件(14)包括夹料把手、弹性件(143)和传动模组(144)，所述夹料把手包括第一夹料把手(141)和第二夹料把手(142)，所述第一挤出齿轮(12)和所述第二挤出齿轮(13)分别连接在所述第一夹料把手(141)和所述第二夹料把手(142)上，且所述第一夹料把手(141)和所述第二夹料把手(142)的外侧均设置有所述弹性件(143)，所述传动模组(144)与所述第一驱动件(4)连接，所述第一驱动件(4)被配置为驱动所述传动模组(144)移动从而带动所述第一夹料把手(141)朝向所述中心齿轮(11)方向运动，使得挤压住所述第一挤出齿轮(12)和所述中心齿轮(11)之间的所述铁氟龙管(100)，以及推动所述第二夹料把手(142)背离所述中心齿轮(11)方向运动，使得松开所述第二挤出齿轮(13)和所述中心齿轮(11)之间的所述铁氟龙管(100)。

5.如权利要求4所述的3D打印的多色喷头装置，其特征在于，所述传动模组(144)包括斜齿轮(1441)、直齿轮(1442)和齿条(1443)，所述斜齿轮(1441)和所述蜗杆(21)啮合，所述斜齿轮(1441)和所述直齿轮(1442)同轴一体设置，所述直齿轮(1442)和所述齿条(1443)啮合，所述齿条(1443)与所述第一夹料把手(141)刚性连接，所述齿条(1443)远离所述直齿轮(1442)的一端位于所述第二夹料把手(142)的一侧，当所述斜齿轮(1441)带动所述直齿轮(1442)转动时，所述直齿轮(1442)带动所述齿条(1443)沿所述齿条(1443)的长度方向运动，从而使得所述第一夹料把手(141)上的所述第一挤出齿轮(12)与所述中心齿轮(11)夹紧所述铁氟龙管(100)，所述齿条(1443)推动所述第二夹料把手(142)远离所述中心齿轮(11)运动，从而使得所述第二夹料把手(142)上的所述第二挤出齿轮(13)与所述中心齿轮(11)松开所述铁氟龙管(100)。

6.如权利要求3所述的3D打印的多色喷头装置，其特征在于，还包括第二驱动件(5)，所述第二驱动件(5)的输出端与所述中心齿轮(11)连接，所述第二驱动件(5)被配置为驱动所述中心齿轮(11)绕其中心轴转动。

7.如权利要求6所述的3D打印的多色喷头装置，其特征在于，还包括支架(6)，所述挤压机构(1)、所述切换机构(2)、所述喷头机构(3)、所述第一驱动件(4)和所述第二驱动件(5)均设置在所述支架(6)上。

8.如权利要求3所述的3D打印的多色喷头装置，其特征在于，还包括耗材引嘴(7)，所述铁氟龙管(100)通过气动接头(71)穿设在所述耗材引嘴(7)上，且所述铁氟龙管(100)连通至所述喷头(31)上。

9.如权利要求2所述的3D打印的多色喷头装置，其特征在于，所述喷头机构(3)还包括自动调平器(34)，所述自动调平器(34)连接在所述支撑架(32)上，且与所述连接轴(33)同轴设置。

10.一种3D打印机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的3D打印的多色喷头装置。

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