CN207825467U - 3d打印头组件以及3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种3D打印头组件以及3D打印机，所述3D打印头组件外接控制电路板，所述3D打印头组件包括3D打印头以及压力承载感应模块，所述压力承载感应模块包括与所述3D打印头的加热块抵接的连接件以及设置于所述连接件上的电阻应变式传感器，所述电阻应变式传感器与所述控制电路板连接。本实用新型中，3D打印头组件通过在3D打印头的加热块上设置与其抵接的连接件，而在连接件内设置电阻应变式传感器，在3D打印头收到外力作用时，可将外力传递到连接件上，以使连接件产生变形，进而使得电阻应变式传感器的电阻发生变化，通过检测该变化可确定作用于3D打印头的力度，故采用3D打印头组件可实现打印平台的调平或归零操作，结构简单，操作简便。

Description

3D打印头组件以及3D打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，具体涉及一种用于3D打印头组件以及3D打印机。

背景技术

3D打印技术又称三维打印技术，是一种累积制造技术，具有快速成形的特点，3D打印机主要包括机架、打印平台、3D打印头、XYZ轴以及控制系统，在打印过程中，由控制系统控制3D打印头沿着XY轴移动，实现一层的打印，由控制系统控制打印平台沿Z轴移动，实现逐层打印。

3D打印头包括加热块以及喷嘴，打印耗材进入所述加热块后熔化，进而由喷嘴喷出，耗材由喷嘴带动打印形成模型。现有的3D打印头的功能较少，只起作为喷胶打印的作用，在3D打印机做打印平台调平调节或3D打印平台归零判断时，均需要在喷头上另设检测装置来辅助完成，如在3D打印头上装设舵机来检测打印平台的平整度，在进行打印平台平整度检测及调平操作时，需要将舵机上的感应端旋转至与喷嘴平齐的位置，移动打印平台直至碰到舵机时检测打印平台的位置，以重复检测三点位置的方式，确定该3D打印平台是否平齐，或者，在进行打印平台归零操作时，需将舵机上的感应端旋转至与喷嘴平齐的位置，在打印平台移动至碰到舵机时判定打印平台归零。

由此可见，现有的3D打印头功能比较单一，采用3D打印头调平或归零操作时，需另设装置辅助完成，结构复杂，操作繁琐。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种3D打印头组件以及3D打印机，旨在解决现有的3D打印头功能单一，采用3D打印头调平或归零操作时，需另设装置辅助完成，结构复杂，操作繁琐的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提出的一种3D打印头组件，所述3D打印头组件外接控制电路板，所述3D打印头组件包括3D打印头以及压力承载感应模块，所述压力承载感应模块包括与所述3D打印头的加热块抵接的连接件以及设置于所述连接件上的电阻应变式传感器，所述电阻应变式传感器与所述控制电路板连接。

可选地，所述3D打印头与所述连接件抵接的位置为受力部，所述连接件上设有弹性件，所述弹性件抵接于所述受力部上，所述电阻应变式传感器设置于所述弹性件上。

可选地，所述连接件内具有容置部，所述受力部为所述容置部的其中一内壁，所述弹性件位于所述容置部内，所述弹性件包括弹性块，所述弹性块的一端朝与所述弹性块垂直的方向延伸有第一抵接端，所述第一抵接端抵接于所述受力部上，所述弹性块背离所述第一抵接端的一端抵接于所述容置部的内壁上。

可选地，所述弹性块背离所述第一抵接端的一端延伸有与所述第一抵接端反向的第二抵接端，所述第二抵接端抵接于容置部内与所述受力部相对的内壁上。

可选地，所述连接件设置于所述3D打印头的上部，所述连接件具有贯穿所述连接件的进料孔，所述进料孔内设有限位部，所述3D打印头上设有进料管，所述进料管上设有抵接部，所述进料管穿过所述进料孔以连接所述3D打印头以及所述连接件，且所述抵接部抵接于所述限位部。

可选地，所述连接件上设有弹性片，所述弹性片呈L型，所述弹性片的一边朝所述连接件延伸以连接所述连接件，另一边位于所述连接件的上表面且与所述上表面形成间隙，所述电阻应变式传感器设置于所述弹性片上且与所述连接件具有间隙的位置，所述连接件与所述电阻应变式传感器相对的位置凸设有接触点。

可选地，所述电阻应变式传感器设置于所述弹性片上背离与所述连接件连接的一端，且面向所述连接件的上表面的位置。

可选地，所述电阻应变式传感器为电阻应变片。

为了实现上述目的，本实用新型还提出一种3D打印机，所述3D打印机包括如上所述的3D打印头组件。

本实用新型技术方案中，3D打印头组件通过在3D打印头的加热块上设置与其抵接的连接件，而在所述连接件内设置电阻应变式传感器，在所述3D打印头收到外力作用时，可将外力传递到所述连接件上，以使所述连接件产生变形，进而使得电阻应变式传感器的电阻发生变化，通过检测该变化可确定作用于3D打印头的力度，故采用3D打印头组件可实现打印平台的调平或归零操作，结构简单，操作简便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型3D打印头组件一实施例的爆炸示意图；

图2为本实用新型3D打印头组件一实施例的立体结构示意图；

图3为本实用新型3D打印头组件一实施例的正向视角的结构示意图；

图4为图3中A-A剖视图；

图5为本实用新型3D打印头组件一实施例中弹性件的结构示意图；

图6为本实用新型3D打印头组件另一实施例的正视角的结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型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，若本实用新型实施例中有涉及“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，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

参见图1至图5，本实用新型提出一种3D打印头组件，该3D打印头组件工作时，外接控制电路板，由所述控制电路板控制其工作。所述3D打印头组件包括3D打印头10以及压力承载感应模块20，所述压力承载感应模块20包括与所述3D打印头10的加热块11抵接的连接件40以及设置于所述连接件40上的电阻应变式传感器30，所述电阻应变式传感器30与所述控制电路板连接。

所述压力承载感应模块20具有承载压力并感应压力的功能，所述压力承载感应模块20包括连接件40以及设置于所述连接件40上的电阻应变式传感器30，所述连接件40抵接于所述3D打印头10，在所述3D打印头10收到外力挤压时，所述3D打印头10将压力传递到所述连接件40上，由于所述连接件40连同所述3D打印头10是固定的，所述连接件40在受到3D打印头组件传递的力挤压时，所述连接件40发生变形，从而使得设置于所述连接件40上的电阻应变式传感器30发生变形，电阻应变式传感器30发生变形时，其电阻发生改变，进而使得所述电阻应变式两端的电压发生变化。

本实施例中，通过检测到电阻应变式传感器30的电压发生变化时，确定有外力作用于所述3D打印头10上，换而言之，在3D打印机的打印平台对所述3D的打印头有作用力时，能检测到电阻应变式传感器30的电压发生变化，如此，可以设置在所述打印平台对所述3D打印头10施加作用力时，所述打印平台的当前位置为零点位置，在打印平台归零调整时，只需移动打印平台并在检测到电阻应变式传感器30的电压发生变化时，确定所述打印平台当前已归零；或者，可以设置在所打印平台对所述3D打印头10施加作用力时，控制打印平台停止以确定所述打印平台的当前位置，在打印平台调平调整时，只需移动打印平台的不同点与3D打印头10接触，在检测到电阻应变式传感器30的电压发生变化时，获取不同点对应的打印平台的位置，以确定打印平台的平整度。

所述3D打印头10包括加热块11以及喷嘴12，所述加热块11具有耗材入口端以及耗材出口端，所述耗材入口端与所述耗材出口端相对设置，所述喷嘴12与所述耗材出口端连接。

可以理解的是，所述压力承载感应模块20可以设置于所述加热块11的耗材入口端一侧，也可以设置于与所述耗材入口端相邻的侧边，所述喷嘴12受到压力时，通过所述加热块11传递到所述压力承载感应模块20上，结构设计较灵活。

更进一步地，所述压力承载感应模块20还包括有AD转换器(图中未标注)，所述AD转换器与所述控制电路板连接，用于读取所述电阻应变式传感器30的电压波动值，将所检测到的电阻应变式传感器30的电压值的模式信号转换为数字信号，通过检测电压数字信号确定所述3D打印头10的受力大小，数据精准，在采用所述3D打印头组件归零调节或平整度调节时，能够准确的判断打印平台作用于所述3D打印头10上的力，可预设一定范围的电压值控制打印平台停止移动，可避免出现检测不灵敏导致损坏喷嘴12的情况。

在本实用新型实施例中，3D打印头组件通过在3D打印头10的加热块11上设置与其抵接的连接件40，而在所述连接件40内设置电阻应变式传感器30，在所述3D打印头10收到外力作用时，可将外力传递到所述连接件40上，以使所述连接件40产生变形，进而使得电阻应变式传感器30的电阻发生变化，通过检测该变化可确定作用于3D打印头10的力度，故采用3D打印头组件可实现打印平台的调平或归零操作，结构简单，操作简便。

可选地，所述连接件40抵接于所述3D打印头10的加热块11上，优选抵接于所述加热块11的耗材入口端(也即所述加热块11的上方)，所述3D打印头10与所述连接件40抵接的位置为受力部，为了提高感应的灵敏度，在所述连接件40上设置弹性件50，所述电阻应变式传感器30设置于所述弹性件50上，由于弹性件50在力的作用下易于变形，将电阻应变式传感器30设置于所述弹性件50上，可以提高其感应的灵敏度，所述弹性件50抵接于所述受力部上，所述弹性件50直接抵接在所述受力部上，减少力在传递过程中的损失，进一步提高感应的灵敏度。

具体而言，所述连接件40内具有容置部41，其中所述受力部为所述容置部41的其中一内壁，优选为所述容置部41的底壁，所述弹性件50位于所述容置部41内，所述弹性件50包括弹性块51，所述弹性块51的一端朝与所述弹性块51垂直的方向延伸有第一抵接端52，所述第一抵接端52抵接于所述受力部上，所述弹性块51背离所述第一抵接端52的一端抵接于所述容置部41的内壁上。其中，所述电阻应变式传感器30设置于所述弹性块51上，且所述电阻应变式传感器30粘接于所述弹性块51上易于变形的位置。

也即所述弹性件50呈L形，所述弹性件50的长边为所述弹性块51，所述弹性块51远离短边的一端固定于所述容置部41的内壁上，所述弹性件50的短边为所述第一抵接端52，所述第一抵接端52抵接于所述受力部上，如此，在所述第一抵接端52上收到外力作用时，弹性块51的垂直方向受到力的作用，所述弹性块51发生弯曲变形，设置在所述弹性块51上的电阻应变式传感器30感应变形而电阻发生变化。

可以理解的是，所述连接件40的容置部41为一个方形容置腔，具有底壁和四个侧壁，所述弹性件50位于所述容置部41内，其中，所述第一抵接端52抵接于所述底壁上，而所述弹性块51背离所述第一抵接端52的一端抵接于其中一侧壁上。所述3D打印头10受到的力通过所述底壁传递到所述第一抵接端52上，以使所述弹性件50发生变形。

可选地，所述弹性块51背离所述第一抵接端52的一端延伸有与所述第一抵接端52反向的第二抵接端53，所述第二抵接端53抵接于容置部41内与所述受力部相对的内壁上。即所述弹性件50层Z形，所述第一抵接端52抵接于所述容置部41的底壁，所述第二抵接端53抵接于所述容置部41的底壁相对的内壁上，其中，在所述容置部41的开口设置在于底壁相对的内壁上时，可以在所述开口上设置盖板70与所述容置部41的开口相适配，将所述弹性件50装入所述容置部41后，通过螺丝将所述盖板70与所述连接件40固定。

在本实施例中，所述弹性块51设置第一抵接端52与第二抵接端53，通过所述第一抵接端52与所述第二抵接端53将所述弹性块51悬空于所述容置部41内，使得所述弹性块51具有较大的弯曲变形空间，且所述弹性块51的弯曲变形不受所述连接件40和3D打印头10固定时的松紧度影响，因此本实施例中的弹性件50检测力度的灵敏度不受安装度的影响，检测精度高。

可选地，所述连接件40设置于所述3D打印头10的上部，所述连接件40具有贯穿所述连接件40的进料孔(图中未标注)，所述进料孔内设有限位部(图中未标注)，所述3D打印头10上设有进料管13，所述进料管13上设有抵接部(图中未标注)，所述进料管13穿过所述进料孔以连接所述3D打印头10以及所述连接件40，且所述抵接部抵接于所述限位部。

具体而言，所述进料孔由所述连接件40的底部往所述连接件40的顶部延伸，所述限位部位于靠近底部的位置，优选地，所述进料孔为阶梯孔，其中孔径较大的孔设置于所述连接件40的底部，所述阶梯孔之间的台阶面为所述限位部，所述限位部与所述容置部41的底壁为一体结构。

所述进料管13的一端由加热块11的耗材入口端穿入所述3D打印头10，另一端由所述连接件40的底部穿入所述倒料孔，其中，所述进料管13与所述限位部相对的位置设置有环形凸起，所述环形凸起为所述抵接部，所述进料管13穿入所述进料孔内，所述环形凸起抵接于所述台阶面。

可以理解的是，所述进料孔与所述倒料管还可以紧固连接，如所述进料管13与所述倒料孔过盈配合，所述进料管13的外周面与所述倒料孔的内壁抵接，所述3D打印头10受外力挤压时，通过所述进料管13将挤压力传递到所述连接件40的内壁上，进而传递到弹性件50上，使弹性件50发生变形，所述电阻应变式传感器30感应变形。

此外，所述连接件40还可以为其他结构，具体参照图6，图6为本实用新型3D打印头组件的另一实施例的结构示意图，例如，所述连接件40上还可以设置弹性片60，所述弹性片60呈L型，所述弹性片60的一边朝所述连接件40延伸以连接所述连接件40，另一边位于所述连接件40的上表面且与所述上表面形成间隙，所述电阻应变式传感器30设置于所述弹性片60上且与所述连接件40具有间隙的位置，所述连接件40与所述电阻应变式传感器30相对的位置凸设有接触点42。

所述弹性片60与所述连接件40均固定，在所述连接件40受到3D打印头10施加的压力时，所述连接件40发送变形，以使所述连接件40上的接触点42挤压所述电阻应变式传感器30，所述电阻应变式传感器30受力发生变形，从而电阻发生变化，以检测其电压值可判定所述3D打印头10施加的力度。

本实施例中，在所述连接件40上设置弹性片60，将所述电阻应变式传感器30设置在所述弹性片60上，且在连接件40上与所述电阻应变式传感器30对应的位置设置接触点42，以在所述连接件40收到挤压力时，通过所述接触点42直接挤压所述电阻应变式传感器30，使得所述电阻应变式传感器30感应变形，该实施例中的连接件40结构简单，易于实现。

为了提高感应的灵敏度，将所述电阻应变式传感器30设置于所述弹性片60上背离与所述连接件40连接的一端，且面向所述连接件40的上表面的位置，如此，在所述连接件40上受到挤压力时，所述连接件40产生微变形时即可使得所述接触点42挤压到所述电阻应变式传感器30，提高感应灵敏度。

基于上述所有实施例，本实用新型所有实施例中，所述电阻应变式传感器30为电阻应变片，所述电阻应变片通过粘接的方式直接粘接于所述连接件40或弹性件50上。

可以理解的是，在本实用新型中，所述连接件还可以为弹性件50，所述弹性件50包括弹性块51，所述弹性51块的一端朝与所述弹性块垂直的方向延伸有第一抵接端52，所述第一抵接端51抵接于所述3D打印头10的加热块11上，所述弹性块51背离所述第一抵接端52的一端延伸有与所述第一抵接端52反向的第二抵接端53，所述第二抵接端53抵接于将所述弹性件50固定在所述3D打印头10上的固定板。

也即所述连接件通过所述固定板固定在所述3D打印头上，其中，所述固定板可以为不规则形状的固定板。所述连接件为弹性件50，具体所述弹性件50呈Z字型，所述弹性件50的第一抵接端52直接抵接于所述加热块11上，用于承载所述3D打印头10施加的力，所述第二抵接端53抵接于所述固定板上，在所述第一抵接端52受所述3D打印头10施加的力时，所述第二抵接端53抵接于固定板上受所述固定板反向施加力，以使所述弹性件50在第一抵接端52和第二抵接端53的作用下发生变形，所述电阻应变式传感器30随所述弹性件50变形而感应变形。

为了实现上述目的，本实用新型还提出一种3D打印机，所述3D打印机包括如上所述的3D打印头组件，其中，所述3D打印头组件外接控制电路板，且所述3D打印头组件包括3D打印头10以及压力承载感应模块20，所述压力承载感应模块20包括与所述3D打印头10的加热块11抵接的连接件40以及设置于所述连接件40上的电阻应变式传感器30，所述电阻应变式传感器30与所述控制电路板连接。

于本实施例中，通过在所述3D打印机上设置该打印头组件，3D打印头组件通过在3D打印头10的加热块11上设置与其抵接的连接件40，而在所述连接件40内设置电阻应变式传感器30，在所述3D打印头10收到外力作用时，可将外力传递到所述连接件40上，以使所述连接件40产生变形，进而使得电阻应变式传感器30的电阻发生变化，通过检测该变化可确定作用于3D打印头10的力度，故所述3D打印机采用该3D打印头组件可实现打印平台的调平或归零操作，结构简单，操作简便。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型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实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种3D打印头组件，所述3D打印头组件外接控制电路板，其特征在于，所述3D打印头组件包括3D打印头以及压力承载感应模块，所述压力承载感应模块包括与所述3D打印头的加热块抵接的连接件以及设置于所述连接件上的电阻应变式传感器，所述电阻应变式传感器与所述控制电路板连接。

2.如权利要求1所述的3D打印头组件，其特征在于，所述3D打印头与所述连接件抵接的位置为受力部，所述连接件上设有弹性件，所述弹性件抵接于所述受力部上，所述电阻应变式传感器设置于所述弹性件上。

3.如权利要求2所述的3D打印头组件，其特征在于，所述连接件内具有容置部，所述受力部为所述容置部的其中一内壁，所述弹性件位于所述容置部内，所述弹性件包括弹性块，所述弹性块的一端朝与所述弹性块垂直的方向延伸有第一抵接端，所述第一抵接端抵接于所述受力部上，所述弹性块背离所述第一抵接端的一端抵接于所述容置部的内壁上。

4.如权利要求3所述的3D打印头组件，其特征在于，所述弹性块背离所述第一抵接端的一端延伸有与所述第一抵接端反向的第二抵接端，所述第二抵接端抵接于容置部内与所述受力部相对的内壁上。

5.如权利要求4所述的3D打印头组件，其特征在于，所述连接件设置于所述3D打印头的上部，所述连接件具有贯穿所述连接件的进料孔，所述进料孔内设有限位部，所述3D打印头上设有进料管，所述进料管上设有抵接部，所述进料管穿过所述进料孔以连接所述3D打印头以及所述连接件，且所述抵接部抵接于所述限位部。

6.如权利要求1所述的3D打印头组件，其特征在于，所述连接件上设有弹性片，所述弹性片呈L型，所述弹性片的一边朝所述连接件延伸以连接所述连接件，另一边位于所述连接件的上表面且与所述上表面形成间隙，所述电阻应变式传感器设置于所述弹性片上且与所述连接件具有间隙的位置，所述连接件与所述电阻应变式传感器相对的位置凸设有接触点。

7.如权利要求6所述的3D打印头组件，其特征在于，所述电阻应变式传感器设置于所述弹性片上背离与所述连接件连接的一端，且面向所述连接件的上表面的位置。

8.如权利要求1-7任意一项所述的3D打印头组件，其特征在于，所述电阻应变式传感器为电阻应变片。

9.一种3D打印机，其特征在于，所述3D打印机包括如权利要求1-8任意一项所述的3D打印头组件。