一种3D打印机耗材驱动装置及驱动方法

技术领域

本发明涉及3D打印机技术领域，更具体地说，涉及一种3D打印机耗材驱动装置及驱动方法。

背景技术

3D打印出来的是物体的模型，不能打印出物体的功能，3D打印机是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。

3D打印机的耗材多种多样，根据所述打印物品的用途及特性选择合适的耗材，传统的3D打印耗材主要为塑料丝、金属丝、石膏粉等，随着需求的增加和变化，3D打印机的耗材种类也在逐步拓宽，有人用巧克力等材料打印食品，有人用高强度水泥和玻璃纤维的混合物打印房子。

3D打印机耗材多采用耗材卷收卷起来，使用的时候将其安装在打印机顶部，通过驱动轮挤压作用使得收卷的耗材可以被牵引着往打印头方向活动，而当一个收卷轮上的耗材使用完后若所需打印的物品没有打印完成则需要更换耗材，现有的3D打印机耗材的驱动装置在更换耗材的时候每次都需要将新的耗材的端部塞进打印头顶部的耗材驱动齿轮内，影响耗材更换的效率，另外新的耗材更换完成打印头工作的初始阶段，打印头内的耗材量可能出现不足，可能导致产品出现瑕疵。

发明内容

1.要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种3D打印机耗材驱动装置及驱动方法，以解决上述背景技术中提出的问题：

3D打印机耗材多采用耗材卷收卷起来，使用的时候将其安装在打印机顶部，通过驱动轮挤压作用使得收卷的耗材可以被牵引着往打印头方向活动，而当一个收卷轮上的耗材使用完后若所需打印的物品没有打印完成则需要更换耗材，现有的3D打印机耗材的驱动装置在更换耗材的时候每次都需要将新的耗材的端部塞进打印头顶部的耗材驱动齿轮内，影响耗材更换的效率，另外新的耗材更换完成打印头工作的初始阶段，打印头内的耗材量可能出现不足，可能导致产品出现瑕疵。

2.技术方案

一种3D打印机耗材驱动装置，包括底座、第一安装板、安装架和耗材卷，所述第一安装板安装在底座的顶部，所述安装架安装在第一安装板的顶部，所述耗材卷安装在安装架的内部，所述第一安装板的侧表面活动连接有活动框，所述活动框的内部活动连接有第一活动板，所述第一活动板的中心处安装有打印头，所述打印头的顶部安装有安装壳，使安装壳的内部对应设置有两个挤出轮，所述安装壳上方设置有第二安装板，所述第二安装板的侧表面设置有开槽，所述开槽的两端分别对应设置有一组限位块，所述开槽中部设置有导向杆，所述导向杆的外部活动连接有第四安装板，所述第四安装板的内部设置有两个相平行的刀片，所述开槽中部的内壁对应安装有两个电热板。

优选地，所述底座的上表面设置有第二螺杆，所述活动框的内部设置有与第二螺杆螺纹连接的螺杆套。

优选地，所述安装壳的顶部设置有固定杆，所述第二安装板安装在固定杆的顶端，所述开槽两侧第二安装板的侧表面设置有固定板，所述固定板的表面安装有第二电机，所述第二电机的输出端设置有第二双向丝杆，所述第二双向丝杆的外部螺纹连接有与限位块连接的连接板。

优选地，每组所述限位块的内部均对应设置有限位孔，一所述限位孔的一端设置有卡槽，另一所述限位孔的一端设置有与卡槽相匹配的卡板。

优选地，所述限位块的侧表面设置有第二活动槽，所述第二活动槽的内部转动连接有第一螺杆，所述连接板的表面设置有与第二活动槽相匹配的第二活动板，所述第二活动板与第一螺杆螺纹连接。

优选的，两个所述刀片一侧开槽的内壁皆设置有垫板，所述垫板之间第二安装板的内部开设有收集槽，所述第二安装板侧表面安装有与收集槽连通的风机，所述导向杆的顶部设置有第三安装板，所述第三安装板的内部安装有第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆的输出端与第四安装板连接。

优选的，所述第二安装板内壁的中部开设有与电热板相匹配的收纳槽，所述收纳槽的内部安装有与电热板连接的第一电动伸缩杆，所述电热板的表面设置有成型孔。

优选的，所述安装壳的内部开设有开孔，所述开孔两侧安装壳的内部设置有与固定块相匹配的安装槽，所述固定块通过安装槽与安装壳固定连接，所述固定块的内部开设有第一活动槽，所述第一活动槽的内部对应活动连接有活动块，所述活动块的侧表面皆安装有第一电机，所述第一电机的输出端皆设置有转轴，所述转轴的端部皆设置有挤出轮。

优选的，所述固定块的顶部设置有滑槽，所述滑槽的内部活动连接有与活动块连接的T型块，所述滑槽的内部转动连接有与T型块螺纹连接的第一双向丝杆。

一种3D打印机耗材驱动方法，其步骤如下：

S1：将耗材卷安装在安装架的内部，之后将耗材一端穿过限位孔，之后将耗材一端塞入挤出轮之间，在第一电机带动画挤出轮旋转实现耗材的输送，当一卷耗材用完后需打印的物品未完成的时候，可通过第一螺杆旋转使得两个限位块相向运动，使得耗材被夹紧；

S2：通过第二电动伸缩杆带动第四安装板使得刀片活动，将耗材切断，之后将远离打印头的第一螺杆反转，解除限位块对残余耗材的限制，之后取下残余耗材及耗材卷，之后人工更换耗材卷，再将新的耗材一端从远离打印头的限位块内限位孔内穿过，之后再旋转远离打印头的第一螺杆，使得限位块将耗材固定，再通过第二电动伸缩杆带动第四安装板使得刀片活动，将耗材切断；

S3：通过第二电机带动第二双向丝杆旋转，使得两组限位块带动两根耗材相向运动直到两个耗材端部对接，之后通过第一电动伸缩杆带动电热板活动，将两个耗材的连接处夹紧，通过电热板的加热使得两个耗材的端部融化，在成型孔的限位下，两耗材的连接处表面光滑且实现了连接，之后通过转动第一螺杆使得两组限位块消除对耗材的限位，此时耗材被连接，可直接通过挤出轮将新的耗材卷上的耗材牵引出并挤入打印头。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

1)、本3D打印机耗材驱动装置在使用时，通过将新旧耗材卷上的耗材连接，无需工作人员将新的耗材一端塞入挤出轮，提高了耗材安装的效率，且避免了耗材更换完成打印头工作的初始阶段打印头内的耗材量可能出现不足的情况。

2)、本3D打印机耗材驱动装置在使用时，在对耗材进行接线的时候，被切下来的残余耗材可通过风机吸入收集槽内，防止了残余耗材掉到底座上影响产品的打印。

3)、本3D打印机耗材驱动装置在使用时，当更合换新的耗材的时候，耗材的直径发生改变，为了适应该耗材的尺寸，可通过转动第一双向丝杆使得T型块带动活动块相向运动或者反向运动，进而调节挤出轮的间距，以适应不同规格耗材的驱动。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的活动框结构示意图；

图3为本发明的刀片结构示意图；

图4为本发明的开槽内部结构示意图；

图5为本发明的风机结构示意图；

图6为本发明的限位块结构示意图；

图7为本发明的安装壳结构示意图；

图8为本发明的固定块结构示意图。

图中标号说明：1、底座；2、第一安装板；3、活动框；4、安装架；5、耗材卷；6、第一活动板；7、打印头；8、安装壳；9、第二安装板；10、开孔；11、安装槽；12、固定块；13、活动块；14、第一电机；15、转轴；16、挤出轮；17、第一活动槽；18、滑槽；19、第一双向丝杆；20、T型块；21、固定杆；22、开槽；23、固定板；24、第二电机；25、连接板；26、限位块；27、垫板；28、收集槽；29、收纳槽；30、第一电动伸缩杆；31、电热板；32、成型孔；33、风机；34、导向杆；35、第三安装板；36、第二电动伸缩杆；37、第四安装板；38、刀片；39、第二双向丝杆；40、第二活动板；41、第二活动槽；42、第一螺杆；43、限位孔；44、卡槽；45、卡板；46、第二螺杆；47、螺杆套。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，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设备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。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

3D打印机耗材多采用耗材卷收卷起来，使用的时候将其安装在打印机顶部，通过驱动轮挤压作用使得收卷的耗材可以被牵引着往打印头方向活动，而当一个收卷轮上的耗材使用完后若所需打印的物品没有打印完成则需要更换耗材，现有的3D打印机耗材的驱动装置在更换耗材的时候每次都需要将新的耗材的端部塞进打印头顶部的耗材驱动齿轮内，影响耗材更换的效率，另外新的耗材更换完成打印头工作的初始阶段，打印头内的耗材量可能出现不足，可能导致产品出现瑕疵，通过以下方案解决该问题。

请参阅图1至图8，一种3D打印机耗材驱动装置，包括底座1、第一安装板2、安装架4和耗材卷5，第一安装板2安装在底座1的顶部，安装架4安装在第一安装板2的顶部，耗材卷5安装在安装架4的内部，第一安装板2的侧表面活动连接有活动框3，活动框3的内部活动连接有第一活动板6，第一活动板6的中心处安装有打印头7，打印头7内设置有热熔装置，可将耗材融化，打印头7的顶部安装有安装壳8，使安装壳8的内部对应设置有两个挤出轮16，挤出轮16用于实现耗材的驱动，安装壳8上方设置有第二安装板9，第二安装板9的侧表面设置有开槽22，开槽22的两端分别对应设置有一组限位块26，开槽22中部设置有导向杆34，导向杆34的外部活动连接有第四安装板37，导向杆34为第四安装板37提供导向作用，第四安装板37的内部设置有两个相平行的刀片38，刀片38用于耗材的切割，开槽22中部的内壁对应安装有两个电热板31，电热板31可将耗材融化，将耗材卷5安装在安装架4的内部，之后将耗材一端穿过限位孔43，之后将耗材一端塞入挤出轮16之间，在第一电机14带动画挤出轮16旋转实现耗材的输送，当一卷耗材用完后需打印的物品未完成的时候，可通过第一螺杆42旋转使得两个限位块36相向运动，使得耗材被夹紧，之后通过第二电动伸缩杆36带动第四安装板37使得刀片38活动，将耗材切断，之后将远离打印头7的第一螺杆42反转，解除限位块26对残余耗材的限制，之后取下残余耗材及耗材卷5，之后人工更换耗材卷5，再将新的耗材一端从远离打印头7的限位块26内限位孔43内穿过，之后再旋转远离打印头7的第一螺杆42，使得限位块26将耗材固定，再通过第二电动伸缩杆36带动第四安装板37使得刀片38活动，将耗材切断，再通过第二电机24带动第二双向丝杆39旋转，使得两组限位块26带动两根耗材相向运动直到两个耗材端部对接，之后通过第一电动伸缩杆30带动电热板31活动，将两个耗材的连接处夹紧，通过电热板31的加热使得两个耗材的端部融化，在成型孔32的限位下，两耗材的连接处表面光滑且实现了连接，之后通过转动第一螺杆42使得两组限位块26消除对耗材的限位，此时耗材被连接，可直接通过挤出轮16将新的耗材卷5上的耗材牵引出并挤入打印头7。

作为本发明的进一步方案：底座1的上表面设置有第二螺杆46，活动框3的内部设置有与第二螺杆46螺纹连接的螺杆套47，从而实现活动框3的上下活动。

作为本发明的进一步方案：安装壳8的顶部设置有固定杆21，第二安装板9安装在固定杆21的顶端，开槽22两侧第二安装板9的侧表面设置有固定板23，固定板23的表面安装有第二电机24，第二电机24的输出端设置有第二双向丝杆39，第二双向丝杆39的外部螺纹连接有与限位块26连接的连接板25，第二电机24可带动第二双向丝杆39正反转，从而使得连接板25可带动限位板26往复运动。

作为本发明的进一步方案：每组限位块26的内部均对应设置有限位孔43，一限位孔43的一端设置有卡槽44，另一限位孔43的一端设置有与卡槽44相匹配的卡板45，限位孔43用于耗材的限位，卡槽44和卡板45用于防止耗材脱离限位孔43。

作为本发明的进一步方案：限位块26的侧表面设置有第二活动槽41，第二活动槽41的内部转动连接有第一螺杆42，连接板25的表面设置有与第二活动槽41相匹配的第二活动板40，第二活动板40与第一螺杆42螺纹连接，第一螺杆42可通过手动旋转也可通过外部电机带动旋转，第一螺杆42旋转可带动限位块26相向运动或者反向运动，实现对耗材的夹紧或松开。

作为本发明的进一步方案：第二安装板9内壁的中部开设有与电热板31相匹配的收纳槽29，收纳槽29的内部安装有与电热板31连接的第一电动伸缩杆30，电热板31的表面设置有成型孔32，成型孔32用于使得耗材的连接处光滑，收纳槽29用于电热板31的收纳。

本发明使用步骤：本3D打印机耗材驱动装置在使用时，将耗材卷5安装在安装架4的内部，之后将耗材一端穿过限位孔43，之后将耗材一端塞入挤出轮16之间，在第一电机14带动画挤出轮16旋转实现耗材的输送，当一卷耗材用完后需打印的物品未完成的时候，可通过第一螺杆42旋转使得两个限位块36相向运动，使得耗材被夹紧，之后通过第二电动伸缩杆36带动第四安装板37使得刀片38活动，将耗材切断，之后将远离打印头7的第一螺杆42反转，解除限位块26对残余耗材的限制，之后取下残余耗材及耗材卷5，之后人工更换耗材卷5，再将新的耗材一端从远离打印头7的限位块26内限位孔43内穿过，之后再旋转远离打印头7的第一螺杆42，使得限位块26将耗材固定，再通过第二电动伸缩杆36带动第四安装板37使得刀片38活动，将耗材切断，再通过第二电机24带动第二双向丝杆39旋转，使得两组限位块26带动两根耗材相向运动直到两个耗材端部对接，之后通过第一电动伸缩杆30带动电热板31活动，将两个耗材的连接处夹紧，通过电热板31的加热使得两个耗材的端部融化，在成型孔32的限位下，两耗材的连接处表面光滑且实现了连接，之后通过转动第一螺杆42使得两组限位块26消除对耗材的限位，此时耗材被连接，可直接通过挤出轮16将新的耗材卷5上的耗材牵引出并挤入打印头7，该方案通过将新旧耗材卷5上的耗材连接，无需工作人员将新的耗材一端塞入挤出轮16，提高了耗材安装的效率，且避免了耗材更换完成打印头7工作的初始阶段打印头7内的耗材量可能出现不足的情况。

实施例2：

请参阅图1至图8，结合实施例1的基础有所不同之处在于，两个刀片38一侧开槽22的内壁皆设置有垫板27，垫板27为刀片38的切割提供平台，使得刀片38的切割效果更好，垫板27之间第二安装板9的内部开设有收集槽28，收集槽28用于残余耗材的收集，第二安装板9侧表面安装有与收集槽28连通的风机33，风机33为现有技术中常规的风机，风机33可使得收集槽28内产生负压，将残余耗材吸入收集槽28，导向杆34的顶部设置有第三安装板35，第三安装板35的内部安装有第二电动伸缩杆36，第二电动伸缩杆36的输出端与第四安装板37连接，在对耗材进行接线的时候，被切下来的残余耗材可通过风机33吸入收集槽28内，防止了残余耗材掉到底座1上影响产品的打印。

本发明使用步骤：本3D打印机耗材驱动装置在使用时，在对耗材进行接线的时候，被切下来的残余耗材可通过风机33吸入收集槽28内，防止了残余耗材掉到底座1上影响产品的打印。

实施例3：

请参阅图1至图8，结合实施例1、2的基础有所不同之处在于，安装壳8的内部开设有开孔10，开孔10用于耗材进入安装壳8，开孔10两侧安装壳8的内部设置有与固定块12相匹配的安装槽11，固定块12通过安装槽11与安装壳8固定连接，固定块12的内部开设有第一活动槽17，第一活动槽17的内部对应活动连接有活动块13，活动块13的侧表面皆安装有第一电机14，第一电机14可带动转轴15旋转进而带动挤出轮16旋转实现耗材的输送，第一电机14的输出端皆设置有转轴15，转轴15的端部皆设置有挤出轮16，挤出轮16表面设置有摩擦面以增加挤出轮16与耗材的摩擦力，固定块12的顶部设置有滑槽18，滑槽18的内部活动连接有与活动块13连接的T型块20，滑槽18的内部转动连接有与T型块20螺纹连接的第一双向丝杆19，第一双向丝杆19可通过人工旋转也可通过安装电机带动旋转，第一双向丝杆19旋转可带动T型块20反向运动或者相向运动，进而带动活动块13反向运动或者相向运动，从而实现挤出轮16的反向运动或者相向运动，当更合换新的耗材的时候，耗材的直径发生改变，为了适应该耗材的尺寸，可通过转动第一双向丝杆19使得T型块20带动活动块13相向运动或者反向运动，进而调节挤出轮16的间距，以适应不同规格耗材的驱动。

本发明使用步骤：本3D打印机耗材驱动装置在使用时，当更合换新的耗材的时候，耗材的直径发生改变，为了适应该耗材的尺寸，可通过转动第一双向丝杆19使得T型块20带动活动块13相向运动或者反向运动，进而调节挤出轮16的间距，以适应不同规格耗材的驱动。

一种3D打印机耗材驱动方法，其步骤如下：

S1：将耗材卷5安装在安装架4的内部，之后将耗材一端穿过限位孔43，之后将耗材一端塞入挤出轮16之间，在第一电机14带动画挤出轮16旋转实现耗材的输送，当一卷耗材用完后需打印的物品未完成的时候，可通过第一螺杆42旋转使得两个限位块36相向运动，使得耗材被夹紧；

S2：通过第二电动伸缩杆36带动第四安装板37使得刀片38活动，将耗材切断，之后将远离打印头7的第一螺杆42反转，解除限位块26对残余耗材的限制，之后取下残余耗材及耗材卷5，之后人工更换耗材卷5，再将新的耗材一端从远离打印头7的限位块26内限位孔43内穿过，之后再旋转远离打印头7的第一螺杆42，使得限位块26将耗材固定，再通过第二电动伸缩杆36带动第四安装板37使得刀片38活动，将耗材切断；

S3：通过第二电机24带动第二双向丝杆39旋转，使得两组限位块26带动两根耗材相向运动直到两个耗材端部对接，之后通过第一电动伸缩杆30带动电热板31活动，将两个耗材的连接处夹紧，通过电热板31的加热使得两个耗材的端部融化，在成型孔32的限位下，两耗材的连接处表面光滑且实现了连接，之后通过转动第一螺杆42使得两组限位块26消除对耗材的限位，此时耗材被连接，可直接通过挤出轮16将新的耗材卷5上的耗材牵引出并挤入打印头7。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。