CN115091757B - 3d打印自动切换料装置及3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D打印自动切换料装置及3D打印机。该3D打印自动切换料装置包括切换机构、第一驱动机构和料盒机构。切换机构包括换向轴和多个换向轮，多个换向轮沿换向轴的轴向间隔，且沿周向分布。通过第一驱动机构驱动换向轴转动预设角度，使得至少一个换向轮运动至传动位置，位于传动位置的换向轮与卷料盘传动连接，从而对卷料盘上收卷的耗材进行放料操作，进而能够将对应颜色或材质的耗材挤出。通过第一驱动机构驱动换向轴转动不同角度，使得不同位置的换向轮转动至传动位置以与对应位置处的卷料盘传动连接，从而自动实现不同颜色或材质的耗材的切换。无需配备对应数量的驱动件也能实现多种颜色或多种材质的耗材的切换，节省装配空间。

Description

3D打印自动切换料装置及3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种3D打印自动切换料装置及3D打印机。

背景技术

熔融沉积型技术(FDM)是增材制造的主流技术之一。它利用热塑性材料(ABS或PLA)的热熔性和粘接性，将热塑性材料在挤出机构内加热成熔融态。挤出机构在设定程序控制下，沿着模型轮廓轨迹进行水平面运动和竖直方向的运动，打印材料被挤出后冷却固化，并与周围材料粘接，每一个层面都是在上一层层面上堆积而成，直至按模型层层堆积完成为止。

现有的3D打印装置大多都能实现多种颜色或多种材质的打印，当需要更换耗材颜色或材质时，一种方式是人工换料，另一方式是配备对应数量的电机分别控制对应颜色或材质的耗材送出。由于电机数量过多，存在占用空间大，增加制造成本的问题。

发明内容

基于此，有必要针对传统的3D打印装置存在占用空间大以及加工成本较高的问题，提供一种解决上述问题的3D打印自动切换料装置。

一种3D打印自动切换料装置，包括：

切换机构，所述切换机构包括换向轴和多个沿所述换向轴的轴向间隔安装的换向轮，且至少两个所述换向轮沿所述换向轴的周向间隔分布；

料盒机构，所述料盒机构包括多个沿所述换向轴的轴向间隔设置的卷料盘；

第一驱动机构，所述第一驱动机构与所述换向轴连接，所述第一驱动机构用于驱动所述换向轴绕自身轴线转动预设角度，以使至少一个所述换向轮位于传动位置，位于所述传动位置的所述换向轮用于与对应位置的所述卷料盘传动连接；

所述换向轮被配置为可操作地绕自身轴线转动，以带动与之传动连接的所述卷料盘转动。

在其中一个实施例中，所述3D打印自动切换料装置包括第二驱动机构，所述第二驱动机构包括与所述换向轮连接的第二驱动件，所述第二驱动件用于驱动多个所述换向轮绕自身轴线转动。

在其中一个实施例中，所述第二驱动机构还包括驱动轴和套设于所述驱动轴的多个第二驱动轮，多个所述第二驱动轮沿所述驱动轴的轴向间隔设置；

所述第二驱动件与所述驱动轴连接，并通过所述驱动轴驱动所述第二驱动轮绕自身轴线转动；每一所述第二驱动轮对应与一个所述换向轮传动连接。

在其中一个实施例中，所述换向轴沿自身轴向构造有通孔，所述驱动轴和多个所述第二驱动轮均容设于所述通孔；

所述换向轴沿自身径向设置有多个连通于所述通孔的第一安装孔，各所述第一安装孔对应安装有一个所述换向轮，且所述换向轮转动连接于所述第一安装孔的孔壁。

在其中一个实施例中，每一所述第一安装孔的孔壁对应连接有一个第二安装座，每一所述第二安装座均包括两个第二安装板，两个所述第二安装板之间转动连接有中间轴；所述换向轮套设于所述中间轴，且抵接于两个所述第二安装板之间。

在其中一个实施例中，所述换向轴包括第一段和第二段，所述第一段和所述第二段彼此相向的一端均设置有第一安装板，各所述第一安装板连接于所述第二驱动机构的第一安装座。

在其中一个实施例中，所述换向轮的数量至少为三个，其中两个所述换向轮位于所述换向轴的周向的位置相同。

在其中一个实施例中，所述第一驱动机构包括第一驱动件和带传动组件，所述带传动组件包括主动轮、从动轮、以及张紧连接于所述主动轮和所述从动轮之间的输送带，所述第一驱动件与所述主动轮连接，所述换向轴与所述从动轮同轴连接；所述第一驱动件通过所述带传动组件带动所述换向轴绕自身轴线转动预设角度。

在其中一个实施例中，沿所述换向轴的轴向，所述第一驱动件位于所述主动轮靠近所述换向轴的一侧。

在其中一个实施例中，所述3D打印自动切换料装置包括料盘驱动轮以及两个传动连接的挤出轮，两个挤出轮之间具有用于供耗材穿过的压紧间隙；

位于所述传动位置的所述换向轮与其中一个所述挤出轮传动连接，另一个所述挤出轮与所述料盘驱动轮传动连接，所述料盘驱动轮与所述卷料盘传动连接。

在其中一个实施例中，所述3D打印自动切换料装置包括两个传动连接的挤出传动轮，两个所述挤出轮分别对应与一个所述挤出传动轮同轴连接；

位于所述传动位置的所述换向轮与其中一个所述挤出传动轮传动连接，另一个所述挤出传动轮与所述料盘驱动轮传动连接。

在其中一个实施例中，所述换向轮和所述挤出传动轮均为齿轮；

所述3D打印自动切换料装置包括与所述料盘驱动轮同轴连接的料盘齿轮，所述料盘齿轮与所述另一个所述挤出传动轮啮合传动，所述料盘齿轮绕自身轴线转动，带动所述料盘驱动轮同步转动。

在其中一个实施例中，所述换向轮、所述挤出轮、所述料盘驱动轮和所述卷料盘的线速度均相同。

一种3D打印机，包括如上所述的3D打印自动切换料装置。

本技术方案具有以下有益效果：上述3D打印自动切换料装置，包括切换机构、第一驱动机构和料盒机构。切换机构包括换向轴和多个换向轮，多个换向轮沿换向轴的轴向间隔，且沿周向分布。料盒机构包括多个卷料盘，每个卷料盘上缠绕的耗材的材质或颜色不同。通过第一驱动机构驱动换向轴转动预设角度，使得至少一个换向轮运动至传动位置，位于传动位置的换向轮与卷料盘传动连接。如此，换向轮绕自身轴线转动时，带动与之连接的卷料盘转动，从而对卷料盘上收卷的耗材进行放料操作，进而能够将对应颜色或材质的耗材挤出。通过第一驱动机构驱动换向轴转动不同角度，使得不同位置的换向轮转动至传动位置以与对应位置处的卷料盘传动连接，从而自动实现不同颜色或材质的耗材的切换。该3D打印自动切换料装置无需配备对应数量的驱动件也能实现多种颜色或多种材质的耗材的切换，大大节省了装配空间，且降低了加工制造成本。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的3D打印自动切换料装置的结构示意图；

图2为图1所示的3D打印自动切换料装置去掉换向轴的结构示意图；

图3为图2所示A处的局部放大图；

图4为图2所示的3D打印自动切换料装置的局部示意图；

图5为图4所示的3D打印自动切换料装置在第一视角的局部爆炸图；

图6为图4所示的3D打印自动切换料装置在第二视角的爆炸图；

图7为本发明第二实施例提供的3D打印自动切换料装置的局部示意图。

附图标记：10-3D打印自动切换料装置；110-换向轴；111-第一安装孔；112-第三安装孔；113-第一安装板；114-第一段；115-第二段；120-换向轮；200-第一驱动机构；210-第一驱动件；220-带传动组件；221-主动轮；222-从动轮；223-输送带；300-料盒机构；310-卷料盘；320-料壳；321-通风孔；400-第二驱动机构；410-第一安装座；420-第二驱动件；430-驱动轴；440-第二驱动轮；450-第二安装座；451-第二安装板；460-第二安装孔；511-第一挤出传动轮；512-第二挤出传动轮；521-第一挤出轮；522-第二挤出轮；530-料盘齿轮；540-料盘驱动轮；1000-耗材。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1和图2所示，本发明一实施例提供的3D打印自动切换料装置10包括切换机构、第一驱动机构200和料盒机构300。其中，切换机构包括换向轴110和多个安装于换向轴110的换向轮120，多个换向轮120沿换向轴110的轴向间隔设置，且至少两个换向轮120沿换向轴110的周向间隔分布。料盒机构300包括多个沿换向轴110的轴向间隔设置的卷料盘310，每个卷料盘310上缠绕的耗材1000的材质或颜色不同。第一驱动机构200与换向轴110连接，第一驱动机构200用于驱动换向轴110绕自身轴线转动预设角度，以使至少一个换向轮120位于传动位置，位于传动位置的换向轮120用于与对应位置的卷料盘310传动连接。换向轮120被配置为可操作地绕自身轴线转动，以带动与之传动连接的卷料盘310转动，从而对卷料盘310上收卷的耗材1000进行放料操作，进而能够将对应颜色或材质的耗材1000挤出。

通过第一驱动机构200驱动换向轴110转动不同角度，使得不同位置的换向轮120转动至传动位置，以与对应位置处的卷料盘310传动连接，从而自动实现不同颜色或材质的耗材1000的切换。该3D打印自动切换料装置10无需配备对应数量的驱动件也能实现多种颜色或多种材质的耗材1000的切换，大大节省了装配空间，且降低了加工制造成本。

如图2所示，以换向轴110上均布了四个换向轮120，且料盒机构300位于换向轴110的下方为例，对应地，卷料盘310的数量为四个。沿着OX方向，将四个换向轮120分别命名为1号、2号、3号和4号。从图2中可以看出，1号换向轮位于换向轴110的左端；2号换向轮位于换向轴110的下端，且能够与2号卷料盘传动连接，即2号换向轮处于传动位置；3号换向轮位于换向轴110的右端，4号换向轮位于换向轴110的上端。将各个换向轮当前所处的位置看做是初始位置即0度的话，当第一驱动机构200驱动换向轴110顺时针转动90度后，则3号换向轮转动至传动位置，即位于换向轴110的下方，使得3号卷料盘能够进行放料操作；当第一驱动机构200驱动换向轴110顺时针转动180度后，则4号换向轮转动至传动位置，使得4号卷料盘能够进行放料操作；当第一驱动机构200驱动换向轴110顺时针转动270度后，1号换向轮位于传动位置，1号卷料盘能够进行放料操作。

在本实施例中，由于四个换向轮沿换向轴110的周向均布，因此预设角度分别为90度、180度、270度、360度。在其他实施方式中，换向轮的数量也可以为奇数个，且相邻换向轮沿周向的间距可以不等，例如换向轮的数量为三个，对应的预设角度分别为60度、150度、270度。只要保证转动至传动位置的换向轮不会与其他位置的换向轮发生干涉即可。

在本实施例中，料盒机构300位于换向轴110的下方，因此传动位置为换向轴110的下方。可以理解地，在其他实施方式中，传动位置也可以是其他位置。例如卷料盘位于换向轴的左侧时，对应地，传动位置则为换向轴的左端。

如图6所示，在一实施例中，第一驱动机构200包括第一驱动件210，第一驱动件210用于驱动换向轴110绕自身轴线转动不同角度，从而将不同位置的换向轮120转动至传动位置。第一驱动件210具体可以为第一电机。

如图4至图6所示，在又一实施例中，第一驱动机构200还包括带传动组件220和第三安装板230，带传动组件220包括主动轮221、从动轮222、以及张紧连接于主动轮221和从动轮222之间的输送带223，主动轮221和从动轮222均转动连接于第三安装板230上，以保证主动轮221和从动轮222在运动过程中的稳定性。第一驱动件210的动力输出端与主动轮221连接，换向轴110与从动轮222同轴连接，通过第一驱动件210和带传动组件220将动力传递至换向轴110，使得换向轴转动预设角度，以切换换向轮120的周向位置。

进一步地，沿换向轴110的轴向，第一驱动件210设置于主动轮221靠近换向轴110的一侧，即第一驱动件210和换向轴110均位于主动轮221的同侧。由于第一驱动件布置于主动轮221靠近换向轴的一侧，因此能够减少第一驱动件沿轴向的占用空间，进而减少第一驱动机构200和换向轴110整体沿轴向的占用空间，进而提升3D打印自动切换料装置10的布局紧凑性。

如图5所示，在一具体的实施例中，3D打印自动切换料装置10包括第二驱动机构400，第二驱动机构400包括第一安装座410以及连接于换向轮120的第二驱动件420，第二驱动件420安装于第一安装座410，通过第二驱动件420驱动不同位置的换向轮120绕自身轴线转动，进而将位于传动位置的换向轮120的转动动力传递给对应位置处的卷料盘310，实现卷料盘310的自动放料操作和收料操作，提高整个装置的自动化程度。具体地，第二驱动件420可以为第二电机，当第二电机正转时，对应位置处的卷料盘310能够进行放料操作；当第二电机反转时，对应位置处的卷料盘310能够进行收料操作。

如图4至图6所示，在又一具体的实施例中，第二驱动机构400还包括驱动轴430和套设于驱动轴430的多个第二驱动轮440，多个第二驱动轮440沿驱动轴430的轴向间隔设置。第二驱动件420与驱动轴430连接，并通过驱动轴430驱动第二驱动轮440绕自身轴线转动；第二驱动轮440的数量与换向轮120的数量对应，每一个第二驱动轮440对应与一个换向轮120传动连接。也就是说，当第二驱动件420处于工作状态时，所有的换向轮120均会绕自身轴线转动，保证位于传动位置的任一换向轮120将动力传递至卷料盘310的可靠性，实现卷料盘310的自动收放料。

在其他实施方式中，也可以不设置驱动轴和驱动轮，3D打印自动切换料装置可包括直线导轨，第二驱动件滑动连接于直线导轨，直线导轨用于驱动第二驱动件沿换向轴的轴向移动。当某一换向轮运动至传动位置后，直线导轨驱动第二驱动件移动至与该位置处的换向轮连接，进而将动力传递至对应位置处的卷料盘。

如图4至图6所示，在其中一个实施例中，换向轴110沿自身轴向构造有通孔，驱动轴430和多个第二驱动轮440均容设于通孔，通过将驱动轴430和第二驱动轮440布置与换向轴110的通孔内，减少驱动部件外露的可能，提升防尘性能以及装置整体的美观程度。换向轴110沿自身径向设置有多个连通于通孔的第一安装孔111，各第一安装孔111对应安装有一个换向轮120，换向轮120转动连接于第一安装孔111的两个孔壁，可以理解地，两个孔壁沿换向轴110的轴向分布。通过将换向轮120部分容纳于第一安装孔111，一方面能够减少换向轮120外露导致杂物粘附影响传动稳定性的风险，起到保护换向轮120的作用；另一方面，通过第一安装孔111的孔壁对换向轮120沿自身轴向进行限位，降低换向轮120在转动过程中发生轴向位移的可能，进而保证其转动至传动位置后，能够与对应位置的卷料盘310传动连接，保证动力传递的可靠性。

如图3至图5所示，在一可选的实施例中，每一第一安装孔111的孔壁对应连接有一个第二安装座450，每一个第二安装座450均包括两个沿换向轴110的轴向布置的第二安装板451，两个第二安装板451之间转动连接有中间轴；换向轮120套设于中间轴，且抵接于两个第二安装板451之间。第一安装孔111的孔壁和第二安装板451上均开设有第三安装孔112，通过紧固件先后穿过两个部件上的第三安装孔112以将换向轮120安装于换向轴110上，保证换向轮120在转动过程中的稳定性。在其他实施方式中，沿换向轴的轴向，第一安装孔的两个侧壁上设置有连接孔，换向轮所连接的中间轴伸入两个连接孔内，并转动连接于连接孔的孔壁。

如图4至图6所示，在一实施例中，换向轴110包括第一段114和第二段115，二者均为圆柱状结构。通过将换向轴110设置为两段式，降低换向轴110长度过长发生弯曲变形的风险，进而保证安装于换向轴110上的换向轮120的运动平稳性。具体地，第一段114和第二段115彼此相向的一端均设置有第一安装板113，第一安装座410和第一安装板113上均设置有第二安装孔460，从而能够通过紧固件将第一段114和第二段115连接于第一安装座410上，进而保证第一段114和第二段115的同步转动。

在其中一个实施例中，换向轮的数量至少为三个，其中两个换向轮位于换向轴的周向的位置相同，如此，两个周向位置相同的换向轮能够同时转动至传动位置，进而使得两个卷料盘能够同时进行放料操作，实现两种耗材的同时挤出，从而能够满足双色或者双材质的打印需求。

如图3所示，在其中一个实施例中，3D打印自动切换料装置10包括料盘驱动轮540以及第一挤出轮521和第二挤出轮522，第一挤出轮521和第二挤出轮522传动连接，且二者之间具有压紧间隙，穿过压紧间隙的耗材1000与两个挤出轮抵接，位于传动位置的换向轮120与第一挤出轮521传动连接，第二挤出轮522与料盘驱动轮540传动连接，料盘驱动轮540与卷料盘310传动连接。如此，位于传动位置的换向轮120不仅能够将动力传递至卷料盘310，同时能够将动力传递至两个挤出轮，使得卷料盘310进行放料操作时，两个挤出轮同时反向转动，在摩擦力的作用下带动耗材1000移动，从而将耗材1000送出，保证送料的顺畅程度。进一步地，在送料过程中，通过两个挤出轮夹紧耗材1000并引导耗材1000移动，从而对耗材1000进行导向和限位，降低其随意偏摆导致扭曲缠绕的风险，保证耗材1000进入喷头的顺畅程度，进而保证打印效率和打印稳定性。

进一步地，换向轮120、两个挤出轮、料盘驱动轮540和卷料盘310的线速度均相同。在进料过程中，由于料盘驱动轮540和两个挤出轮的线速度一致，而卷料盘310是在料盘驱动轮540的作用下转动，且卷料盘310和料盘驱动轮540的线速度一致，也就是说，在单位时间内，卷料盘310转过的弧长和两个挤出轮转过的弧长一致，即二者放出耗材1000的长度一致，使得送料速度和挤料速度相匹配，降低卷料盘310送出的耗材长度大于两个挤出轮挤出的耗材长度时，所导致的耗材缠绕风险，也能降低卷料盘310送出的耗材长度小于两个挤出轮挤出的耗材长度时，所导致的断料风险，提升送料可靠性，进而保证打印效率和打印质量。同理，在执行退料操作时，由于耗材1000退回的长度一致，也可以保证耗材1000退料后能够完全缠绕在卷料盘310上，降低收料不齐导致物料缠绕混乱的情况，降低再次使用的堵料风险。

如图3所示，在其中一个实施例中，3D打印自动切换料装置10包括传动连接的第一挤出传动轮511和第二挤出传动轮512，第一挤出传动轮511与第一挤出轮521同轴连接，第二挤出传动轮512与第二挤出轮522同轴连接，同轴连接的意思是，二者均套设于同一个连接轴上，使得其中一个挤出传动轮转动时，同轴连接的挤出轮在连接轴的作用下同步转动。位于传动位置的换向轮120与第一挤出传动轮511传动连接，第二挤出传动轮512与料盘驱动轮540传动连接。如此，第一挤出传动轮511转动的同时能够带动第一挤出轮521同步转动，通过两个挤出传动轮同时反向转动，带动第一挤出轮521和第二挤出轮522同时反向转动，实现进料操作和退料操作。进一步地，第一挤出传动轮511与料盘驱动轮540连接，且二者能够同时反向转动，从而通过第一挤出传动轮511将动力传递至料盘驱动轮540，进而带动卷料盘310相对料盘驱动轮540反向转动，使得卷料盘310的送料方向与两个挤出轮的挤料方向一致。

在其他实施方式中，也可以不设置挤出传动轮，第一挤出轮和第二挤出轮之间为摩擦传动，其中一个挤出轮沿自身周向开设有环形槽，环形槽与另一个挤出轮的周面之间形成压紧间隙，耗材穿过该环形槽后与另一个挤出轮抵接，使得另一个挤出轮转动时能够带动耗材移动，从而实现送料。

如图3所示，在一个具体的实施例中，换向轮120为换向齿轮，第一挤出传动轮511为第一挤出齿轮，第二挤出传动轮512为第二挤出齿轮。如此，位于传动位置的换向齿轮带动第一挤出齿轮转动时，第一挤出齿轮带动第二挤出齿轮转动，进而再将动力传递至第一挤出轮521和第二挤出轮522，实现耗材1000的挤出，其工作可靠性较高、传动比稳定。在其他实施例中，换向轮以及两个挤出传动轮均为胶轮，换向轮与第一挤出传动轮摩擦传动，第一挤出传动轮和第二挤出传动摩擦传动，使得换向轮和两个挤出传动轮的制造更为简单，运动更为平稳。

如图3所示，在又一实施例中，第一挤出轮521和第二挤出轮522均为挤出胶轮，两个挤出胶轮的直径相同。具体地，第一挤出齿轮和第二挤出齿轮的中心均设置有第一连接轴，两个挤出胶轮分别套设于两个第一连接轴的端部，使得挤出齿轮绕自身轴线转动的同时，能够带动与其连接的挤出胶轮同步转动，两个挤出胶轮通过滑动摩擦带动耗材1000前进或后退。第一连接轴远离挤出胶轮的端部还套设有第一轴承，通过设置第一轴承降低转动过程中由于滑动摩擦产生的噪音。

如图3所示，在一实施例中，3D打印自动切换料装置10包括与料盘驱动轮540同轴连接的料盘齿轮530，料盘齿轮530与第二挤出齿轮啮合传动，料盘齿轮530绕自身轴线转动，带动料盘驱动轮540同步转动。料盘齿轮530的中心设置有第二连接轴，料盘驱动轮540套设于第二连接轴的端部，使得料盘齿轮530绕自身轴线转动的同时，能够带动与其同轴连接的料盘驱动轮540同步转动，进而通过料盘驱动轮540将动力传递至卷料盘310。其中，两个挤出齿轮以及料盘齿轮530的齿数以及模数均相等，使得三者的转速相等，以保证多个部件运动速度的同步性。

如图3所示，在一实施例中，换向轮120、第一挤出传动轮511、第二挤出传动轮512和料盘齿轮530均沿竖直方向布置，从而能够节省装置整体沿水平方向的占用空间。如图7所示，在其他实施方式中，换向轮120、第一挤出传动轮511、第二挤出传动轮512和料盘齿轮530也可以沿竖直方向错开，卷料盘310可以位于换向轮120的左侧，位于传动位置的换向轮120将动力传递至第一挤出传动轮511，第一挤出传动轮511将动力传递至第二挤出传动轮512，第二挤出传动轮512将动力传递至料盘驱动轮540，进而再传递至卷料盘310，使得卷料盘310的放料方向与两个挤出轮的挤出方向相同，送料操作更为流畅。

如图2所示，在一实施例中，料盒机构还包括料壳320，料壳320的数量与卷料盘310的数量对应，每一卷料盘310均转动连接于料壳320上，料壳320的底部设置有通风孔321。由于耗材1000是卷绕在卷料盘310上，而卷料盘310又是跟位于传动位置的换向轮120传动连接，因此换向轮120转动过程中产生的热量会传导至卷料盘310，进而传导至耗材1000上，耗材1000受到热量影响可能会发生软化，影响后续进入挤出机构的顺畅程度。通过设置通风孔321，使得卷料盘310温度升高时，能够利用通风孔321与外界空气进行循环，起到一定程度的散热作用，使得整个装置具有良好的通风散热性能，保证后续送料的稳定性。

上述3D打印自动切换料装置10，由于第二驱动轮440与换向轮120啮合传动，因此能够通过第二驱动件420驱动换向轮120绕自身轴线转动。进一步地，位于传动位置的换向轮120将动力传递至与其啮合的第一挤出传动轮511，第一挤出传动轮511与第二挤出传动轮512啮合，第二挤出传动轮512将动力传递至料盘齿轮530，由于料盘齿轮530与料盘驱动轮540同轴连接，因此通过料盘驱动轮540将动力传递至卷料盘310，从而使得对应位置处的卷料盘310转动，实现放料或者收料操作。通过第一驱动机构200驱动换向轴110转动不同角度，能够使不同位置的卷料盘310进行放料操作从而实现自动换料的功能。在某一卷料盘310进行放料操作的同时，第一挤出轮521和第二挤出轮522在两个挤出传动轮的作用下反向转动，因此能够对耗材1000进行导向和限位，使放料操作更为顺畅。进一步地，由于换向轮120、两个挤出轮、料盘驱动轮540和卷料盘310的线速度均相同，因此在放料过程中，卷料盘310转过的弧长和两个挤出轮转过的弧长一致，即二者放出耗材1000的长度一致，因此能够降低送料速度和挤料速度不匹配导致的耗材1000缠绕或断料的风险，保证换料和送料的稳定性，进而保证打印效率和打印质量。

进一步地，本发明还提供一种3D打印机(图未示)，包括上述的3D打印自动切换料装置10。该3D打印机通过第一驱动机构200驱动换向轴110转动预设角度，使得至少一个换向轮120运动至传动位置，位于传动位置的换向轮120与卷料盘310传动连接。如此，换向轮120绕自身轴线转动时，带动与之连接的卷料盘310转动，从而对卷料盘310上收卷的耗材1000进行放料操作，进而能够将对应颜色或材质的耗材1000挤出。通过第一驱动机构200驱动换向轴110转动不同角度，使得不同位置的换向轮120转动至传动位置以与对应位置处的卷料盘310传动连接，从而自动实现不同颜色或材质的耗材1000的切换。该3D打印自动切换料装置10无需配备对应数量的驱动件也能实现多种颜色或多种材质的耗材1000的切换，大大节省了装配空间，且降低了加工制造成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种3D打印自动切换料装置，其特征在于，包括：

切换机构，所述切换机构包括换向轴和多个沿所述换向轴的轴向间隔安装的换向轮，且至少两个所述换向轮沿所述换向轴的周向间隔分布；

料盒机构，所述料盒机构包括多个沿所述换向轴的轴向间隔设置的卷料盘；

第一驱动机构，所述第一驱动机构与所述换向轴连接，所述第一驱动机构用于驱动所述换向轴绕自身轴线转动预设角度，以使至少一个所述换向轮位于传动位置，位于所述传动位置的所述换向轮用于与对应位置的所述卷料盘传动连接；

所述换向轮被配置为可操作地绕自身轴线转动，以带动与之传动连接的所述卷料盘转动；

所述3D打印自动切换料装置包括料盘驱动轮、第一挤出轮和第二挤出轮，所述第一挤出轮和所述第二挤出轮传动连接，且二者之间具有用于供耗材穿过的压紧间隙；位于所述传动位置的所述换向轮与所述第一挤出轮传动连接，所述第二挤出轮与所述料盘驱动轮传动连接，所述料盘驱动轮和所述卷料盘传动连接。

2.根据权利要求1所述的3D打印自动切换料装置，其特征在于，还包括第二驱动机构，所述第二驱动机构包括与所述换向轮连接的第二驱动件，所述第二驱动件用于驱动多个所述换向轮绕自身轴线转动。

3.根据权利要求2所述的3D打印自动切换料装置，其特征在于，所述第二驱动机构还包括驱动轴和套设于所述驱动轴的多个第二驱动轮，多个所述第二驱动轮沿所述驱动轴的轴向间隔设置；

所述第二驱动件与所述驱动轴连接，并通过所述驱动轴驱动所述第二驱动轮绕自身轴线转动；每一所述第二驱动轮对应与一个所述换向轮传动连接。

4.根据权利要求3所述的3D打印自动切换料装置，其特征在于，所述换向轴沿自身轴向构造有通孔，所述驱动轴和多个所述第二驱动轮均容设于所述通孔；

所述换向轴沿自身径向设置有多个连通于所述通孔的第一安装孔，各所述第一安装孔对应安装有一个所述换向轮，且所述换向轮转动连接于所述第一安装孔的孔壁。

5.根据权利要求4所述的3D打印自动切换料装置，其特征在于，每一所述第一安装孔的孔壁对应连接有一个第二安装座，每一所述第二安装座均包括两个第二安装板，两个所述第二安装板之间转动连接有中间轴；所述换向轮套设于所述中间轴，且抵接于两个所述第二安装板之间。

6.根据权利要求2所述的3D打印自动切换料装置，其特征在于，所述换向轴包括第一段和第二段，所述第一段和所述第二段彼此相向的一端均设置有第一安装板，各所述第一安装板连接于所述第二驱动机构的第一安装座。

7.根据权利要求1所述的3D打印自动切换料装置，其特征在于，所述换向轮的数量至少为三个，其中两个所述换向轮位于所述换向轴的周向的位置相同。

8.根据权利要求1所述的3D打印自动切换料装置，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一驱动件和带传动组件，所述带传动组件包括主动轮、从动轮、以及张紧连接于所述主动轮和所述从动轮之间的输送带，所述第一驱动件与所述主动轮连接，所述换向轴与所述从动轮同轴连接；所述第一驱动件通过所述带传动组件带动所述换向轴绕自身轴线转动预设角度。

9.根据权利要求8所述的3D打印自动切换料装置，其特征在于，沿所述换向轴的轴向，所述第一驱动件位于所述主动轮靠近所述换向轴的一侧。

10.一种3D打印机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的3D打印自动切换料装置。