CN113306137B - 一种fdm型3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种FDM型3D打印机及耗材回收装置，所述耗材回收装置，包括第一齿轮、第一碾压齿轮和第二碾压齿轮，所述第一碾压齿轮与所述第二碾压齿轮啮合，所述第一齿轮一侧啮合有第二齿轮，所述第二齿轮上端面中间位置竖直地设有第一竖轴，所述竖轴固定连接于所述第一碾压齿轮下端面中间位置；耗材回收装置与传动轮有机联动，传动轮在进行3D打印工作的同时带动第一齿轮从而进行耗材回收。

Description

一种FDM型3D打印机

技术领域

本发明涉及打印机领域，特别涉及一种FDM型3D打印机及耗材回收装置。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体；现阶段三维打印机被用来制造产品；逐层打印的方式来构造物体的技术；3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来；

FDM型3D打印机是使用最为频繁的3D打印机之一，已经在各个领域展开研究与应用，为此，人们在FDM型3D打印机的空间利用率、电机反应速度、打印精度等方面进行了长期研究；目前在FDM型X轴悬臂式3D打印机，由于X轴电机放置在X轴悬臂上，与X轴悬臂同步做上下直线运动，这样的结构，不仅使得Z轴电机，负载过大，电机反应速度慢，容易出现打印丢步的问题，而且还使得X轴悬臂整体显得不够简洁，空间利用率低，整体也不够美观。

现有装置在使用过程中可能会遇到以下问题：

1、3D打印机的占地空间大，打印尺寸较小，无法满足较大范围的打印成品，实用性较低；

2、打印机打印时易颤抖，机构的稳定性较差，无法适应于较高精度的打印成品。

3、3D打印会产生许多耗材，而如果不对耗材加以循环利用，会造成极大的浪费。

因此，有必要提供一种FDM型3D打印机解决上述技术问题。

发明内容

为解决现有技术中3D打印机的占地空间大，打印尺寸较小，无法满足较大范围的打印成品，实用性较低；打印机打印时易颤抖，机构的稳定性较差，无法适应于较高精度的打印成品；3D打印会产生许多耗材，而如果不对耗材加以循环利用，会造成极大的浪费的问题。本发明提供如下技术方案：

一种耗材回收装置，包括第一齿轮、第一碾压齿轮和第二碾压齿轮，所述第一碾压齿轮与所述第二碾压齿轮啮合，所述第一齿轮一侧啮合有第二齿轮，所述第二齿轮上端面中间位置竖直地设有第一竖轴，所述竖轴固定连接于所述第一碾压齿轮下端面中间位置。第一齿轮带动第二齿轮，第二齿轮通过第一竖轴带动第一碾压齿轮，从而第二碾压齿轮被带动，通过第一碾压齿轮与第二碾压齿轮的配合可以碾压耗材，将耗材碾压成小份。

优选地，所述第一碾压齿轮和第二碾压齿轮的啮合处下侧设有融材箱。

优选地，所述融材箱的上端设有进料口，所述融材箱的内部贴合有加热片，所述融材箱的底部设有出料管。加热片可以使耗材融化，从出料管排出。

优选地，所述进料口正对所述第一碾压齿轮和第二碾压齿轮的啮合处。耗材可以从第一碾压齿轮和第二碾压进入进料口。

优选地，所述出料管的端部旋转设有出料盖。通过旋开出料盖融化的耗材可以流出进行回收利用。

优选地，所述融材箱的上端面设有与所述第二碾压齿轮旋转连接的第二竖轴。第二碾压齿轮可以沿第二竖轴旋转。

一种FDM型3D打印机，其特征在于：包括耗材回收装置、底座、水平旋转机构、竖直滑动机构、打印旋转机构、打印翻转机构和控制箱，所述水平旋转机构转动设置于所述底座上方，所述竖直滑动机构与所述水平旋转机构滑动连接，所述打印旋转机构与所述水平旋转机构转动连接，所述打印翻转机构与所述打印旋转机构转动连接，所述控制箱用于实现打印机的程序控制，通过水平旋转机构绕铅垂轴转动，能够实现打印机输出端在平面上的打印，并且打印范围较广；同时，通过竖直滑动机构，能够实现打印机输出端在空间中上下移动，进而实现打印机输出端在空间上的打印；同时，通过打印旋转机构，能够实现打印机输出端在平面上转动，进一步的对平面加工精度及稳定性进行控制；进一步地，水平旋转机构、竖直滑动机构和打印旋转机构各自独立工作，同时共同作用在打印机输出端，机构控制由三轴各自控制变为输出端点控制，打印范围较广，能够实现结构简单、组装简便、机械形态美观和打印速率较快的FDM型3D打印机。

优选地，所述水平旋转机构包括轴承、转动轴、传动轮、主臂、主动轮、同步带、驱动电机和固定架，所述轴承固定设置在所述底座上端面，所述转动轴下端与所述轴承上端转动连接，所述转动轴上端与所述主臂底端固定连接，所述传动轮固定套设在所述转动轴的中部，所述传动轮通过皮带连接有所述主动轮，所述驱动电机设置在所述主动轮上方，且所述驱动电机输出端与主动轮传动连接，所述固定架固定安装所述主臂侧端面上，所述主臂后端面固定安装有控制箱。

优选地，所述第一齿轮与所述传动轮啮合。耗材回收装置与传动轮有机联动，传动轮在进行3D打印工作的同时带动第一齿轮从而进行耗材回收。

三有益效果

第一齿轮带动第二齿轮，第二齿轮通过第一竖轴带动第一碾压齿轮，从而第二碾压齿轮被带动，通过第一碾压齿轮与第二碾压齿轮的配合可以碾压耗材，将耗材碾压成小份；加热片可以使耗材融化，从出料管排出；耗材可以从第一碾压齿轮和第二碾压进入进料口；通过旋开出料盖融化的耗材可以流出进行回收利用；第二碾压齿轮可以沿第二竖轴旋转；耗材回收装置与传动轮有机联动，传动轮在进行3D打印工作的同时带动第一齿轮从而进行耗材回收。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的主视结构示意图；

图3是本发明的左视结构示意图；

图4是本发明的俯视结构示意图；

图5是本发明图1的A处放大结构示意图；

图6是本发明图2的B处放大结构示意图；

图7是本发明图3的C处放大结构示意图；

图8是本发明控制块和翻转盒之间的结构示意图

图9是本发明大臂与滑动块之间的结构示意图；

图10是本发明主臂与固定块之间的结构示意图；

图11是本发明传动轴示意图；

图12是本发明图2的D处放大结构示意图；

图13是本发明耗材回收装置的结构示意图；

图14是本发明融材箱的剖视图。

图中：1、耗材回收装置；2、底座；3、主臂；4、大臂；5、小臂；6、驱动电机；7、旋转电机；8、动力电机；9、控制箱；101、第一齿轮；102、第二齿轮；103、第一竖轴；104、第一碾压齿轮；105、第二碾压齿轮；106、第二竖轴；107、融材箱；108、进料口；109、加热片；110、出料盖；111、出料管；31、固定块；32、滑动槽；41、滑动块；42、支撑环；43、定位架；21、轴承；22、转动轴；23、传动轮；24、主动轮；25、同步带；51、转轴；52、打印头；61、固定架；62、联轴器；63、动力轴；64、法兰；71、支撑架；72、主动带轮；73、从动带轮；74、传动带；75、主动同步轮；76、从动同步轮；141、动力锥齿轮；142、传动锥齿轮；143、传动轴；144、翻转壳；145、控制块；146、固定盒；147、限位通孔；521、第一打印端；522、第二打印端；53、电动伸缩杆；54、导热座；55、刺针。

具体实施方式

一种耗材回收装置，包括第一齿轮101、第一碾压齿轮104和第二碾压齿轮105，所述第一碾压齿轮104与所述第二碾压齿轮105啮合，所述第一齿轮101一侧啮合有第二齿轮102，所述第二齿轮102上端面中间位置竖直地设有第一竖轴103，所述竖轴103固定连接于所述第一碾压齿轮104下端面中间位置。第一齿轮带动第二齿轮，第二齿轮通过第一竖轴带动第一碾压齿轮，从而第二碾压齿轮被带动，通过第一碾压齿轮与第二碾压齿轮的配合可以碾压耗材，将耗材碾压成小份。

优选地，所述第一碾压齿轮104和第二碾压齿轮105的啮合处下侧设有融材箱107。

优选地，所述融材箱107的上端设有进料口108，所述融材箱107的内部贴合有加热片109，所述融材箱109的底部设有出料管110。加热片可以使耗材融化，从出料管排出。

优选地，所述进料口108正对所述第一碾压齿轮104和第二碾压齿轮105的啮合处。耗材可以从第一碾压齿轮和第二碾压进入进料口。

优选地，所述出料管110的端部旋转设有出料盖111。通过旋开出料盖融化的耗材可以流出进行回收利用。

优选地，所述融材箱109的上端面设有与所述第二碾压齿轮105旋转连接的第二竖轴106。第二碾压齿轮可以沿第二竖轴旋转。

一种FDM型3D打印机，其特征在于：包括耗材回收装置1、底座2、水平旋转机构、竖直滑动机构、打印旋转机构、打印翻转机构和控制箱9，所述水平旋转机构转动设置于所述底座2上方，所述竖直滑动机构与所述水平旋转机构滑动连接，所述打印旋转机构与所述水平旋转机构转动连接，所述打印翻转机构与所述打印旋转机构转动连接，所述控制箱9用于实现打印机的程序控制，通过水平旋转机构绕铅垂轴转动，能够实现打印机输出端在平面上的打印，并且打印范围较广；同时，通过竖直滑动机构，能够实现打印机输出端在空间中上下移动，进而实现打印机输出端在空间上的打印；同时，通过打印旋转机构，能够实现打印机输出端在平面上转动，进一步的对平面加工精度及稳定性进行控制；进一步地，水平旋转机构、竖直滑动机构和打印旋转机构各自独立工作，同时共同作用在打印机输出端，机构控制由三轴各自控制变为输出端点控制，打印范围较广，能够实现结构简单、组装简便、机械形态美观和打印速率较快的FDM型3D打印机。

优选地，所述水平旋转机构包括轴承21、转动轴22、传动轮23、主臂3、主动轮24、同步带25、驱动电机6和固定架61，所述轴承21固定设置在所述底座2上端面，所述转动轴22下端与所述轴承21上端转动连接，所述转动轴22上端与所述主臂3底端固定连接，所述传动轮23固定套设在所述转动轴22的中部，所述传动轮23通过皮带连接有所述主动轮24，所述驱动电机6设置在所述主动轮24上方，且所述驱动电机6输出端与主动轮24传动连接，所述固定架61固定安装所述主臂3侧端面上，所述主臂3后端面固定安装有控制箱9。

优选地，所述第一齿轮101与所述传动轮23啮合。耗材回收装置与传动轮有机联动，传动轮在进行3D打印工作的同时带动第一齿轮从而进行耗材回收。

具体地，所述竖直滑动机构包括电机架81、动力电机8、联轴器62、动力轴63、法兰64和大臂4，所述电机架81固定安装在所述主臂3侧端面上端，所述动力电机8固定安装在所述电机架81上，所述联轴器62与所述动力电机8输出端固定连接，所述动力轴63上端与所述动力电机8输出端通过联轴器62连接，所述法兰64套设在所述动力轴63外侧，且所述法兰64固定连接有大臂4，通过动力电机8带动联轴器62转动，联轴器62带动动力轴63转动，动力轴63带动法兰64上下滑动，法兰64带动大臂4上下滑动，进而实现竖直滑动机构在空间上的上下滑动。

具体地，所述主臂3侧端面固定设置有固定块31，所述固定块31两侧端面开设有滑动槽32，所述大臂4侧端面固定设置有滑动块41，所述滑动块41通过滑动配合方式与滑动槽32连接，通过滑动块41与滑动槽32之间的滑动配合，实现大臂4在主臂3上的上下滑动，同时实现主臂3带动大臂4转动，实现了水平旋转机构和竖直滑动机构各自独立工作，但是又共同作用于打印机输出端，控制机构结构简单，设计巧妙，打印范围较广。

具体地，所述打印旋转机构包括支撑架71、旋转电机7、定位架43、转轴51和小臂5，所述支撑架71固定设置在所述大臂4上端面一侧，所述旋转电机7固定设置在所述支撑架71上，所述定位架43固定安装于所述大臂4侧端面另一侧，所述转轴51转动设置在所述定位架43内，所述小臂5上端与所述转轴51下端固定连接，所述旋转电机7通过皮带传动带动所述转轴51转动，通过旋转电机7带动转轴51转动，转轴51带动小臂5转动，小臂5带动打印头52绕小臂5转动，实现打印机输出端在平面上绕小臂5转动，进一步实现水平旋转机构、竖直滑动机构和打印旋转机构各自独立工作，同时共同作用在打印机输出端，机构控制由三轴各自控制变为输出端点控制，打印范围较广。

具体地，所述旋转电机7输出端固定连接主动带轮72，所述大臂4远离主臂3的侧面中部固定设置有支撑环42，所述支撑环42上端设置有从动带轮73，所述从动带轮73与所述主动带轮72之间通过传动带74连接，所述支撑环42下端设置有主动同步轮75，所述主动同步轮75通过皮带连接有从动同步轮76，所述从动同步轮76设置在所述大臂4侧端面远离所述旋转电机7一侧，所述从动同步轮76套设在所述转轴51上，通过旋转电机7带动主动带轮72转动，主动带轮72带动从动带轮73转动，从动带轮73带动主动同步轮75转动，主动同步轮75带动从动同步轮76转动，从动同步轮76带动转轴51转动，实现打印旋转机构绕着小臂转动，进一步的对平面加工精度及稳定性进行控制，同时皮带传动其传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐滑动，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，方便保养与维护，进一步的对平面加工精度及稳定性进行控制。

具体地，所述小臂5下端设置有打印头52，所述打印头52远离所述主臂3侧面上固定安装有第一打印端521，所述打印头52靠近底座2端面上固定安装有第二打印端522，通过控制打印头52的翻转角度控制第一打印端521和第二打印端522的使用和关闭。

具体地，所述打印翻转机构包括翻转壳144、动力锥齿轮141、传动锥齿轮142、传动轴143、控制块145和固定盒146，所述翻转壳144固定安装于所述小臂5下端，所述翻转壳144下端开设有翻转槽，所述打印头52靠近小臂5一侧固定连接控制块145，所述控制块145远离打印头52一端延伸至翻转槽内，所述控制块145远离打印头52一端开设有限位通孔147，所述控制块145与所述翻转壳144通过传动轴143转动连接，所述传动轴143上设置有凸块，所述传动轴143上的凸块与所述限位通孔147相配合，所述主动同步轮75下方固定安装有固定盒146，所述固定盒146内设置有动力锥齿轮141，所述动力锥齿轮141与所述主动同步轮75输出轴固定连接，所述固定盒146内设置有与动力锥齿轮141配合的传动锥齿轮142，所述传动锥齿轮142输出端与所述传动轴143固定连接，旋转电机7正转，旋转电机7带动主动带轮72转动，主动带轮72带动从动带轮73转动，从动带轮73带动主动同步轮75转动，主动同步轮75带动动力锥齿轮141转动，动力锥齿轮141带动传动锥齿轮142转动，传动锥齿轮142带动传动轴143转动，传动轴143带动控制块145转动，控制块145带动打印头52转动，由于传动轴143与限位通孔147的配合，导致控制块145转动到上极限位置后不再转动，此时第二打印端522正常工作，第一打印端521不工作；当第一打印端521出现故障时，旋转电机7反转，带动动力锥齿轮141反转，动力锥齿轮141通过传动锥齿轮142带动传动轴143反转，传动轴143通过控制块145带动打印头52反转，由于传动轴143与限位通孔147的配合，导致控制块145转动到下极限位置后不再转动，此时第一打印端521正常工作，第二打印端522不工作；通过旋转电机7控制打印头52的翻转，实现了打印端的快速更换，进一步降低了因打印端故障造成的时间成本和劳动成本，提高了使用效率；更进一步的，通过打印旋转机构和打印翻转机构的协作与配合，实现了较大范围，效率较高的打印机装置。

具体地，所述底座2上固定安装有电动伸缩杆53，所述电动伸缩杆53输出端固定连接有导热座54，所述导热座54上端固定连接有刺针55，通过电动伸缩杆53输出端带动导热座54上下滑动，导热座54带动刺针55上下滑动，对打印输出端进行疏通；同时，导热座54将热量传导至刺针55顶端，刺针55顶端加热软化打印输出端凝固的塑料材料，进一步对打印输出端进行疏通。

具体地，所述传动轮23、主动轮24、主动带轮72、从动带轮73、传动带74、主动同步轮75和从动同步轮76均选择MXL同步轮，我们发现，皮带77传动具有其传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐滑动，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，方便保养与维护的优点，选择MXL同步轮作为传动轮23。

Claims (9)

1.一种FDM型3D打印机，其特征在于：包括耗材回收装置，所述耗材回收装置包括第一齿轮、第一碾压齿轮和第二碾压齿轮，所述第一碾压齿轮与所述第二碾压齿轮啮合，所述第一齿轮一侧啮合有第二齿轮，所述第二齿轮上端面中间位置竖直地设有第一竖轴，所述竖轴固定连接于所述第一碾压齿轮下端面中间位置；

还包括底座、水平旋转机构、竖直滑动机构、打印旋转机构、打印翻转机构和控制箱，所述水平旋转机构转动设置于所述底座上方，所述竖直滑动机构与所述水平旋转机构滑动连接，所述打印旋转机构与所述水平旋转机构转动连接，所述打印翻转机构与所述打印旋转机构转动连接，所述控制箱用于实现打印机的程序控制；

所述水平旋转机构包括轴承、转动轴、传动轮、主臂、主动轮、同步带、驱动电机和固定架，所述轴承固定设置在所述底座上端面，所述转动轴下端与所述轴承上端转动连接，所述转动轴上端与所述主臂底端固定连接，所述传动轮固定套设在所述转动轴的中部，所述传动轮通过皮带连接有所述主动轮，所述驱动电机设置在所述主动轮上方，且所述驱动电机输出端与主动轮传动连接，所述固定架固定安装所述主臂侧端面上，所述主臂后端面固定安装有控制箱；

所述第一齿轮与所述传动轮啮合。

2.根据权利要求1所述的一种FDM型3D打印机，其特征在于：所述第一碾压齿轮和第二碾压齿轮的啮合处下侧设有融材箱。

3.根据权利要求1或2所述的一种FDM型3D打印机，其特征在于：融材箱的上端设有进料口，所述融材箱的内部贴合有加热片，所述融材箱的底部设有出料管。

4.根据权利要求3所述的一种FDM型3D打印机，其特征在于：所述进料口正对所述第一碾压齿轮和第二碾压齿轮的啮合处。

5.根据权利要求3所述的一种FDM型3D打印机，其特征在于：所述出料管的端部旋转设有出料盖。

6.根据权利要求2所述的一种FDM型3D打印机，其特征在于：所述融材箱的上端面设有与所述第二碾压齿轮旋转连接的第二竖轴。

7.根据权利要求1所述的一种FDM型3D打印机，其特征在于：所述竖直滑动机构包括电机架、动力电机、联轴器、动力轴、法兰和大臂，所述电机架固定安装在所述主臂侧端面上端，所述动力电机固定安装在所述电机架上，所述联轴器与所述动力电机输出端固定连接，所述动力轴上端与所述动力电机输出端通过联轴器连接，所述法兰套设在所述动力轴外侧，且所述法兰固定连接有大臂，通过动力电机带动联轴器转动，联轴器带动动力轴转动，动力轴带动法兰上下滑动，法兰带动大臂上下滑动；

所述主臂侧端面固定设置有固定块，所述固定块两侧端面开设有滑动槽，所述大臂4侧端面固定设置有滑动块，所述滑动块通过滑动配合方式与滑动槽连接，通过滑动块与滑动槽之间的滑动配合，实现大臂在主臂上的上下滑动，同时实现主臂带动大臂转动。

8.根据权利要求1所述的一种FDM型3D打印机，其特征在于：所述打印旋转机构包括支撑架、旋转电机、定位架、转轴和小臂，所述支撑架固定设置在大臂上端面一侧，所述旋转电机固定设置在所述支撑架上，所述定位架固定安装于所述大臂侧端面另一侧，所述转轴转动设置在所述定位架内，所述小臂上端与所述转轴下端固定连接，所述旋转电机通过皮带传动带动所述转轴转动，通过旋转电机带动转轴转动，转轴带动小臂转动，小臂带动打印头绕小臂转动，实现打印机输出端在平面上绕小臂转动；

所述旋转电机输出端固定连接主动带轮，所述大臂远离主臂的侧面中部固定设置有支撑环，所述支撑环上端设置有从动带轮，所述从动带轮与所述主动带轮之间通过传动带连接，所述支撑环下端设置有主动同步轮，所述主动同步轮通过皮带连接有从动同步轮，所述从动同步轮设置在所述大臂侧端面远离所述旋转电机一侧，所述从动同步轮套设在所述转轴上，通过旋转电机带动主动带轮转动，主动带轮带动从动带轮转动，从动带轮带动主动同步轮转动，主动同步轮带动从动同步轮转动，从动同步轮带动转轴转动。

9.根据权利要求1所述的一种FDM型3D打印机，其特征在于：所述打印翻转机构包括翻转壳、动力锥齿轮、传动锥齿轮、传动轴、控制块和固定盒，所述翻转壳固定安装于小臂下端，所述翻转壳下端开设有翻转槽，所述打印头靠近小臂一侧固定连接控制块，所述控制块远离打印头一端延伸至翻转槽内，所述控制块远离打印头一端开设有限位通孔，所述控制块与所述翻转壳通过传动轴转动连接，所述传动轴上设置有凸块，所述传动轴上的凸块与所述限位通孔相配合，所述主动同步轮下方固定安装有固定盒，所述固定盒内设置有动力锥齿轮，所述动力锥齿轮与所述主动同步轮输出轴固定连接，所述固定盒内设置有与动力锥齿轮配合的传动锥齿轮，所述传动锥齿轮输出端与所述传动轴固定连接，旋转电机正转，旋转电机带动主动带轮转动，主动带轮带动从动带轮转动，从动带轮带动主动同步轮转动，主动同步轮带动动力锥齿轮转动，动力锥齿轮带动传动锥齿轮转动，传动锥齿轮带动传动轴转动，传动轴带动控制块转动，控制块带动打印头转动，由于传动轴与限位通孔的配合，导致控制块转动到上极限位置后不再转动，此时第二打印端正常工作，第一打印端不工作；当第一打印端出现故障时，旋转电机反转，带动动力锥齿轮反转，动力锥齿轮通过传动锥齿轮带动传动轴反转，传动轴通过控制块带动打印头反转，由于传动轴与限位通孔的配合，导致控制块转动到下极限位置后不再转动，此时第一打印端正常工作，第二打印端不工作；通过旋转电机控制打印头的翻转。

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