TW201821346A

TW201821346A - 三維列印供料裝置與可變孔口裝置

Info

Publication number: TW201821346A
Application number: TW105140010A
Authority: TW
Inventors: 王登彥; 張隆武; 方彥博; 林央正
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2018-06-16
Also published as: CN108145964A; US20180154586A1; CN108145964B; TWI602765B

Abstract

一種三維列印供料裝置與可變孔口裝置，三維列印供料裝置包含相鄰設的第一夾持輪與第二夾持輪以及中段導引結構。第二夾持輪與第一夾持輪之間具有第一區域。至少部分的中段導引結構位於第一區域中，且中段導引結構之一中段送料通道對準且連通第一區域。可變孔口裝置包含本體、筒夾及螺帽。筒夾之基座可伸縮地設置於本體上。筒夾之夾臂設置於基座，且圍繞出一出料口。螺帽可活動地螺鎖於本體上且套設於夾臂，螺帽與筒夾相對移動時，夾臂可與螺帽相抵而改變夾臂的間距，進而改變出料口的大小。

Description

三維列印供料裝置與可變孔口裝置

本發明係關於一種三維列印供料裝置，特別是一種具有導引結構的三維列印供料裝置。

本發明係關於一種可變孔口裝置，特別是一種具有夾臂的可變孔口裝置。

所謂三維列印(或稱3D列印)，是快速成型(Rapid Prototyping，簡稱RP)技術的其中一種。操作上，三維列印是將電腦設計出的三維模型分解成若干層平面切片，再經由三維列印頭把粉末狀、液狀或線狀塑料、金屬等可黏合的原料熔融後再按這些平面切片依序層疊，最終堆積成與三維模型相同的實體三維物件，而這樣熔融原料再堆疊的技術俗稱為熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling，FDM)。其中，聚乳酸(Polylactic Acid，PLA)與丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS)等質地較硬的熱塑性材料，其蕭氏硬度約大於80，是普遍使用於三維列印的兩種原料。

但近年來市場對鞋墊、輪胎、軟質杯子、無毒的軟性安全玩具等具有仿橡膠、高彈性、柔軟與彩色複合等特性的產品需求提升，業者開始大量採用聚氨基甲酸酯(polyurethane，PU)、熱可塑性聚氨酯樹脂 (Themoplastic Polyurethane，TPU)、聚乙烯醋酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate copolymer，EVA)等質地較軟的軟性材料，其蕭氏硬度約小於45。

然而，目前市面上的三維列印頭中，送料機構是採用被動輪搭配具有壓花或齒部的主動輪共同夾持擠壓以運送線料，過程中壓花會以直接咬入線料的方式將線料往噴頭的方向運送，但這樣的送料機構較適合運送較硬的熱塑性料，若運送前述質地較軟的塑料，很容易於運送過程中發生彎曲變形的情況，使得軟性塑料偏離預定的送料路徑而堵塞於進料口處。在此情況下，壓花滾輪仍會持續運轉，但由於塑料堵塞後無法再繼續往前推送，持續運轉的壓花滾輪會重複地咬合摩擦塑料的同一區塊而產生塑料的粉塵，這些粉塵也會造成或加劇進料口的堵塞。

有鑑於此，本發明提供一種三維列印供料裝置，藉以解決傳統三維列印裝置的線料在進料時容易堵塞及產生粉塵等問題。並且，本發明還提供一種可變孔口裝置，可調整列印的線徑。

根據本發明所揭露的一種三維列印供料裝置，用以進給一線料，且包含一第一夾持輪、一第二夾持輪以及一中段導引結構。第二夾持輪可連動地鄰設於第一夾持輪，第二夾持輪與第一夾持輪之間具有一第一區域。且第二夾持輪與第一夾持輪用以共同夾持並運送線料。中段導引結構。至少部分的中段導引結構位於第一區域中，且中段送料通道具有一中段送料通道。中段送料通道對準且連通第一區域。

根據本發明所揭露的一種可變孔口裝置，具有一出料通道，用以供一線料通過。可變孔裝置包含一本體、一筒夾以及一螺帽。筒夾包含一基座與至少二夾臂。基座可伸縮地設置於本體上。夾臂彼此相間隔地設置於基座之一側。出料通道貫穿本體與筒夾，且夾臂共同圍繞出出料通道的一出料口。螺帽可活動地螺鎖於本體上且套設於夾臂，使得螺帽與筒夾相對移動時，夾臂可與螺帽相抵而改變夾臂的間距，進而改變出料口的大小。

本發明所揭露的三維列印供料裝置中，由於至少部分的中段導引結構位於第一夾持輪與第二夾持輪之間的第一區域中，且中段送料通道對準且連通第一區域，因此，線料通過兩滾輪夾持運送，會直接進入中段導引結構而受到導引與支撐，而不會有彎曲變形的情況發生。

此外，本發明所揭露的可變孔口裝置中，由於筒夾可經由基座相對本體伸縮，且螺帽也可相對本體活動，因此使用者可藉由移動螺帽及/或筒夾的方式來改變出料口的大小，使得出料口可進行無段調整，進而可針對列印品不同的區域的需求調整列印的線徑，節省列印時間與提升列印品質，還有助於列印結構更複雜的客製化商品。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明，係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者，瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

此外，以下將以圖式揭露本發明之實施例，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到的是，這些實務上的細節非用以限制本發明。另外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之，甚至部分的圖式省略了走線(纜線、或排線)等結構以保持圖面整潔，於此先聲明之。

再者，除非另有定義，本文所使用的所有詞彙，包括技術和科學術語等具有其通常的意涵，其意涵能夠被熟悉此技術領域者所理解。更進一步的說，上述之詞彙的定義，在本說明書中應被解讀為與本發明相關技術領域具有一致的意涵。除非有特別明確的定義，這些詞彙將不被解釋為過於理想化的或正式的意涵。

請參照圖1，圖1係為根據本發明之一實施例所繪示之三維列印頭的立體圖。本實施例提出一種三維列印頭1，包含一三維列印供料裝置10與一可變孔口裝置20。可變孔口裝置20組裝於三維列印供料裝置10之一側，而三維列印供料裝置10可被裝設於一殼體7中，但本發明並非以殼體7為限，且需聲明的是，為達圖式簡潔之目的，圖1將殼體7以虛線表示。一線料9可經由三維列印供料裝置10運送至可變孔口裝置20，而可變孔口裝置20可對線料9加熱使其形成熔融態，並將熔融態的線料9依設定逐漸堆疊形成三維物件。這樣的製程稱為熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling，FDM)。此外，這裡所述的線料9，可以但不限於是ABS樹脂、PLA聚乳酸、PU、TPU、EVA樹脂、尼龍、蠟等塑料，具有被加熱到臨界狀態時會熔融而呈現半流體的性質，但本發明並非以線料的種類為限。

以下，將針對三維列印供料裝置10與可變孔口裝置20依序進行說明。

首先，請併同圖1接續參閱圖2~4，圖2係為圖1之三維列印頭的正視圖，圖3係為圖1之三維列印頭的上視圖，而圖4係為圖1之三維列印頭的側視圖。需先聲明的是，為達圖式簡潔之目的，圖2~4中的殼體7以虛線表示。

具體來說，三維列印供料裝置10包含一傳動輪組100、一第一夾持輪110、一第二夾持輪120、一第三夾持輪130與一第四夾持輪140、一中段導引結構150、一前段導引結構160、一後段導引結構170、一第一傳輸帶180、一第一張力調整輪181、一第二傳輸帶190與一第二張力調整輪191。

傳動輪組100包含彼此相嚙合的一第一嚙合輪101與一第二嚙合輪102。第一嚙合輪101可相連動的連接於第一夾持輪110。第一嚙合輪101為一齒形輪，且可用以連接一動力源8。動力源8可帶動第一嚙合輪101與第一夾持輪110一併轉動。這裡所述之動力源8可以但不限於是一馬達，本發明並非以此為限。

第二嚙合輪102可相連動的連接於第二夾持輪120。第二嚙合輪102也為一齒形輪，其可嚙合於第一嚙合輪101。因此，第二嚙合輪102與第二夾持輪120可受第一嚙合輪101驅使而一併轉動。可理解的是，第一夾持輪110與第二夾持輪120的轉動方向相反，例如圖2所示，當第一夾持輪110以箭頭A的方向旋轉，進而可帶動第二夾持輪120以箭頭B的方向旋轉，且箭頭A與箭頭B的方向相反。但需聲明的是，本發明並非以動力源8連接的位置與數量為限，例如於其他實施例中，動力源8也可連接於第二嚙合輪102；或者，動力源8的數量可為兩個，且分別連接第一嚙合輪101與第二嚙合輪102。另外，傳動輪組100為選用，例如於其他實施例中，可省略傳動輪組100，在此情況下，可以兩個動力源8分別驅動第一夾持輪110與第二夾持輪120。

此外，第一夾持輪110與第二夾持輪120之間具有一第一區域G1。於此，請參閱圖5，圖5係為圖2之供料裝置的局部放大圖，但需聲明的是，為達圖式簡潔之目的，圖5省略傳動輪組100、第一傳輸帶180與第二傳輸帶190。於本實施例，所謂第一區域G1是指第一夾持輪110與第二夾持輪120，以及其兩條外公切線L1、L2所共同圍繞出的區域，該區域的形狀略成一漏斗狀，可進一步區分為一第一進料段G1a、一第一夾料段G1b及一第一出料段G1c，其中，第一夾料段G1b介於第一進料段G1a與第一出料段G1c之間。

另外，於本實施例中，第一夾持輪110與第二夾持輪120的結構與外形實質上相同，但本發明並非以此為限。例如於其他實施例中，第一夾持輪110與第二夾持輪120也可為直徑不相同的輪體。

中段導引結構150鄰設於第一夾持輪110與第二夾持輪120相同側。中段導引結構150具有一中段送料通道150s，至少部分的中段導引結構150位於第一區域G1的第一出料段G1c中，且中段送料通道150s之一端對準且連通於第一區域G1的第一夾料段G1b，用以於後續導引通過第一區域G1的線料9。詳細來說，中段導引結構150是以兩個子導引結構1501與1502所構成，兩個子導引結構1501與1502之間形成該中段送料通道150s。並且，兩個子導引結構1501與1502接近第一區域G1的第一出料段G1c之一側共同形成圓錐狀150a位於第一出料段G1c中，有助於讓中段導引結構150更貼近第一夾持輪110與第二夾持輪120而對準第一區域G1的第一夾料段G1b，以利於後續導引通過第一區域G1的線料9。

第三夾持輪130與第四夾持輪140鄰近於中段導引結構150，且位於中段導引結構150相對第一夾持輪110與第二夾持輪120之一側，就圖面視角來看，也可以說第三夾持輪130與第四夾持輪140鄰設於中段導引結構150相對第一夾持輪110與第二夾持輪120之下方。第三夾持輪130與第四夾持輪140之間具有一第二區域G2。如圖5，類似於第一區域G1，於本實施例中，所謂第二區域G2是指第三夾持輪130與第四夾持輪140、以及其兩條外公切線L3、L4所共同圍繞出的區域，該區域的形狀也略成一漏斗狀，可進一步區分為一第二進料段G2a、一第二夾料段G2b及一第二出料段G2c，其中，第二夾料段G2b介於第二進料段G2a與第二出料段G2c之間。至少部分的中段導引結構150位於第二區域G2的第二進料段G2a中，且中段送料通道150s之另一端對準且連通於第二區域G2的第二夾料段G2b。詳細來說，中段導引結構150之兩個子導引結構1501與1502接近第二區域G2的第二進料段G2a之另一側共同形成圓錐狀150b位於第二進料段G2a，有助於讓中段導引結構150更貼近第三夾持輪130與第四夾持輪140而對準第二區域G2的第二夾料段G2b，以利於後續將線料9導引至第二區域G2。

另外，於本實施例中，第三夾持輪130與第四夾持輪140的結構與外形實質上相同，但本發明並非以此為限。例如於其他實施例中，第三夾持輪130與第四夾持輪140也可以為直徑不相同的輪體。

前段導引結構160，鄰近於第一夾持輪110與第二夾持輪120，且位於第一夾持輪110與第二夾持輪120相對中段導引結構150之一側，就圖面視角來看，也可以說前段導引結構160鄰設於第一夾持輪110與第二夾持輪120相對中段導引結構150之上方。至少部分的前段導引結構160位於第一區域G1的第一進料段G1a。詳細來說，前段導引結構160接近第一進料段G1a之前段導引結構160下端成圓錐狀160a位於第一進料段G1a，且前段導引結構160具有一前段送料通道160s。圓錐狀160a有助於讓前段送料通道160s更貼近第三夾持輪130與第四夾持輪140而對準連通第一區域G1的第一夾料段G1b，以利於後續將線料9導引至第一區域G1。

後段導引結構170鄰近於第三夾持輪130與第四夾持輪140，且位於第三夾持輪130與第四夾持輪140相對中段導引結構150之一側，就圖面視角來看，也可以說後段導引結構170鄰設於第三夾持輪130與第四夾持輪140相對中段導引結構150之下方。至少部分的後段導引結構170位於第二區域G2的第二出料段G2c。詳細來說，後段導引結構170接近第二出料段G2c之後段導引結構170下端成圓錐狀170b位於第二出料段G2c，且後段導引結構170具有一後段送料通道170s。圓錐狀170b有助於讓後段送料通道170s更貼近第三夾持輪130與第四夾持輪140而對準連通第二區域G2的第二夾料段G2b，以利於後續導引通過第二區域G2的線料9。

接著，請復參圖1~4，第一傳輸帶180穿過第一區域G1、中段送料通道150s與第二區域G2且套設於第一夾持輪110與第三夾持輪130。藉此，當第一夾持輪110轉動時可經由第一傳輸帶180一併帶動第三夾持輪130轉動，使得第三夾持輪130可以箭頭C的方向旋轉。

第二傳輸帶190穿過第一區域G1、中段送料通道150s與第二區域G2且套設於第二夾持輪120與第四夾持輪140。藉此，當第一夾持輪110轉動時可經由第二傳輸帶190一併帶動第四夾持輪140轉動，使得第四夾持輪140可以箭頭D的方向旋轉。第一傳輸帶180與第二傳輸帶190可用以於後續夾持且將線料9運送通過第一區域G1、中段送料通道150s與第二區域G2。

此外，第一傳輸帶180與第二傳輸帶190的材質可以但不限於是橡膠。另外，於本實施例中，第一傳輸帶180與第二傳輸帶190可均為內表面與外表面平整的帶體，但本發明並非以此為限。例如於其他實施例中，第一傳輸帶與第二傳輸帶也可均為齒形皮帶(又稱同步皮帶)，在此情況下，第一夾持輪、第二夾持輪、第三夾持輪與第四夾持輪可均替換成匹配齒形皮帶的齒形輪。

第一張力調整輪181可分離地壓迫於第一傳輸帶180上未貼附第一夾持輪110與第三夾持輪130的部分的外表面。藉此，可調整第一張力調整輪181壓迫第一傳輸帶180的程度，藉以調整第一傳輸帶180套設於第一夾持輪110與第三夾持輪130的鬆緊度。

第二張力調整輪191可分離地壓迫於第二傳輸帶190上未貼附第二夾持輪120與第四夾持輪140的部分的外表面。藉此，可調整第二張力調整輪191壓迫第二傳輸帶190的程度，藉此，可調整第二傳輸帶190套設於第二夾持輪120與第四夾持輪140的鬆緊度。

因此，第一張力調整輪181與第二張力調整輪191的調整，可進而調整第一區域G1、中段送料通道150s與第二區域G2中第一傳輸帶180與第二傳輸帶190的間距d。即，調整夾持線料9的程度。

需提醒的是，前述的第三夾持輪130、第四夾持輪140、前段導引結構160、後段導引結構170、第一傳輸帶180、第一張力調整輪181、第二傳輸帶190與第二張力調整輪191均為選用，使用者可依據實際需求進行增減，本發明並非以此為限。例如於其他實施例中，三維列印供料裝置可僅為第一夾持輪、第二夾持輪搭配中段導引結構的設計；又例如於其他實施例中，三維列印供料裝置也可僅為第一~第四夾持輪搭配中段導引結構的設計；又例如於其他實施例中，三維列印供料裝置也可僅為第一夾持輪、第二夾持輪搭配前段導引結構與中段導引結構的設計；又例如於其他實施例中，三維列印供料裝置也可僅為第一~第四夾持輪搭配中段導引結構與後段導引結構的設計。又例如於其他實施例中，三維列印供料裝置可省略第一傳輸帶與第二傳輸帶。又例如於其他實施例中，三維列印供料裝置可省略第一張力調整輪與第二張力調整輪至少其中一者。

接著，請併同圖2、圖5接續參閱圖6~7，圖6係為圖1之可變孔口裝置的側剖圖，而圖7係為圖6的局部放大圖。可變孔口裝置20組裝於殼體7之一側，且位於後段導引結構170相對第一夾持輪110與第二夾持輪120之一側。此外，可變孔口裝置20具有一出料通道20s貫穿可變孔口裝置20。出料通道20s相對兩端分別具有一進料口201與一出料口202，進料口201連通後段送料通道170s，用以於後續接收通過後段送料通道170s的線料9並經處理後由出料口202流出。

具體來說，可變孔口裝置20包含一本體210、一筒夾220、一螺帽230、一加熱單元240、多個O形環251、多個O形環252、一筒形內襯260與一活塞270。出料通道20s貫穿筒夾220、筒形內襯260與活塞270。

本體210連接於三維列印供料裝置10，且組裝於殼體7之一側。本體210具有一腔體210s、一第一氣孔211、一第二氣孔212、散熱鰭片213與外螺紋214。第一氣孔211與第二氣孔212分別位於腔體210s相對兩側且連通腔體210s。散熱鰭片213位於本體210上具有腔體210s的外表面上，即圍繞腔體210s而設置。外螺紋214位於本體210上靠近出料口202之一端。

活塞270可活動地位於腔體210s內，部分的筒形內襯260位於活塞270內，以環繞於出料通道20s周圍，筒形內襯260可以但不限於是以耐高溫的材質所構成。第一氣孔211與第二氣孔212分別位於活塞270的相對兩側。於本實施例中，腔體210s為一氣缸，第一氣孔211與第二氣孔212可用以連接一外部氣壓機，以可選擇性對第一氣孔211或第二氣孔212進氣的方式來調整腔體210s內的氣壓而推動活塞270沿著出料通道20s的方向朝第一氣孔211或第二氣孔212的移動靠近。

筒夾220包含一基座221與四夾臂222。基座221連接於活塞270之一側，四夾臂222彼此相間隔地設置於基座221之一側且突出於本體210上具有外螺紋214之一端。基座221與其上的四夾臂222可受活塞270的帶動而相對本體210伸縮活動。

於本實施例中，活塞270與筒夾220為一體成型的結構，但本發明並非以此為限。例如於其他實施例中，活塞270與筒夾220也可為非一體成型的結構。

四夾臂222共同圍繞出出料口202，當夾臂222受力推抵時可相對基座221彎曲擺動，進而改變出料口202的口徑大小，當推抵夾臂222的力取消時，夾臂222可藉由本身的彈性恢復力而復位。但需聲明的是，本發明並非以夾臂222的數量為限，例如於其他實施例中，夾臂222的數量可以僅為二個，或四個以上。

更具體來看，於本實施例中，每一夾臂222還具有一外受壓圓錐面2221。這些外受壓圓錐面2221靠近基座221之一側的一第一間距d1大於其遠離基座221之另一側的一第二間距d2，藉此，使得夾臂222具有外受壓圓錐面2221之一端共同形成一朝遠離基座221漸縮的錐形。

螺帽230具有內螺紋232可對應螺鎖於本體210的外螺紋214，並套設於四夾臂222上。此外，於本實施例中，螺帽230還具有一錐形槽230s與圍繞出錐形槽230s的內表面231。錐形槽230s較內螺紋232遠離基座221，且錐形槽230s靠近基座221之一側的一第一直徑D1大於其遠離供料裝置之另一側的一第二直徑D2(即螺帽之一開口的直徑)，也就是說，錐形槽230s是一個朝遠離基座221的方向漸縮的另一錐形。並且，第二直徑D2的大小介於第一間距d1與第二間距d2之間。因此，螺帽230的內表面231可緊貼這些夾臂222的外受壓圓錐面2221。

但需提醒的是，本發明並非以前述夾臂222的外受壓圓錐面2221與螺帽230的錐形槽230s的設計為限。例如於其他實施例中，夾臂上的外受壓面也可非為圓錐面，在此情況下，螺帽230保留其錐形槽230s；又例如於其他實施例中，螺帽中的槽也可非為錐形，在此情況下，夾臂222保留其外受壓圓錐面2221。

加熱單元240設置於本體210，且鄰近於筒夾220，用以加熱通過出料通道20s的線料9。加熱單元240包含一加熱器241與一加熱塊242，加熱器241可對加熱塊242進行加熱，例如可將加熱塊242加熱至攝氏180~240度，而加熱塊242可以但不限於是金屬鋁，但本發明並非以加熱塊242的溫度範圍與加熱塊242的材質種類為限。

O形環251與O形環252位於加熱單元240與進料口201之間，用以抵抗高溫與確保氣密。具體來說，O形環251嵌設於活塞270上，而O形環252嵌設於本體210上且分別位於活塞270的相對兩側。但提醒的是，本發明並非以O形環的數量為限，例如於其他實施例中，O形環的數量也可僅為一個。

接著，以下將介紹三維列印供料裝置與可變孔口裝置的使用方式。請復參圖2與圖5~7並接續參閱圖8，圖8係為圖6之可變孔口裝置的作動圖。首先，線料9會持續被導入前段導引結構160的前段送料通道160s。由於至少部分的前段導引結構160位於第一區域G1的第一進料段G1a，且其之前段送料通道160s對準且連通第一區域G1的第一夾料段G1b，使得前段送料通道160s靠近第一夾持輪110與第二夾持輪120，讓線料9從前段送料通道160s送往第一區域G1的過程中較不易跑偏或彎曲變形。接著，當線料9進入第一區域G1後會受第一傳輸帶180與第二傳輸帶190的夾持帶動而往中段導引結構150的方向運送。由於至少部分的中段導引結構150位於第一區域G1的第一出料段G1c中，且其之中段送料通道150s對準且連通於第一區域G1的第一夾料段G1b，使得中段送料通道150s靠近第一夾持輪110與第二夾持輪120，讓線料9從第一區域G1導入中段送料通道150s中之第一傳輸帶180與第二傳輸帶190之間的過程中較不易跑偏或彎曲變形。接著，由於至少部分的中段導引結構150位於第二區域G2的第二進料段G2a中，且中段送料通道150s對準且連通於第二區域G2的第二夾料段G2b，使得中段送料通道150s靠近第三夾持輪130與第四夾持輪140，讓線料9經由中段送料通道150s中之第一傳輸帶180與第二傳輸帶190之間導引進入第二區域G2的過程中較不易跑偏或彎曲變形。接著，由於至少部分的後段導引結構170位於第二區域G2的第二出料段G2c，且其之後段送料通道170s對準且連通第二區域G2的第二夾料段G2b，使得後段送料通道170s靠近第三夾持輪130與第四夾持輪140，讓線料9從第二區域G2導入後段導引結構170之後段送料通道170s的過程中較不易跑偏或彎曲變形。

也就是說，前段導引結構160、中段導引結構150與後段導引結構170與各夾持輪之間維持於適當靠近的距離，可確保線料9在運送的過程受到導引、支撐，而可準確的沿著預定的送料路徑送進可變孔口裝置20。並且，可理解的是，第一傳輸帶180與第二傳輸帶190在線料9運送過程中也同樣給予線料9支撐，可更進一步降低線料9運送時扭曲跑偏的機率。因此，藉由前述的三維列印供料裝置10，有助於運送較軟質的線料，而不會有在送料的過程中跑偏、扭曲變形而無法進入預定的送料路徑等問題。

此外，可分別調整第一張力調整輪181與第二張力調整輪191來調整第一傳輸帶180與第二傳輸帶190的張力狀態，以確保線料9確實被第一傳輸帶180與第二傳輸帶190夾持導引，且有助於控制線料9於運送過程中的線徑不會發生因夾持力道過大而擠壓變形的問題。

接著，線料9經由後段送料通道170s進入出料通道20s的進料口201。當線料9到了加熱單元240的位置時，會受到加熱單元240加熱而形成熔融態。熔融態的線料9會自出料口202流出，而依設定堆疊於預定的位置，進而逐漸形成三維物件。過程中，藉由筒形內襯260，可防止線料9在活塞270處時即提前熔融而造成供料不順暢的情形發生。

值得注意的是，在線料9熔融而自出料口202流出的過程中，使用者可依據實際需求，藉由調整筒夾220及/或螺帽230的方式來調整出料口202的口徑，進而調整出料口202在單位時間的出料量。例如圖6~8，可選擇對第一氣孔211進氣，以迫使筒夾220更突出於本體210。在此情況下，四夾臂222的外受壓圓錐面2221會受到螺帽230的內表面231壓迫而相對靠攏，進而縮小出料口202的口徑。又例如，也可選擇旋轉螺帽230，四夾臂222的外受壓圓錐面2221同樣會受到螺帽230的內表面231的壓迫而彎曲變形，進而調整出料口202的口徑。當然，也可以同時調整筒夾220與螺帽230的方式來調整出料口202的口徑，本發明並非以此為限。

根據實驗量測結果，藉由前述的方法，出料口202的口徑調整範圍可約為0.1毫米(mm)~0.4毫米，即列印線徑的範圍。並且，由於夾臂222相對螺帽230的位置是由調整氣壓的方式來調整，使得夾臂222所界定出的出料口202可進行無段調整。藉此，有助於可針對列印品不同的區域的需求以調整列印線徑，可節省列印時間與提升列印品質，進而可適用列印結構更複雜的客製化商品。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1‧‧‧三維列印頭

7‧‧‧殼體

8‧‧‧動力源

9‧‧‧線料

10‧‧‧三維列印供料裝置

20‧‧‧可變孔口裝置

20s‧‧‧出料通道

100‧‧‧傳動輪組

101‧‧‧第一嚙合輪

110‧‧‧第一夾持輪

102‧‧‧第二嚙合輪

120‧‧‧第二夾持輪

130‧‧‧第三夾持輪

140‧‧‧第四夾持輪

150‧‧‧中段導引結構

150a‧‧‧圓錐狀

150b‧‧‧圓錐狀

150s‧‧‧中段送料通道

160‧‧‧前段導引結構

160a‧‧‧圓錐狀

160s‧‧‧前段送料通道

170‧‧‧後段導引結構

170b‧‧‧圓錐狀

170s‧‧‧後段送料通道

180‧‧‧第一傳輸帶

190‧‧‧第二傳輸帶

181‧‧‧第一張力調整輪

191‧‧‧第二張力調整輪

201‧‧‧進料口

202‧‧‧出料口

210‧‧‧本體

210s‧‧‧腔體

211‧‧‧第一氣孔

212‧‧‧第二氣孔

213‧‧‧散熱鰭片

214‧‧‧外螺紋

220‧‧‧筒夾

221‧‧‧基座

222‧‧‧夾臂

230‧‧‧螺帽

230s‧‧‧錐形槽

231‧‧‧內表面

232‧‧‧內螺紋

240‧‧‧加熱單元

241‧‧‧加熱器

242‧‧‧加熱塊

251‧‧‧O形環

252‧‧‧O形環

260‧‧‧筒形內襯

270‧‧‧活塞

1501‧‧‧子導引結構

1502‧‧‧子導引結構

2221‧‧‧外受壓圓錐面

A~D‧‧‧箭頭

d‧‧‧間距

d1‧‧‧第一間距

d2‧‧‧第二間距

D1‧‧‧第一直徑

D2‧‧‧第二直徑

G1‧‧‧第一區域

G1a‧‧‧第一進料段

G1b‧‧‧第一夾料段

G1c‧‧‧第一出料段

G2‧‧‧第二區域

G2a‧‧‧第二進料段

G2b‧‧‧第二夾料段

G2c‧‧‧第二出料段

L1~L4‧‧‧公切線

圖1係為根據本發明之一實施例所繪示之三維列印頭的立體圖。圖2係為圖1之三維列印頭的正視圖。圖3係為圖1之三維列印頭的上視圖。圖4係為圖1之三維列印頭的側視圖。圖5係為圖2之三維列印供料裝置的局部放大圖。圖6係為圖1之可變孔口裝置的側剖圖。圖7係為圖6之可變孔口裝置的局部放大圖。圖8係為圖6之可變孔口裝置的作動圖。

Claims

一種三維列印供料裝置，用以進給一線料，該三維列印供料裝置包含：一第一夾持輪；一第二夾持輪，可連動地鄰設於該第一夾持輪，該第二夾持輪與該第一夾持輪之間具有一第一區域，且該第二夾持輪與該第一夾持輪用以共同夾持並運送該線料；以及一中段導引結構，至少部分的該中段導引結構位於該第一區域中，且該中段導引結構具有一中段送料通道，該中段送料通道對準且連通該第一區域。
如請求項1所述之三維列印供料裝置，更包含彼此相鄰設的一第三夾持輪與一第四夾持輪，鄰設於該中段導引結構相對該第一夾持輪與該第二夾持輪之下方，該第三夾持輪與該第四夾持輪保持一第二區域，至少部分的該中段導引結構位於該第二區域中，且該中段送料通道之另一端對準且連通該第二區域。
如請求項2所述之三維列印供料裝置，更包含一前段導引結構，鄰設於該第一夾持輪與該第二夾持輪相對該中段導引結構之上方，至少部分的該前段導引結構位於該第一區域中，且該前段送料通道具有一前段送料通道對準且連通該第一區域。
如請求項3所述之三維列印供料裝置，更包含一後段導引結構，鄰設於該第三夾持輪與該第四夾持輪相對該中段導引結構之下方，至少部分的該後段導引結構位於該第二區域中，且該後段導引結構具有一後段送料通道對準且連通該第二區域。
如請求項2所述之三維列印供料裝置，更包含一第一傳輸帶與一第二傳輸帶，該第一傳輸帶穿過該中段送料通道且套設於該第一夾持輪與該第三夾持輪，該第二傳輸帶穿過該中段送料通道且套設於該第二夾持輪與該第四夾持輪，該第一傳輸帶與該第二傳輸帶用以夾持且運送該線料進入該第一區域。
如請求項5所述之三維列印供料裝置，其中當該第一夾持輪轉動時可經由該第一傳輸帶一併帶動該第三夾持輪轉動。
如請求項5所述之三維列印供料裝置，其中當該第二夾持輪轉動時可經由該第二傳輸帶一併帶動該第四夾持輪轉動。
如請求項5所述之三維列印供料裝置，其中當該線料進入該第一夾持輪與該第二夾持輪中之該第一傳輸帶與該第二傳輸帶之間時，該線料可受該第一傳輸帶與該第二傳輸帶夾持導引而依序通過該中段導引結構。
如請求項5所述之三維列印供料裝置，其中該第一傳輸帶與該第二傳輸帶分別為一齒形皮帶，該第一夾持輪、該第二夾持輪、該第三夾持輪與該第四夾持輪分別為匹配該齒形皮帶的一齒形輪。
如請求項5所述之三維列印供料裝置，更包含一第一張力調整輪，可分離地壓迫於該第一傳輸帶，用以調整該第一傳輸帶的張力。
如請求項5所述之三維列印供料裝置，更包含一第二張力調整輪，可分離地壓迫於該第二傳輸帶，用以調整該第二傳輸帶的張力。
如請求項1所述之三維列印供料裝置，更包含一傳動輪組，該傳動輪組包含彼此相嚙合的一第一嚙合輪與一第二嚙合輪，該第一嚙合輪可相連動的連接於該第一夾持輪，該第一夾持輪經由該第一嚙合輪連接一動力源，該第二嚙合輪可相連動的連接於該第二夾持輪。
一種可變孔口裝置，具有一出料通道，用以供一線料通過，該可變孔口裝置包含：一本體；一筒夾，包含一基座與至少二夾臂，該基座可伸縮地設置於該本體上，該至少二夾臂彼此相間隔地設置於該基座之一側，該出料通道貫穿該本體與該筒夾，且該至少二夾臂共同圍繞出該出料通道的一出料口；以及一螺帽，可活動地螺鎖於該本體上且套設於該至少二夾臂，使得該螺帽與該筒夾相對移動時，該至少二夾臂可與該螺帽相抵而改變該至少二夾臂的間距，進而改變該出料口的大小。
如請求項13所述之可變孔口裝置，其中每一該至少二夾臂具有一外受壓圓錐面，該些外受壓圓錐面靠近該基座之一側的一第一間距大於其遠離該基座之另一側的一第二間距，該螺帽具有一開口，該開口的直徑介於該第一間距與該第二間距之間。
如請求項13所述之可變孔口裝置，其中該螺帽具有一錐形槽與圍繞出該錐形槽的一內表面，該錐形槽靠近該基座之一側的一第一直徑大於其遠離該基座之另一側的一第二直徑。
如請求項13所述之可變孔口裝置，其中每一該至少二夾臂具有一外受壓圓錐面，該些外受壓圓錐面靠近該基座之一側的一第一間距大於其遠離該基座之另一側的一第二間距，該螺帽具有一錐形槽與圍繞出該錐形槽的一內表面，該錐形槽靠近該基座之一側的一第一直徑大於其遠離該基座之另一側的一第二直徑，該第二直徑的大小介於該第一間距與該第二間距之間。
如請求項13所述之可變孔口裝置，更包含一活塞，該筒夾的該基座連接於該活塞之一側，其中該本體具有彼此相連通的一腔體、一第一氣孔與一第二氣孔，該活塞可活動地位於該腔體內，該第一氣孔與該第二氣孔分別位於該活塞的相對兩側，且可用以連接一外部氣壓機，以選擇性經由該第一氣孔或該第二氣孔來調整該腔體內的氣壓，進而推動該活塞。
如請求項17所述之可變孔口裝置，更包含一筒形內襯，部分的該筒形內襯位於該活塞內，並環繞於該出料通道周圍。
如請求項13所述之可變孔口裝置，更包含一加熱單元，設置於該本體，且鄰近於該筒夾，用以加熱通過該出料通道的該線料。
如請求項19所述之可變孔口裝置，更包含至少一O形環，嵌設於該本體上，且位於該加熱單元與該出料通道的一進料口之間。