CN113715333B - 一种多功能3d打印头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能3D打印头，涉及3D打印机领域，包括打印头外壳，所述打印头外壳内部滑动连接有多组滑动板，所述滑动板位于延伸至所述打印头外壳内部一端处设置有支撑联动板。本发明通过设置的送料机构将制定的打印线材向线材热熔机构输送，输送时利用推力将线材热熔机构沿引导杆向下推，进而将线材热熔机构推送至多向导电头底部，切换颜色时，送料机构停止工作，线材热熔机构在打印头弹簧的弹力下复位，另一组线材热熔机构进入工位，使非工作状态的打印头喷头收纳与打印头外壳内部，从而避免传统设备进行平面堆料时其他喷头底部附着的熔融材料容易因打印头晃动而产生扰动，进而与底材发生触碰，产生异色拉丝及强度严重下降的情况出现。

Description

一种多功能3D打印头

技术领域

本发明涉及3D打印机领域，具体为一种多功能3D打印头。

背景技术

三维立体打印机，也称三维打印机或3D打印机，属于快速成型的一种工艺，采用层层堆积的方式分层制作出三维模型，其运行过程类似于传统打印机，只不过传统打印机是把墨水打印到纸质上形成二维的平面图纸，而三维打印机是把液态光敏树脂材料、熔融的塑料丝、石膏粉等材料通过喷射或挤出等方式实现层层堆积叠加形成三维实体，3D打印头是3D打印机的重要组件之一，负责将液态、粉状或熔融状态的材料喷射至预设点，从而使材料堆积，逐渐形成三维实体。

目前3D打印机多通过编制的程序对打印头进行控制，当3D打印机将3D打印头带至目标位时，控制喷头工作，将液态、粉状或熔融状态的材料进行堆叠，目前打印机应用于多种行业，在打印塑料制品的行业中应用尤其广泛，其免除了传统塑料制品需要模具的弊端，对于单一色彩的塑料制品，直接用单种线材进行堆叠即可完成，对于多色渐变的塑料制品，目前已经有带有混料功能的3D打印机问世，其打印头配置有多组进料机构，根据颜色的设定，不断地向料盒中送入各种颜色的线材，线材在料盒中进入熔融状态并被搅拌，从而形成渐变色的效果，对于需求更大的突变跳色的塑料制品，目前一般采用多喷头的打印头，其每种喷头安装有不同的线材，根据需求喷射不同的材料，部分DIY自制产品由于资金限制，也有采用单喷头间断工作，更换不同线材的制作方式。

但现有3D打印机在打印突变色的塑料制品时仍具有多种技术问题，带有混料功能的多色3D打印机在工作时由于采用单喷头，且混料盒内的材料无法完全用尽，在打印渐变色时自然混色的优势变成了其最大的弊端，换色时仍然后之前颜色的余料，导致换色后初段混色严重，需要将换色后的初段材料废弃才能进行后续制作，且在后续制作时也会出现固结混料熔融后混入新色料中导致突发混色及拉丝的情况出现，而多喷头的3D打印头采用了多组喷头平行布置的设置，喷头在日常的工作中，部分熔融材料由于表面张力附着在喷头底部，喷料工作时为了工件精度，一般喷头与喷射面距离较小，当进行平面堆料时其他喷头底部附着的熔融材料容易因打印头晃动而产生扰动，进而与底材发生触碰，此时会产生异色拉丝，且会导致局部材料强度严重下降的情况出现。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种多功能3D打印头，以解决现有3D打印头突变色打印出现混色、多个喷头容易影响产品的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多功能3D打印头，包括打印头外壳，所述打印头外壳内部滑动连接有多组滑动板，所述滑动板位于延伸至所述打印头外壳内部一端处设置有支撑联动板，所述支撑联动板顶部一端设置有多组引导杆，所述引导杆外侧滑动套接有线材热熔机构，所述线材热熔机构顶部设置有接触式导电簧片，所述打印头外壳内部中间顶端活动连接有与所述接触式导电簧片配合的多向导电头。

通过采用上述技术方案，设置的打印头外壳对内部组件进行固定及保护，通过多组滑动板使线材热熔机构可以在升降时产生一定的水平位移，通过支撑联动板固定引导杆，通过引导杆限制线材热熔机构的移动方向，通过线材热熔机构对打印线材进行加热融化，通过接触式导电簧片与多向导电头接触，进而使线材热熔机构通电工作，通过多向导电头给多组线材热熔机构进行供电。

本发明进一步设置为，所述打印头外壳内部中间顶端设置有与所述多向导电头滑动套接的导电头引导滑筒，所述导电头引导滑筒内部顶端与所述多向导电头之间连接有导电头弹簧。

通过采用上述技术方案，设置的导电头引导滑筒对多向导电头的移动进行限位，使其只能上下移动，通过导电头弹簧推挤多向导电头更好的与接触式导电簧片接触。

本发明进一步设置为，所述导电头引导滑筒内部开设有与所述导电头弹簧及所述多向导电头配合的滑动腔，所述滑动腔内壁为内八角结构。

通过采用上述技术方案，设置的滑动腔使多向导电头可以在导电头引导滑筒内部上下滑动，并容纳导电头弹簧，通过内八角结构与多向导电头的八棱柱结构进行契合，避免多向导电头移动时发生偏转。

本发明进一步设置为，所述打印头外壳内部设置有多组与所述滑动板滑动套接的滑动套盒，所述支撑联动板顶部设置有与所述引导杆配合的支撑背板。

通过采用上述技术方案，设置的滑动套盒限定滑动板只能前后伸缩，通过支撑背板支撑引导杆，避免引导杆发生较大的弹性变形。

本发明进一步设置为，所述线材热熔机构底部设置有打印头喷头。

通过采用上述技术方案，设置的打印头喷头把液态光敏树脂材料、熔融的塑料丝、石膏粉等材料通过喷射或挤出等方式实现层层堆积叠加形成三维实体。

本发明进一步设置为，所述打印头外壳内部呈中空结构，所述打印头外壳底部开设有与所述打印头喷头配合的打印口。

通过采用上述技术方案，设置的呈中空结构容纳组件，通过打印口使工作的打印头喷头探出至打印头外壳外部。

本发明进一步设置为，所述多向导电头外侧呈八棱柱结构，且下端呈与所述接触式导电簧片配合的圆弧收束状。

通过采用上述技术方案，设置的八棱柱结构与导电头引导滑筒的内八角结构配合，从而避免多向导电头在工作中发生偏转，通过圆弧收束状结构使多向导电头与接触式导电簧片配合更好。

本发明进一步设置为，所述打印头外壳顶部设置有送料机构，所述送料机构内部贯穿有延伸至所述线材热熔机构内部的打印线材。

通过采用上述技术方案，设置的送料机构将打印线材送入设备，通过打印线材进入线材热熔机构，进一步被加热至熔融状态，从而进行叠层打印。

本发明进一步设置为，所述送料机构输出端与所述线材热熔机构之间连接有与所述打印线材配合的双壁波纹管，所述打印头外壳内壁与所述述线材热熔机构之间连接有与所述双壁波纹管配合的打印头弹簧。

通过采用上述技术方案，设置的双壁波纹管引导打印线材的输送方向，通过打印头弹簧将失去打印线材推力的线材热熔机构复位。

本发明进一步设置为，所述打印头外壳顶部设置有顶部固定基座。

通过采用上述技术方案，设置的顶部固定基座将打印头外壳与打印机多轴端头进行固定。

综上所述，本发明主要具有以下有益效果：

1、本发明通过设置的送料机构将制定的打印线材向线材热熔机构输送，输送时利用推力将线材热熔机构沿引导杆向下推，进而将线材热熔机构推送至多向导电头底部，此时导电头弹簧与多向导电头契合，使得线材热熔机构与打印头喷头开始工作，将打印线材融化并喷涂至底材上，切换颜色时，送料机构停止工作，打印线材自由移动，此时线材热熔机构在打印头弹簧的弹力下复位，另一组线材热熔机构进入工位，使非工作状态的打印头喷头收纳与打印头外壳内部，从而避免传统设备进行平面堆料时其他喷头底部附着的熔融材料容易因打印头晃动而产生扰动，进而与底材发生触碰，产生异色拉丝及导致局部材料强度严重下降的情况出现；

2、本发明通过设置的多组线材热熔机构根据需求进行切换，每种颜色的线材拥有独立的线材热熔机构及打印头喷头，避免了传统混色打印设备颜色容易出现混色的弊端。

附图说明

图1为本发明的内部剖视图；

图2为本发明图1的A细节放大图；

图3为本发明的内部机构图；

图4为本发明图2的B细节放大图；

图5为本发明的整体示意图；

图6为本发明的底部结构图。

图中：1、打印头外壳；2、顶部固定基座；3、打印线材；4、送料机构；5、打印头弹簧；6、线材热熔机构；7、支撑背板；8、滑动套盒；9、双壁波纹管；10、接触式导电簧片；11、导电头弹簧；12、导电头引导滑筒；13、多向导电头；14、支撑联动板；15、引导杆；16、打印口；17、打印头喷头；18、滑动板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

一种多功能3D打印头，如图1和图2所示，包括打印头外壳1，工作时3D打印机内部的多轴打印固定座将打印头外壳1移动至喷料处，通过打印头外壳1对内部组件进行固定及保护，打印头外壳1内部滑动连接有多组滑动板18，滑动板18位于延伸至打印头外壳1内部一端处设置有支撑联动板14，线材热熔机构6向下推出至底部后进一步带动支撑联动板14及滑动板18探出，使得线材热熔机构6被推送至多向导电头13的底部，推入时多向导电头13被向上推挤后，逐渐与接触式导电簧片10接触，支撑联动板14顶部一端设置有多组引导杆15，通过引导杆15限制线材热熔机构6的移动方向，使得线材热熔机构6被推送至多向导电头13的底部，引导杆15外侧滑动套接有线材热熔机构6，多向导电头13与接触式导电簧片10接触后，线材热熔机构6开始工作，将进入内部的线材加热至熔融状态，进一步由打印头喷头17喷至底材上，进行叠层堆叠制作，线材热熔机构6顶部设置有接触式导电簧片10，通过接触式导电簧片10与多向导电头13接触，进而使线材热熔机构6通电工作，打印头外壳1内部中间顶端活动连接有与接触式导电簧片10配合的多向导电头13，通过多向导电头13给多组线材热熔机构6进行供电。

请参阅图2，打印头外壳1内部中间顶端设置有与多向导电头13滑动套接的导电头引导滑筒12，通过设置的导电头引导滑筒12对多向导电头13的移动进行限位，使其只能上下移动，避免多向导电头13在工作时发生偏斜，导电头引导滑筒12内部顶端与多向导电头13之间连接有导电头弹簧11，线材热熔机构6被推送至多向导电头13的底部后，在导电头弹簧11的作用下保持多向导电头13与接触式导电簧片10的紧密接触，此时线材热熔机构6开始工作，将进入内部的线材加热至熔融状态，进一步由打印头喷头17喷至底材上，进行叠层堆叠制作。

请参阅图2，导电头引导滑筒12内部开设有与导电头弹簧11及多向导电头13配合的滑动腔，通过设置的滑动腔使多向导电头13可以在导电头引导滑筒12内部上下滑动，并容纳导电头弹簧11，滑动腔内壁为内八角结构，内八角结构与多向导电头13的八棱柱结构进行契合，避免多向导电头13移动时发生偏转。

请参阅图2和图4，打印头外壳1内部设置有多组与滑动板18滑动套接的滑动套盒8，通过滑动套盒8限定滑动板18只能前后伸缩，使得线材热熔机构6在打印线材3的压力下被推送至多向导电头13的底部，支撑联动板14顶部设置有与引导杆15配合的支撑背板7，通过支撑背板7支撑引导杆15，避免引导杆15发生较大的弹性变形。

请参阅图1和图6，线材热熔机构6底部设置有打印头喷头17，线材热熔机构6开始工作时，将进入内部的线材加热至熔融状态，进一步由打印头喷头17喷至底材上，进行叠层堆叠制作。

请参阅图1和图6，打印头外壳1内部呈中空结构，通过设置的呈中空结构容纳组件，打印头外壳1底部开设有与打印头喷头17配合的打印口16，通过打印口16使工作的打印头喷头17探出至打印头外壳1外部。

请参阅图2，多向导电头13外侧呈八棱柱结构，通过设置的八棱柱结构与导电头引导滑筒12的内八角结构配合，从而避免多向导电头13在工作中发生偏转，且下端呈与接触式导电簧片10配合的圆弧收束状，圆弧收束状结构使多向导电头13与不同方向的接触式导电簧片10都能很好的配合。

请参阅图1和图5，打印头外壳1顶部设置有送料机构4，3D打印机内部的多轴打印固定座将打印头外壳1移动至喷料处，此时送料机构4开始运转，将打印线材3向双壁波纹管9内部输送，进一步进入线材热熔机构6，此时由于线材热熔机构6及打印头喷头17未开始工作，进入线材热熔机构6的打印线材3无法喷出，且打印线材3被双壁波纹管9引导，由于其打印线材3自身的直径不小，配合双壁波纹管9的包裹，打印线材3不会随着两端的压力产生回型扭曲，故而会在压力的作用下将线材热熔机构6向下推出，线材热熔机构6向下推出至底部后进一步带动支撑联动板14及滑动板18探出，使得线材热熔机构6被推送至多向导电头13的底部，送料机构4内部贯穿有延伸至线材热熔机构6内部的打印线材3，利用打印线材3的压力将线材热熔机构6推送至工位。

请参阅图2和图4，送料机构4输出端与线材热熔机构6之间连接有与打印线材3配合的双壁波纹管9，打印线材3被双壁波纹管9引导，由于其打印线材3自身的直径不小，配合双壁波纹管9的包裹，打印线材3不会随着两端的压力产生回型扭曲，故而会在压力的作用下将线材热熔机构6向下推出，打印头外壳1内壁与述线材热熔机构6之间连接有与双壁波纹管9配合的打印头弹簧5，当需要切换另一种颜色的打印线材3时，当前送料机构4停止工作，并解除送料摩擦轮与打印线材3的锁定，同时线材热熔机构6与打印头喷头17皆停止工作，此时打印头弹簧5拉动线材热熔机构6，使支撑联动板14及滑动板18回缩，并带动线材热熔机构6与打印头喷头17回缩复位。

请参阅图1和图5，打印头外壳1顶部设置有顶部固定基座2，使用前先用螺栓将顶部固定基座2与3D打印机内部的多轴打印固定座进行固定，从而将设备与3D打印机进行配合。

本发明的工作原理为：先用螺栓将顶部固定基座2与3D打印机内部的多轴打印固定座进行固定，再接通电源，接通电源后将多种颜色的打印线材3依照程序预设装入送料机构4内部，将打印模型导入打印机程序即可开始工作，工作时3D打印机内部的多轴打印固定座将打印头外壳1移动至喷料处，此时送料机构4开始运转，将打印线材3向双壁波纹管9内部输送，进一步进入线材热熔机构6，此时由于线材热熔机构6及打印头喷头17未开始工作，进入线材热熔机构6的打印线材3无法喷出，且打印线材3被双壁波纹管9引导，由于其打印线材3自身的直径不小，配合双壁波纹管9的包裹，打印线材3不会随着两端的压力产生回型扭曲，故而会在压力的作用下将线材热熔机构6向下推出，线材热熔机构6向下推出至底部后进一步带动支撑联动板14及滑动板18探出，使得线材热熔机构6被推送至多向导电头13的底部，推入时多向导电头13被向上推挤后，逐渐与接触式导电簧片10接触，并在导电头弹簧11的作用下保持多向导电头13与接触式导电簧片10的紧密接触，此时线材热熔机构6开始工作，将进入内部的线材加热至熔融状态，进一步由打印头喷头17喷至底材上，进行叠层堆叠制作，当需要切换另一种颜色的打印线材3时，当前送料机构4停止工作，并解除送料摩擦轮与打印线材3的锁定，同时线材热熔机构6与打印头喷头17皆停止工作，此时打印头弹簧5拉动线材热熔机构6，使支撑联动板14及滑动板18回缩，并带动线材热熔机构6与打印头喷头17回缩复位，未融化的打印线材3随着线材热熔机构6与打印头喷头17的上升而退至送料机构4的外侧，当线材热熔机构6与打印头喷头17复位后送料机构4内部摩擦轮复位并与打印线材3锁定，同时另一组线材热熔机构6与打印头喷头17在打印线材3的推动下进入工位，从而进行另一种颜色材料的打印。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对发明的限制，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合，本领域技术人员在阅读完本说明书后可在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，可以根据需要对实施例做出没有创造性贡献的修改、替换和变型等，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种多功能3D打印头，包括打印头外壳（1），其特征在于：所述打印头外壳（1）内部滑动连接有多组滑动板（18），所述滑动板（18）位于延伸至所述打印头外壳（1）内部一端处设置有支撑联动板（14），所述支撑联动板（14）顶部一端设置有多组引导杆（15），所述引导杆（15）外侧滑动套接有线材热熔机构（6），所述线材热熔机构（6）底部设置有打印头喷头（17），所述线材热熔机构（6）顶部设置有接触式导电簧片（10），所述打印头外壳（1）内部中间顶端活动连接有与所述接触式导电簧片（10）配合的多向导电头（13）；

所述打印头外壳（1）顶部设置有送料机构（4），所述送料机构（4）内部贯穿有延伸至所述线材热熔机构（6）内部的打印线材（3）；

所述送料机构（4）输出端与所述线材热熔机构（6）之间连接有与所述打印线材（3）配合的双壁波纹管（9），所述打印头外壳（1）内壁与所述线材热熔机构（6）之间连接有与所述双壁波纹管（9）配合的打印头弹簧（5）；

打印线材（3）向双壁波纹管（9）内部输送，进一步进入线材热熔机构（6），此时线材热熔机构（6）及打印头喷头（17）未开始工作，进入线材热熔机构（6）的打印线材（3）无法喷出，且打印线材（3）被双壁波纹管（9）引导，配合双壁波纹管（9）包裹，打印线材（3）不会随着两端的压力产生回型扭曲，故而会在压力的作用下将线材热熔机构（6）向下推出，线材热熔机构（6）向下推出至底部后进一步带动支撑联动板（14）及滑动板（18）探出，使得线材热熔机构（6）被推送至多向导电头（13）的底部。

2.根据权利要求1所述的一种多功能3D打印头，其特征在于：所述打印头外壳（1）内部中间顶端设置有与所述多向导电头（13）滑动套接的导电头引导滑筒（12），所述导电头引导滑筒（12）内部顶端与所述多向导电头（13）之间连接有导电头弹簧（11）。

3.根据权利要求2所述的一种多功能3D打印头，其特征在于：所述导电头引导滑筒（12）内部开设有与所述导电头弹簧（11）及所述多向导电头（13）配合的滑动腔，所述滑动腔内壁为内八角结构。

4.根据权利要求1所述的一种多功能3D打印头，其特征在于：所述打印头外壳（1）内部设置有多组与所述滑动板（18）滑动套接的滑动套盒（8），所述支撑联动板（14）顶部设置有与所述引导杆（15）配合的支撑背板（7）。

5.根据权利要求1所述的一种多功能3D打印头，其特征在于：所述打印头外壳（1）内部呈中空结构，所述打印头外壳（1）底部开设有与所述打印头喷头（17）配合的打印口（16）。

6.根据权利要求1所述的一种多功能3D打印头，其特征在于：所述多向导电头（13）外侧呈八棱柱结构，且下端呈与所述接触式导电簧片（10）配合的圆弧收束状。

7.根据权利要求1所述的一种多功能3D打印头，其特征在于：所述打印头外壳（1）顶部设置有顶部固定基座（2）。

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