TW201914802A

TW201914802A - 雙噴頭組件及其適用之三維列印裝置

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Publication number: TW201914802A
Application number: TW106132211A
Authority: TW
Inventors: 陳鼎鈞
Original assignee: 東友科技股份有限公司
Priority date: 2017-09-20
Filing date: 2017-09-20
Publication date: 2019-04-16
Also published as: US20190084228A1; TWI615267B; US10464261B2

Abstract

本案關於一種雙噴頭組件及其適用之三維列印裝置。雙噴頭組件包括基座、噴頭模組以及切換模組。其中噴頭模組之軸承設置於定位擺臂的中間處，第一噴頭單元與第二噴頭單元固定於定位擺臂，且分別位於軸承的兩相對側緣，固定軸件透過軸承將噴頭模組架構於基座上。於切換模組之旋轉軸切換旋轉軸上的第一凸輪或第二凸輪壓抵施力彈片之一端或另一端時，帶動第三連接元件或第四連接元件壓抵噴頭模組之定位擺臂之一端或另一端，俾使定位擺臂以軸承為中心擺動，且切換第一噴頭單元與第二噴頭單元之間的高度差。

Description

雙噴頭組件及其適用之三維列印裝置

本案為關於一種噴頭組裝結構，尤指一種雙噴頭組件及其適用之三維列印裝置。

3D列印（3D printing），又稱積層製造（Additive Manufacturing，AM），係指任何列印三維物體的過程。現今市場上已有許多增量技術逐漸投入使用。不同增量工藝主要區別在於層疊方法和使用的材料。其中，熔融沉積成型(Fused deposition modeling, FDM)即是一種常用於建模，原型設計和生產應用的積層製造。熔融沈積成型之模型或部件係藉由擠出熱塑性材料流後隨即硬化的層別所製得。纏繞在捲軸上的熱塑絲或金屬線逐漸展開並輸送向擠壓噴嘴(3D列印擠壓頭)。擠壓噴嘴將材料加熱輸出。步進馬達或伺服馬達則可用以操控擠壓噴頭，進而獲致所需之3D列印模型。

雖然熔融沉積成型可靈活用於製造3D模型或部件，但運用熔融沉積成型技術所能生產的造型變化仍有些許限制。例如無支撐的鐘乳石型就很難生產出來，因為列印過程中所擠出的材料並未被已列印且固化的部份所支撐。

為克服前述限制，熔融沉積成型裝置於列印過程中可採佈設多種材料來製作3D模型或部件。其中一主要材料可用以建構模型，另一輔助材料則可作可溶性支撐結構。可溶性支撐結構的輔助材料與建構模型的主要材料不同，輔助材料可於列印程式後去除而獲致一單純由主要材料所建構的3D模型或樣品。此外，熔融沉積成型裝置亦可利用不同顏色來進行積層製造。因此，可同時處理不同材料的雙噴頭熔融沉積成型裝置漸漸成市場上的主流。

傳統雙噴頭熔融沉積成型裝置，僅組合兩組單噴頭，兩組單噴頭並未通過剛體互相連結而產生相互作動。更換噴頭時，均必須將兩組噴頭之噴嘴調整至同一高度，且兩組噴頭之噴嘴形成之高度差必須遠小於列印之最小層厚。因此傳統雙噴頭熔融沉積成型之安裝調整作業困難，且兩噴頭高度於列印過程中無法再變更，始終處於同一平面。於列印程式中，另一非使用中之噴嘴若碰觸到工件，均將導致列印作業失敗。此外，傳統雙噴頭熔融沉積成型裝置作業時，由於雙噴頭交替切換使用，欲切換的噴頭需升溫，另一噴頭需降溫，降溫的過程中，材料容易自噴嘴溢出，故需將噴頭移動至廢料盒上等待溫度下降，必須耗費許多時間。

因此，如何發展一種雙噴頭組件及其適用之三維列印裝置來解決現有技術所面臨的問題，實為本領域亟待解決的課題。

本案的目的在於提供一種雙噴頭組件及其適用之三維列印裝置。其雙噴頭組件之結構簡單、組裝容易，可藉由拆換單顆螺栓而輕易拆換雙噴頭模組，且可藉由凸輪旋轉控制定位擺臂而切換調整雙噴頭模組的高度差。有效簡化組裝流程、節省成本，並提昇操作效能。

本案另一目的在於提供雙噴頭組件及其適用之三維列印裝置。藉由雙噴頭組件的自動位移調整凸輪旋轉來控制定位擺臂而切換調整雙噴頭模組的高度差。無需額外增設獨立的驅動動力源或高度差感測單元。有效簡化雙噴頭模組切換高度差之操作機構，並提昇操作效能。

本案再一目的在於提供一種雙噴頭組件及其適用之三維列印裝置。藉由凸輪旋轉控制定位擺臂而切換調整雙噴頭模組的高度差，俾使雙噴頭模組中非使用中的噴嘴可於切換的過程中受彈臂抵頂，防止噴嘴內冷卻中的材料溢出，避免材料的浪費或造成列印工件瑕疵。此外，另一使用中的噴嘴可持續執行列印工作，而無需靜待非使用中的噴嘴完成材料冷卻，有效減少操作時間的浪費，提昇雙噴頭模組的操作效能。

本案又一目的在於提供一種雙噴頭組件及其適用之三維列印裝置。雙噴頭組件利用三維列印裝置的驅動單元相對切換頂針組而相對位移，俾使雙噴頭組件可執行噴嘴的切換作業，而無需於雙噴頭組件上再增設額外的獨立驅動動力源，除了有效節省成本，更提昇雙噴頭組件及三維列印裝置的操作效能。

為達到前述目的，本案提供一種三維列印的雙噴頭組件。其包括基座、噴頭模組以及切換模組。噴頭模組包括一第一噴頭單元、一第二噴頭單元、一軸承、一定位擺臂以及一固定軸件，其中軸承設置於定位擺臂的中間處，第一噴頭單元與第二噴頭單元固定於定位擺臂，且分別位於軸承的兩相對側緣，固定軸件透過軸承將噴頭模組架構於基座上，其中定位擺臂包括一第一連接元件以及一第二連接元件，分別設置於定位擺臂的兩端，且分別對應且相鄰於第一噴頭單元與第二噴頭單元。切換模組包括一旋轉軸、一第一凸輪、一第二凸輪、一施力彈片、一第三連接元件以及一第四連接元件，其中施力彈片設置於基座，第三連接元件與第四連接元件分別設置於施力彈片之兩端，且第三連接元件與第一連接元件連結，第四連接元件與第二連接元件連結，其中旋轉軸樞接於基座，第一凸輪與第二凸輪同軸設置於旋轉軸之兩端，且分別相對於施力彈片上之第三連接元件與第四連接元件，其中於旋轉軸轉動至一第一位置時，第二凸輪脫離施力彈片，第一凸輪壓抵施力彈片之一端且帶動第三連接元件壓抵第一連接元件，且於旋轉軸轉動至一第二位置時，第一凸輪脫離施力彈片，第二凸輪壓抵施力彈片之另一端且帶動第四連接元件壓抵第二連接元件，俾使定位擺臂以軸承為中心擺動，且切換第一噴頭單元與第二噴頭單元之間的高度差。

為達到前述目的，本案另提供一種三維列印裝置。其包括框架、驅動單元、雙噴頭組件以及切換頂針組。驅動單元架構於框架之上。雙噴頭組件架構於驅動單元之上，其中雙噴頭組件受驅動單元驅動，以於至少一平面上位移。雙噴頭組件包括基座、噴頭模組以及切換模組。噴頭模組包括一第一噴頭單元、一第二噴頭單元、一軸承、一定位擺臂以及一固定軸件，其中軸承設置於定位擺臂的中間處，第一噴頭單元與第二噴頭單元固定於定位擺臂，且分別位於軸承的兩相對側緣，固定軸件透過軸承將噴頭模組架構於基座上，其中定位擺臂包括一第一連接元件以及一第二連接元件，分別設置於定位擺臂的兩端，且分別對應且相鄰於第一噴頭單元與第二噴頭單元。切換模組包括一旋轉軸、一旋轉臂、一第一凸輪、一第二凸輪、一施力彈片、一第三連接元件以及一第四連接元件，其中施力彈片設置於基座，第三連接元件與第四連接元件分別設置於施力彈片之兩端，且第三連接元件與第一連接元件連結，第四連接元件與第二連接元件連結，其中旋轉軸樞接於基座，旋轉臂設置於旋轉軸的一端，第一凸輪與第二凸輪同軸設置於旋轉軸之兩端，且分別相對於施力彈片上之第三連接元件與第四連接元件，其中於旋轉軸轉動至一第一位置時，第二凸輪脫離施力彈片，第一凸輪壓抵施力彈片之一端且帶動第三連接元件壓抵第一連接元件，且於旋轉軸轉動至一第二位置時，第一凸輪脫離施力彈片，第二凸輪壓抵施力彈片之另一端且帶動第四連接元件壓抵第二連接元件，俾使定位擺臂以軸承為中心擺動，且切換第一噴頭單元與第二噴頭單元之間的高度差。切換頂針組設置於框架的一側邊，其中於驅動單元驅動雙噴頭組件沿一路徑位移後，旋轉臂受切換頂針組之抵頂而切換至第一位置，且於驅動單元驅動雙噴頭組件沿另一路徑位移後，旋轉軸受切換頂針組之抵頂而切換至第二位置。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上為當作說明之用，而非用於限制本案。

第1圖係揭示本案較佳實施例之三維列印裝置之結構示意圖。三維列印裝置1包括框架10、驅動單元11、切換頂針組12以及雙噴頭組件2。其中切換頂針組12固定於框架10之一側邊，驅動單元11架構於框架10上，且雙噴頭組件2架構於驅動單元11上，俾使雙噴頭組件2可受驅動單元11驅動而位移至框架10上的特定作業位置，執行3D列印工作或進行調整作業。第2圖係揭示本案第一較佳實施例之雙噴頭組件之分解圖。第3圖係揭示本案第一較佳實施例之雙噴頭組件之立體結構圖。如圖所示，雙噴頭組件2包括基座20、送料模組30、噴頭模組40、散熱模組50以及切換模組60。於本實施例中，送料模組30包括至少二主動送料輪31及至少二被動送料輪32，設置於基座20之一側邊。其中每一主動送料輪31與所對應之被動送料輪32之中心距離固定，於送料時，主動送料輪31會產生正向力而與所對應之被動送料輪32共同壓縮線性列印材料，當主動送料輪31旋轉時，即可產生磨擦力，將線性列印材料推進至噴頭模組40。惟送料模組30之送料方式非限制本案之必要技術特徵，於此便不再贅述。

於本實施例中，噴頭模組40包括第一噴頭單元41、第二噴頭單元42、軸承43、定位擺臂44以及固定軸件45。其中軸承43以滾珠軸承為較佳，且設置於定位擺臂44的中間處。第一噴頭單元41與第二噴頭單元42透過散熱模組50而設置於定位擺臂44的同一側面的兩端，且分別位於軸承43的兩相對側。固定軸件45位於第一噴頭單元41與第二噴頭單元42之間，且穿過軸承43而將噴頭模組40連接至基座20上。於噴頭模組40組接至基座20上時，定位擺臂44可通過軸承43相對基座20擺動，俾使第一噴頭單元41與第二噴頭單元42產生相對的高度差。第4圖係揭示本案第一較佳實施例之噴頭模組之立體結構圖。如第2圖與第4圖所示，第一噴頭單元41上設置有進料口411、加熱管412、溫度感測器413以及噴嘴414。第二噴頭單元42上設置有進料口421、加熱管422、溫度感測器423以及噴嘴424。另一方面，散熱模組50包括第一散熱鰭片51以及第二散熱鰭片52。其中第一散熱鰭片51以及第二散熱鰭片52透過例如但不受限於螺栓鎖固於定位擺臂44的同一側面上，且第一噴頭單元41與第二噴頭單元42分別穿設第一散熱鰭片51以及第二散熱鰭片52，俾使第一噴頭單元41與第二噴頭單元42設置於定位擺臂44的同一側面的兩端，且分別位於軸承43的兩相對側。於本實施例中，定位擺臂44更包括第一連接元件441以及第二連接元件442，設置於定位擺臂44之兩端，且分別相對於第一噴頭單元41與第二噴頭單元42。於本實施例中，第一連接元件441與第二連接元件442分別為一第一定位孔與一第二定位孔，且第一連接元件441以及第二連接元件442至軸承43的距離相同。同樣的，第一噴頭單元41之噴嘴414與第二噴頭單元42之噴嘴424至軸承43的距離相同。值得注意的是，雙噴頭組件2利用固定軸件45穿過定位擺臂44上軸承43即可將噴頭模組40安裝於基座20上，且拆換時亦僅需反向移除固定軸件45即可，有效簡化了噴頭模組40的安裝與維修程序，其中固定軸件45以固定螺栓為較佳。於本實施例中，散熱模組50更包括第一散熱風扇組53以及第二散熱風扇組54，其中第一散熱風扇組53、第二散熱風扇組54可分別為例如但不限於鼓風式散熱風扇、軸流式散熱風扇或具導流噴嘴之散熱風扇，分別設置於噴頭模組40之兩側端及前側端，以有效逸散噴頭模組40於執行3D列印時所產生的熱量。

另外，於本實施例中，切換模組60架構於基座20之上，且包括旋轉臂61、旋轉軸62、第一凸輪631、第二凸輪632、施力彈片64、第三連接元件651以及第四連接元件652。旋轉軸62樞接於基座20，旋轉臂61設置於旋轉軸62的一端，控制旋轉軸62轉動。施力彈片64固定於基座20，第三連接元件651與第四連接元件652分別設置於施力彈片64的兩端。且於噴頭模組40透過固定軸件45穿過定位擺臂44上軸承43而安裝於基座20上時，第三連接元件651與第一連接元件441連結，且第四連接元件652與第二連接元件442連結。於本實施例中，第三連接元件651與第四連接元件652分別以第一定位插銷與第二定位插銷為較佳，藉此第一定位插銷之一端與第二定位插銷之一端可分別對準插置於定位擺臂44的第一定位孔以及第二定位孔之中。於本實施例中，第一凸輪631與第二凸輪632，分別對應第三連接元件651與第四連接元件652而與旋轉軸62共軸設置於旋轉軸62上，且於旋轉臂61轉動旋轉軸62至一第一位置時，第二凸輪632脫離施力彈片64，第一凸輪631壓抵施力彈片64之一端而驅動第三連接元件651壓抵第一連接元件441而帶動定位擺臂44以軸承43為中心擺動，俾使第一噴頭單元41之噴嘴414與第二噴頭單元42之噴嘴424產生高度差。且於旋轉臂61轉動旋轉軸62至一第二位置時，第一凸輪631脫離施力彈片64，第二凸輪632壓抵施力彈片64之另一端而驅動第四連接元件651壓抵第二連接元件442而帶動定位擺臂44以軸承43為中心擺動，俾使第二噴頭單元42之噴嘴424與第一噴頭單元41之噴嘴414產生高度差。

第5A圖係揭示本案第一較佳實施例中噴頭模組與切換模組於旋轉臂在第一位置時之立體圖。第5B圖係揭示本案第一較佳實施例中噴頭模組與切換模組於旋轉臂在第一位置時之另一視角立體圖。第5C圖係揭示本案第一較佳實施例中噴頭模組與切換模組於旋轉臂在第一位置時之前視圖。如圖所示，於旋轉臂61轉動旋轉軸62至第一位置時，旋轉軸62另一端的第二凸輪632未壓抵施力彈片64，旋轉軸62一端的第一凸輪631則壓抵施力彈片64之一端而驅動第三連接元件651壓抵第一連接元件441，同時帶動定位擺臂44以軸承43為中心擺動，俾使第一噴頭單元41之噴嘴414向下位移，並與第二噴頭單元42之噴嘴424產生一高度差ΔH1。此時，第一噴頭單元41會呈垂直狀，可進行3D列印的工作，第二噴頭單元42呈傾斜狀，且第二噴頭單元42之噴嘴424高於第一噴頭單元41之噴嘴414的工作平面，不會影響第一噴頭單元41的列印作業。

第6A圖係揭示本案第一較佳實施例中噴頭模組與切換模組於旋轉臂在第二位置時之立體圖。第6B圖係揭示本案第一較佳實施例中噴頭模組與切換模組於旋轉臂在第二位置時之另一視角立體圖。第6C圖係揭示本案第一較佳實施例中噴頭模組與切換模組於旋轉臂在第二位置時之前視圖。如圖所示，於旋轉臂61轉動旋轉軸62至第二位置時，旋轉軸62一端的第一凸輪631未壓抵施力彈片64，旋轉軸62另一端的第二凸輪632則壓抵施力彈片64之另一端而驅動第四連接元件652壓抵第二連接元件442，同時帶動定位擺臂44以軸承43為中心擺動，俾使第二噴頭單元42之噴嘴424向下位移，並與第一噴頭單元41之噴嘴414產生一高度差ΔH2。此時，第二噴頭單元42會呈垂直狀，可進行3D列印的工作，第一噴頭單元41呈傾斜狀，且第一噴頭單元41之噴嘴414高於第二噴頭單元42之噴嘴424的工作平面，不會影響第二噴頭單元42的列印作業。

具體而言，雙噴頭組件2之切換模組60，可透過轉動旋轉臂61的位置，使旋轉軸62之第一凸輪631或第二凸輪632旋轉後壓抵施力彈片64而帶動第三連接元件651壓抵第一連接元件441或第四連接元件652壓抵第二連接元件442，進而使定位擺臂44旋轉。於本實施例中，基座20更具有二擋止部21，分別對應定位擺臂44之兩端部而設置於基座20之兩側，且位於定位擺臂44之兩端部之下方，用以限制定位擺臂44之兩端部向下的擺動範圍，同時確保第三連接元件651壓抵第一連接元件441或第四連接元件652壓抵第二連接元件442時，第一噴頭單元41或第二噴頭單元42確實呈垂直狀，以正確執行3D列印作業。應強調的是，旋轉臂61透過轉動旋轉軸62上第一凸輪631與第二凸輪632所定位的角度、位置、作動方向、作動順序以及驅動方式，均可視實際需求調變。

於本實施例中，雙噴頭組件2之切換模組60更可利用三維列印裝置1的驅動單元11以及切換頂針組12達成第一噴頭單元41與第二噴頭單元42的自動切換作業。由於雙噴頭組件2設置於驅動單元11，驅動單元11架構於框架10上，切換頂針組12固定於框架10之一側邊，故雙噴頭組件2可受驅動單元11驅動相對於切換頂針組12而位移，俾使切換模組60的旋轉臂61與旋轉軸62可執行前述第一位置與第二位置之切換，而無需於雙噴頭組件2上再增設額外的獨立驅動動力源。

第7A圖係揭示本案第一較佳實施例中切換模組將旋轉臂由第一位置切換至第二位置的第一階段作動示意圖。第7B圖係揭示本案第一較佳實施例中切換模組將旋轉臂由第一位置切換至第二位置的第二階段作動示意圖。第7C圖係揭示本案第一較佳實施例中切換模組將旋轉臂由第一位置切換至第二位置的第三階段作動示意圖。當切換模組60欲將旋轉臂61由第一位置切換至第二位置時，即由第5A圖至第5C圖中第一噴頭單元41可執行列印狀態切換為第6A圖至第6C圖中第二噴頭單元42可執行列印狀態時，驅動單元11(參見第1圖)帶動雙噴頭組件2，相對切換頂針組12執行一第一水平位移路徑，即可完成旋轉臂61的位置切換。於本實施例中，切換頂針組12包括第一頂針12a、第二頂針12b以及第三頂針12c，其中第一頂針12a、第二頂針12b以及第三頂針12c呈平行設置於一壁面12d，第一頂針12a與第三頂針12c位於相同水平高度且具相同長度，第二頂針12b設置於第一頂針12a與第三頂針12c之間，第二頂針12b之長度較第一頂針12a及第三頂針12c之長度為長，且第二頂針12b之水平高度高於第一頂針12a與第三頂針12c。首先，如第7A圖所示，驅動單元11帶動雙噴頭組件2水平位移至第一頂針12a之一側，俾使切換模組60的旋轉臂61的末端相對於第一頂針12a，且旋轉臂61的末端高於第一頂針12a。於驅動單元11帶動雙噴頭組件2沿第一頂針12a至第二頂針12b方向水平位移時，旋轉臂61的末端受第一頂針12a的抵頂而旋轉並高於第二頂針12b。接著如第7B圖所示，驅動單元11帶動雙噴頭組件2沿第二頂針12b的軸向進行水平位移，使旋轉臂61的末端相對於第二頂針12b之末端，且不受第一頂針12a抵頂後，再沿第二頂針12b至第三頂針12c方向水平位移。最後，旋轉臂61的末端通過第二頂針12b，且不受第三頂針12c抵頂，旋轉臂61的末端的高度介於第二頂針12b與第三頂針12c之間，切換模組60即完成將旋轉臂61由第一位置切換至第二位置的切換作業，如第7C圖所示。

另一方面，當切換模組60欲將旋轉臂61由第二位置切換至第一位置時，即由第6A圖至第6C圖中第二噴頭單元42可執行列印狀態切換為第5A圖至第5C圖中第一噴頭單元41可執行列印狀態時，驅動單元11帶動雙噴頭組件2，相對切換頂針組12執行另一第二水平位移路徑，即可完成旋轉臂61的位置切換。第8A圖係揭示本案第一較佳實施例中切換模組將旋轉臂由第二位置切換至第一位置的第一階段作動示意圖。第8B圖係揭示本案第一較佳實施例中切換模組將旋轉臂由第二位置切換至第一位置的第二階段作動示意圖。第8C圖係揭示本案第一較佳實施例中切換模組將旋轉臂由第二位置切換至第一位置的第三階段作動示意圖。首先，如第8A圖所示，驅動單元11帶動雙噴頭組件2水平位移至第三頂針12c之一側，俾使切換模組60的旋轉臂61的末端相對於第三頂針12c，且旋轉臂61的末端高於第三頂針12c。於驅動單元11帶動雙噴頭組件2沿第三頂針12c至第二頂針12b方向水平位移時，旋轉臂61的末端受第三頂針12c的抵頂而旋轉並高於第二頂針12b。接著如第8B圖所示，驅動單元11帶動雙噴頭組件2沿第二頂針12b的軸向進行水平位移，使旋轉臂61的末端相對於第二頂針12b之末端，且不受第三頂針12c抵頂後，再沿第二頂針12b至第一頂針12a方向水平位移。最後，旋轉臂61的末端通過第二頂針12b，且不受第一頂針12a抵頂，旋轉臂61的末端的高度介於第二頂針12b與第一頂針12a之間，切換模組60即完成將旋轉臂61由第二位置切換至第一位置的切換作業，如第8C圖所示。

值得注意的是，無論噴頭模組40係處於第一噴頭單元41可執行列印狀態或第二噴頭單元42可執行列印狀態，經由前述第一水平位移路徑後，可確保噴頭模組40係處於第二噴頭單元42可執行列印狀態。經由前述第二水平位移路徑後，則可確保噴頭模組40係處於第一噴頭單元41可執行列印狀態。藉此，無論前次最終列印作業使用之噴頭模組40係處於第一噴頭單元41可執行列印狀態或第二噴頭單元42可執行列印狀態，於下次列印作業初始時，僅需執行前述第二水平位移路徑，均會切換至第一噴頭單元41可執行列印狀態。

第9圖係揭示本案第二較佳實施例之雙噴頭組件之前視圖。於本實施例中，雙噴頭組件2a與第2圖至第3圖所示的雙噴頭組件2相似，且相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，於此不再贅述。於本實施例中，雙噴頭組件2a更包括第一防溢彈片71以及第二防溢彈片72。第一防溢彈片71以及第二防溢彈片72分別相對第一噴頭單元41與第二噴頭單元42，且架構於基座20之兩側。其中第一防溢彈片71以及第二防溢彈片72之末端分別鄰設於第一噴頭單元41之噴嘴414與第二噴頭單元42之噴嘴424，以因應噴頭模組40之搖擺切換作業，抵頂非使用狀態中之第一噴頭單元41之噴嘴414或第二噴頭單元42之噴嘴424。具體而言，例如於第二噴頭單元42之噴嘴424處於可執行列印狀態時，而非使用狀態中之第一噴頭單元41因切換模組60之作用產生偏移，第一噴頭單元41之噴嘴414之高度會高於第二噴頭單元42之噴嘴424之高度而形成高度差ΔH2，如第6圖所示。於本實施例中，非使用中之第一噴頭單元41之噴嘴414偏移後會抵頂第一防溢彈片71的末端，第一防溢彈片71的末端更例如是一彈臂的抵頂面，可抵頂非使用中之第一噴頭單元41之噴嘴414，避免噴嘴414內的高溫熔材料於噴嘴414降溫時因重力影響而溢出，避免材料的浪費或造成列印工件瑕疵。且非使用中之第一噴頭單元41之噴嘴414與第一防溢彈片71之高度均高於執行列印工作的第二噴頭單元42之噴嘴424，不影響第二噴頭單元42執行列印作業。藉此，雙噴頭組件2a於印換模組60完成切換作業後，隨即可執行列印作業，無需靜待非使用中的第一噴嘴單元41完成材料冷卻，有效減少操作時間的浪費，提昇雙噴頭組件2a的操作效能。同樣地，於第一噴頭單元41之噴嘴414處於可執行列印狀態而非使用中第二噴頭單元42之噴嘴424受第二防溢彈片72的末端抵頂的狀態與前述狀況相似，於此便不再贅述。

綜上所述，本案提供一種雙噴頭組件及其適用之三維列印裝置。其雙噴頭組件之結構簡單、組裝容易，可藉由拆換單顆螺栓而輕易拆換雙噴頭模組，且可藉由凸輪旋轉控制定位擺臂而切換調整雙噴頭模組的高度差。有效簡化組裝流程、節省成本，並提昇操作效能。藉由雙噴頭組件的自動位移調整凸輪旋轉來控制定位擺臂而切換調整雙噴頭模組的高度差，無需額外增設獨立的驅動動力源或高度差感測單元，有效簡化雙噴頭模組切換高度差之操作機構，並提昇操作效能。再者，藉由凸輪旋轉控制定位擺臂而切換調整雙噴頭模組的高度差，俾使雙噴頭模組中非使用中的噴嘴可於切換的過程中受彈臂抵頂，防止噴嘴內冷卻中的材料溢出，避免材料的浪費或造成列印工件瑕疵。此外，另一使用中的噴嘴可持續執行列印工作，而無需靜待非使用中的噴嘴完成材料冷卻，有效減少操作時間的浪費，提昇雙噴頭模組的操作效能。且雙噴頭組件利用三維列印裝置的驅動單元相對切換頂針組而相對位移，俾使雙噴頭組件可執行噴嘴的自動切換作業，而無需於雙噴頭組件上再增設額外的獨立驅動動力源，除了有效節省成本，更提昇雙噴頭組件及三維列印裝置的操作效能。

本案得由熟習此技術的人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1‧‧‧三維列印裝置

10‧‧‧框架

11‧‧‧驅動單元

12‧‧‧切換頂針組

12a‧‧‧第一頂針

12b‧‧‧第二頂針

12c‧‧‧第三頂針

12d‧‧‧壁面

2、2a‧‧‧雙噴頭組件

20‧‧‧基座

21‧‧‧擋止部

30‧‧‧送料模組

31‧‧‧主動送料輪

32‧‧‧被動送料輪

40‧‧‧噴頭模組

41‧‧‧第一噴頭單元

411、421‧‧‧進料口

412、422‧‧‧加熱管

413、423‧‧‧溫度感測器

414、424‧‧‧噴嘴

42‧‧‧第二噴頭單元

43‧‧‧軸承

44‧‧‧定位擺臂

441‧‧‧第一連接元件

442‧‧‧第二連接元件

45‧‧‧固定軸件

50‧‧‧散熱模組

51‧‧‧第一散熱鰭片

52‧‧‧第二散熱鰭片

53‧‧‧第一散熱風扇組

54‧‧‧第二散熱風扇組

60‧‧‧切換模組

61‧‧‧旋轉臂

62‧‧‧旋轉軸

631‧‧‧第一凸輪

632‧‧‧第二凸輪

64‧‧‧施力彈片

651‧‧‧第三連接元件

652‧‧‧第四連接元件

71‧‧‧第一防溢彈片

72‧‧‧第二防溢彈片

ΔH1、ΔH2‧‧‧高度差

第1圖係揭示本案較佳實施例之三維列印裝置之結構示意圖。

第2圖係揭示本案第一較佳實施例之雙噴頭組件之分解圖。

第3圖係揭示本案第一較佳實施例之雙噴頭組件之立體結構圖。

第4圖係揭示本案第一較佳實施例之噴頭模組之立體結構圖。

第5A圖係揭示本案第一較佳實施例中噴頭模組與切換模組於旋轉臂在第一位置時之立體圖。

第5B圖係揭示本案第一較佳實施例中噴頭模組與切換模組於旋轉臂在第一位置時之另一視角立體圖。

第5C圖係揭示本案第一較佳實施例中噴頭模組與切換模組於旋轉臂在第一位置時之前視圖。

第6A圖係揭示本案第一較佳實施例中噴頭模組與切換模組於旋轉臂在第二位置時之立體圖。

第6B圖係揭示本案第一較佳實施例中噴頭模組與切換模組於旋轉臂在第二位置時之另一視角立體圖。

第6C圖係揭示本案第一較佳實施例中噴頭模組與切換模組於旋轉臂在第二位置時之前視圖。

第7A圖係揭示本案第一較佳實施例中切換模組將旋轉臂由第一位置切換至第二位置的第一階段作動示意圖。

第7B圖係揭示本案第一較佳實施例中切換模組將旋轉臂由第一位置切換至第二位置的第二階段作動示意圖。

第7C圖係揭示本案第一較佳實施例中切換模組將旋轉臂由第一位置切換至第二位置的第三階段作動示意圖。

第8A圖係揭示本案第一較佳實施例中切換模組將旋轉臂由第二位置切換至第一位置的第一階段作動示意圖。

第8B圖係揭示本案第一較佳實施例中切換模組將旋轉臂由第二位置切換至第一位置的第二階段作動示意圖。

第8C圖係揭示本案第一較佳實施例中切換模組將旋轉臂由第二位置切換至第一位置的第三階段作動示意圖。

第9圖係揭示本案第二較佳實施例之雙噴頭組件之前視圖。

Claims

一種三維列印的雙噴頭組件，包括：一基座；一噴頭模組，包括一第一噴頭單元、一第二噴頭單元、一軸承、一定位擺臂以及一固定軸件，其中該軸承設置於該定位擺臂的中間處，該第一噴頭單元與該第二噴頭單元固定於該定位擺臂，且分別位於該軸承的兩相對側緣，該固定軸件透過該軸承將該噴頭模組架構於該基座上，其中該定位擺臂包括一第一連接元件以及一第二連接元件，分別設置於該定位擺臂的兩端，且分別對應且相鄰於該第一噴頭單元與該第二噴頭單元；以及一切換模組，包括一旋轉軸、一第一凸輪、一第二凸輪、一施力彈片、一第三連接元件以及一第四連接元件，其中該施力彈片設置於該基座，該第三連接元件與該第四連接元件分別設置於該施力彈片之兩端，且該第三連接元件與該第一連接元件連結，該第四連接元件與該第二連接元件連結，其中該旋轉軸樞接於該基座，該第一凸輪與該第二凸輪同軸設置於該旋轉軸之兩端，且分別相對於該施力彈片上之該第三連接元件與該第四連接元件，其中於該旋轉軸轉動至一第一位置時，該第二凸輪脫離該施力彈片，該第一凸輪壓抵該施力彈片之一端且帶動該第三連接元件壓抵該第一連接元件，且於該旋轉軸轉動至一第二位置時，該第一凸輪脫離該施力彈片，該第二凸輪壓抵該施力彈片之另一端且帶動該第四連接元件壓抵該第二連接元件，俾使該定位擺臂以該軸承為中心擺動，且切換該第一噴頭單元與該第二噴頭單元之間的高度差。
如請求項1所述之三維列印的雙噴頭組件，其中該切換模組包括一旋轉臂，設置於該旋轉軸的一端，且組配切換該旋轉軸的該第一位置與該第二位置。
如請求項1所述之三維列印的雙噴頭組件，更包括一散熱模組，其中該散熱模組包括一第一散熱鰭片以及一第二散熱鰭片，設置於該定位擺臂，且分別位於該軸承的兩相對側緣，其中該第一噴頭單元與該第二噴頭單元分別穿設該第一散熱鰭片與該第二散熱鰭片，俾使該第一噴頭單元與該第二噴頭單元固定於該定位擺臂。
如請求項3所述之三維列印的雙噴頭組件，其中該散熱模組包括至少一散熱風扇組，鄰設於該散熱模組之一側端。
2或3所述之三維列印的雙噴頭組件，其中該第一噴頭單元與該第二噴頭單元分別包括一進料口、一加熱管、一溫度感測器以及一噴嘴。
2或3所述之三維列印的雙噴頭組件，更包含一送料模組，設置於該基座之一側面，其中該送料模組包括至少二主動送料輪及至少二被動送料輪，對應該第一噴頭單元與該第二噴頭單元，俾使列印材料通過該二主動送料輪及該二被動送料輪而分別傳送至該第一噴頭單元之一進料口與該第二噴頭單元之一進料口。
2或3所述之三維列印的雙噴頭組件，更包括一第一防溢彈片以及一第二防溢彈片，分別設置於該基座，且該第一防溢彈片之一端與該第二防溢彈片之一端分別對應於該第一噴頭單元之一噴嘴與該第二噴頭單元之一噴嘴，於該旋轉軸轉動至該第一位置時，該第二防溢彈片之該端抵頂該第二噴頭單元之該噴嘴，且於該旋轉軸轉動至該第二位置時，該第一防溢彈片之該端抵頂該第一噴頭單元之該噴嘴。
2或3所述之三維列印的雙噴頭組件，其中該基座更包括至少二擋止部，分別設置於該基座之兩側，且相對於該定位擺臂之兩端，以擋止該定位擺臂之兩端中受壓抵的一端。
如請求項1所述之三維列印的雙噴頭組件，其中該軸承為一滾珠軸承，且該固定軸件為一固定螺栓。
如請求項1所述之三維列印的雙噴頭組件，其中該第一連接元件為一第一定位孔，該第二連接元件為一第二定位孔，該第三連接元件為一第一定位插銷，且該第四連接元件為一第二定位插銷，其中該第一定位插銷之一端插置於該第一定位孔，且該第二定位插銷之一端插置於該第二定位孔。
一種三維列印裝置，包括：一框架；一驅動單元，架構於該框架之上；一雙噴頭組件，架構於該驅動單元之上，且受該驅動單元驅動，以於至少一平面上位移，其中該雙噴頭組件包括：一基座；一噴頭模組，包括一第一噴頭單元、一第二噴頭單元、一軸承、一定位擺臂以及一固定軸件，其中該軸承設置於該定位擺臂的中間處，該第一噴頭單元與該第二噴頭單元固定於該定位擺臂，且分別位於該軸承的兩相對側緣，該固定軸件透過該軸承將該噴頭模組架構於該基座上，其中該定位擺臂包括一第一連接元件以及一第二連接元件，分別設置於該定位擺臂的兩端，且分別對應且相鄰於該第一噴頭單元與該第二噴頭單元；以及一切換模組，包括一旋轉軸、一旋轉臂、一第一凸輪、一第二凸輪、一施力彈片、一第三連接元件以及一第四連接元件，其中該施力彈片設置於該基座，該第三連接元件與該第四連接元件分別設置於該施力彈片之兩端，且該第三連接元件與該第一連接元件連結，該第四連接元件與該第二連接元件連結，其中該旋轉軸樞接於該基座，該旋轉臂設置於該旋轉軸的一端，該第一凸輪與該第二凸輪同軸設置於該旋轉軸之兩端，且分別相對於該施力彈片上之該第三連接元件與該第四連接元件，其中於該旋轉軸轉動至一第一位置時，該第二凸輪脫離該施力彈片，該第一凸輪壓抵該施力彈片之一端且帶動該第三連接元件壓抵該第一連接元件，且於該旋轉軸轉動至一第二位置時，該第一凸輪脫離該施力彈片，該第二凸輪壓抵該施力彈片之另一端且帶動該第四連接元件壓抵該第二連接元件，俾使該定位擺臂以該軸承為中心擺動，且切換該第一噴頭單元與該第二噴頭單元之間的高度差；以及一切換頂針組，設置於該框架的一側邊，其中於該驅動單元驅動該雙噴頭組件沿一路徑位移後，該旋轉臂受該切換頂針組之抵頂而切換至該第一位置，且於該驅動單元驅動該雙噴頭組件沿另一路徑位移後，該旋轉軸受該切換頂針組之抵頂而切換至該第二位置。
如請求項11所述之三維列印裝置，其中該切換頂針組包括一第一頂針、一第二頂針、一第三頂針及一壁面，其中該第一頂針、該第二頂針以及該第三頂針平行設置於該壁面，該第一頂針與該第三頂針位於相同水平高度且具相同長度，該第二頂針設置於該第一頂針與該第三頂針之間，該第二頂針之長度較該第一頂針及該第三頂針之長度為長，且該第二頂針之水平高度高於該第一頂針與該第三頂針之水平高度。