一种3D打印机喷头

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种3D打印机喷头。

背景技术

随着科学技术的发展，3D打印技术已应用于珠宝、鞋类、工业设计、汽车等多个领域中。其中，3D打印机是3D打印的核心设备，其是以数字模型文件为基础，通过打印喷嘴在打印平台上逐层喷射打印材料的方式来构建三维物体，故打印机喷嘴在3D打印机中起到着至关重要的作用，而现有技术的打印机喷嘴的出料系统，大多结构比较简单，直接通过螺杆带动物料从喷头挤出，且未设置有冷却装置，所有容易导致出料处堵塞，使用寿命较短，故需要对3D打印机喷嘴进行重新设计。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明提供了一种3D打印机喷头。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种3D打印机喷头，包括上壳体、下壳体和控制器，上壳体卡接固定在下壳体的上端，所述上壳体的上端为开放式结构，上壳体开放的上端面上可拆卸的卡接固定有顶盖，上壳体内形成有一进料仓，进料仓内包括有进料系统，下壳体固定在底座上，且下壳体内形成由一元件仓，元件仓内设置有出料系统和冷却系统。

优选的，进料系统包括料板、进料通道和虹吸装置，料板向下倾斜固定在上壳体内，料板设置有三块，包括有料板一、料板二和料板三，料板三的最低处设置有进料口一，进料口一的最上端通过铰链连接有挡板，进料口与进料通道相连通，所述进料通道设置在下壳体内，进料通道竖直向下且出料系统相连通，所述进料仓内分隔有中间仓，虹吸装置设置在中间仓内，虹吸装置包括吸风机、吸气管道、吸气口、出气口、电磁铁和衔铁，所述吸风机和吸气管道设置在中间仓内，吸风机与吸气管道相连通，所述吸气口与进料仓相连通，出气口开设于上壳体对应吸风机位置处，所述衔铁固定在挡板上端面靠近铰链位置处，在挡板向上垂直竖起时，电磁铁固定于料板三的竖直面上对应衔铁位置处，所述电磁铁通过控制器与吸风机电性连接。

优选的，进料通道内设置有料位传感器，料位传感器包括下料位传感器和上料位传感器，其中下料位传感器和上料位传感器均通过控制器与吸风机电性连接。

优选的，吸气口包括底圈、透气滤芯和端盖，所述底圈通过螺钉固定在料板二上，透气滤芯安装于底圈和端盖之间，端盖固定在透气滤芯的顶部。

优选的，出料系统包括电机、连接柱、固定架、出料管道、加热装置、螺杆和喷嘴，所述电机固定在电机安装板上，电机安装板下端面通过连接柱与固定架相连接，固定架通过螺钉固定在底座上，固定架下方通过螺钉固定有出料管道，出料管道远离固定架一端处的圆柱面上设置有外螺纹，该段外螺纹上螺纹连接有喷嘴，出料管道靠近喷嘴位置处设置有加热装置，所述电机的输出轴通过联轴器与螺杆相连接，螺杆竖直向下伸入出料管道内，出料管道包括密封罩和出料部，出料部的最上方开设有进料口二，进料口二呈上大下小的敞口设计，且与进料通道的出料口相连通，所述螺杆的螺旋部的螺纹大径与出料管道内孔采用间歇配合，所述喷嘴上开有喷孔，在喷嘴完全旋紧在出料管道上时，螺杆下端面与喷孔的上端面之间留有3-5MM的间隙。

优选的，加热装置包括左加热块和右加热块，左加热块和右加热块设置在出料管道靠近喷嘴位置处。

优选的，冷却系统包括杆部冷却装置和端部冷却装置，所述端部冷却装置包括密封圈、循环水道和安装孔，所述密封圈包括有三个均密封安装在密封罩与螺杆之间，密封圈与密封罩和螺杆之间形成有密封水道一和密封水道二，所述密封罩上开有连接孔一和连接孔二，连接孔一与密封水道一相通，连接孔二与密封水道二相通，所述密封水道一和密封水道二与循环水道相连通，所述安装孔开设于螺杆的下端面上，安装孔内设有密封塞，所述的密封塞内设有U型水道，所述的型水道与循环水道相通；所述杆部冷却装置包括套筒和散热圈，所述散热圈包括有三个，其中位于中间处的散热圈上开有连通孔，散热圈设置在出料管道的外圈与出料管道采用一体化设计，所述套筒密封套装在散热圈的外侧，且与散热圈之间形成一个冷却通道，冷却通道包括上冷却通道和下冷却通道，上冷却通道和下冷却通道通过连通孔相连通，所述套筒上开设有进水口和出水口，进水口与上冷却通道相连通，出水口与下冷却通道相连通。

优选的，连接孔一、连接孔二、进水口和出水口均通过管道与冷却水箱相连接，冷却水箱与循环水泵相连接，所述下壳体对应冷却水箱位置处开有散热孔，散热孔上设置有散热风扇，所述散热风扇上带有CTT铜管和散热底座，所述散热底座选用散热翅片。

优选的，冷却系统还包括风冷装置，风冷装置通过风冷支架固定在底座上，风冷支架通过螺钉一和螺钉二固定在底座上，风冷支架位于螺钉二一侧开有圆弧槽，风冷装置包冷风机和冷风罩，冷风罩上开有出风口。

本发明的增益效果：本实用公开的一种3D打印机喷头，设置有进料系统、出料系统和冷却系统，其中进料系统可根据进料通道里物料的多少，通过虹吸装置可实现进料通道的通断，实现自动化控制；冷却系统可对出料管道的上端和螺杆的端部进行冷却，减少堵塞现象的发生，减小了故障率，另外在喷嘴位置处设置有风冷装置，通过风冷装置设置，在喷嘴挤出物料时，可对喷嘴进行冷却，减少了喷嘴位置处堵塞情况出现。

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是本发明的外观示意图；

图2是本发明的去除上壳体和下壳体时的内部示意图；

图3是本发明的进料系统内部结构示意图；

图4是本发明的中间仓内部结构示意图；

图5是本发明的挡板位置处局部放大图；

图6是本发明的出料系统局部结构示意图；

图7是本发明的冷却系统内部结构示意图；

图8是图7得到A处局部放大图；

图9是图7得到B处局部放大图；

图10是图7得到C处局部放大图；

图中：1上壳体，101出气口，2下壳体，201散热孔，3顶盖，401吸气口， 4011端盖，4012透气滤芯，4013底圈，402吸气管道，403吸风机，404衔铁， 405电磁铁，5进料通道，501进料口一，502出料口，6挡板，7料位传感器， 701上料位传感器，702下料位传感器，8料板，801料板一，802料板二，803 料板三，9进料仓，10中间仓，11电机，12电机安装板，13连接柱，14出料管道，15出料部，1501进料口二，16加热装置，1601左加热块，1602右加热块，17喷嘴，1701喷孔，18底座，1901冷风机，1902冷风罩，1903出风口， 20固定架，21联轴器，22螺杆，23密封罩，2301连接孔一，2302连接孔二， 24风冷支架，2401螺钉一，2402螺钉二，2403圆弧槽，25密封塞，2501U型水道，26套筒，2601进水口，2602出水口，27散热圈，2701上冷却通道，2702 下冷却通道，2703连通孔，28密封圈，2901密封水道一，2902密封水道二， 30循环水道，31冷却水箱，32循环水泵，33控制器，34元件仓,35散热风扇。

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。

在本实施例中，如图所示，本实施例提供的一种3D打印机喷头，包括上壳体1、下壳体2和控制器33，上壳体1卡接固定在下壳体2的上端，所述上壳体1的上端为开放式结构，上壳体1开放的上端面上可拆卸的卡接固定有顶盖3，在将本装置安装于3D打印机中时，拆下顶盖3，将上壳体1开放的上端与料筒(图中未画出)相连接，料筒内存储有物料，上壳体1内形成有一进料仓9，进料仓9内包括有进料系统，下壳体2固定在底座18上，且下壳体2内形成由一元件仓34，元件仓34内设置有出料系统和冷却系统。

进料系统包括料板8、进料通道5和虹吸装置，料板8向下倾斜固定在上壳体1内，包括有料板一801、料板二802和料板三803，料板三803的最低处设置有进料口一501，进料口一501的最上端通过铰链连接有挡板6，进料口一501 与进料通道5相连通，所述进料通道5设置在下壳体2内，进料通道5竖直向下且与出料系统相连通，所述进料仓9内分隔有中间仓10，中间仓10内设置有虹吸装置，虹吸装置包括吸风机403、吸气管道402、吸气口401、出气口101、电磁铁405和衔铁404，所述吸风机403和吸气管道402设置在中间仓10内，吸风机403与吸气管道402相连通，吸气口401开设于料板二802的斜面上，出气口101开设于上壳体1对应吸风机403位置处，在吸风机403工作时用于排出吸气管道402内的空气，衔铁404固定在挡板上端面靠近铰链位置处，在挡板6向上垂直竖起时，所述电磁铁405固定于料板三803的竖直面上对应衔铁404位置处。

为了实现自动进料和停止进料，本发明在进料通道5内设置有料位传感器7，料位传感器7包括下料位传感器702和上料位传感器701，所述下料位传感器 702和上料位传感器701均通过控制器33与虹吸装置的吸风机403电性连接。

进一步的，吸气口包括底圈4013、透气滤芯4012和端盖4011，底圈4013 通过螺钉固定在料板二802上，透气滤芯4012安装于底圈4013和端盖4011之间，端盖4011固定在透气滤芯4012的顶部，通过透气滤芯4012进行吸气，可有效防止吸风机403工作时，将进料仓9内的物料倒吸进吸气管道402内。

出料系统包括电机11、连接柱13、固定架20、出料管道14、加热装置16、螺杆22和喷嘴17，其中电机11固定在电机安装板12上，电机安装板12下端面通过连接柱13与固定架20相连接，固定架20通过螺钉固定在底座18上，固定架20下方通过螺钉固定有出料管道14，出料管道14远离固定架20一端处的圆柱面上设置有外螺纹，该段外螺纹上螺纹连接有喷嘴17，喷嘴17用于挤出物料，所述电机11的输出轴通过联轴器21与螺杆22相连接，螺杆22竖直向下伸入出料管道14内，出料管道14包括密封罩23和出料部15，出料部15的最上方开设有进料口二1501，进料口二1501呈上大下小的敞口设计，且与进料通道5的出料口502相连通，螺杆22的螺旋部的螺纹大径与出料管道14内孔采用间歇配合，所述喷嘴17上开有喷孔1701，在喷嘴17完全旋紧在出料管道 14上时，螺杆22下端面与喷孔1701的上端面之间留有3-5MM的间隙，该段间隙用于暂存由螺杆22输送过来的物料，为了使塑料颗粒熔化，出料管道14靠近喷嘴17位置处设置有加热装置16，加热装置16可熔化出料管道14内的物料，加热装置16包括左加热块1601和右加热块1602，左加热块1601和右加热块 1602设置在出料管道14靠近喷嘴17位置处。

冷却系统包括杆部冷却装置和端部冷却装置，杆部冷却装置可对出料管道 14的上端进行冷却，端部冷却装置可对螺杆22的端部进行冷却，减少堵塞现象的发生。

端部冷却装置包括密封圈28、循环水道30和安装孔，所述密封圈28包括有三个均密封安装在密封罩23与螺杆22之间，密封圈28与密封罩23和螺杆 22之间形成有密封水道一2901和密封水道二2902，密封罩28上开有连接孔一 2301和连接孔二2302，连接孔一2301与密封水道一2901相通，连接孔二2302 与密封水道二2902相通，所述密封水道一2901和密封水道二2902与循环水道 30相连通，所述安装孔开设于螺杆22的下端面上，安装孔内设有密封塞25，所述的密封塞25内设有U型水道2501，U型水道2501与循环水道30相通。

杆部冷却装置包括套筒26和散热圈27，所述散热圈27包括有三个，其中位于中间处的散热圈27上开有连通孔2703，散热圈27设置在出料管道14的外圈与出料管道14采用一体化设计，所述套筒26密封套装在散热圈27的外侧，且与散热圈27之间形成一个冷却通道，冷却通道包括上冷却通道2701和下冷却通道2702，上冷却通道2701和下冷却通道2702通过连通孔2703相连通，所述套筒26上开设有进水口2601和出水口2602，进水口2601与上冷却通道2701 相连通，出水口2602与下冷却通道2702相连通。

上述的连接孔一2301、连接孔二2302、进水口2601和出水口2602均通过管道与冷却水箱31相连接，冷却水箱31与循环水泵32相连接，通过冷却水箱 31和循环水泵32可为端部冷却装置和杆部冷却装置提供源源不断的冷却水，在冷却系统工作时，为了对吸收热量后的冷却水进行冷却，本发明在下壳体2对应冷却水箱31位置处开有散热孔201，散热孔201上设置有散热风扇35，该散热风扇35上带有CTT铜管和散热底座，其中散热底座选用散热翅片。

进一步的，冷却系统还包括风冷装置，风冷装置通过风冷支架24固定在底座18上，风冷装置包冷风机1901和冷风罩1902，冷风罩1902上开有出风口 1903，通过风冷装置设置，在喷嘴17挤出物料时，可对喷嘴17进行冷却，减少了喷嘴17位置处堵塞情况出现，另外还可冷却喷嘴17处挤出的物料，达到物料挤出后快速冷却的效果，提高了生产效率。

进一步的，为了对出风口1903的角度进行调节，本实施例的风冷支架24 通过螺钉一2401和螺钉二2402固定在底座18上，风冷支架24位于螺钉二2402 一侧开有圆弧槽2403，通过圆弧槽2403的设计可使风冷支架24绕着螺钉一2401 进行旋转，进而完成出风口2403角度的调节。

工作过程：本发明在工作时，首先将本装置的顶盖3取下，安装于3D打印机中时，将上壳体1开放的上端与外部料筒相连接，外部料筒用于供应物料，当下料位传感器702检测进料通道5的物料低于下料位传感器702时，可自动开启吸风机403及控制电磁铁405通电，吸风机403工作通过气压的作用吸起挡板6，使挡板6向上垂直竖起，此时吸风机403停止工作，由电磁铁405通电吸引衔铁404，使挡板保持竖直状态，此时进料通道5完成打开，由外部的料筒进料，物料进入进料仓9内，再由进料仓9进入进料通道5内，最后由进料通道的出料口一进入出料管道内出料，完成进料过程，当上料位传感器701检测进料通道5的物料高于上料位传感器701时，控制电磁铁405断电，电磁铁405 放开衔铁404，挡板6由于重力的影响及位于料板三803上物料的推力，使挡板 6重新盖合在进料通道5的上方，完成停止进料过程。

出料时，电机11工作旋转，带动螺杆22旋转，螺杆22旋转将带动进料通道5内的塑料颗粒，通过螺杆22上的螺旋槽输送至出料管道14内，在塑料颗粒经过加热装置16处时，由加热装置16加热熔化塑料颗粒，并从喷嘴17的喷孔1701喷出，完成出料过程。

在出料的同时，冷却系统也同步工作，由循环水泵32带动冷却水箱31内的冷却水，进入杆部冷却装置和端部冷却装置，其中杆部冷却装置即冷却水通过进水口2601进入上冷却通道2701中，进而由连通孔2703进入下冷却通道2702 中，最后经出水口2602重新返回至冷却水箱31中；其中端部冷却装置即冷却水通过连接孔一2301进入密封水道一2901中，进而由密封水道一2901进入右侧的循环水道30中，右侧的循环水道30与U形水道2501相连通，通过U形水道2501即可完成对螺杆22端部的冷却，冷却后的冷却水再由左侧的循环水道 30进入密封水道二2902中，最后经连接孔二2302重新返回至冷却水箱31中，完成冷却过程。

以上所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。