CN217862801U - 一种切断机构、打印头组件及三维打印机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种切断机构、打印头组件及三维打印机，其中，切断机构包括切刀组件和驱动组件，切刀组件可在第一位置与第二位置之间移动，用于切断三维打印机中的耗材；驱动组件与切刀组件连接，用于驱动切刀组件在第一位置与第二位置之间移动，切刀组件在第一位置时切断三维打印机中的耗材，切刀组件在第二位置时与三维打印机中的耗材无接触。本实用新型提供的切断机构通过驱动组件驱动切刀组件在第一位置和第二位置之间移动，使切刀组件切断三维打印机中的耗材，进而使在打印头组件中的耗材在回退时被本实用新型提供的切断机构切断，以保证耗材能够顺利回退至换料机构内，防止进料通道发生堵塞。

Description

一种切断机构、打印头组件及三维打印机
技术领域
本实用新型涉及三维打印机技术领域，具体涉及一种切断机构、打印头组件及三维打印机。
背景技术
三维打印是一种快速成型技术，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。其中，以采用FDM(FusedDeposition Modeling，熔融沉积制造)工艺熔融沉积制造的三维打印机应用最广。
由于，FDM的耗材一般是热塑性材料，如蜡、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)、尼龙等，通过耗材在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，耗材迅速凝固，并与周围的材料凝结，以完成对模型的打印。
但是，在FDM型的三维打印机在需要换色打印、以及更换耗材打印时，由于靠近加热块或喷嘴的耗材容易因熔融产生变形，因此，容易导致位于进料通道中的耗材在回退时与进料通道的内壁粘连，进料通道发生堵塞，进而导致打印被迫中断，或者打印失败。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种切断机构、打印头组件及三维打印机，其中，切断机构可在打印头组件中的耗材在回退时，将耗材前端的部分切断，以保证耗材能够顺利回退至换料机构内。
本实用新型第一方面提供的一种切断机构，应用于三维打印机，所述切断机构用于切断耗材，所述切断机构包括：
切刀组件，所述切刀组件可在第一位置与第二位置之间移动，用于切断所述三维打印机中的耗材；
驱动组件，所述驱动组件与所述切刀组件连接，用于驱动所述切刀组件在所述第一位置与所述第二位置之间移动；
所述切刀组件在所述第一位置时可切断所述三维打印机中的耗材，所述切刀组件在所述第二位置时与所述三维打印机中的耗材无接触。
进一步的，所述切刀组件包括：
切刀和滑块，所述切刀的第一端与所述滑块连接，所述切刀的第二端为刀刃；
所述驱动组件与所述滑块抵接，用于驱动所述滑块向靠近所述第一位置的方向滑动，以使所述切刀的刀刃切断所述三维打印机中的耗材。
进一步的，所述驱动组件包括：
偏心轮，所述偏心轮的周侧与所述滑块抵接；
驱动电机，所述驱动电机的驱动轴与所述偏心轮连接，用于驱动所述偏心轮转动，以推动所述滑块向靠近所述第一位置的方向移动。
进一步的，所述切断机构还包括复位组件，所述复位组件与所述滑块抵接，用于使所述滑块向靠近所述第二位置的方向移动。
进一步的，所述复位组件包括：
导向部，所述导向部与所述滑块滑动连接；
固定杆，所述固定杆与所述导向部固定连接；
扭簧，套设在所述固定杆上，所述扭簧的第一端与所述导向部固定连接，所述扭簧的第二端与所述滑块抵接。
进一步的，所述切断机构还包括加热部，所述加热部与所述切刀组件连接，用于对所述切刀组件进行加热。
进一步的，所述滑块开设有第一通孔和第二通孔，所述加热部包括：
加热棒，所述加热棒设置在所述第一通孔中，用于对所述滑块加热；
热敏电阻，所述热敏电阻设置在所述第二通孔中，用于监控所述滑块的温度。
本实用新型提供的切断机构，通过驱动组件驱动切刀组件在第一位置和第二位置之间移动，使切刀组件可以切断三维打印机中的耗材，进而使得三维打印机在回退打印头中的耗材时，可以先驱动上述实施例所提供的切断机构将耗材切断，以保证耗材能够顺利回退至换料机构内，避免耗材在回退时，靠近加热块的已熔融的耗材移动到进料通道的其它位置，与进料通道的内壁粘连，导致进料通道发生堵塞的问题。
本实用新型第二方面提供的一种打印头组件，用于三维打印机，所述打印头组件包括如上述所述的切断机构。
进一步的，所述打印头组件还包括喷头、第一连接件和第二连接件；
所述第一连接件上开设第一进料通道
所述第二连接件上开设第二进料通道，所述第二连接件与所述喷头连接，用于将耗材供应至所述喷头中；
所述第一进料通道和所述第二进料通道对应，所述第一连接件和第二连接件之间形成切刀通道；所述切刀通道与所述切刀组件的切刀对应设置，所述切刀通道用于引导所述切刀组件的切刀伸入所述第一进料通道和所述第二进料通道之间。
本实用新型提供的打印头组件，通过增设上述所述的切断机构，使在打印头组件中的耗材在回退时可被本实用新型提供的切断机构将耗材前端的部分切断，以保证耗材能够顺利回退至换料机构内。
本实用新型第三方面提供的一种三维打印机，包括如上述所述的打印头组件。
本实用新型提供的三维打印机，通过增设上述所述的切断机构，使在打印头组件中的耗材的前端在回退时被部分切断，以保证耗材能够顺利回退至换料机构内。
本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1为本实用新型示例性实施例提供的切断机构的结构示意图；
图2为本实用新型示例性实施例提供的切断机构的爆炸示意图；
图3为本实用新型示例性实施例提供的切刀的刀刃切割耗材的示意图；
图4为本实用新型示例性实施例提供的切刀的刀刃在复位位置的示意图；
图5为本实用新型示例性实施例提供的切刀的刀刃在复位组件的作用下完成复位的示意图；
图6为本实用新型示例性实施例提供的复位组件向滑块施加使切刀组件向第二位置移动的作用力的示意图；
图7为本实用新型示例性实施例提供的打印头组件的结构示意图；
图8为本实用新型示例性实施例提供的另一打印头组件的结构示意图；
图9为本实用新型示例性实施例提供的切刀的刀刃在复位位置的示意图；
图10为本实用新型示例性实施例提供的切断机构对位于打印头组件中的耗材切断的示意图；
图11为本实用新型示例性实施例提供的耗材B段的自由端靠近供料通道的底部的示意图。
图中：
1、切刀组件，101、切刀，102、滑块，1021、第一通孔，1022、第二通孔；
2、驱动组件，201、偏心轮，202、驱动电机；
3、耗材；
4、复位组件，401、导向部，402、固定杆，403、扭簧；
5、加热部，501、加热棒，502、热敏电阻；
6、供料通道，601、第一进料通道，602、第二进料通道；
7、切刀通道；
8、喷头。
具体实施方式
在本实用新型的描述中，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”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，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，或一体地连接；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。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实用新型中的具体含义。
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提供的一种切断机构，应用于三维打印机，参见图1至4，切断机构用于切断耗材，切断机构包括切刀组件1和驱动组件2，切刀组件1可在第一位置与第二位置之间移动，用于切断三维打印机中的耗材3；驱动组件2与切刀组件1连接，用于驱动切刀组件1在第一位置与第二位置之间移动；切刀组件1在第一位置时切断三维打印机中的耗材3，切刀组件1在第二位置时与三维打印机中的耗材3无接触。
可以理解的是，当切刀组件1在驱动组件2的驱动下移动至第一位置时，切刀组件1能够接触并切断三维打印机中的耗材3；当切刀组件1在驱动组件2的驱动下移动至第二位置时，切刀组件1复位，与三维打印机中的耗材3无接触。因此，当驱动组件2驱动切刀组件1从第二位置移动至第一位置即可实现对耗材3的切断，当驱动组件2驱动切刀组件1从第一位置移动至第二位置即可完成对切刀组件1的复位。
本实用新型提供的切断机构，通过驱动组件驱动切刀组件1在第一位置和第二位置之间移动，使切刀组件1可以切断三维打印机中的耗材3，进而使得三维打印机在回退打印头中的耗材3时，可以先驱动上述实施例所提供的切断机构将耗材3切断，以保证耗材3能够顺利回退至换料机构内，避免耗材3在回退时，靠近加热块的已熔融的耗材移动到进料通道的其它位置，与进料通道的内壁粘连，导致进料通道发生堵塞的问题。
在一些实施方式中，切刀组件1包括切刀101和滑块102，切刀101的第一端与滑块102连接，切刀101的第二端为刀刃；驱动组件2与滑块102抵接，用于驱动滑块102向靠近第一位置的方向滑动，以使切刀101的刀刃切断三维打印机中的耗材3。
可以理解的是，由于切刀组件1的第一端与滑块102固定连接，因此，当驱动组件驱动滑块102向靠近第一位置的方向滑动时，切刀101也向靠近第一位置的方向移动，当切刀组件1移动至第一位置时，刀刃伸入将三维打印机中的供料通道中将耗材3切断。
在一些实施方式中，参见图1至4，驱动组件2包括偏心轮201和驱动电机202，偏心轮201的周侧与滑块102抵接；驱动电机202的驱动轴与偏心轮201连接，驱动电机202用于驱动偏心轮201转动，以使偏心轮201推动滑块102向靠近第一位置的方向移动。
可以理解的是，在本实施例中，偏心轮201呈圆形设置，偏心轮201的旋转中心与驱动电机202的驱动轴连接，并且偏心轮201的旋转中心与圆心不重合，因此偏心轮的周侧与旋转中心的距离不相等。又因为偏心轮201的周侧与滑块102抵接，因此滑块102与驱动轴的距离为偏心轮201与滑块102抵接的位置到驱动轴的距离。所以，驱动电机202驱动偏心轮201旋转时，偏心轮201用于与滑块102抵接的周侧位置会发生变化，使得偏心轮201可推动与其抵接的滑块102，从而使切刀101的刀刃伸入到三维打印机的供料通道中切断耗材。其中，偏心轮201的旋转中心与偏心轮201的周侧的最远距离为W1，偏心轮201的旋转中心与偏心轮201的周侧的最近距离为W2，则切刀101的刀刃在偏心轮201的推动下可移动的位移区间为W1-W2，进而保证切刀101的刀刃随滑块102在偏心轮201的推动下实现对耗材3的切断。
作为具体说明的是，当驱动电机202驱动偏心轮201转动至图4所示的位置时，此时，偏心轮201与滑块102抵接的位置和偏心轮201的旋转中心的距离为W2，切刀组件1位于第二位置，即切刀101的刀刃与三维打印机中的耗材无接触；可以理解的是，切刀组件1位于第二位置时，偏心轮201与滑块102抵接的位置和偏心轮201的旋转中心的距离W小于W1但不限于W2，即W2≤W＜W1，具体可以根据切刀从第二位置移动至第一位置的距离确定。当驱动电机202驱动偏心轮201转动至图3所示的位置时，此时，偏心轮201与滑块102抵接的位置和偏心轮201的旋转中心的距离为W1，切刀组件1位于第一位置，即切刀101的刀刃伸入了三维打印机的供料通道，将耗材3切断。可以理解的是，为保证切刀组件1可以把耗材3完全切断，当偏心轮201旋转至与滑块102抵接的位置和旋转中心的距离为W1时，沿供料方向，耗材3的投影与切刀101的投影重合。通过本实施例，驱动电机202控制偏心轮201转动，通过偏心轮201可以将切刀组件1推动至第一位置，以使切刀101完成对耗材3的切断。
在一些优选实施例中，驱动电机202包括舵机，舵机的转轴与偏心轮201可拆卸固定连接。由于，舵机是一种位置(这里的位置也可以是角度)伺服的驱动器，因此，其适用于需要角度不断变化并可以保持的控制系统。作为优选的，本实施例中的偏心轮201上设有与舵机的转轴配合连接的齿环，以便于偏心轮201和舵机的转轴可拆卸固定连接。
在另一些实施例中，参见图5和6，切断机构还包括复位组件4，复位组件4与滑块102抵接，复位组件4用于使滑块102向靠近第二位置的方向移动。
可以理解的是，复位组件4向滑块102施加使滑块102带动切刀101的刀刃向第二位置移动的作用力，以使滑块102向靠近第二位置的方向移动。
当偏心轮201与滑块102抵接的位置和旋转中心的距离由W1变为W2时，在复位组件4施加的作用力下，滑块102向第二位置移动，在带动切刀101向第二位置移动的同时，还使滑块102与偏心轮201保持抵接，方便执行下一次切断任务。通过本实施例的复位组件4，可以实现在切刀101的刀刃在第一位置切断耗材3后，在复位组件的作用下可以回复到第二位置。
具体地，复位组件4包括导向部401、固定杆402和扭簧403,导向部401与滑块102滑动连接；固定杆402与导向部401固定连接；扭簧403套设在固定杆402上，扭簧403的第一端与导向部401固定连接，扭簧403的第二端与滑块102抵接。
可以理解的是，扭簧403的第一端与导向部401是固定连接的，第二端与滑块102抵接，因此扭簧403的第二端可以随滑块的移动而移动，从而扭簧403的形变量也发生变化。当偏心轮201旋转至与滑块102抵接的位置和旋转中心的距离为W1时时，此时，偏心轮201的旋转中心与滑块102相对距离为W1，切刀组件1位于第一位置，切刀101的刀刃将耗材3切断，滑块102对扭簧403的第二端施加的作用力使扭簧403的形变量达到最大；当偏心轮201旋转至与滑块102抵接的位置和旋转中心的距离为W2时，由于扭簧403具有恢复形变的特性，因此扭簧403恢复形变所产生的作用力通过其第二端施加到滑块102上，将滑块102推向偏心轮201，并使滑块102与偏心轮201的周侧相抵，此时，切刀组件1位于第二位置，扭簧403的形变量最小，偏心轮201的旋转中心与滑块102相对距离为W2。通过本实施例的扭簧403，其第一端与导向部401固定连接，第二端与滑块102抵接，利用扭簧403恢复形变的力，即可实现对切刀组件1的复位，结构简单，使用方便。
具体地，导向部401可以为导向槽，在滑块102在导向槽的导向作用下，切刀组件1在第一位置和第二位置所在的平面上往复运动。导向槽设在安装架上，安装架可通过螺栓连接于舵机的顶部，安装架还可以通过螺栓将切断机构整体固定在用于固定喷头的支架上。
在另一些实施方式中，切断机构还包括加热部5，加热部5与切刀组件1连接，用于对切刀组件1进行加热。
可以理解的是，滑块102可以为金属材质，加热部5设置在滑块102内，用于经滑块102加热切刀101，加热部5设置在滑块102内并与滑块102直接接触，并且滑块102也与切刀101直接接触，由于滑块102为金属材质导热性能较好，因此当加热部5工作时，加热部5所产生的热量可以经滑块102传导至切刀101中，从而将切刀101加热至预设温度。或者，加热部5可以直接与切刀101接触，直接对切刀101进行加热。例如，预设温度优选为80℃。例如，滑块102优选为由铝或铁或铜制备而成。通过本实施例，由耗材具有热熔性，因此将切刀101加热后可以更容易将耗材切断。
具体地，滑块102可以开设有第一通孔1021和第二通孔1022，加热部5包括加热棒501和热敏电阻502，加热棒501设置在第一通孔1021中，加热棒501用于对滑块102加热；热敏电阻502设置在第二通孔1022中，热敏电阻502用于监控滑块102的温度，防止加热温度过高。通过本实施例，可以将加热部5收纳进滑块102中，从而减小切断机构的整体体积。
本实用新型还提供了一种打印头组件，应用于三维打印机，参见图7至10，打印头组件如上述实施例的切断机构。
在一些实施方式中，打印头组件还包括喷头8、第一连接件和第二连接件；第一连接件上开设第一进料通道601；第二连接件上开设第二进料通道602，第二连接件与喷头8连接，用于将耗材3供应至喷头8中；第一进料通道601和第二进料通道602对应，第一连接件和第二连接件之间形成切刀通道7；切刀通道7与切刀组件1的切刀101对应设置，用于引导切刀组件1的切刀101伸入第一进料通道601和第二进料通道602之间。
本实用新型提供的打印头组件，通过增设切刀通道7、以及上述所述的切断机构，通过切断机构上的驱动组件2驱动切刀组件1的切刀101在切刀通道7中移动，引导切刀101伸入第一进料通道601和第二进料通道602之间，进而使位于第一进料通道601和第二进料通道602中的耗材被切刀101的刀刃切断，如完成对图10中的长度为h1的耗材的切断，进而使在打印头组件中的耗材3在回退时可被本实用新型提供的切断机构将耗材3前端的部分切断，以保证耗材3能够顺利回退至换料机构内。
在一些实施方式中，供料通道6包括第一进料通道601和第二进料通道602，第一进料通道601与第二进料通道602对应设置，沿供料方向，切刀通道7位于第一进料通道601与第二进料通道602之间；当切刀组件1位于第一位置时，切刀101伸入第一进料通道601与第二进料通道602之间，此时，切刀101处于切断位置；当切刀组件1位于第二位置时，切刀101退出第一进料通道601与第二进料通道602之间，此时，切刀101处于复位位置。其中，第一进料通道601位于切刀通道7的上方，第二进料通道602与喷头连接。
本实用新型还提供了一种三维打印机，包括如上述实施例所述的打印头组件。
本实用新型提供的三维打印机，通过增设上述所述的切断机构，使在打印头组件中的耗材3的前端在回退时被部分切断，以保证耗材3能够顺利回退至换料机构内。
在一些实施方式中，三维打印机还包括换料机构和控制组件，换料机构用于向第一进料通道601和第二进料通道602中放入待更换的耗材3、以及将经切刀101切断后的耗材3退回；控制组件用于在耗材3经切刀101切断后，控制换料机构将耗材3退回。
参见图10，这里将被切断掉的耗材3设为耗材3的A段，将与换料机构连接的耗材3设为耗材3的B段，在耗材3的A段被切刀101切断后，换料机构推动耗材3的B段进入第二进料通道602，耗材3的B段推动耗材3的A段，使耗材3的A段沿第二进料通道602的长度方向向喷头8的方向移动，直至耗材3的A段完全进入打印头组件的加热块时，再通过换料机构将耗材3的B段从第二进料通道602和第一通道601中回退，参见图11。这里，通过换料机构使耗材3的B段沿第二进料通道602的长度方向移动，可使被切断掉的耗材3的A段在耗材3的B段的推动下向喷头8的方向移动，进而防止第二通道602被切断掉的耗材3的A段堵住，还能够防止耗材3的B段在被换料机构回退时，其自由端被打印头组件的加热块加热软化而产生膨胀，进而避免耗材3的B段发生熔融而与供料通道6的内壁粘连，导致进料通道堵塞的问题。
此外，在三维打印机的换料机构进入换料程序时，待更换的耗材3输送到供料通道6位置后，需要往前挤出一段距离，把原来的耗材3的A段耗材3从打印头组件中挤出，以清理干净耗材3的A段后，再恢复对此更换后的耗材3的打印。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种切断机构，其特征在于，应用于三维打印机，所述切断机构用于切断耗材，所述切断机构包括：
切刀组件，所述切刀组件可在第一位置与第二位置之间移动，用于切断所述三维打印机中的耗材；
驱动组件，所述驱动组件与所述切刀组件连接，用于驱动所述切刀组件在所述第一位置与所述第二位置之间移动，所述切刀组件在所述第一位置时切断所述三维打印机中的耗材，所述切刀组件在所述第二位置时与所述三维打印机中的耗材无接触。
2.根据权利要求1所述的切断机构，其特征在于，所述切刀组件包括：
切刀和滑块，所述切刀的第一端与所述滑块连接，所述切刀的第二端为刀刃；
所述驱动组件与所述滑块抵接，用于驱动所述滑块向靠近所述第一位置的方向滑动，以使所述切刀的刀刃切断所述三维打印机中的耗材。
3.根据权利要求2所述的切断机构，其特征在于，所述驱动组件包括：
偏心轮，所述偏心轮的周侧与所述滑块抵接；
驱动电机，所述驱动电机的驱动轴与所述偏心轮连接，用于驱动所述偏心轮转动，以推动所述滑块向靠近所述第一位置的方向移动。
4.根据权利要求2所述的切断机构，其特征在于，所述切断机构还包括复位组件，所述复位组件与所述滑块抵接，用于使所述滑块向靠近所述第二位置的方向移动。
5.根据权利要求4所述的切断机构，其特征在于，所述复位组件包括：
导向部，所述导向部与所述滑块滑动连接；
固定杆，所述固定杆与所述导向部固定连接；
扭簧，套设在所述固定杆上，所述扭簧的第一端与所述导向部固定连接，所述扭簧的第二端与所述滑块抵接。
6.根据权利要求2所述的切断机构，其特征在于，所述切断机构还包括加热部，所述加热部与所述切刀组件连接，用于对所述切刀组件进行加热。
7.根据权利要求6所述的切断机构，其特征在于，所述滑块开设有第一通孔和第二通孔，所述加热部包括：
加热棒，所述加热棒设置在所述第一通孔中，用于对所述滑块加热；
热敏电阻，所述热敏电阻设置在所述第二通孔中，用于监控所述滑块的温度。
8.一种打印头组件，其特征在于，用于三维打印机，所述打印头组件包括如权利要求1至7中任一项所述的切断机构。
9.根据权利要求8所述的打印头组件，其特征在于，所述打印头组件还包括喷头、第一连接件和第二连接件；
所述第一连接件上开设第一进料通道；
所述第二连接件上开设第二进料通道，所述第二连接件与所述喷头连接，用于将耗材供应至所述喷头中；
所述第一进料通道和所述第二进料通道对应，所述第一连接件和第二连接件之间形成切刀通道；所述切刀通道与所述切刀组件的切刀对应设置，所述切刀通道用于引导所述切刀组件的切刀伸入所述第一进料通道和所述第二进料通道之间。
10.一种三维打印机，其特征在于，包括如权利要求9所述的打印头组件。
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