一种供墨装置及3D打印机

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，更具体地说，涉及一种供墨装置，还涉及一种3D打印机。

背景技术

目前砂型3D打印设备所使用的打印头在长期使用过程中存在丢帧或者滴墨现象，影响实际打印效果，对于阵列式布置的喷头而言，此种现象尤为明显。实际应用中发现，影响打印头丢帧、喷墨花或者局部不喷墨的原因主要有液体内溶解的气体在喷头内释放形成气泡，使得喷头内墨水不连续，更严重的是有些气泡一旦产生，短时间能很难消除；另一方面的原因为墨水的沉淀导致结晶，堵塞喷头，以至于打印设备局部不喷墨。因此，如何有效地解决液料堵塞喷头等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

有鉴于以上供墨装置在使用过程中喷嘴阻塞、喷射断续及喷头被腐蚀的问题，有必要提出一种可实现喷头内液料的不间断循环流动的供墨装置及3D打印机。

一种供墨装置，包括供墨组件和喷墨组件；所述供墨组件包括墨盒与负压盒，所述墨盒具有供墨腔和回墨腔，所述负压盒具有供墨负压腔和回墨负压腔，所述供墨腔与所述供墨负压腔连通，所述回墨腔与所述回墨负压腔连通；所述喷墨组件包括喷头和驱动板卡，所述喷头与所述墨盒的供墨腔和回墨腔均连通，所述驱动板卡连接于所述喷头上，用于控制所述喷头喷墨。

具体地，所述供墨腔内设有若干分割板，形成若干子供墨腔。

具体地，各所述子供墨腔上均设有液料进口。

具体地，所述供墨腔通过供墨管与所述喷头相连，所述回墨腔通过回墨管与所述喷头相连。

具体地，所述喷墨组件包括相对设置的侧板和连接两个所述侧板的若干横向筋，所述喷头设置于位于底部的所述横向筋上。

具体地，所述喷头具有多个，多个所述喷头沿所述横向筋呈阵列式排布。

具体地，所述驱动板卡设置于所述喷头上，且固定连接于位于中部的所述横向筋上。

具体地，相对设置的所述侧板上均开设有导轨槽，所述导轨槽内滑动安装有隔板，所述隔板用于承托所述墨盒，与所述隔板配合的设置有用于将所述隔板与所述侧板锁紧或解锁的固定部件。

具体地，位于中部位置的所述横向筋开设有若干通孔，所述通孔用于连接压缩空气冷却所述驱动板卡。

具体地，所述供墨组件还包括液料箱、供液泵以及供液过滤器，所述供液泵和所述供液过滤器连通设置于所述液料箱与所述供墨腔之间。

具体地，所述供墨组件还包括依次连接的回液泵、液料回收桶以及回液过滤器，所述回液泵与所述回墨腔连通，所述回液过滤器连通所述液料箱。

本发明还提供了一种3D打印机，包括上述任一种供墨装置。

本技术方案的技术效果为：墨盒设有供墨腔和回墨腔，供墨腔用于给喷头提供液料，回墨腔用于收集来自于喷头的液料，实现了喷头内液料的不间断循环流动。从另一个角度讲，液料在喷头中被分流为两部分，一部分用于喷射、一部分回流，从而实现了喷头内液料的循环流动，防止了静止的液料造成的液料在喷头内阻滞。且通过在喷头内设置两股独立的负压，实现了喷头内液料的喷射与循环相对独立，从而在不影响喷头正常工作的情况下，实现了液料的循环，避免了静止的液料易阻塞喷头的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个具体实施例的供墨装置的结构示意图；

图2为墨盒示意图；

图3为墨盒剖视示意图；

图4为负压盒示意图；

图5为液料循环系统示意图。

附图中标记如下：

1-喷头；2-驱动板卡；300-墨盒；301-供墨腔；302-回墨腔；303-分割板；400-负压盒；401-供墨负压腔；402-回墨负压腔；5-底部筋条；6-中部筋条；7-顶部筋条；8-隔板；9-导轨槽；10-供墨管；11-回墨管；12-直角穿板接头；13-直角宝塔接头；14-回液泵；15-液料回收桶；16-回液过滤器；17-液料箱；18-供液泵；19-供液过滤器。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种供墨装置，以避免静止的液料阻塞喷头。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开的供墨装置，主要适用于3D打印机，尤其适用于砂型3D打印机，其采用的是打印头与铺粉装置相互配合来形成具有一定形状的产品，供墨装置为打印头的一部分，也即具有喷射和供墨的部分。本技术方案解决了现有打印头采用隔膜泵供墨方式带来的喷射不流畅、波动大的问题，同时也实现了喷头内液料的微循环。

在一个实施例中，该供墨装置包括供墨组件和喷墨组件。其中，供墨组件包括墨盒与负压盒，墨盒具有供墨腔和回墨腔，负压盒具有供墨负压腔和回墨负压腔，供墨腔与供墨负压腔连通，回墨腔与回墨负压腔连通；喷墨组件包括喷头和驱动板卡，喷头与墨盒的供墨腔和回墨腔均连通，驱动板卡连接于喷头上，用于控制喷头喷墨。供墨腔用于给喷头提供液料，回墨腔用于收集来自于喷头的液料。供墨负压腔为供墨腔提供负压，以使喷头做喷射动作以喷墨；回墨负压腔则为回墨腔提供负压，以实现喷头部分液料的回流。

液料在自重的作用下自供墨腔流入喷头，在供墨负压腔的作用下喷头做喷射动作，也即喷头进行打印作业；与此同时，部分液料在回墨负压腔的作用下由喷头回流至回墨腔中，从而实现各个喷头中液料的循环，改善了静止液料易阻塞喷头的问题。

具体喷头处于供墨装置的最下端，以实现可以将液料喷射在工作面上的目的。驱动板卡具体直接置于喷头上，用于驱动喷头按照设定喷射。墨盒置于驱动板卡上方，喷头与墨盒的供墨腔和回墨腔均连通，具体墨盒通过供墨管和回墨管与分别与喷头相连，也就是供墨腔通过供墨管与喷头相连，回墨腔通过回墨管与喷头相连。通过供墨管及回墨管连接，能够满足墨盒及喷头更为多样的空间布局。根据需要，在空间允许的情况下，供墨腔及回墨腔与喷头之间也可以直接通过接头连接。负压盒具体置于墨盒上方，负压盒为墨盒和喷头提供负压，以实现墨盒内液料的流出、循环及喷头的喷射和停止。

具体如图1至图4所示，在一个具体实施例中，本发明提供的供墨装置包括供墨组件和喷墨组件。

该实施例中，供墨组件包括墨盒300与负压盒400。负压盒400设有供墨负压腔401和回墨负压腔402。具体的，供墨负压腔401和回墨负压腔402上均设有负压进口和负压出口，负压管A与供墨负压腔401的负压进口相连，为供墨负压腔401提供负压；负压管B与回墨负压腔402的负压进口相连，为回墨负压腔402提供负压；供墨负压腔401为供墨腔301提供负压，回墨负压腔402为回墨腔302提供负压，从而回墨腔302和供墨腔301内负压的相对独立，使得喷射和回墨两个液流相互独立，实现了喷墨组件在正常喷射的情况下液流可以循环回流，也即实现了液料的动态循环。同时，由于喷射和回墨的负压相对独立，使得喷射的压力不受回流负压的影响，实现了喷射作业的不受影响。

该实施例中，喷墨组件包括喷头1和驱动板卡2，还包括相对设置的侧板以及连接两个侧板的若干横向筋，喷头1设置于位于底部的横向筋上。也就是通过相对的两侧板与若干横向筋组成喷墨框架，横向筋的数量具体可根据需要设置，如图示为设置三层横向筋，各横向筋优选采用空心方管。需要说明的是，喷头1安装于底部的横向筋上，指喷头1设置在靠近底端的横向筋上，在设置有多层横向筋的情况下，如喷头1设置在从上至下倒数第1-2层横向筋上。优选的，喷头1设置于最底端的横向筋上，也就是喷头1位于喷墨组件的最下端，如此设置喷头1喷墨不受下方横向筋的阻挡或干涉。在图示设置三层横向筋的情况下，其包括底部筋条5、中部筋条6和顶部筋条7，喷头1优选安装于底部筋条5上，负压盒400具体设置在顶部筋条7上。

具体的，具有多个喷头1，且多个喷头1沿横向筋呈阵列式排布，具体可以在底部的横向筋上呈两列矩阵式分布。如沿底部筋条5成矩阵排布，就本实施例而言，喷头1设置有两排、每排设置有4组喷头1，也即共设置有八组喷头1，八组喷头1在底部筋条5上分两排对称排布。喷头1的排布可根据喷墨框架的长度和宽度进行拓展或者延伸，使喷头1布满喷墨框架的底部筋条5所围成的空间。根据喷头1的数量，可以以若干个喷头1为一组，设置若干组。

进一步地，驱动板卡2设置在喷头1上，或者说驱动板卡2直接坐落在喷头1上，用于驱动所述喷头1作业。在具有多个喷头1的情况下，则若干个喷头1为一组，设置若干组。每组喷头1设置有一个驱动板卡2，驱动板卡2为喷头1提供喷射的动力。为了防止驱动板卡2在喷墨组件运行过程中发生偏移，导致喷头1不能正常工作，将驱动板卡2固定连接于中部的横向筋条上。在横向筋条包括上述的底部筋条5、中部筋条6和顶部筋条7的情况下，则优选将驱动板卡2的一角固定在中部筋条6上。

更进一步地，相对设置的侧板上均开设有导轨槽9，导轨槽9内滑动安装有隔板8，隔板8用于承托墨盒300，与隔板8配合的设置有用于将隔板8与侧板锁紧或解锁的固定部件。将墨盒300设置于供墨框架的中部，由隔板8承托。也就是在正常使用时，通过固定部件将隔板8锁止于导轨槽9内，以防止隔板8在喷墨组件运行过程中从导轨槽9中滑出。而当需要维护或保养时，固定部件解锁，则隔板8可由导轨槽9中拉出。具体在驱动板卡2的上方设置有隔板8，隔板8通过设置在侧板上的导轨槽9卡接在喷墨组件的中部，且隔板8能够沿导轨槽9滑动。隔板8为墨盒300提供支撑，也即墨盒300放置在隔板8上。固定部件具体可以为在导轨槽9与侧板的边缘处设置的锁紧螺丝，锁紧螺丝将隔板8和墨盒300锁紧、定位。当所述墨盒300需要维护或者保养时，只需要拉出隔板8即可，解决了以前需要将墨盒300从供墨装置上拆下才可以维护和修理的问题。

墨盒300放置于隔板8上，墨盒300设有供墨腔301和回墨腔302；供墨腔301上设有若干液料进口，液料进口用于向供墨腔301内供墨。进一步地，回墨腔302上设有液料出口，液料出口与液料回收桶15相连。当供墨腔301随着喷头1阵列式排布不断增长时，可以在供墨腔301上设置若干个液料进口，从而保证液料能够均匀、充足和稳定的流储到所述供墨腔301内。

在设置有供墨管10和回墨管11的情况下，供墨管10和回墨管11设置于在隔板8和驱动板卡2之间，具体可以设置在隔板8和中部的横向筋之间。也就是在隔板8和喷头1之间设有若干供墨管10和若干回墨管11。在若干个喷头1为一组，设置有若干组喷头1的情况下，优选的，每组喷头1设有一个供墨管10和一个回墨管11，供墨管10的一端与喷头1相连，供墨管10的另一端与供墨腔301相连；回墨管11的一端与喷头1相连，回墨管11的另一端与回墨腔302相连。

具体的，供墨管10的上端穿过设置在隔板8上的通孔与供墨腔301连接，供墨管10的下端与喷头1连接，液料在自重的作用下通过供墨管10自供墨腔301流入喷头1，在供墨负压腔401的作用下喷头1做喷射动作，也即喷头1进行打印作业；回墨管11的上端与设置在隔板8上的直角穿板接头12的一端相连，直角穿板接头12的另一端与设置在回墨腔302上的直角宝塔接头13相连，回墨腔302的下端与喷头1相连，液料在回墨负压腔402的作用下自回墨管11的下端经回墨管11、直角穿板接头12和直角宝塔接头13回流至回墨腔302中，从而实现各个喷头1中液料的循环，改善了静止液料易阻塞喷头1的问题。

为了实现喷墨组件中液料的循环利用，供墨组件还包括液料箱17和供液泵18，供液泵18连接于液料箱17与供墨腔301之间。参阅图5，图5为液料循环系统示意图。具体液料箱17与供墨腔301的液料进口相连，通过液料泵的驱动为供墨腔301提供液料。优选地，在液料箱17与供墨腔301之间还设有供液过滤器19，也就是供液泵18和供液过滤器19连通设置于液料箱17和供墨腔301之间，以进一步提升进入供墨腔301的液料的纯度，使得3D打印设备更好的工作。

进一步地，供墨组件还包括相连接的回液泵14和液料回收桶15，回液泵14与回墨腔302连通，液料回收桶15连通液料箱17。也就是回墨腔302内的液料在回液泵14的作用下进入液料回收桶15回收，液料回收桶15又与液料箱17相连，从而实现液料的循环，避免了液料外排造成的环境污染和浪费。为了使回收的液料能够达到使用要求，供墨组件包括依次连接的回液泵14、液料回收桶15以及回液过滤器16，回液泵14与回墨腔302连通，回液过滤器16连通液料箱17。也就是在液料回收桶15和液料箱17之间还设有回液过滤器16，以对回收的液料进行过滤后在进入液料箱17重复利用。

更优地，在供墨腔301和/或回墨腔302内设有液位传感器。对供墨腔301而言，当供墨腔301内的液位达到设定的位置时，也即供墨腔301内的液料到达最小量时，液位传感器发出加液信号，此时，可以人工、或者在系统的控制下自动向供墨腔301内加入设定量的液料，具体的，可以由供液泵18向供墨腔301内加液，供液泵18为加液泵，也就是供墨腔301与供液泵18相连，当供墨腔301内的液料达到设定液位时，供液泵18启动，向供墨腔301内输送液料，从而保证供墨腔301能够持续向喷头1供墨。对回墨腔302而言，当回墨腔302内的液位达到设定的位置时，也即回墨腔302内的液料达到最大量时，液位传感器发出抽液信号，此时，将回墨腔302内的液料抽出到液料回收桶15内，具体地，由回液泵14实现回墨腔302内液料的抽出，也就是回墨腔302内设有液位传感器，回墨腔302与回液泵14相连，当回墨腔302内的液料达到设定液位时，回液泵14启动，将液料输送至液料回收桶15。回液泵14为蠕动泵。在本实施例中，供墨管10与喷头1一一对应，也即每个喷头1对应一个供墨管10；而回墨管11与喷头1也是一一对应的，每个回墨管11的上端均与设置在隔板8上的若干直角穿板接头12相连，而设置在回墨腔302上的直角宝塔接头13只有一个，也即若干直角穿板接头12的另一个端汇集后连接于直角宝塔接头13上，从而实现将液料回流到回墨腔302内。

作为本实施例的一种改进，供墨腔301内设有若干分割板303，分割板303将整个供墨腔301分割为若干子供墨腔301。每个子供墨腔301具体可为2-3个喷头1供墨。子供墨腔301由于容积小，在供墨装置运行过程中可以避免液料的明显晃动，从而减少了由于液料剧烈晃动导致的喷头1内负压的不稳定，从而影响打印的连续性和喷墨质量。具体子供墨腔301可以为一个、两个或者三个及三个以上，以为喷头1供应液料。具体各子供墨腔301上均设置液料进口，以与液料箱17连接，液料箱17向各自供墨腔301进行供料。也就是液料进口可以在每个子供墨腔301上方设置一个，以使每个子供墨腔301内液料的均衡和充足。

作为本实施例的另一种改进，位于中部位置的横向筋开设有若干通孔，通孔用于连接压缩空气冷却驱动板卡2。在横向筋包括底部筋条5、中部筋条6和顶部筋条7的情况下，则在中部筋条6面向驱动板卡2的面上设有若干通孔，借助外部压缩冷空气源，向中部筋条6内通入压缩冷空气，压缩冷空气通过设置在中部筋条6上的通孔吹向驱动板卡2，从而为驱动板卡2提供了除自带的散热器的风冷方式，加速了驱动板卡2的冷却，避免了由于驱动板卡2发热导致的喷头1内液料温度的变化，由于风冷方式将驱动板卡2产生的热量全部带出，就避免或者说大幅降低了由于液料温度的变化导致的液料对喷头1的腐蚀，缓解了喷头1被液料腐蚀的速率，变相的提升了喷头1的使用寿命。

以上供墨装置均可以在3D打印设备上实施，从而改善3D打印设备的喷墨组件和供墨组件，提高打印效率、实现液料循环利用，同时也可以提升设备的正常运行时间。

基于上述实施例中提供的供墨装置，本发明还提供了一种3D打印设备，包括上述实施例中任意一种供墨装置。3D打印设备的负压源、压缩冷空气源、液料回收桶的管线等，均可以布置在3D打印设备打印头的布线拖链中。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。