PL226597B1 - Układ do kontrolowania obecności filamentu w ekstruderze drukarki 3D - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do kontrolowania obecności materiału do druku - filamentu, w ekstruderze drukarki 3D przeznaczonej do drukowania elementów z tworzyw termoplastycznych. Układ montowany jest u wejścia kanału ekstrudera nakładającego tworzywo metodą warstwowego osadzania topionego materiału. Rozwiązanie to daje możliwość stałej kontroli obecności filamentu w ekstruderze i pomaga uniknąć zniszczenia wydruku spowodowanego wyczerpaniem zasobu filamentu w drukarce.

Znane są rozwiązania, gdzie zastosowano elementy służące do detekcji filamentu w ekstruderze. W konstrukcji Smart Extruder firmy MakerBot przy wejściu do kanału ekstrudera znajduje się mikro włącznik, który zostaje aktywowany przez wciśnięcie przycisku w momencie wsunięcia filamentu do kanału ekstrudera. W momencie wykończenia materiału do druku, przycisk mikro włącznika zostaje podniesiony, co daje informację zwrotną do układu kontrolującego o braku filamentu w ekstruderze. Wadą tego rozwiązania jest to, że dźwignia mając ciągły styk z przesuwającym się filamentem ulega wytarciu przez co przestaje funkcjonować prawidłowo.

Znane jest również rozwiązanie zagadnienia detekcji filamentu przez umieszczenie przy wejściu do kanału ekstrudera enkodera kołowego przyrostowego. Enkoder występuje w postaci ułożyskowanej rolki osadzonej na nieruchomym sworzniu mocowanym do obudowy. Rolka jest umieszczona w takim miejscu ekstrudera, aby posiadała stały styk z przesuwanym filamentem. Zatem ruch filamentu w ekstruderze powoduje obrót enkodera, przez co układ kontrolujący otrzymuje informację zwrotną o tym, że filament jest obecny w ekstruderze i jest przemieszczany. W sytuacji zapchanej głowicy filament przestaje się przesuwać pomimo włączonego podawania filamentu, co powoduje, że enkoder zatrzyma się, a układ otrzyma informację o braku podawania filamentu. Wadą tego rozwiązania jest wywieranie zbędnego nacisku na filament przez rolkę z enkoderem, który to nacisk nie podlega żadnej regulacji oraz brak informacji zwrotnej o obecności filamentu w ekstruderze podczas postoju drukarki, co jest skutkiem tego, że impulsy generowane są przez enkoder tylko w trakcie jego ruchu.

Według wynalazku układ do kontrolowania obecności filamentu w ekstruderze drukarki 3D wyposażony w enkoder zamocowany na rolce charakteryzuje się tym, że do płyty umiejscowionej obok prowadnicy filamentu przymocowana jest oś, na której zamontowana jest obrotowo dźwignia w kształcie litery V. Na lewym końcu dźwignia wyposażona jest w sworzeń, na którym osadzona jest obrotowo rolka z enkoderem inkrementalnym. Prawy koniec dźwigni dotyka do przycisku, który umieszczony jest w wyłączniku krańcowym, a przycisk połączony jest ze sprężyną. Prowadnica filamentu posiada poprzeczne wydrążenie na rolkę z enkoderem inkrementalnym. Enkoder inkrementalny, jak i wyłącznik krańcowy podłączone są do układu kontrolującego.

Zaletą zaprezentowanego układu jest stałe kontrolowanie obecności filamentu w ekstruderze podczas wydruku. Dzięki temu drukarka w przypadku wykończenia zasobu materiału do druku automatycznie zatrzymuje proces, przez co możliwe jest załadowanie nowego filamentu i kontynuowanie wydruku. Problemy związane ze zniszczeniem często kosztownych i długotrwałych wydruków wywołane nieoczekiwanym skończeniem filamentu zostają wyeliminowane. Również w czasie postoju maszyny lub po włączeniu drukarki możliwe jest natychmiastowe sprawdzenie obecności filamentu w ekstruderze. Ma to duże znaczenie w przypadku maszyn o w pełni zabudowanej konstrukcji, które to są coraz popularniejsze na rynku.

Kolejną zaletą układu jest możliwość kontroli czy nie nastąpiło przerwanie podawania filamentu w trakcie wydruku pomimo jego obecności w ekstruderze, co mogło nastąpić na skutek zapchania dyszy.

Prezentowany układ daje również możliwość pomiaru długości przesunięcia filamentu, co jest przydatne przy kalibracji drukarki, na przykład podczas sprawdzania czy zadana długość przesunięcia filamentu w trakcie wydruku jest taka sama jak rzeczywista wartość jego przesunięcia.

Przedmiot wynalazku zostanie przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunkach, na których Fig. 1 przedstawia widok z przodu ekstrudera drukarki 3D z układem do kontrolowania obecności filamentu i załadowanym filamentem do ekstrudera, Fig. 2 przedstawia widok z przodu ekstrudera drukarki 3D z układem do kontrolowania obecności filamentu i wyładowanym filamentem z ekstrudera, Fig. 3 przedstawia widok szczegółu A ekstrudera z układem do kontrolowania obecności filamentu i załadowanym filamentem do ekstrudera, Fig. 4 przedstawia widok szczegółu B ekstrudera z układem do kontrolowania obecności filamentu i wyładowanym filamentem z ekstrudera, a fig. 5 przedstawia schemat elektryczny blokowy układu do kontrolowania obecności filamentu w ekstruderze drukarki 3D.

PL 226 597 B1

Układ do kontrolowania obecności filamentu w ekstruderze drukarki 3D jest mocowany do korpusu 1 ekstrudera poprzez płytę 2 umiejscowioną obok prowadnicy 3 filamentu 4 ekstrudera, przez którą ładowany jest filament 4. Do płyty 2 przymocowana jest oś 5, na której zamontowana jest obrotowo dźwignia 6 w kształcie litery V. Na lewym końcu dźwignia 6 wyposażona jest w sworzeń 7, na którym osadzona jest obrotowo rolka 8, do której mocowany jest enkoder inkrementalny 9. Enkoder inkrementalny 9 może występować w wersji optycznej lub mechanicznej. Prowadnica 3 filamentu posiada wzdłużne wydrążenie na filament oraz poprzeczne wydrążenie na rolkę 8 z enkoderem inkrementalnym 9. Do płyty 2 mocowany jest również wyłącznik krańcowy 10 za pomocą śrub 11. Konstrukcja wyłącznika krańcowego 10 jest taka, że jego przycisk załączający 12 posiada wewnątrz sprężynę 13, powodującą wypychanie przycisku 12. Długość i kształt dźwigni 6 jest tak dobrana, że przycisk 12 wywiera stały nacisk na prawą część dźwigni 6. Zarówno enkoder inkrementalny 9, jak i wyłącznik krańcowy 10 podłączone są do układu kontrolującego 14.

Działanie układu jest następujące;

Układ do kontrolowania obecności w ekstruderze drukarki 3D montowany jest w górnej części korpusu ekstrudera 1 na płycie 2. W momencie umieszczenia filamentu 4 w prowadnicy 3 ekstrudera następuje przesunięcie rolki 8 w kierunku wyłącznika krańcowego. Rolka mocowana jest obrotowo na osi 5 przytwierdzonej do dźwigni 6, zatem przesunięcie rolki 8 powoduje obrót dźwigni 6 zamontowanej obrotowo na osi 5, co skutkuje wciśnięciem przycisku 12 wyłącznika krańcowego 10, który mocowany jest do płyty 2 za pomocą śrub 11. Wciśnięcie przycisku 12 spowoduje zwarcie styków wewnątrz wyłącznika krańcowego 10, przez co przez układ kontrolujący 14, do którego podłączony jest wyłącznik krańcowy 10, zacznie płynąć sygnał sterujący, co zostanie zinterpretowane w oprogramowaniu jako obecność filamentu 4 w ekstruderze drukarki. Przycisk 12 posiada wewnętrzną sprężynę 13, która go wypycha. Dzięki niej przycisk 12 wywiera nacisk na dźwignię 6. W momencie, kiedy filament opuści prowadnicę 3 ekstrudera przycisk 12 wysunie się popychając dźwignię 6 z rolką 8. Styki wewnątrz wyłącznika krańcowego 10 zostaną rozłączone, przez co przez układ kontrolujący 14, do którego podłączony jest wyłącznik krańcowy 10, przestanie płynąć sygnał sterujący, co zostanie zinterpretowane w oprogramowaniu jako brak filamentu 4 w ekstruderze drukarki. Przesuwanie się filamentu 4 podczas wydruku lub podczas załadowywania albo wyładowywania filamentu 4 powoduje obrót wokół osi 7 rolki 8. W trakcie wydruku lub podczas załadowywania albo wyładowywania filamentu 4, rolka 8 pozostająca w stałym kontakcie z filamentem 4 obraca się zgodnie z kierunkiem ruchu filamentu 4. Na rolce zamontowany jest enkoder inkrementalny 9 mechaniczny lub optyczny, który podłączony jest do układu kontrolującego 14. Obrót rolki 8 powoduje generowanie impulsów na enkoderze, które trafiają do układu kontrolującego 14 i są interpretowane jako ruch filamentu 4 w ekstruderze. Dzięki temu możliwe jest stałe kontrolowanie czy nie nastąpiło przerwanie podawania filamentu 4 w trakcie wydruku pomimo jego obecności w ekstruderze. Ma to miejsce w przypadku zapchania dyszy głowicy drukującej. Wówczas koło ekstrudera podające filament 4 obraca się dalej, lecz filament 4 się nie przesuwa w kanale ekstrudera i nie wypływa przez dyszę. Ponadto poprzez zliczanie ilości impulsów możliwy jest pomiar długości przesunięcia filamentu 4. Daje to przykładowo możliwość sprawdzenia, czy zadana długość przesunięcia filamentu 4 przez ekstruder jest tożsama z rzeczywistą wartością przemieszczenia filamentu 4.

Claims (2)

1. Układ do kontrolowania obecności filamentu w ekstruderze drukarki 3D, który wyposażony jest w enkoder zamocowany na rolce, znamienny tym, że do płyty (2) umiejscowionej obok prowadnicy (3) filamentu (4) przymocowana jest oś (5), na której zamontowana jest obrotowo dźwignia (6) w kształcie litery V, a na lewym końcu dźwignia (6) wyposażona jest w sworzeń (7), na którym osadzona jest obrotowo rolka (8) z enkoderem inkrementalnym (9), a prawy koniec dźwigni dotyka do przycisku (12), umieszczonym w wyłączniku krańcowym (10) i połączonym ze sprężyną (13), przy czym enkoder inkrementalny (9), jak i wyłącznik krańcowy (10) podłączone są do układu kontrolującego (14).

2. Układ do kontrolowania obecności filamentu w ekstruderze drukarki 3D, według zastrz. 1, znamienny tym, że prowadnica (3) filamentu posiada poprzeczne wydrążenie na rolkę (8) z enkoderem inkrementalnym (9).