CN115674676A - 一种3d打印机夹角结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印机夹角结构，包括散热体，散热体内部一端设有进料通道，散热体内部另一端设有第一喉管与连接管，进料通道的一端穿出散热体向外延伸固定有进料口，第一喉管的一端固定在进料通道上，进料通道的另一端固定连接于连接管的一端，加热块上嵌设有第二喉管，连接管的另一端穿过第一喉管以及第二喉管伸入加热块内部，并连接于弧形流管的一端，弧形流管采用圆弧结构，实现顺滑过渡，物料流动阻力小，直管上安装有夹持组件，利用电机通过驱动轴带动夹持组件带动直管以及打印头进行转动，直管以及打印头在软管作用下方便转动调节角度，调节角度为0~180°，一方面打印头可实现变角度打印，另一方面可节约打印头的空间。

Description

一种3D打印机夹角结构

技术领域

本发明涉及3D打印机技术领域，具体为一种3D打印机夹角结构。

背景技术

3D打印机又称三维打印机（3DP），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。3D打印无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体， 从而极大地缩短了产品的生产周期，提高了生产率；

3D打印技术可用于珠宝，鞋类，工业设计，建筑，工程和施工（AEC），汽车，航空航天，牙科和医疗产业，教育，地理信息系统，土木工程，和许多其他领域，3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料，堆叠薄层的形式有多种多样，可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质，有些打印机还能结合不同介质，令打印出来的物体一头坚硬而另一头柔软。

3D打印机的打印头，其结构组成包括散热体、喉管、加热块、喷嘴等。塑料物料经过散热体内孔传递至喷嘴端最终通过加热熔融挤出成型，其中物料经过的流道称为打印头流道。目前市场3D打印机打印头流道均为180°直线结构，物料沿直线方向挤出或回抽，阻力较小，打印效果较好，喷嘴挤料方向与物料进料方向平行，但这种平行结构的打印头，往往会在带迎头流道的轴向上占用较大空间，对一些空间较小的精密打印，造成了不便，不能调节使用角度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D打印机夹角结构，改变固有的物料出料方向，打印头的挤料方向与进料通道的进料方向成一定角度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种3D打印机夹角结构，包括散热体，所述散热体内部一端设有进料通道，所述散热体内部另一端设有第一喉管与连接管，所述进料通道的一端穿出散热体向外延伸固定有进料口，所述第一喉管的一端固定在进料通道上，所述进料通道的另一端固定连接于连接管的一端，所述加热块上嵌设有第二喉管，所述连接管的另一端穿过第一喉管以及第二喉管伸入加热块内部，并连接于弧形流管的一端，所述弧形流管采用圆弧结构，实现顺滑过渡，物料流动阻力小，所述弧形流管的另一端连接于软管的一端，所述软管的另一端连接于直管的一端，所述直管的另一端螺纹连接于打印头，方便打印头的拆装，满足单手换喷嘴功能，直管上安装有夹持组件，所述夹持组件固定连接于电机的驱动轴，电机的底部通过支架固定在加热块上，利用电机通过驱动轴带动夹持组件带动直管以及打印头进行转动，直管以及打印头在软管作用下方便转动调节角度，调节角度为0~180°。

优选的，所述第一喉管、连接管和第二喉管均采用导热性好的金属材质，如铜、铝等，通过第一喉管、连接管和第二喉管的设置提高了热传导及隔热效果，进而能够有效消除高温热蠕变，避免打印堵料的现象。

优选的，所述直管以及打印头与进料通道的夹角为90°，当夹角为90°时，即直管与进料通道垂直，此时从进料口水平进入的物料，最终从竖直方向挤出，即打印头实现了物料从进入到挤出的90°弯折，这样的结构，节约了打印头在进料通道轴线上的空间。

优选的，为了便于通过夹持组件固定夹持不同的直管，所述夹持组件包括固定座和移动座，固定座固定在第一底座上，移动座的底部通过多个滑轮滑动安装在位于第一底座上的滑槽内，固定座的底部螺纹安装在第一螺杆上，第一螺杆的一端通过第一轴承连接于固定座，第一螺杆的另一端设有第一圆环，具体操作是利用第一圆环驱动第一螺杆转动时，同时移动座在第一底座上的滑槽内滑动作用下，带动移动座沿着第一螺杆在滑槽中进行横向移动，以通过移动座与固定座对不同的直管进行固定夹持。

优选的，为了使得直管在受到固定座和移动座的固定夹持时不易受到损坏，所述固定座和移动座的内壁上均设有防护垫，通过防护垫的设置，起到防护作用。

优选的，所述加热块和散热体之间留有间隙，避免热量传导，散热体与加热块之间还设有支撑柱，支撑柱的数目为两个，通过双支撑柱的设置，实现抗扭，以保护第一喉管，提高打印头整体的刚度。

优选的，所述第一喉管为内部中空的锥形喉管，所述第二喉管为内部中空的圆台形喉管，第一喉管与散热体接触面采用锥形结构，贴合面积更大，散热效果佳。

优选的，所述加热块内设有电加热丝，通过电加热丝为加热块内部进行加热，电加热丝包括电热丝和电源，接通电源后，电源为电热丝进行加热，通过电加热丝为加热块内部进行加热。

优选的，所述固定座与移动座的夹持面均设有弧形槽，通过弧形槽的设置，使得固定座与移动座夹持直管更加牢固、稳定。

优选的，所述弧形流管的另一端与软管的一端通过第一连接头可拆卸连接，弧形流管与软管之间方便拆装，便于清洗，软管的另一端通过第二连接头可拆卸连接于直管的一端，软管与直管之间方便拆装，便于清洗。

优选的，所述电机的底部通过支架组件安装在散热体上，所述支架组件包括顶板和第二底座，所述顶板的底部固定在两个套筒的顶端，所述套筒的底端螺纹安装在两个第二螺杆上，两个第二螺杆的底端均通过第二轴承安装在底座上，两个第二螺杆上均固定有横向锥形齿轮，所述第二底座上通过轴承座安装有转轴，所述转轴的中部设有第二圆环，所述转轴的两端均设有竖向锥形齿轮，所述竖向锥形齿轮啮合连接于横向锥形齿轮，利用第二圆环驱动转轴转动时，转轴通过两端的竖向锥形齿轮带动横向锥形齿轮以及两个第二螺杆进行同步转动，从而通过两个套筒带动顶板以及电机和夹持组件进行高度调节。

优选的，所述加热块外部设有控制器，控制器电性连接电机与电加热丝，通过控制器控制电机与电加热丝的相应驱动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该种3D打印机夹角结构主要是利用电机通过驱动轴带动夹持组件带动直管以及打印头进行转动，直管以及打印头在软管作用下方便转动调节角度，调节角度为0~180°，一方面，打印头可实现变角度打印，另一方面，可节约打印头的空间，夹持组件使用时，具体操作是利用第一圆环驱动第一螺杆转动时，同时移动座在第一底座上的滑槽内滑动作用下，带动移动座沿着第一螺杆在滑槽中进行横向移动，以通过移动座与固定座对不同的直管进行固定夹持；

2、利用第二圆环驱动转轴转动时，转轴通过两端的竖向锥形齿轮带动横向锥形齿轮以及两个第二螺杆进行同步转动，从而通过两个套筒带动顶板以及电机和夹持组件进行高度调节，方便调节电机和夹持组件的位置。

3、3D打印机在使用时，物料依次通过进料口、进料通道、连接管、弧形流管、软管、直管和打印头挤出进行打印，散热体中嵌设有第一喉管，加热块中嵌设有第二喉管，第一喉管、连接管和第二喉管均采用导热性好的金属材质，如铜、铝等，通过第一喉管、连接管和第二喉管的设置提高了热传导及隔热效果，进而能够有效消除高温热蠕变，避免打印堵料的现象；

4、弧形流管采用圆弧结构，实现顺滑过渡，物料流动阻力较小，通过双支撑柱的设置，实现抗扭，以保护第一喉管，提高打印头整体的刚度，满足单手换喷嘴功能，第一喉管与散热体接触面采用锥形结构，贴合面积更大，散热效果佳。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的夹持组件结构示意图；

图3是本发明的支架组件结构示意图；

图4是本发明的散热体与加热块的连接结构示意图。

附图标记中：1、散热体；2、进料通道；3、第一喉管；4、连接管；5、进料口；6、加热块；7、弧形流管；8、软管；9、直管；10、打印头；11、夹持组件；12、电机；13、固定座；14、移动座；15、第一底座；16、滑轮；17、滑槽；18、第一螺杆；19、第一轴承；20、第一圆环；21、支撑柱；22、第一连接头；23、第二连接头；24、控制器；25、第二喉管；26、支架组件；27、顶板；28、第二底座；29、套筒；30、第二螺杆；31、第二轴承；32、横向锥形齿轮；33、轴承座；34、转轴；35、第二圆环；36、竖向锥形齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底部”和“顶部”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种3D打印机夹角结构，包括散热体1，散热体1内部一端设有进料通道2，散热体1内部另一端设有第一喉管3与连接管4，进料通道2的一端穿出散热体1向外延伸固定有进料口5，第一喉管3的一端固定在进料通道2上，进料通道2的另一端固定连接于连接管4的一端，加热块6上嵌设有第二喉管25，连接管4的另一端穿过第一喉管3以及第二喉管25伸入加热块6内部，并连接于弧形流管7的一端，弧形流管7采用圆弧结构，实现顺滑过渡，物料流动阻力小，弧形流管7的另一端连接于软管8的一端，软管8的另一端连接于直管9的一端，直管9的另一端螺纹连接于打印头10，方便打印头10的拆装，满足单手换喷嘴功能，物料依次通过进料口5、进料通道2、连接管4、弧形流管7、软管8、直管9和打印头10挤出进行打印，直管9上安装有夹持组件11，夹持组件11固定连接于电机12的驱动轴，利用电机12通过驱动轴带动夹持组件11带动直管9以及打印头10进行转动，直管9以及打印头10在软管8作用下方便转动调节角度，调节角度为0~180°，一方面打印头10可实现变角度打印，另一方面可节约打印头10的空间，软管8为耐高温的波纹管。

电机12的底部通过支架可拆卸安装在加热块6上，支架为升降支架，电机12安装在支架上的高度可根据需要进行调节，支架安装在加热块6上的位置也可根据需要进行固定安装，以满足电机12和夹持组件11的不同安装位置。

在一个实施例中，第一喉管3、连接管4和第二喉管25均采用导热性好的金属材质，如铜、铝等，通过第一喉管3、连接管4和第二喉管25的设置提高了热传导及隔热效果，进而能够有效消除高温热蠕变，避免打印堵料的现象。

在一个实施例中，直管9以及打印头10与进料通道2的夹角为90°，当夹角为90°时，即直管9与进料通道2垂直，此时从进料口5水平进入的物料，最终从竖直方向挤出，即打印头10实现了物料从进入到挤出的90°弯折，这样的结构，节约了打印头10在进料通道2轴线上的空间。

在一个实施例中，为了便于通过夹持组件11固定夹持不同的直管9，夹持组件11包括固定座13和移动座14，固定座13固定在第一底座15上，移动座14的底部通过多个滑轮16滑动安装在位于第一底座15上的滑槽17内，固定座13的底部螺纹安装在第一螺杆18上，第一螺杆18的一端通过第一轴承19连接于固定座13，第一螺杆18的另一端设有第一圆环20，具体操作是利用第一圆环20驱动第一螺杆18转动时，同时移动座14在第一底座15上的滑槽17内的限位滑动作用下，带动移动座14沿着第一螺杆18在滑槽17中进行横向移动，以通过移动座14与固定座13对不同的直管9进行固定夹持。

在一个实施例中，为了使得直管9在受到固定座13和移动座14的固定夹持时不易受到损坏，固定座13和移动座14的内壁上均设有防护垫，防护垫为软棉垫，通过防护垫的设置，对直管9起到防磨损的作用。

在一个实施例中，加热块6和散热体1之间留有间隙，避免热量传导，散热体1与加热块6之间通过支撑柱21进行连接，支撑柱21的数目为两个，通过双支撑柱21的设置，实现抗扭，以保护第一喉管3，提高打印头10整体的刚度。

支撑柱21的两端均设有外螺纹，两端的螺纹旋向相反设置，散热体1与加热块6内部对应设有螺孔，以便于支撑柱21的两端螺纹安装在散热体1与加热块6之间，起到抗扭作用。

在一个实施例中，第一喉管3为内部中空的锥形喉管，第二喉管25为内部中空的圆台形喉管，第一喉管3与散热体1接触面采用锥形结构，贴合面积更大，散热效果佳。

在一个实施例中，加热块6内设有电加热丝，电加热丝包括电热丝和电源，接通电源后，电源为电热丝进行加热，通过电加热丝为加热块6内部进行加热。

在一个实施例中，固定座13与移动座14的夹持面均设有弧形槽，通过弧形槽的设置，使得固定座13与移动座14夹持不同直管9时更加牢固、稳定，避免打滑。

在一个实施例中，弧形流管7的另一端与软管8的一端通过第一连接头22可拆卸连接，连接方式为螺纹连接，弧形流管7的另一端以及软管8的一端均设有外螺纹，第一连接头22中设有内螺纹，弧形流管7与软管8之间方便拆装，便于清洗，软管8的另一端通过第二连接头23连接于直管9的一端，连接方式为螺纹连接，软管8的另一端以及直管9的一端均设有外螺纹，第二连接头23中设有内螺纹，软管8与直管9之间方便拆装，便于清洗。

在一个实施例中，电机12的底部通过支架组件26安装在散热体1上，支架组件26包括顶板27和第二底座28，顶板27的底部固定在两个套筒29的顶端，套筒29的底端螺纹安装在两个第二螺杆30上，两个第二螺杆30的底端均通过第二轴承31安装在第二底座28上，两个第二螺杆30上均固定有横向锥形齿轮32，第二底座28上通过轴承座33安装有转轴34，转轴34的中部设有第二圆环35，转轴34的两端均设有竖向锥形齿轮36，竖向锥形齿轮36啮合连接于横向锥形齿轮32，利用第二圆环35驱动转轴34转动时，转轴34通过两端的竖向锥形齿轮36带动横向锥形齿轮32以及两个第二螺杆30进行同步转动，从而通过两个套筒29带动顶板27以及电机12和夹持组件11进行高度调节。

第二底座28为转台底座，使得电机12和夹持组件11的安装方式更加灵活，第二底座28可通过螺丝可拆卸安装在加热块6上，加热块6上设有多个适配螺孔，根据需要将第二底座28通过螺丝安装在合适的位置上。

在一个实施例中，加热块6外部设有控制器24，控制器24电性连接电机12与电加热丝，通过控制器24控制电机12与电加热丝的相应驱动，控制器24的型号为西门子S7-200，电机12的型号为D110M-040030B-E。

加热块6中设置有温度传感器，温度传感器的结构未图示，温度传感器的型号为PT100，温度传感器电性连接于控制器24，通过温度传感器感应加热块6内部温度信息，当加热块6内部温度达到一定值后，温度传感器将信息传至给控制器24，控制器24控制电加热丝停止加热，对加热块6起到保护作用，待加热块6内部温度信息恢复时，再利用控制器24控制电加热丝驱动即可。

工作原理：该种3D打印机夹角结构主要是利用电机12通过驱动轴带动夹持组件11带动直管9以及打印头10进行转动，直管9以及打印头10在软管8作用下方便转动调节角度，调节角度为0~180°，一方面打印头10可实现变角度打印，另一方面可节约打印头10的空间，当夹角为90°时，即直管9与进料通道2垂直，此时从进料口5水平进入的物料，最终从竖直方向挤出，即打印头10实现了物料从进入到挤出的90°弯折，这样的结构，节约了打印头10在进料通道2轴线上的空间，夹持组件11使用时，具体操作是利用第一圆环20驱动第一螺杆18转动时，同时移动座14在第一底座15上的滑槽17内滑动作用下，带动移动座14沿着第一螺杆18方向在滑槽17中进行横向移动，以通过移动座14与固定座13对不同的直管9进行固定夹持；

利用第二圆环35驱动转轴34转动时，转轴34通过两端的竖向锥形齿轮36带动横向锥形齿轮32以及两个第二螺杆30进行同步转动，从而通过两个套筒29带动顶板27以及电机12和夹持组件11进行高度调节；

3D打印机在使用时，物料依次通过进料口5、进料通道2、连接管4、弧形流管7、软管8、直管9和打印头10挤出进行打印，散热体1中嵌设有第一喉管3，加热块6中嵌设有第二喉管25，第一喉管3、连接管4和第二喉管25均采用导热性好的金属材质，如铜、铝等，通过第一喉管3、连接管4和第二喉管25的设置提高了热传导及隔热效果，进而能够有效消除高温热蠕变，避免打印堵料的现象；

第一喉管3为锥形喉管，第一喉管3与散热体1接触面采用锥形结构，贴合面积更大，散热效果佳，加热块6和散热体1之间留有间隙，避免热量传导，散热体1与加热块6之间设有支撑柱21，支撑柱21的数目为两个，通过双支撑柱21的设置，实现抗扭，以保护第一喉管3，提高打印头10整体的刚度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种3D打印机夹角结构，其特征在于：包括散热体（1）和加热块（6），所述散热体（1）内部一端设有进料通道（2），所述散热体（1）内部另一端设有第一喉管（3）与连接管（4），所述进料通道（2）的一端穿出散热体（1）向外延伸固定有进料口（5），所述第一喉管（3）的一端固定在进料通道（2）上，所述进料通道（2）的另一端固定连接于连接管（4）的一端，所述加热块（6）上嵌设有第二喉管（25），所述连接管（4）的另一端穿过第一喉管（3）以及第二喉管（25）伸入加热块（6）内部，并连接于弧形流管（7）的一端，所述弧形流管（7）的另一端连接于软管（8）的一端，所述软管（8）的另一端连接于直管（9）的一端，所述直管（9）的另一端连接于打印头（10），所述直管（9）上安装有夹持组件（11），所述夹持组件（11）固定连接于电机（12）的驱动轴，所述电机（12）的底部通过支架固定在加热块（6）上。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印机夹角结构，其特征在于：所述夹持组件（11）包括固定座（13）和移动座（14），所述固定座（13）固定在第一底座（15）上，所述移动座（14）的底部通过多个滑轮（16）滑动安装在位于第一底座（15）上的滑槽（17）内，所述固定座（13）的底部螺纹安装在第一螺杆（18）上，所述第一螺杆（18）的一端通过第一轴承（19）连接于固定座（13），所述第一螺杆（18）的另一端设有第一圆环（20）。

3.根据权利要求2所述的一种3D打印机夹角结构，其特征在于：所述固定座（13）和移动座（14）的内壁上均设有防护垫。

4.根据权利要求1所述的一种3D打印机夹角结构，其特征在于：所述散热体（1）与加热块（6）之间还设有支撑柱（21）。

5.根据权利要求1所述的一种3D打印机夹角结构，其特征在于：所述第一喉管（3）为内部中空的锥形喉管，所述第二喉管（25）为内部中空的圆台形喉管。

6.根据权利要求1所述的一种3D打印机夹角结构，其特征在于：所述加热块（6）内设有电加热丝，电加热丝包括电热丝和电源。

7.根据权利要求2所述的一种3D打印机夹角结构，其特征在于：所述固定座（13）与移动座（14）的夹持面均设有弧形槽。

8.根据权利要求1所述的一种3D打印机夹角结构，其特征在于：所述弧形流管（7）的另一端与软管（8）的一端通过第一连接头（22）可拆卸连接，所述软管（8）的另一端通过第二连接头（23）可拆卸连接于直管（9）的一端。

9.根据权利要求1所述的一种3D打印机夹角结构，其特征在于：所述电机（12）的底部通过支架组件（26）安装在散热体（1）上，所述支架组件（26）包括顶板（27）和第二底座（28），所述顶板（27）的底部固定在两个套筒（29）的顶端，所述套筒（29）的底端螺纹安装在两个第二螺杆（30）上，两个第二螺杆（30）的底端均通过第二轴承（31）安装在第二底座（28）上，两个第二螺杆（30）上均固定有横向锥形齿轮（32），所述第二底座（28）上通过轴承座（33）安装有转轴（34），所述转轴（34）的中部设有第二圆环（35），所述转轴（34）的两端均设有竖向锥形齿轮（36），所述竖向锥形齿轮（36）啮合连接于横向锥形齿轮（32）。

10.根据权利要求6所述的一种3D打印机夹角结构，其特征在于：所述加热块（6）外部设有控制器（24），所述控制器（24）电性连接电机（12）与电加热丝。

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