CN114701167B - 自动换料3d打印装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种自动换料3D打印机，包括：底座、立杆，底座与立杆固定连接，底座上设置有Y轴向直线运动机构，打印平台固定安装在Y轴向直线运动机构上，立杆固定连接有Z轴向直线运动机构，Z轴向直线运动机构上固定连接有X轴向直线运动机构，X轴向直线运动机构上设置有打印头模组，自动换料机构，设置在立杆远离底座的一端，自动换料机构对打印头模组自动换料，供料模组，设置在立杆形成的空腔内，用于对打印头模组供料。本发明可以实现全自动打印材料切换，可以实现多装材料的自动更换，节省时间，同时保证打印精度，且更换速度快、可靠性高、成本低。

Description

自动换料3D打印装置
技术领域
本发明涉及一种3D打印装置，尤其涉及一种自动换料3D打印装置。
背景技术
3D打印技术在多材料打印方面一直存在着一定的技术瓶颈，我们平时常见的挤出式3D打印机只能打印一种材料，为了实现多材料的3D打印，设备厂商一般会选择将喷头增加为两个，分别打印不同的材料，比如一种材料作为最终模型，另一种材料作为支撑结构等。然而，如果想再进一步的增加材料种类数量，则会变得很困难，因为再增加喷头会很困难。如果想使用一个喷头来打印多种材料，因为在不同材料之间的切换速度慢，则会变得非常困难，尤其很难实现在精确的位置快速、便捷、低成本的更换材料。
发明内容
本发明提供一种自动换料3D打印装置，可以实现全自动打印材料切换，可以实现多装材料的自动更换，节省时间，同时保证打印精度，且更换速度快、可靠性高、成本低。本发明的技术方案如下：
自动换料3D打印装置包括：底座、立杆，底座与立杆固定连接，立杆数量至少为2个；
底座上设置有Y轴向直线运动机构，打印平台固定安装在Y轴向直线运动机构上，Y轴向直线运动机构带动打印平台进行Y轴直线运动；
立杆固定连接有Z轴向直线运动机构，Z轴向直线运动机构上固定连接有X轴向直线运动机构，X轴向直线运动机构上设置有打印头模组，打印头模组通过Z轴向直线运动机构进行Z轴直线运动，打印头模组通过X轴向直线运动机构进行X轴直线运动；
自动换料机构，设置在立杆远离底座的一端，自动换料机构对打印头模组自动换料；
供料模组，设置在立杆形成的空腔内，用于对打印头模组供料；
所述自动换料机构包括换料行架、换料台、换料台电机、转换头放置架、转换头；换料行架固定安装在的立杆远离底座的一端，换料台电机固定安装在换料行架上，转换头放置架安装在换料行架的下方，转换头放置架上设置多个放置孔，转换头放置在转换头放置架上相应的放置孔中，换料台用于对打印头模组自动更换转换头。
Y轴向直线运动机构包括Y轴向电机、Y轴向滑杆、Y轴向滑块、Y轴向滑动平台；Y轴向滑杆固定安装在底座上；Y轴向滑块滑动安装在Y轴向滑杆上；Y轴向滑动平台固定安装在Y轴向滑块上，Y轴向电机固定安装在底座或者Y轴向滑杆上。
Z轴向直线运动机构包括Z轴向电机、Z轴向滑轨、Z轴向滑动平台；Z轴向滑轨固定安装在立杆上，Z轴向滑动平台与Z轴向滑轨滑动连接，Z轴向电机固定安装在底座或Z轴向滑动平台上。
X轴向直线运动机构包括X轴向电机、X轴向滑杆、X轴向滑动平台；X轴向滑杆通过X轴向滑杆底座固定安装在Z轴向滑动平台上；X轴向滑动平台与X轴向滑杆滑动连接，X轴向电机固定安装在X轴向滑杆底座上，X轴向电机驱动皮带轮带动X轴向滑动平台在X轴向滑杆上，在X方向上做直线运动。
打印头模组设置在X轴向滑动平台上。
换料台包括换料杆、换料旋转电机、换料升降电机；换料旋转电机垂直固定在换料行架上，可驱动换料杆做以Z方向为轴心的旋转运动；换料升降电机平行固定于换料行架上，可驱动换料杆做Z方向的升降运动；换料杆的两端分别设置第一换料头和第二换料头。
转换头包括转换头本体、第一磁环、第二磁环，转换头本体采用非磁材料，用以将第一磁环和第二磁环分隔，换料头可与第一磁环通过磁力吸合固定。
所述打印头模组包括第三磁环、换料头座；第三磁环固定安装在换料头座上，当第三磁环与第二磁环磁力吸合固定时，转换头与打印头模组磁力吸合固定。
供料模组包括料卷，料卷数量至少为2个，每个料卷的料头安装在对应的转换头上。
第一磁环上设置凹槽，当换料头与第一磁环通过磁力吸合固定时，第一磁环嵌合在凹槽中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明的3D打印装置的总体结构示意图；
图2为本发明的3D打印装置的三维运动原理结构示意图；
图3为本发明的3D打印装置的总体结构示意图的另一个方向的示意图；
图4为本发明的自动换料机构的结构示意图；
图5为本发明的转换头的详细结构示意图；
图6为本发明的转换头与打印头模组安装配合示意图；
图7为本发明的3D打印装置自动换料的过程示意图；
图8为本发明的3D打印装置自动换料的过程示意图；
图9为本发明的3D打印装置自动换料的过程示意图。
附图标号说明：
图1～图9中，包括底座100、立杆200、Y轴向直线运动机构300、Y轴向电机310、打印平台320、Y轴向滑杆330、Y轴向滑块340、Y轴向滑动平台350、Z轴向直线运动机构400、Z轴向电机410、Z轴向滑轨420、Z轴向滑动平台430、X轴向直线运动机构500、X轴向电机510、打印头模组600、610第三磁环、换料头座620、自动换料机构700、换料行架710、换料台720、换料杆721、换料旋转电机722、换料升降电机723、第一换料头724、第二换料头725、换料台电机730、转换头放置架740、转换头750、工作转换头750A、替换转换头750B、转换头本体751、第一磁环752、凹槽7521、第二磁环753、供料模组800。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，在本实施中，自动换料3D打印装置包括底座100和立杆200，底座100与立杆200固定连接。底座100上设置Y轴向直线运动机构300，Y轴向直线运动机构300包括Y轴向电机310、Y轴向滑杆330、Y轴向滑块340、Y轴向滑动平台350；Y轴向滑杆330固定安装在底座100上；Y轴向滑块340滑动安装在Y轴向滑杆330上；Y轴向滑动平台350固定安装在Y轴向滑块340上，Y轴向滑动平台350通过Y轴向滑块340在Y轴向滑杆330上滑动；Y轴向电机310固定安装在底座100或者Y轴向滑杆330上，Y轴向电机310优先地为步进电机；Y轴向电机310的转动轴带动皮带运动，Y轴向滑动平台350与皮带轮固定连接，Y轴向电机310的转动轴带动皮带轮运动，皮带轮通过皮带带动Y轴向滑动平台350通过Y轴向滑块340在Y轴向滑杆330上滑动。Y轴向电机310可以带动Y轴向滑动平台350在Y方向上做直线运动。打印平台320与Y轴向滑动平台350固定连接，Y轴向电机310带动打印平台320在Y方向上做直线运动。
如图1、图2所示，在本实施中，3D打印装置还包括Z轴向直线运动机构400，Z轴向直线运动机构400包括Z轴向电机410、Z轴向滑轨420、Z轴向滑动平台430；Z轴向滑轨420固定安装在立杆200上，Z轴向滑动平台430与Z轴向滑轨420滑动连接，Z轴向电机410固定安装在底座100或Z轴向滑动平台430上；Z轴向电机410驱动丝杆转动，丝杆Z轴向滑动平台430在Z方向上做直线运动。3D打印装置还包括X轴向直线运动机构500，X轴向直线运动机构500包括X轴向电机510、X轴向滑杆520、X轴向滑动平台530；X轴向滑杆通过X轴向滑杆底座固定安装在Z轴向滑动平台430上；X轴向滑动平台与X轴向滑杆滑动连接，X轴向电机510固定安装在X轴向滑杆底座上，X轴向电机510驱动皮带轮带动X轴向滑动平台在X轴向滑杆上，在X方向上做直线运动。3D打印装置还包括打印头模组600，打印头模组600设置在X轴向滑动平台530，通过Y轴向直线运动机构300、Z轴向直线运动机构400、X轴向直线运动机构500的运动调节，可以实现打印头模组600的三维方向的运动，进行3D打印产品。在本实施例中，Z轴向直线运动机构400的运动是通过电机驱动丝杆的方式实现的，X轴向直线运动机构500、Y轴向直线运动机构300的运动是通过电机驱动皮带轮的方式实现的，X轴向直线运动机构、Y轴向直线运动机构、Z轴向直线运动机构的实现不限于上述实现方式。
如图1、图3所示，本发明的3D打印装置还包括自动换料机构700和供料模组800。自动换料机构700包括换料行架710、换料台720、换料台电机730，换料行架710固定安装在机架的立杆200的上端，换料台电机730固定安装在换料行架710上，换料台720在换料台电机730的驱动下，可以沿X方向做直线运动。在本实施例中，换料台720的运动是通过电机驱动皮带轮的方式实现的，实际上还可以通过其他传动方式实现上述运动，如电机驱动螺杆运动。
如图3所示，自动换料机构700包括转换头放置架740和多个替换转换头750，转换头放置架740上设置多个放置孔，多个转换头750放置在转换头放置架740上相应的放置孔中，供料模组800可安装多个料卷，每个料卷的料头安装在对应的转换头中。可以对转换头进行编号，如图3所示的序号1、2、3、4、5，用于3D打印装置的控制系统根据操作人输入的程序进行换料操作。
如图4所示，在本实施例中，换料台720包括换料杆721、换料旋转电机722可驱动换料杆721做以Z方向为轴心的旋转运动，是通过电机直接驱动换料杆721进行旋转运动，换料升降电机723可驱动换料杆721做Z方向的升降运动，在本实施例中，是通过电机驱动齿轮，与换料杆721上的齿条配合来实现换料杆的升降运动。换料杆721的两端分别设置第一换料头724和第二换料头725。
如图5所示，转换头750包括转换头本体751、第一磁环752和第二磁环753，转换头本体751采用非磁材料，用以将第一磁环752和第二磁环753进行分隔。第一磁环752上设置凹槽7521，换料头724与第一磁环752通过磁力吸合固定时，第一磁环752嵌合在凹槽7521中，减少Z轴直线运动时换料头724与第一磁环752之间所需要的磁力。
如图6所示，打印头模组600包括第三磁环610、换料头座620；第三磁环610固定安装在换料头座620上。当工作转换头750A需要与打印头模组600固定时，第三磁环610与第二磁环753磁力吸合固定。
如图7所示，当转换头固定在打印头模组600上是，则为工作转换头750A，当转换头固定在转换头放置架740上时，则为替换转换头750B。在换料时，打印头模组600上升到预设的位置，位于预设的Z轴坐标位置时，固定在打印头模组600上的工作转换头750A和位于转换头放置架740上替换转换头750B位于同一高度，且工作转换头750A与替换转换头750B在X、Y轴平面上保持预设的距离。
如图8所示，换料杆721在换料旋转电机722和换料升降电机723的控制下，第一换料头724与打印头模组600上的工作转换头750A磁力吸合，同时第二换料头725与转换头放置架740上的即将替换的替换转换头750B磁力吸合。
如图9所示，换料杆721通过换料升降电机723进行升降运动，然后通过换料旋转电机722进行旋转运动，再做换料升降电机723进行升降运动，将打印头模组600的转换头与转换头放置架740上的替换转换头750B进行位置更换，再做旋转运动，实现换料头与转换头的分离，完成自动换料的过程。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种自动换料3D打印装置，包括其特征在于，所述自动换料3D打印装置包括：底座、立杆，底座与立杆固定连接，立杆数量至少为2个；
底座上设置有Y轴向直线运动机构，打印平台固定安装在Y轴向直线运动机构上，Y轴向直线运动机构带动打印平台进行Y轴直线运动；
立杆固定连接有Z轴向直线运动机构，Z轴向直线运动机构上固定连接有X轴向直线运动机构，X轴向直线运动机构上设置有打印头模组，打印头模组通过Z轴向直线运动机构进行Z轴直线运动，打印头模组通过X轴向直线运动机构进行X轴直线运动；
自动换料机构，设置在立杆远离底座的一端，自动换料机构对打印头模组自动换料；
供料模组，设置在立杆形成的空腔内，用于对打印头模组供料；
所述自动换料机构包括换料行架、换料台、换料台电机、转换头放置架、转换头；换料行架固定安装在立杆远离底座的一端，换料台电机固定安装在换料行架上，转换头放置架安装在换料行架的下方，转换头放置架上设置多个放置孔，转换头放置在转换头放置架上相应的放置孔中，换料台用于对打印头模组自动更换转换头；
所述换料台包括换料杆、换料旋转电机、换料升降电机；换料旋转电机垂直固定在换料行架上，可驱动换料杆做以Z方向为轴心的旋转运动；换料升降电机平行固定于换料行架上，可驱动换料杆做Z方向的升降运动；换料杆的两端分别设置第一换料头和第二换料头。
2.如权利要求1所述的自动换料3D打印装置，其特征在于：所述Y轴向直线运动机构包括Y轴向电机、Y轴向滑杆、Y轴向滑块、Y轴向滑动平台；Y轴向滑杆固定安装在底座上；Y轴向滑块滑动安装在Y轴向滑杆上；Y轴向滑动平台固定安装在Y轴向滑块上，Y轴向电机固定安装在底座或者Y轴向滑杆上。
3.如权利要求1所述的自动换料3D打印装置，其特征在于：所述Z轴向直线运动机构包括Z轴向电机、Z轴向滑轨、Z轴向滑动平台；Z轴向滑轨固定安装在立杆上，Z轴向滑动平台与Z轴向滑轨滑动连接，Z轴向电机固定安装在底座或Z轴向滑动平台上。
4.如权利要求1所述的自动换料3D打印装置，其特征在于：所述X轴向直线运动机构包括X轴向电机、X轴向滑杆、X轴向滑动平台；X轴向滑杆通过X轴向滑杆底座固定安装在Z轴向滑动平台上；X轴向滑动平台与X轴向滑杆滑动连接，X轴向电机固定安装在X轴向滑杆底座上，X轴向电机驱动皮带轮带动X轴向滑动平台在X轴向滑杆上，在X方向上做直线运动。
5.如权利要求1所述的自动换料3D打印装置，其特征在于：所述打印头模组设置在X轴向滑动平台上。
6.如权利要求1所述的自动换料3D打印装置，其特征在于：所述转换头包括转换头本体、第一磁环、第二磁环，转换头本体采用非磁材料，用以将第一磁环和第二磁环分隔，换料头可与第一磁环通过磁力吸合固定。
7.如权利要求6所述的自动换料3D打印装置，其特征在于：所述打印头模组包括第三磁环、换料头座；第三磁环固定安装在换料头座上，当第三磁环与第二磁环磁力吸合固定时，转换头与打印头模组磁力吸合固定。
8.如权利要求7所述的自动换料3D打印装置，其特征在于：所述供料模组包括料卷，料卷数量至少为2个，每个料卷的料头安装在对应的转换头上。
9.如权利要求8所述的自动换料3D打印装置，其特征在于：所述第一磁环上设置凹槽，当换料头与第一磁环通过磁力吸合固定时，第一磁环嵌合在凹槽中。
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Citations (26)

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