CN210969942U - 一种fdm型3d打印机的进料夹持机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种FDM型3D打印机的进料夹持机构，包括机架、驱动轮、压紧轮和压紧轮移动机构，驱动轮可转动安装于机架上，压紧轮移动机构包括压紧轮安装座、直线移动机构、以及两端分别与压紧轮安装座、直线移动机构连接的弹簧，压紧轮可转动安装于压紧轮安装座上，压紧轮安装座活动安装于机架上，直线移动机构设于机架上，料丝穿于驱动轮和压紧轮间，直线移动机构在一动力机构的驱动下施加新增作用力于弹簧，使压紧轮与驱动轮对其间穿过的料丝的夹持力得以调节，而非固定不变，以适应各种工况的加工。

Description

一种FDM型3D打印机的进料夹持机构

技术领域

本实用新型涉及3D打印设备领域，特别是一种FDM型3D打印机的进料夹持机构。

背景技术

区别于传统模具成型技术，3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，按照程序将成型材料逐层堆叠成物体的快速成型技术。熔融沉积成型技术（FDM技术）作为3D打印技术的一种，主要是通过FDM型3D打印机的打印喷头将送料机构送来的热塑性丝状材料（以下统称为料丝）高温熔融并挤出固化，堆叠成实物，其具有可成型材料多样、成型的实物强度高等优点，成型的实物可直接充当产品出售，缺点是打印速度较慢，无法应用于大规模、大批量生产中。

FDM型3D打印机的进料夹持机构，是影响其打印速度的关键因素之一。现有FDM型3D打印机的进料夹持机构，大都如中国专利申请号201810841882.2公开的专利文件中所述，包括安装于基座上的驱动轮以及与驱动轮配合进料的压紧轮，压紧轮安装于一摆臂的一端，摆臂铰接安装于基座上，摆臂的另一端与固定于基座上的压簧连接，压簧的弹力使摆臂上的压紧轮始终压向、靠近驱动轮，工作时，料丝穿过并夹持于驱动轮和压紧轮间，驱动轮旋转，驱动轮与料丝间的摩擦力使料丝前进，实现进料。该FDM型3D打印机的进料夹持机构，由于压簧是固定的，其一端固定在基座上，致使在压簧的作用下，驱动轮和压紧轮间的夹持力基本上较固定，无法调节，如此，使得

1、无法适应各种不同材料的料丝的打印。驱动轮和压紧轮间夹持力过大，打印碎性料丝时，碎性料丝易断裂，驱动轮和压紧轮间夹持力过小，快速打印过程中，驱动轮对料丝的摩擦力又无法带动料丝，而引起打滑，料丝出现推动力不足，而难以实现快速打印的问题。

2、无法实现高速打印。装料丝的过程中，需人为将压簧压住，使压紧轮远离驱动轮，考虑到人为所能提供的使压紧轮、驱动轮分离的最大力量，压簧的力度设计有限，从而以致驱动轮和压紧轮间的夹持力始终无法突破一定范围，相对较小，高速打印过程中，驱动轮和压紧轮间相对较小的夹持力将导致料丝打滑，而呈现供料不足，成型的实物出现断裂纹，打印失败的现象。

3、无法通过增加压紧轮和驱动轮的组数，如采用两组压紧轮和驱动轮，来增大料丝与驱动轮间的摩擦力，以满足高速打印的进料。一些专利文件中指出，在同一摆臂上可设置两压紧轮，对应地，基座上设置两驱动轮，构成两组压紧轮和驱动轮，增大料丝与驱动轮的接触面，从而增大料丝与驱动轮间的摩擦力，使其满足高速打印的要求，然而，不难发现，虽然料丝与驱动轮的接触面增大了两倍，但由于现有FDM型3D打印机的进料夹持机构中，压簧的力度固定不变，该力度经摆臂、两压紧轮传递至两驱动轮上时，力分解且部分相消，每组压紧轮和驱动轮间夹持力相对缩小两倍以及两倍以上，总的来说，料丝与驱动轮的摩擦力不但没有增大，反而减小了，其实质是增大了料丝打滑的机率。

4、操作繁琐，工作效率低。FDM型3D打印机不再使用时，剩余未用完的料丝仍夹持于进料夹持机构的驱动轮和压紧轮间，长时间受力，料丝内部易裂纹，甚至断裂，或者出现较深的压印，该情况下，继续使用易对FDM型3D打印机造成不良影响，故FDM型3D打印机每次使用前，都需要对进料夹持机构驱动轮和压紧轮间前次未用完的料丝进行专门处理，费时费力。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种FDM型3D打印机的进料夹持机构。

为实现本实用新型的目的，现详细说明其技术方案：一种FDM型3D打印机的进料夹持机构，包括机架、驱动轮、压紧轮和压紧轮移动机构，驱动轮可转动安装于机架上，压紧轮移动机构包括压紧轮安装座、直线移动机构、以及两端分别与压紧轮安装座、直线移动机构连接的弹簧，压紧轮可转动安装于压紧轮安装座上，压紧轮安装座活动安装于机架上，直线移动机构设于机架上，料丝穿于驱动轮和压紧轮间，直线移动机构在一动力机构的驱动下施加新增作用力于弹簧，并依次传递该新增作用力于压紧轮安装座、压紧轮，使压紧轮与驱动轮对其间穿过的料丝的夹持力得以调节，进料时，驱动轮和压紧轮夹紧料丝，主动转动的驱动轮带动料丝前进。

进一步地，一驱动轮和一压紧轮为一组，本实用新型具有两组相同的驱动轮和压紧轮，两组的压紧轮均可转动安装于压紧轮安装座上，两组驱动轮和压紧轮的进丝路径在同一直线上。本实用新型，驱动轮和压紧轮的数量可以为一组、两组或若干组，由于在直线移动机构的作用下，压紧轮与驱动轮对其间穿过的料丝的夹持力可调，且可调节范围较大，在使驱动轮和压紧轮的数量为两组时，直线移动机构作用，可使每组压紧轮与驱动轮对其间穿过的料丝的夹持力均足够大，相比现有驱动轮和压紧轮对其间穿过的料丝的夹持力恒定不变且不够大的结构，其通过增加驱动轮和压紧轮的组数，可实质性地增大料丝与驱动轮间的摩擦力，进而以便适应高速打印要求。

进一步地，压紧轮安装座滑动安装于机架上。本实用新型，可在机架上设置滑道，压紧轮安装座安装于机架的滑道上，也可在压紧轮安装座上设置滑道，如第一直线孔道，用两个第一定位销穿过压紧轮安装座的第一直线孔道，第一定位销与机架固定。

进一步地，压紧轮安装座摆动安装于机架上。在压紧轮安装座上开设一通孔，压紧轮安装座的该通孔穿过一固定于机架上的固定销上，压紧轮安装座可绕固定销摆动设置。

进一步地，驱动直线移动机构的动力机构为驱动电机。本实用新型，驱动直线移动机构的动力机构可以是操作人员，也可以是驱动电机，为实现操作的省时省力，高效准确，较佳地，驱动直线移动机构的动力机构为驱动电机。

本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构，通过使弹簧的一端连接直线移动机构，直线移动机构在动力机构的驱动下施加新增作用力于弹簧，同时依次传递该新增作用力于压紧轮安装座、压紧轮，使弹簧的力度、驱动轮和压紧轮对其间穿过的料丝的夹持力可调，而非固定不变，以适应各种工况的加工，特别是采用不同材料的料丝时，或高速打印中，其甚至还可使压紧轮直接远离或靠近压紧轮，以便可在压紧轮与驱动轮完全分开的状态下，将料丝穿过压紧轮与驱动轮间以进行装丝，装丝操作更简单，且停机后，可使压紧轮与驱动轮完全分开，压紧轮与驱动轮对其间穿过的料丝无夹持力，而避免料丝夹持于压紧轮与驱动轮间，料丝及打印机受损。

附图说明

图1是本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第一种实施方式的立体结构示意图；

图2是本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第一种实施方式不包括大部分机架的一种视角下的立体结构示意图；

图3是本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第一种实施方式不包括大部分机架的另一种视角下的立体结构示意图；

图4是本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第二种实施方式的立体结构示意图；

图5是本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第二种实施方式不包括大部分机架的一种视角下的立体结构示意图；

图6是本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第二种实施方式不包括大部分机架的另一种视角下的立体结构示意图；

图7是本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第三种实施方式不包括大部分机架的立体结构示意图；

图8是本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第四种实施方式不包括大部分机架的立体结构示意图；

图9是本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第五种实施方式的立体结构示意图；

图10是本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第五种实施方式不包括大部分机架的一种视角下的立体结构示意图；

图11是本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第五种实施方式不包括大部分机架的另一种视角下的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的具体实施方式作详细的说明：

图1至图3示出了本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第一种实施方式。如图1至图3所示，一种FDM型3D打印机的进料夹持机构，包括机架100、驱动轮10、压紧轮20和压紧轮移动机构1，驱动轮10可转动安装于机架100上，压紧轮移动机构1包括压紧轮安装座11、直线移动机构12、以及两端分别与压紧轮安装座11、直线移动机构12连接的弹簧13。

其中，一驱动轮10和一压紧轮20为一组，本实用新型的驱动轮10和压紧轮20共有两组，两组驱动轮10和压紧轮20的进丝路径在同一直线上，压紧轮安装座11包括基座111和铰接安装于基座111上的压紧轮安装块112，所有压紧轮20均可转动安装于压紧轮安装块112上，基座111上开设有通孔1111，基座111的通孔1111内穿设有固定于机架100上的固定销1001，直线移动机构12包括安装于机架100上由驱动电机121驱动可转动的丝杆122、以及套设于丝杆122上与丝杆122螺纹配合的第一移动块123，弹簧13的两端分别与压紧轮安装座11的基座111和直线移动机构12的第一移动块123连接。

本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构，进料时，料丝依次穿过每组驱动轮10和压紧轮20间，每组驱动轮10和压紧轮20夹紧料丝，每组驱动轮10转动，带动料丝前进。

本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第一种实施方式中，驱动直线移动机构12的动力机构为驱动电机121，驱动电机121驱动丝杆122转动，转动的丝杆122带动第一移动块123沿丝杆122轴向移动，移动的第一移动块123施加新增作用力于弹簧13，同时依次传递该新增作用力于基座111、压紧轮安装块112和压紧轮20，实现弹簧13的力度、压紧轮20与驱动轮10对其间穿过的料丝的夹持力的调节。驱动电机121驱动，丝杆122、第一移动块123的传动下，弹簧13甚至还可带动压紧轮安装座11的基座111，使基座111及其上的压紧轮安装块112绕固定销1001摆动，进而使压紧轮安装块112上的压紧轮20靠近或远离安装于机架100上的驱动轮10，实现压紧轮20与驱动轮10对其间穿过的料丝的夹持力、压紧轮20与驱动轮10间距的双重调节。

本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第一种实施方式中，通过在基座111上开设通孔1111，以及使基座111的通孔1111内穿设固定于机架100上的固定销1001，实现压紧轮安装座11的基座111与机架100的摆动安装。基座111及其上的压紧轮安装块112绕固定销1001摆动后，为使压紧轮安装块112上的两压紧轮20与两驱动轮10对其间料丝的夹持力相同，通过压紧轮安装座11包括基座111和铰接安装于基座111上的压紧轮安装块112，使安装两压紧轮20的压紧轮安装块112可转动设置。

图4至图6示出了本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第二种实施方式。在本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第二种实施方式中，基座111上开设有第一直线孔道1112，基座111的第一直线孔道1112内穿设有固定于机架100上的第一定位销1002，直线移动机构12包括安装于机架100上由驱动电机121驱动传动的第一齿轮组124、以及与第一齿轮组124传动连接的齿轮条125，齿轮条125可直线滑动安装于机架100上，齿轮条125的滑动路径与基座111的第一直线孔道1112平行，弹簧13的两端分别与压紧轮安装座11的基座111和直线移动机构12的齿轮条125连接。其他结构与实施例一相同。

本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第二种实施方式中，驱动直线移动机构12的动力机构也为驱动电机121，驱动电机121驱动，依次传动第一齿轮组124和齿轮条125，使齿轮条125沿平行于基座111的第一直线孔道1112的方向移动，移动的齿轮条125施加新增作用力于弹簧13，同时依次传递该新增作用力于基座111、压紧轮安装块112和压紧轮20，实现弹簧13的力度、压紧轮20与驱动轮10对其间穿过的料丝的夹持力的调节。驱动电机121驱动，第一齿轮组124和齿轮条125的传动下，弹簧13甚至还可带动压紧轮安装座11的基座111，使基座111及其上的压紧轮安装块112沿平行于第一直线孔道1112的方向移动，进而使安装于压紧轮安装块112上的压紧轮20靠近或远离安装于机架100上的驱动轮10，实现压紧轮20与驱动轮10对其间穿过的料丝的夹持力、压紧轮20与驱动轮10间间距的双重调节。

本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第二种实施方式中，通过在基座111上开设第一直线孔道1112，以及使基座111的第一直线孔道1112内穿设固定于机架100上的第一定位销1002，实现压紧轮安装座11的基座111与机架100的滑动安装。

图7示出了本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第三种实施方式。在本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第三种实施方式中，直线移动机构12包括安装于机架100上的第一齿轮组124、以及与第一齿轮组124传动连接的齿轮条125，第一齿轮组124上安装有旋转手轮126，工作时，驱动直线移动机构12的动力机构为操作人员，具体地，操作人员转动旋转手轮126，以传动第一齿轮组124。其他结构与实施例二相同。

图8示出了本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第四种实施方式。在本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第四种实施方式中，第一齿轮组124上安装有旋转手轮126，其他结构与实施例二相同。

本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第四种实施方式中，驱动直线移动机构12的动力机构既可采用驱动电机121，通过驱动电机121依次驱动传动第一齿轮组124和齿轮条125，也可为操作人员通过人为手动旋转旋转手轮126，以传动第一齿轮组124和齿轮条125。

图9至图11示出了本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第五种实施方式。在本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第五种实施方式中，驱动轮10和压紧轮20共有两组，压紧轮安装座11和弹簧13的数量均为两个，两压紧轮20分别可转动安装于两压紧轮安装座11上，每个压紧轮安装座11上开设有第二直线孔道110，压紧轮安装座11的第二直线孔道110内穿设有固定于机架100上的第二定位销1003，直线移动机构12包括安装于机架100上由驱动电机121驱动可转动的丝杆122、以及套设于丝杆122上与丝杆122螺纹配合的第二移动块128，丝杆122与第二直线孔道110平行，驱动电机121与丝杆122间通过第二齿轮组127传动连接，两弹簧13一端分别与一压紧轮安装座11连接，两弹簧13的另一端均与第二移动块128连接。其他结构除压紧轮安装座的具体结构不同外均与实施例一相同。

本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构的第五种实施方式中，驱动直线移动机构12的动力机构也为驱动电机121，驱动电机121驱动，依次传动第二齿轮组127和丝杆122，使丝杆122转动，转动的丝杆122带动第二移动块128沿丝杆122轴向移动，移动的第二移动块128施加新增作用力于两弹簧13，同时依次传递该新增作用力于压紧轮安装座11和压紧轮20，改变两弹簧13的力度、以及两组压紧轮20与驱动轮10对其间穿过的料丝的夹持力。驱动电机121驱动，第二齿轮组127、丝杆122和第二移动块128的传动下，弹簧13甚至也可带动压紧轮安装座11，使压紧轮安装座11上的压紧轮20靠近或远离安装于机架100上的驱动轮10，实现压紧轮20与驱动轮10对其间穿过的料丝的夹持力、压紧轮20与驱动轮10间距的双重调节。

本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构，弹簧13两端与压紧轮安装座11、直线移动机构12的连接，可以是固定连接，也可以是无固定的抵触连接。

本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构，压紧轮20可通过轴承实现在压紧轮安装座11上的可转动安装，也可直接将轴承用作压紧轮20，可转动安装于压紧轮安装座11上。

本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构，通过使弹簧13的一端连接直线移动机构12，进料时，则可通过直线移动机构12的传动，施加新增作用力于弹簧13，同时依次传递该新增作用力于压紧轮安装座11和压紧轮20，改变压紧轮20与驱动轮10对其间穿过的料丝的夹持力，以适应不同材质、不同硬度或不同物理力学特性的料丝的进料，或不同打印速度的进料。进料前装丝时或打印完成后，则均可通过直线移动机构12的传动，依次传动弹簧13、压紧轮安装座11及安装在压紧轮安装座11上的压紧轮20，使压紧轮20与驱动轮10分离并完全释放开对料丝的夹持，以便可在压紧轮20与驱动轮10完全分开的状态下，将料丝穿过压紧轮20与驱动轮10间以进行装丝，装丝操作更简单，相同地，停机后，压紧轮20与驱动轮10完全分开且对其间穿过的料丝无作用力，可有效避免料丝夹持于压紧轮20与驱动轮10间，料丝及打印机受损。

本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构，结合控制器，可在不停机时实现压紧轮20与驱动轮10对其间穿过的料丝的夹持力的实时调节，且调节过程中无需使用任何螺丝刀等辅助工具。

本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构，通过直线移动机构12的传动，实现压紧轮20与驱动轮10对其间穿过的料丝的夹持力的调整时，其调整范围可通过限位开关进行控制，具体地，在第一移动块123、齿轮条125、第二移动块128的运行路径上，设置限位开关，移动的第一移动块123、齿轮条125、第二移动块128触发限位开关，则停止进一步地移动，由于限位开关结合控制器对移动的控制，属常规技术手段，对此本实用新型不再进行详细阐述。

本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构，由于弹簧13的力度、驱动轮10和压紧轮20对其间穿过的料丝的夹持力可调，且可调范围较大，上限远远大大现在结构所能提供的作用力值，因此，在进行高速打印时，对于一些韧性好的不易折断的料丝，可加大驱动轮10和压紧轮20间对其间穿过的料丝的夹持力，确保驱动轮10高速旋转以高速打印过程中，可增大驱动轮10与料丝间的摩擦，实现料丝的高速驱动，而不会打滑，可充分发挥机器潜能。

本实用新型FDM型3D打印机的进料夹持机构，驱动轮10和压紧轮20的数量可以为一组、两组或若干组。由于在直线移动机构12的作用下，压紧轮20与驱动轮10对其间穿过的料丝的夹持力可调，且可调节范围较大，在使驱动轮10和压紧轮20的数量为两组时，直线移动机构12作用，可使每组压紧轮20与驱动轮10对其间穿过的料丝的夹持力均足够大，相比现有驱动轮10和压紧轮20对其间穿过的料丝的夹持力恒定不变且不够大的结构，本实用新型可通过增加驱动轮10和压紧轮20的组数，实质性地增大料丝与驱动轮20间的摩擦力，进而以便适应高速打印要求。

本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种FDM型3D打印机的进料夹持机构，其特征在于：包括机架、驱动轮、压紧轮和压紧轮移动机构，驱动轮可转动安装于机架上，压紧轮移动机构包括压紧轮安装座、直线移动机构、以及两端分别与压紧轮安装座、直线移动机构连接的弹簧，压紧轮可转动安装于压紧轮安装座上，压紧轮安装座活动安装于机架上，直线移动机构设于机架上，料丝穿于驱动轮和压紧轮间，直线移动机构在一动力机构的驱动下施加新增作用力于弹簧，并依次传递该新增作用力于压紧轮安装座、压紧轮，使压紧轮与驱动轮对其间穿过的料丝的夹持力得以调节，进料时，驱动轮和压紧轮夹紧料丝，主动转动的驱动轮带动料丝前进。

2.根据权利要求1所述的FDM型3D打印机的进料夹持机构，其特征在于：一驱动轮和一压紧轮为一组，所述FDM型3D打印机的进料夹持机构具有两组相同的驱动轮和压紧轮，两组的压紧轮均可转动安装于压紧轮安装座上，两组驱动轮和压紧轮的进丝路径在同一直线上。

3.根据权利要求1所述的FDM型3D打印机的进料夹持机构，其特征在于：压紧轮安装座滑动安装于机架上。

4.根据权利要求1所述的FDM型3D打印机的进料夹持机构，其特征在于：压紧轮安装座摆动安装于机架上。

5.根据权利要求1所述的FDM型3D打印机的进料夹持机构，其特征在于：驱动直线移动机构的动力机构为驱动电机。

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