CN204036853U - 一种手动送料和可调节温度范围的3d打印笔 - Google Patents

Abstract

一种手动送料和可调节温度范围的3D打印笔，属于3D打印领域。特征是笔杆是沿轴心线分成上下两半合并而成。下半部结构是在下笔杆腔内制有固定座，通过固定卡扣将笔芯组件安装在下笔杆前部。上下支撑架分别固定在下笔杆腔内，上下滚轮分别安装在上下支撑架上；在下笔杆腔内后方位安装有电风扇和电路板，在电路板上依次安装有电源模块、加热和电风扇控制模块及温度控制调节和显示模块。上半部结构是上笔杆壳体是透明材料，输料管固定安装在上笔杆腔内，输料管前端对准上下滚轮相切口处，后端与后端盖上的进料孔对接，上笔杆后部安装有加热启停按钮和电风扇启停按钮。优点是采用手动送料，减了电机，加热温度实现了闭环调节和显示，提高了控制精度，节约了能源和投资，降低了整个笔体的重量和体积。

Description

一种手动送料和可调节温度范围的3D打印笔

技术领域

本实用新型涉及一种手动送料和可调节温度范围的3D打印笔，属于3D打印技术领域。

背景技术

3D打印不同于传统意义上的打印，主要在于它突破了纸张和平面的概念，将原材料(如ABS塑料、金属增材材料、非金属增材材料或可粘合物体等)打印成3D的立体结构物体，主要有“3D打印机”和“3D打印笔”两种形式。

目前的“3D打印机”主要是在工业级应用，如将工业设计出的产品直接通过层叠的方式打印出来，极大地提高了生产效率，快速的将设计蓝图变成现实，体现了目前主流的所见即所得设计模式，也极大的缩短了产品的设计周期和开发周期。

目前的“3D打印笔”，主要包括外壳、喷头、加热腔、电机装置、送料管、控制板、按键板以及隔热和通风装置等组成。其原理是将ABS塑料加热成流体状态后从出料口流出并逐步冷却凝固，从而形成立体的三维模型。特别适合工业设计和青少年的学习使用，对于设计、开拓和训练其创新思维，建立复杂的空间概念等都有着突破性、不可代替的作用。目前3D打印笔的主要是以步进式电机驱动为核心送料方式的技术路线，这样带来的是生产成本高、加热温度不能调节、笔体体积和重量过大等问题，而且维护成本也大大提高，不利于向社会大众推广。

发明内容

本实用新型目的是提供一种手动送料和可调节温度的3D打印笔，可克服现有技术存在的缺点。

本实用新型是这样实现的，它包括有下半部组件、上半部组件和后端盖。打印笔的笔杆是沿轴心线分成上下两半合并而成的。其特征在于下半部组件的结构是在下笔杆腔内前段制有固定座，通过固定卡扣将笔芯组件安装在下笔杆腔内的前部。上下支撑架分别固定在下笔杆腔内笔芯组件的后面，上滚轮为主动轮，下滚轮为从动轮，上下滚轮分别安装在上下支撑架上；所述笔芯组件的构造是出料芯管前端为制有中心孔的圆锥体，后面是制有中心孔的圆柱体，圆柱体的后面与隔离管对接，在出料芯管后段圆柱体的外圆周上套装有加热基管，在加热基管外圆周上缠绕有加热线圈，在加热线圈的外圆周上套装有保温隔离管，在加热线圈和加热基管的前后两端分别安装有保温密封圈，在隔离管前段外圆周上安装有保温圈；在下笔杆腔内后方位安装有电风扇和电路板，在电路板上依次安装有电源模块、加热和电风扇控制模块以及温度控制调节和显示模块。

所述的笔芯组件中的出料芯管前段圆锥体的中心孔直径为R₁，后段圆柱体中心孔直径为R，隔离管中心孔直径为R₂，原坯料的半径为r，其关系是 $\left\{\begin{array}{c}{R}_1\≤R\\ 2r\≤R_2\≤R\end{array}\right.$

所述的笔芯组件中加热线圈内埋有温度检测元件，温度检测元件输出的电压U_J的范围为U_D-U_UVDC，对应的实际加热摄氏温度T_R的范围为0-400℃,加热线圈电源线和温度检测元件的引脚穿过后保温密封圈和外界连接，这些引脚通过序号或颜色加以区分。

所述的温度控制调节和显示模块包含调节旋钮和数码显示管，数码显示管显示当前加热线圈的实际温度T_R，调节旋钮的调节电压U_t范围为U_D-U_UVDC，调节旋钮的电压值U_t和温度检测元件的输出电压值U_J同时进入比较器进行比较，当U_J≥U_t+Δu₁,Δu₁为实数，加热线圈失电停止加热，当U_J≤U_t+Δu₂,Δu₂为实数，加热线圈得电继续加热；加热和风扇控制模块包含加热LED状态指示灯和电风扇LED状态指示灯。

所述上半部组件的结构是上笔杆壳体是透明材料制成的，用于送料的输料管通过固定架安装在上笔杆腔内，输料管的前端对准上下滚轮相切口处，后端与后端盖上的进料孔相对接，上笔杆后部安装有加热启停按钮和电风扇启停按钮。

本实用新型的优点和积极效果是由于采用手动送料，减少了电机环节，加热部分设计紧凑合理，加热温度实现了闭环调节和显示，提高了控制精度，因此节约了能源和投资，降低了整个笔体的重量和体积，使用更加方便、环保。

附图说明

图1是本实用新型总装立体图

图2是下半部组件I示意图

图3是笔芯组件剖视图

图4是上半部组件II示意图

图5是电路板组装示意图

图6是加热温度控制流程图

图中：I-下半部组件.II-上半部组件.Ⅲ-后端盖

1-笔芯组件；3、5、7-第一、第二、第三固定卡扣；2、4、6-第一、第二、第三固定座；8、10-上下支撑架；9、11-上下滚轮；12-输料管；13-固定架；14-电风扇；15-电路板；16-电风扇启停按钮；17-加热启停按钮；18-上笔杆；19-下笔杆；

101-出料芯管；102-保温隔离管；103、106-前后保温密封圈；104-加热线圈；105-加热基管；107-保温圈；108-隔离管；

1501-电源模块；1502-加热和电风扇控制模块；1503-温度控制调节和显示模块；1504-数码显示管；1505-加热LED状态指示灯；1506-电风扇LED状态指示灯；1507-调节旋钮。

具体实施方式

如图1、2、3、4所示，本实用新型包括有下半部组件I、上半部组件II和后端盖Ⅲ。打印笔的笔杆是沿轴心线分成上下两半合并而成。

下半部组件I的结构是在下笔杆19腔内前段制有第一、第二、第三固定座2、4、6，分别通过采用第一、第二、第三固定卡扣3、5、7将笔芯组件1安装在下笔杆19的腔内，上下支撑架8、10分别固定在下笔杆19腔内笔芯组件1的后面，上下滚轮9、11分别安装在上下支撑架8、10上，上滚轮9为主动轮，下滚轮11为从动轮；所述笔芯组件1的构造是出料芯管101前端为制有中心孔的圆锥体，后面是制有中心孔的圆柱体，圆柱体的后面与隔离管108对接，在出料芯管101后段圆柱体的外圆周上套装有加热基管105，在加热基管105外圆周上缠绕有加热线圈104，在加热线圈104的外圆周上套装有保温隔离管102，在加热线圈104和加热基管105的前后两端分别安装有保温密封圈103、106，在隔离管108前段外圆周上安装有保温圈107；在下笔杆19腔内后方位安装电风扇14和电路板15，在电路板15上依次安装有电源模块1501、加热和电风扇控制模块1502以及温度控制调节和显示模块1503；

所述的笔芯组件1中的出料芯管101前段圆锥体的中心孔直径为R₁，后段圆柱体中心孔直径为R，隔离管108中心孔直径为R₂，原坯料的半径为r，其关系是 $\left\{\begin{array}{c}{R}_1\≤R\\ 2r\≤R_2\≤R\end{array}\right.$

所述的笔芯组件1中加热线圈104内埋有温度检测元件，温度检测元件输出的电压U_J的范围为U_D-U_UVDC，对应的实际加热摄氏温度T_R的范围为0-400℃,加热线圈104电源线和温度检测元件的引脚穿过后保温密封圈106和外界连接，这些引脚通过序号或颜色区分。

所述的温度控制调节和显示模块1503包含调节旋钮1507和数码显示管1504，数码显示管1504显示当前加热线圈104的实际温度T_R，调节旋钮1507的调节电压U_t范围为U_D-U_UVDC，调节旋钮1507的电压值U_t和温度检测元件的输出电压值U_J同时进入比较器进行比较，当U_J≥U_t+Δu₁,Δu₁为实数，加热线圈104失电停止加热，当U_J≤U_t+Δu₂,Δu₂为实数，加热线圈104得电继续加热；加热和电风扇控制模块1502至少包含加热LED状态指示灯1505和电风扇LED状态指示灯1506。

所述上半部组件II的结构是如图4所示，上笔杆18壳体是透明材料制成的，用于送料的输料管12通过固定架13安装在上笔杆18腔内，输料管12的前端对准上下滚轮9、11相切口处，后端与后端盖Ⅲ上的进料孔相对接，上笔杆18后部安装有加热启停按钮17和电风扇启停按钮16。

本实施例中，总体过程是原材料经所述的3D打印笔后端盖Ⅲ上的进线孔进入后，依次经过输料管12、上下滚轮(9、11)、隔离管108和出料芯管101，最终是由出料芯管101的笔尖处液化挤出。具体实施描述是原材料经所述的后端盖Ⅲ的进线孔后，导入输料管12的S形弯入口并从输料管12的出口S形弯出来后送入上下滚轮(9、11)相切口处，拨动上滚轮9咬入原材料，使得原材料进入隔离管108的管腔中后，接通外部电源，按下电风扇14的启动按钮16，检查电风扇14和各指示灯(1505、1506)运行正常后，按下加热启动按钮17，观察数码显示管1504温度变化，等显示值达到指定加热温度后继续拨动上滚轮9送料，原材料在加热成液态后经出料芯管101流出后开始书写。

在本实施例中，所述的加热LED状态指示灯1505和电风扇LED状态指示灯1506，通过闪烁和颜色变化告诉使用者3D打印笔当前所处的状态，其状态有：运行、故障、待机、停机。

在本实施例中，所述的数码显示管1504显示的是加热线圈104当前的温度T_R，温度检测元件输出的电压U_J和调节旋钮1507的调节电压U_t的范围(U_D-U_UVDC)相同，都取值为(0-10VDC)，当通电运行过程中需要调节温度时，拨动调节旋钮1507，等待加热稳定后观察数码显示管1504的数字变化，反复数次，直到对稳定后的温度满意为止。

在本实施例中，为了满足书写不同粗细线条的需要，松开第一固定夹3，更换不同通孔直径的出料芯管101即可实现。

在本实施例中，所述的电风扇14安装在笔筒后半段，使得整个3D打印笔内的空气流动方向是从笔尾部后端盖Ⅲ的进气孔进气，经笔筒中间无遮挡通路，最终在笔尖的出料芯管101和笔筒形成的环形空间排出，由于加热线圈104与隔离管108分别覆有保温隔离管102和保温圈107，因此气流带出的热量为少量逃逸热量和出料芯管101表面散发的热量，特别是出料芯管101散发热量的带走，有利于液态挤出的材料迅速凝固成型，使得书写动作更加流畅。

上述具体实施方式只不过是本实用新型的具体个案，本实用新型的专利保护范围包括但不限于上述的具体实施方式，任何符合本实用新型的“一种手动送料和可调节温度范围的3D打印笔”权利要求书的，且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，都应落入本实用新型的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种手动送料和可调节温度范围的3D打印笔，包括有下半部组件(I)、上半部组件(II)和后端盖(Ⅲ)，打印笔的笔杆是沿轴心线分成上下两半合并而成；其特征在于下半部组件(I)的结构是在下笔杆(19)腔内前段制有固定座，通过采用固定卡扣将笔芯组件(1)安装在下笔杆(19)的腔内，上下支撑架(8、10)分别固定在下笔杆(19)腔内笔芯组件(1)的后面，上下滚轮(9、11)分别安装在上下支撑架(8、10)上，上滚轮(9)为主动轮，下滚轮(11)为从动轮；所述笔芯组件(1)的构造是出料芯管(101)前端为制有中心孔的圆锥体，后面是制有中心孔的圆柱体，圆柱体的后面与隔离管(108)对接，在出料芯管(101)后段圆柱体的外圆周上套装有加热基管(105)，在加热基管(105)外圆周上缠绕有加热线圈(104)，在加热线圈(104)的外圆周上套装有保温隔离管(102)，在加热线圈(104)和加热基管(105)的前后两端分别安装有保温密封圈(103、106)，在隔离管(108)前段外圆周上安装有保温圈(107)；在下笔杆(19)腔内后方位安装电风扇(14)和电路板(15)，在电路板(15)上依次安装有电源模块(1501)、加热和电风扇控制模块(1502)以及温度控制调节和显示模块(1503)；所述上半部组件(II)的结构是上笔杆(18)壳体是透明材料制成的，用于送料的输料管(12)通过固定架(13)安装在上笔杆(18)腔内，输料管(12)的前端对准上下滚轮(9、11)相切口处，后端与后端盖(III)上的进料孔相对接，上笔杆(18)后部安装有电风扇启停按钮(16)和加热启停按钮(17)。 

2.如权利要求1所述的一种手动送料和可调节温度范围的3D打印笔，其特征在于所述的笔芯组件(1)中的出料芯管(101)前段圆锥体的中心孔直径为R₁，后段圆柱体中心孔直径为R，隔离管(108)中心孔直径为R₂，原坯料的半径为r，其关系是。

3.如权利要求1所述的一种手动送料和可调节温度范围的3D打印笔，其特征在于所述的笔芯组件(1)中加热线圈(104)内埋有温度检测元件，温度检测元件输出的电压U_J的范围为U_D-U_UVDC，对应的实际加热摄氏温度T_R的范围为0-400℃,加热线圈(104)电源线和温度检测元件的引脚穿过后保温密封圈(106)和外界连接，这些引脚通过序号或颜色加以区分。 

4.如权利要求1所述的一种手动送料和可调节温度范围的3D打印笔，其特征在于所述的温度控制调节和显示模块(1503)包含调节旋钮(1507)和数码显示管(1504)，数码显示管(1504)显示当前加热线圈(104)的实际温度T_R，调节旋钮(1507)的调节电压U_t范围为U_D-U_UVDC，调节旋钮(1507)的电压值U_t和温度检测元件的输出电压值U_J同时进入比较器进行比较，当U_J≥U_t+Δu₁,Δu₁为实数，加热线圈(104)失电停止加热，当U_J≤U_t+Δu₂,Δu₂为实数，加热线圈(104)得电继续加热；加热和电风扇控制模块(1502)包含加热LED状态指示灯(1505)和电风扇LED状态指示灯(1506)。