一种喷头优化的3D打印机

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，特别涉及一种智能3D打印机。

背景技术

3D打印是快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术；3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。但是目前的3D打印机在使用时，通常存在以下不足：

①现有设备不能在打印前将空气中的灰尘和毛屑进行去除，从而降低了打印物件的洁净度，降低了物件的粘合度；

②打印结束后对喷头上残留物料进行清理，从而对下次打印造成影响，降低了打印物件的表面光滑度；

③打印过程中喷头持续升温导致喷头温度过高，物料融化的比较彻底，导致物料的堆积从而容易变形。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种喷头优化的3D打印机，本一种喷头优化的3D打印机不会使物件的粘合度降低并且喷头上不会存在残留物质。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种喷头优化的3D打印机，包括底座，所述底座上固定有放置平台，所述底座上固定设置L形支撑立柱，所述L形支撑立柱的横向端的下侧固定设置有第一伸缩推缸，所述L形支撑立柱的横向端的上侧设有连通至第一伸缩推缸内部的油孔，所述第一伸缩推缸的输出端固定连接有支撑架，所述支撑架的下侧固定连接有第一轨道框，所述第一轨道框内滑动设置有能够受驱移动的移动框架，所述移动框架内设有能够受驱移动的滑块，所述滑块内部设有空腔，所述滑块上端面中部设有连通至空腔的线材通孔，所述空腔内位于线材通孔的两侧分别转动设置有送线辊，所述空腔内位于送线辊的下侧转动设置有一对进料辊，两个所述进料辊的中部设有环形槽口，所述进料辊从环形槽口的边缘处向两侧有直径逐渐减小的锥度，所述滑块上设有用于驱动送线辊和进料辊转动的驱动部件，每个所述进料辊内部空心，所述滑块上设有两个分别伸入至进料辊内部的加热棒，所述滑块的下端还固定连接有喷头安装壳体，所述喷头安装壳体内设有喷头座，所述喷头座内滑动设有喷头，所述喷头座上端连接有连通管，所述连通管与两个进料辊的环形槽口紧密贴合，所述喷头箱体内还设有用于给喷头加热的加热模块。

进一步的，所述驱动部件包括固定设置在滑块外部的电机固定板，所述电机固定板上固定连接有电机，所述电机的输出端固定连接有主动齿轮，所述主动齿轮固定连接至其中一个送线辊，另一个所述送线辊一端穿出滑块，另一个所述送线辊穿出滑块的一端固定连接有从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合传动，两个所述送线辊位于滑块内部靠近壁面处固定设有隔板，所述送线辊与隔板转动连接，每个所述送线辊穿过隔板的一端固定连接有第二从动齿轮，所述隔板上位于每个第二从动齿轮的下侧转动设置有第三从动齿轮，每个所述第二从动齿轮与最近的第三从动齿轮啮合传动，每个所述进料辊与隔板转动连接，每个所述进料辊一端穿出隔板，每个所述进料辊穿出隔板的一端转动连接有第四从动齿轮，每个所述第四从动齿轮与最近的所述第三从动齿轮啮合传动。

进一步的，所述滑块外端两侧分别设有清洗箱，每个所述清洗箱内部设有清洗内腔，所述滑块内部位于两个进料辊两侧开设有转动槽，所述清洗内腔上设有连通至转动槽的清洗通孔，每个所述转动槽内转动设置有刮板，每个所述刮板长度与进料辊长度相同，每个所述刮板与靠近的进料辊表面抵接，所述刮板与转动槽转动连接位置设有弧形面，所述弧形面初始时与清洗通孔贴合进行封堵，所述刮板由靠近转动槽处向接近进料辊方向向下设有斜面，所述刮板与转动槽转动连接处设有扭簧。

进一步的，每个所述加热棒固定在进料辊内部靠近两个环形槽口中间的位置。

进一步的，所述滑块的空腔下端中部设有用于接收杂物的杂物收集盒，所述杂物收集盒与滑块连接部分设有杂物清理孔。

进一步的，所述喷头安装壳体内部设有两个第二伸缩推缸，所述第二伸缩推缸的输出端向下穿透喷头安装壳体，所述喷头箱体下端设有与喷头固定连接的运动底板，每个所述第二伸缩推缸与运动底板通过第一弹簧相连，所述喷头箱体两侧分别转动设有第五从动齿轮，每个所述第二伸缩推缸的输出端穿透喷头安装壳体部分设有齿条，每个所述第五从动齿轮与最近的齿条啮合传动，每个所述第五从动齿轮远离壳体的一侧固定连接有齿轮轴，每个所述齿轮轴固定连接有弹性伸缩杆，两个所述弹性伸缩杆的输出端底部固定设有用于覆盖封闭喷头下端的半圆形盖。

进一步的，所述喷头箱体下端开设有定位槽，所述运动底板上端固定连接有定位柱，所述定位柱滑动设置在定位槽内，所述定位柱与定位槽的上壁之间连接有第二弹簧。

进一步的，所述L形支撑立柱与第一伸缩推缸之间设有用于安装固定的垫片。

与现有技术相比，本一种喷头优化的3D打印机具有以下优点：

1、清理了附着在物料表面的灰尘和杂物，减少了喷头堵塞的可能性；

2、解决了在加热的过程中温度过高导致物料融化的太过彻底导致堆积的时候容易的变形的问题；

3、设有往下伸缩的喷头装置使得物料在喷头内不易流出，从而减少了物料从喷头的流出。

附图说明

图1是一种喷头优化的3D打印机的结构示意图

图2是一种喷头优化的3D打印机的结构优化图

图3是图2中A处结构放大图

图4是一种喷头优化的3D打印机的的左视图

图5是图4中D处的剖视图

图6是一种喷头优化的3D打印机喷头的结构示意图

图7是一种喷头优化的3D打印机喷头的左视图

图8是图7中E处的剖视图

图9是图8中F处的剖视图

图10是图9中C处结构放大图

图11是图9中G处的剖视图

图12是图8中B处的结构放大图

图中，1、底座；2、放置平台；3、L形支撑立柱；4、油孔；5、第一伸缩推缸；6、支撑架；7、第一轨道框；8、运动框架；9、电机；10、主动齿轮；11、从动齿轮；12、清洗箱；13、隔板；14、滑块；15、喷头安装壳体；16、线材通孔；17、电机固定板；18、第三从动齿轮；19、第四从动齿轮；20、清洗内腔；21、进料辊；22、连通管；23、送线辊；24、半圆形槽；25、加热棒；26、第二从动齿轮；27、齿轮轴；28、通孔；29、第一弹簧；30、杂物收集盒；31、喷头座；32、加热模块；33、喷头箱体；34、喷头；35、杂物清理孔；36、第二伸缩推缸；37、定位柱；38、第五从动齿轮；39、齿条；40、弹性伸缩杆；41、半圆形盖；42.垫片；43、刮板；44、运动底板。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“下”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图2、图8和图9所示，一种喷头优化的3D打印机，包括底座1，底座上固定有放置平台2，底座1上固定设置L形支撑立柱3，L形支撑立柱3的横向端的下侧固定设置有第一伸缩推缸5，L形支撑立柱3的横向端的上侧设有连通至第一伸缩推缸5内部的油孔4，第一伸缩推缸5的输出端固定连接有支撑架6，支撑架6的下侧固定连接有第一轨道框7，第一轨道框7内滑动设置有能够受驱移动的移动框架8，移动框架8内设有能够受驱移动的滑块14，滑块14内部设有空腔，滑块14上端面中部设有连通至空腔的线材通孔16，空腔内位于线材通孔16的两侧分别转动设置有送线辊23，空腔内位于送线辊23的下侧转动设置有一对进料辊21，两个进料辊21的中部设有环形槽口24，进料辊21从环形槽口24的边缘处向两侧有直径逐渐减小的锥度，滑块14上设有用于驱动送线辊23和进料辊21转动的驱动部件，每个进料辊21内部空心，滑块14上设有两个分别伸入至进料辊21内部的加热棒25，滑块14的下端还固定连接有喷头安装壳体15，喷头安装壳体15内设有喷头座31，喷头座31内滑动设有喷头34，喷头座31上端连接有连通管22，连通管22与两个进料辊21的环形槽口24紧密贴合，喷头箱体33内还设有用于给喷头34加热的加热模块32。

如图6、图9和图10所示，驱动部件包括固定设置在滑块14外部的电机固定板17，电机固定板17上固定连接有电机9，电机9的输出端固定连接有主动齿轮10，主动齿轮10固定连接至其中一个送线辊23，另一个送线辊23一端穿出滑块14，另一个送线辊23穿出滑块14的一端固定连接有从动齿轮11，主动齿轮10与从动齿轮11啮合传动，两个送线辊23位于滑块14内部靠近壁面处固定设有隔板13，送线辊23与隔板13转动连接，每个送线辊23穿过隔板13的一端固定连接有第二从动齿轮26，隔板13上位于每个第二从动齿轮26的下侧转动设置有第三从动齿轮18，每个第二从动齿轮26与最近的第三从动齿轮18啮合传动，每个进料辊21与隔板13转动连接，每个进料辊21一端穿出隔板13，每个进料辊21穿出隔板13的一端转动连接有第四从动齿轮19，每个第四从动齿轮19与最近的第三从动齿轮18啮合传动。

如图7和图11所示，滑块14外端两侧分别设有清洗箱12，每个清洗箱12内部设有清洗内腔20，滑块14内部位于两个进料辊21两侧开设有转动槽17，清洗内腔20上设有连通至转动槽17的清洗通孔28，每个转动槽17内转动设置有刮板43，每个刮板43长度与进料辊21长度相同，每个刮板43与靠近的进料辊21表面抵接，刮板43与转动槽17转动连接位置设有弧形面，弧形面初始时与清洗通孔28贴合进行封堵，刮板43由靠近转动槽17处向接近进料辊21方向向下设有斜面，刮板43与转动槽17转动连接处设有扭簧。

如图8所示，每个加热棒25固定在进料辊21内部靠近两个环形槽口24中间的位置。

如图8和图9所示，滑块14的空腔下端中部设有用于接收杂物的杂物收集盒30，杂物收集盒30与滑块14连接部分设有杂物清理孔35。

如图10所示，喷头安装壳体15内部设有两个第二伸缩推缸36，第二伸缩推缸36的输出端向下穿透喷头安装壳体15，喷头箱体33下端设有与喷头34固定连接的运动底板44，每个第二伸缩推缸36与运动底板44通过第一弹簧29相连，喷头箱体33两侧分别转动设有第五从动齿轮38，每个第二伸缩推缸36的输出端穿透喷头安装壳体15部分设有齿条39，每个第五从动齿轮38与最近的齿条39啮合传动，每个第五从动齿轮39远离壳体的一侧固定连接有齿轮轴27，每个齿轮轴27固定连接有弹性伸缩杆40，两个弹性伸缩杆40的输出端底部固定设有用于覆盖封闭喷头34下端的半圆形盖41。

如图9所示，喷头箱体33下端开设有定位槽，运动底板44上端固定连接有定位柱37，定位柱37滑动设置在定位槽内，定位柱与定位槽的上壁之间连接有第二弹簧。

如图2所示，L形支撑立柱3与第一伸缩推缸5之间设有用于安装固定的垫片42。

移动框架8在第一轨道框7内主动驱动式滑动以及滑块14在移动框架8内主动驱动式滑动为简单的现有技术，此处不多赘述。可受外部程序控制从而实现第一伸缩缸5、移动框架、滑块14三者分别自由移动从而达到较高自由度进行3D打印工作。

初始状态：初始时先将线材原料通过线材通孔16向下输送，启动两个加热棒25与加热模块32进行预热，油孔4与液控站通过管路进行连接。

工作原理：结合图2和图5，启动打印机后第一伸缩推缸5往下移动，从而带动支撑架6往下移动，从而带动第一轨道框7往下移动，从而滑块14在第一轨道框7内移动来进行工作。

结合图8、图9和图12所示，先控制第二伸缩推缸36向上回缩，从而带动齿条39向上移动，啮合带动第五从动齿轮38转动，通过弹性伸缩杆40带动半圆形盖41打开，第二伸缩推缸36的输出端继续移动，带动运动底板44向上移动，从而带动喷头34同步往喷头座31内滑动。电机9启动后，电机9带动主动齿轮10开始转动，主动齿轮10带动从动齿轮11开始转动，从而主动齿轮10与从动齿轮11带动送线辊23转动将线材从线材通孔16往下送，送线辊23转动从而带动第二从动齿轮26转动，啮合带动第三从动齿轮18转动，第三从动齿轮18啮合带动第四从动齿轮19转动，从而带动进料辊21转动，从而使得送料辊21受到加热棒25的均匀加热，线材经过送线辊23后往下输送经过两个进料辊21的半圆形槽24，随后收到加热棒25的加热后软化进入到连通管22内。再此过程中，进料辊21内部的加热棒25的偏心设置，使得线材在经过进料辊21进行软化时，进料辊21上的温度不会过热，在其圆周面的位置转动到远离进料辊21时能够有效降温，从而减少过热使得温度可以维持在一定范围，不会融因为温度过高融化的太过彻底导致堆积的时候变形。同时，当线材原材料中有杂质时，若杂质颗粒较大，不会通过连通管22内，由于进料辊21两端的锥度设计，使得杂质在于进料辊接触过程中逐渐的被两个进料辊21的表面带动，逐渐往边缘移动，直到靠近进料辊21的末端时，从空隙处落下进入杂物收集盒30中，便于后续清理。随后软化的线材继续往下移动，进入到喷头34内，受到加热模块32的进一步加热后从喷头34内喷出进行3D打印。

结合图11所示，当进料辊21转动时表面因为线材熔化后液体溢出从而有杂物，较小的杂物会被刮板43刮除，当杂物粘附在进料辊21表面且有较大的颗粒时，杂物会顶着刮板43在图11的观察方向顺时针转动，从而被封堵的清洗通孔28打开，清洗液沿着清洗通孔28和刮板43的斜面滴落在送料辊21的表面，从而软化杂质便于后续清理刮除。

结合图8和图10所示，关闭3D打印机后，第五伸缩杠往上移动，同时加热棒25与加热模块32停止加热，此时电机9停止转动，从而送料辊21和进料辊23停止转动，从而物料停止进入连通管22，此时连通管22和喷头34内部还存在已经被融化的物料，控制第二伸缩缸36向下延伸，从而带动齿条39往下移动，通过挤压第一弹簧28来带动运动底板43向下移动，从而带动喷头34在喷头座31内向下滑动，从而增加被融化的线材在喷头34内的缓冲长度使得被融化的线材不容易从喷头34滴落，第二伸缩杠向下延伸从而带动齿条39向下移动，啮合带动第五从动齿轮38转动，通过弹性伸缩杆40带动半圆形盖41抵触到喷头34底部，从而使得线材不会从喷头34上滴落下来。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。