WO2017067135A1 - 一种采用双喷头技术的高精度3d打印机 - Google Patents

一种采用双喷头技术的高精度3d打印机 Download PDF

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Abstract

一种采用双喷头技术的高精度3D打印机，包括喷头机构、位移机构、工作台（9）和设置在工作台（9）下方的加热底板（10），喷头机构和加热底板（10）均设置在位移机构上，喷头机构位于加热底板（10）的上方。采用双喷头技术的高精度3D打印机通过位移机构对喷头机构进行精确的位移控制，从而保证了3D打印的精确性，通过加热底板（10）对工作台（9）进行实时加热，保证工作台（9）的工作温度稳定，还通过温度检测电路对加热装置（3）的温度进行精确的测量，保证了加热装置（3）对材料的精确加热，从而保证了打印的可靠性和稳定性。

Description

一种采用双喷头技术的高精度3D打印机 技术领域
本发明涉及一种采用双喷头技术的高精度3D打印机。
背景技术
随着科技的发展和社会的进步，电力电子技术得到了快速的发展。在打印领域，新兴的3D打印技术也随之出现。
在现在的3D打印机市场上，3D打印机都是采用单喷头技术，由于单喷头的3D打印效率低，无法满足现在市场的需要。不仅如此，由于现在的3D打印机在打印过程中，由于对于原料的加热温度控制不稳定，导致了打印效果差，降低了3D打印机的可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的打印效率低、精确性不高且稳定性差的不足，提供一种打印效率高、精确性高且稳定性好的采用双喷头技术的高精度3D打印机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采用双喷头技术的高精度3D打印机，包括喷头机构、位移机构、工作台和设置在工作台下方的加热底板，所述喷头机构和加热底板均设置在位移机构上，所述喷头机构位于加热底板的上方；
所述喷头机构包括两个平行设置的喷头单元，所述喷头单元包括进料装置、壳体、设置在壳体下方的加热装置和设置在加热装置下方的喷嘴；
所述位移机构包括第一水平位移机构、升降机构和第二水平位移机构，所述第一水平位移机构的移动方向和第二水平位移机构的移动方向相互垂直，所述第一水平位移机构位于第二水平位移机构的上方，所述第一水平位移机构包 括横梁和设置在喷头机构两侧的驱动单元，所述喷头机构通过驱动单元在横梁上移动，所述升降机构包括两个竖直设置的升降单元，所述横梁架设在两个升降单元的顶端；
所述加热装置上设有温度传感器，所述温度传感器电连接有温度检测模块，所述温度检测模块包括温度检测电路，所述温度检测电路包括第一电阻、第二电阻、可调电阻、测温电阻、电容和运算放大器，所述运算放大器的同相输入端通过测温电阻外接5V直流电压电源，所述运算放大器的反相输入端通过第一电阻接地，所述运算放大器的同相输入端通过第二电阻外接5V直流电压电源，所述运算放大器的反相输入端通过可调电阻接地，所述运算放大器的输出端通过电容接地；
所述驱动单元包括两个第一驱动电机和驱动轴，所述第一驱动电机设置在驱动轴的两端，所述第一驱动电机设置在壳体上，所述驱动轴与横梁垂直，所述驱动轴上均匀设有主动齿轮，所述横梁上均匀设有从动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮啮合。
为了提高3D打印机的打印精确性，所述第一驱动电机的位移精度为±0.01mm。
作为优选，为了提高3D打印机的打印精确性，所述喷嘴的口径为0.4mm。
作为优选，为了保证3D打印机的打印可靠性，所述加热底板的工作温度范围为100～120℃。
作为优选，为了保证3D打印机的打印稳定性，所述加热装置的工作温度范围为200～260℃。
作为优选，所述升降单元包括升降杆和气缸，所述气缸与升降杆传动连接。
作为优选，为了提高3D打印机的打印精确性，所述气缸为步进气缸，所述 气缸的位移精度为±0.01mm。
作为优选，所述加热装置包括电阻式加热丝。
作为优选，所述运算放大器的型号为LM324。
作为优选，所述进料装置包括两个相互平行的进料单元，所述进料单元包括两个第二驱动电机和挤压棍，所述第二驱动电机设置在挤压棍的两端且驱动挤压棍。
作为优选，所述第二水平位移机构为传送带。
本发明的有益效果是，该采用双喷头技术的高精度3D打印机通过位移机构对喷头机构进行精确的位移控制，从而保证了3D打印的精确性；同时通过加热底板对工作台进行实时加热，保证工作台的工作温度稳定，保证了3D打印的稳定性和可靠性；不仅如此，还通过温度检测电路对加热装置的温度进行精确的测量，保证了加热装置对材料的精确加热，从而保证了打印的可靠性和稳定性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明采用双喷头技术的高精度3D打印机的结构示意图；
图2是本发明采用双喷头技术的高精度3D打印机的温度检测电路的电路原理图；
图3是本发明采用双喷头技术的高精度3D打印机的进料装置的结构示意图；
图中：1.壳体，2.进料装置，3.加热装置，4.喷嘴，5.横梁，6.升降杆，7.气缸，8.传送带，9.工作台，10.加热底板，11.第一驱动电机，12.驱动轴，13.第二驱动电机，14.挤压棍，R1.第一电阻，R2.第二电阻，Rp1.可调电阻，RT.测温电阻，C1.电容，U1.运算放大器。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图3所示，一种采用双喷头技术的高精度3D打印机，包括喷头机构、位移机构、工作台9和设置在工作台9下方的加热底板10，所述喷头机构和加热底板10均设置在位移机构上，所述喷头机构位于加热底板10的上方；
所述喷头机构包括两个平行设置的喷头单元，所述喷头单元包括进料装置2、壳体1、设置在壳体1下方的加热装置3和设置在加热装置3下方的喷嘴4；
所述位移机构包括第一水平位移机构、升降机构和第二水平位移机构，所述第一水平位移机构的移动方向和第二水平位移机构的移动方向相互垂直，所述第一水平位移机构位于第二水平位移机构的上方，所述第一水平位移机构包括横梁5和设置在喷头机构两侧的驱动单元，所述喷头机构通过驱动单元在横梁5上移动，所述升降机构包括两个竖直设置的升降单元，所述横梁5架设在两个升降单元的顶端；
所述加热装置3上设有温度传感器，所述温度传感器电连接有温度检测模块，所述温度检测模块包括温度检测电路，所述温度检测电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、可调电阻Rp1、测温电阻RT、电容C1和运算放大器U1，所述运算放大器U1的同相输入端通过测温电阻RT外接5V直流电压电源，所述运算放大器U1的反相输入端通过第一电阻R1接地，所述运算放大器U1的同相输入端通过第二电阻R2外接5V直流电压电源，所述运算放大器U1的反相输入端通过可调电阻Rp1接地，所述运算放大器U1的输出端通过电容C1接地；
所述驱动单元包括两个第一驱动电机11和驱动轴12，所述第一驱动电机11设置在驱动轴12的两端，所述第一驱动电机11设置在壳体1上，所述驱动 轴12与横梁5垂直，所述驱动轴12上均匀设有主动齿轮，所述横梁5上均匀设有从动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮啮合；
为了提高3D打印机的打印精确性，所述第一驱动电机11的位移精度为±0.01mm。
作为优选，为了提高3D打印机的打印精确性，所述喷嘴4的口径为0.4mm。
作为优选，为了保证3D打印机的打印可靠性，所述加热底板10的工作温度范围为100～120℃。
作为优选，为了保证3D打印机的打印稳定性，所述加热装置3的工作温度范围为200～260℃。
作为优选，所述升降单元包括升降杆6和气缸7，所述气缸7与升降杆6传动连接。
作为优选，为了提高3D打印机的打印精确性，所述气缸7为步进气缸，所述气缸7的位移精度为±0.01mm。
作为优选，所述加热装置3包括电阻式加热丝。
作为优选，所述运算放大器U1的型号为LM324。
作为优选，所述进料装置2包括两个相互平行的进料单元，所述进料单元包括两个第二驱动电机13和挤压棍14，所述第二驱动电机13设置在挤压棍14的两端且驱动挤压棍14。
作为优选，所述第二水平位移机构为传送带8。
该采用双喷头技术的高精度3D打印机的工作原理是：通过位移机构将喷头机构进行精确的位移控制，从而保证了3D打印的精确性；通过工作台9下方的加热底板10对工作台9进行实时加热，保证了工作台9在3D打印时的工作温度不变，保证了3D打印的稳定性和可靠性；其中喷头机构两个喷头单元，可以 同时进行3D打印，从而提高了打印的效率，而且通过加热装置3中的温度检测电路对加热装置3的温度进行精确的测量，保证了加热装置3对材料的精确加热，从而保证了打印的可靠性和稳定性。
该采用双喷头技术的高精度3D打印机中：位移机构包括第一水平位移机构、升降机构和第二水平位移机构，分别用来控制喷头机构在X轴、Z轴、Y轴方向移动，从而实现了喷头机构的三维移动；其中第一水平位移机构中通过第一驱动电机11驱动驱动轴12，从而使得喷头机构在横梁5上移动，而且第一驱动电机11的位移精度为±0.01mm，保证了喷头机构在X轴方向的精确位移；其中升降机构包括两个竖直设置的升降单元，升降单元中的气缸7为步进气缸，而且其位移精度为±0.01mm，保证了喷头机构在Z轴方向的精确位移；其中第二水平位移机构为传送带8，通过传送带8能够保证喷头机构在Y轴方向的精确位移。
该采用双喷头技术的高精度3D打印机中，温度检测电路通过第一电阻R1、第二电阻R2、可调电阻Rp1、测温电阻RT形成一个稳定电桥，再通过测温电阻RT对温度的实时监测，从而使得电桥产生电位差，通过运算放大器U1进行放大，再通过电容C1进行滤波，保证了温度测量信号的稳定和可靠，从而实现了对加热装置3的温度精确测量，保证了3D打印机的打印精确性。
与现有技术相比，该采用双喷头技术的高精度3D打印机通过位移机构对喷头机构进行精确的位移控制，从而保证了3D打印的精确性；同时通过加热底板10对工作台9进行实时加热，保证工作台9的工作温度稳定，保证了3D打印的稳定性和可靠性；不仅如此，还通过温度检测电路对加热装置3的温度进行精确的测量，保证了加热装置3对材料的精确加热，从而保证了打印的可靠性和稳定性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作 人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

  1. 一种采用双喷头技术的高精度3D打印机，其特征在于，包括喷头机构、位移机构、工作台(9)和设置在工作台(9)下方的加热底板(10)，所述喷头机构和加热底板(10)均设置在位移机构上，所述喷头机构位于加热底板(10)的上方；
    所述喷头机构包括两个平行设置的喷头单元，所述喷头单元包括进料装置(2)、壳体(1)、设置在壳体(1)下方的加热装置(3)和设置在加热装置(3)下方的喷嘴(4)；
    所述位移机构包括第一水平位移机构、升降机构和第二水平位移机构，所述第一水平位移机构的移动方向和第二水平位移机构的移动方向相互垂直，所述第一水平位移机构位于第二水平位移机构的上方，所述第一水平位移机构包括横梁(5)和设置在喷头机构两侧的驱动单元，所述喷头机构通过驱动单元在横梁(5)上移动，所述升降机构包括两个竖直设置的升降单元，所述横梁(5)架设在两个升降单元的顶端；
    所述加热装置(3)上设有温度传感器，所述温度传感器电连接有温度检测模块，所述温度检测模块包括温度检测电路，所述温度检测电路包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、可调电阻(Rp1)、测温电阻(RT)、电容(C1)和运算放大器(U1)，所述运算放大器(U1)的同相输入端通过测温电阻(RT)外接5V直流电压电源，所述运算放大器(U1)的反相输入端通过第一电阻(R1)接地，所述运算放大器(U1)的同相输入端通过第二电阻(R2)外接5V直流电压电源，所述运算放大器(U1)的反相输入端通过可调电阻(Rp1)接地，所述运算放大器(U1)的输出端通过电容(C1)接地；
    所述驱动单元包括两个第一驱动电机(11)和驱动轴(12)，所述第一驱动电机(11)设置在驱动轴(12)的两端，所述第一驱动电机(11)设置在壳体 (1)上，所述驱动轴(12)与横梁(5)垂直，所述驱动轴(12)上均匀设有主动齿轮，所述横梁(5)上均匀设有从动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮啮合；所述第一驱动电机(11)的位移精度为±0.01mm。
  2. 如权利要求1所述的采用双喷头技术的高精度3D打印机，其特征在于，所述喷嘴(4)的口径为0.4mm。
  3. 如权利要求1所述的采用双喷头技术的高精度3D打印机，其特征在于，所述加热底板(10)的工作温度范围为100～120℃。
  4. 如权利要求1所述的采用双喷头技术的高精度3D打印机，其特征在于，所述加热装置(3)的工作温度范围为200～260℃。
  5. 如权利要求1所述的采用双喷头技术的高精度3D打印机，其特征在于，所述升降单元包括升降杆(6)和气缸(7)，所述气缸(7)与升降杆(6)传动连接。
  6. 如权利要求7所述的采用双喷头技术的高精度3D打印机，其特征在于，所述气缸(7)为步进气缸，所述气缸(7)的位移精度为±0.01mm。
  7. 如权利要求7所述的采用双喷头技术的高精度3D打印机，其特征在于，所述加热装置(3)包括电阻式加热丝。
  8. 如权利要求1所述的采用双喷头技术的高精度3D打印机，其特征在于，所述运算放大器(U1)的型号为LM324。
  9. 如权利要求1所述的采用双喷头技术的高精度3D打印机，其特征在于，所述进料装置(2)包括两个相互平行的进料单元，所述进料单元包括两个第二驱动电机(13)和挤压棍(14)，所述第二驱动电机(13)设置在挤压棍(14)的两端且驱动挤压棍(14)。
  10. 如权利要求1所述的采用双喷头技术的高精度3D打印机，其特征在于， 所述第二水平位移机构为传送带(8)。
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