三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置，包括步進(jìn)電機(jī)、傳送齒輪、導(dǎo)線輪、進(jìn)料輸送架、隔熱套管、噴頭、噴頭座和加熱棒，其中所述步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)輸出軸連接所述傳送齒輪以帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)；所述傳送齒輪與所述導(dǎo)線輪相貼合，其間夾有通過進(jìn)料輸送架導(dǎo)入的線料；所述隔熱套管中設(shè)置有內(nèi)墊圈，用于輸送經(jīng)所述傳送齒輪與所述導(dǎo)線輪傳送的線料，并送入到噴頭座中；所述加熱棒置于所述噴頭座中，用于加熱送入的線料，并經(jīng)所述噴頭送出。
【專利說明】三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及打印機(jī)進(jìn)料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]以三維打印機(jī)為代表的快速成型設(shè)備(FDM)是上個(gè)世紀(jì)八十年代后期，隨著先進(jìn)制造技術(shù)快速成型理論的產(chǎn)生與日益完善，發(fā)展起來的一種設(shè)備。FDM設(shè)備具有制造成本低，制件可打磨性好，設(shè)備輕巧，設(shè)備環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，成為快速成型設(shè)備中，一經(jīng)商品化推廣就取得很大經(jīng)濟(jì)效益的設(shè)備。
[0003]FDM設(shè)備的成型原理是將絲狀容性材料加熱，通過送絲機(jī)構(gòu)送進(jìn)熱熔噴頭，在噴頭加熱融化，在計(jì)算機(jī)的控制下碰頭沿著零件的截面輪廓與填充路徑運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在半融狀態(tài)下的成型材料隨著運(yùn)動(dòng)，在預(yù)先程序中設(shè)定的位置噴出凝結(jié)，，與周圍已經(jīng)凝固的部分粘連，如此在各個(gè)截面層層推進(jìn)最終形成三維實(shí)體。經(jīng)過一定的開發(fā)與研宄，對FDM設(shè)備成形制件的尺寸精度和表面質(zhì)量產(chǎn)生重要影響的設(shè)備有送絲機(jī)構(gòu)、整機(jī)的成形運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、材料的屬性等。FDM所使用的材料與其他成型技術(shù)相比，可以應(yīng)用的材料比較有限。其中通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)和優(yōu)化送絲機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的手段，來達(dá)到提高成型制件的尺寸精度和表面質(zhì)量的目的，具有很大的可實(shí)施性。FDM設(shè)備的關(guān)鍵部分就在出絲頭部分，這部分集中了 FDM設(shè)備的重要部件，包括傳感器以及加熱塊棒等重要部件。對于FDM影響其成型精度以及速度的原因比較復(fù)雜，但是其中影響很大的部分就是送絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)送絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)存在絲材直徑不能更換，絲材熔融時(shí)保溫效果差等缺陷，從而嚴(yán)重影響成型效果。
[0004]現(xiàn)有的三維打印機(jī)存在如下缺點(diǎn):采用的電機(jī)扭矩不夠，送絲不穩(wěn)定，壽命短，重量及體積大；機(jī)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，風(fēng)扇采用排風(fēng)技術(shù)，無法達(dá)到冷卻效果，散熱能效低；打印頭左右固定塊等結(jié)構(gòu)尺寸大，使打印機(jī)機(jī)頭整體重量大；噴頭無法更換，易漏料；采用鋁制噴頭易磨損；金屬喉管易堵料等。
[0005]針對上述現(xiàn)狀，需要設(shè)計(jì)一種可以克服傳統(tǒng)三維打印機(jī)出絲頭部絲材直徑單一以及絲材熔融時(shí)保溫效果差的新型三維打印機(jī)的進(jìn)料機(jī)構(gòu)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型的三維打印機(jī)進(jìn)料裝置。能夠快速成型、快速冷卻、不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本實(shí)用新型的三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置，包括步進(jìn)電機(jī)、傳送齒輪、導(dǎo)線輪、進(jìn)料輸送架、隔熱套管、噴頭、噴頭座和加熱棒，其中，所述步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)輸出軸連接所述傳送齒輪以帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)；所述傳送齒輪與所述導(dǎo)線輪相貼合，其間夾有通過所述進(jìn)料輸送架導(dǎo)入的線料；所述隔熱套管中設(shè)置有內(nèi)墊圈，用于輸送經(jīng)所述傳送齒輪與所述導(dǎo)線輪傳送的線料，并送入到噴頭座中；所述加熱棒置于所述噴頭座中，用于加熱送入的線料，并經(jīng)所述噴頭送出。
[0007]優(yōu)選地，所述進(jìn)料裝置還包括散熱塊，用于冷卻所述步進(jìn)電機(jī)。
[0008]優(yōu)選地，所述進(jìn)料裝置還包括底座，所述隔熱套管貫穿所述底座并置于其中。
[0009]優(yōu)選地，所述隔熱套管為金屬材料。
[0010]優(yōu)選地，所述進(jìn)料輸送架上設(shè)置有凹槽，用于固定彈簧，所述傳送齒輪和導(dǎo)線輪之間在所述彈簧的彈力下處于貼合狀態(tài)。
[0011]優(yōu)選地，所述內(nèi)墊圈為聚合物材料。
[0012]優(yōu)選地，所述內(nèi)墊圈處于隔熱套管靠近噴頭的部位。
[0013]優(yōu)選地，所述內(nèi)墊圈的長度為所述隔熱套管的長度的1/4-1/2。
[0014]優(yōu)選地，所述內(nèi)墊圈為聚四氟乙烯。
[0015]優(yōu)選地，所述噴頭下方具有噴嘴，所述噴嘴直徑為0.
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置，可以確保線料有效準(zhǔn)確地送入到三維打印機(jī)中，獨(dú)特的隔熱套管設(shè)計(jì)使得線料可以保證正常輸送，同時(shí)確保其加熱融化。
[0017]應(yīng)當(dāng)理解，前述大體的描述和后續(xù)詳盡的描述均為示例性說明和解釋，并不應(yīng)當(dāng)用作對本實(shí)用新型所要求保護(hù)內(nèi)容的限制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]參考隨附的附圖，本實(shí)用新型更多的目的、功能和優(yōu)點(diǎn)將通過本實(shí)用新型實(shí)施方式的如下描述得以闡明，其中:
[0019]圖1a和圖1b示意性示出本實(shí)用新型的三維打印機(jī)進(jìn)料裝置的整體結(jié)構(gòu)分解示意圖。
[0020]圖2示出了本實(shí)用新型的進(jìn)料輸送架的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3示意性示出本實(shí)用新型的新型三維打印機(jī)進(jìn)料裝置的冷卻部的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4a示意性示出了本實(shí)用新型的新型三維打印機(jī)進(jìn)料裝置的出料部的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4b示意性示出了本實(shí)用新型三維打印機(jī)進(jìn)料裝置的噴頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖4c示意性示出了本實(shí)用新型三維打印機(jī)進(jìn)料裝置的噴頭座結(jié)構(gòu)示意圖。圖4d示意性示出了本實(shí)用新型的三維打印機(jī)進(jìn)料裝置的隔熱套管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5示意性示出了本實(shí)用新型的三維打印裝置的加熱部的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]通過參考示范性實(shí)施例，本實(shí)用新型的目的和功能以及用于實(shí)現(xiàn)這些目的和功能的方法將得以闡明。然而，本實(shí)用新型并不受限于以下所公開的示范性實(shí)施例；可以通過不同形式來對其加以實(shí)現(xiàn)。說明書的實(shí)質(zhì)僅僅是幫助相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員綜合理解本實(shí)用新型的具體細(xì)節(jié)。
[0025]在下文中，將參考附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記代表相同或類似的部件，或者相同或類似的步驟。
[0026]圖1a和圖1b示出了本實(shí)用新型的三維打印機(jī)進(jìn)料裝置100的整體結(jié)構(gòu)分解示意圖。
[0027]如圖1a所示，三維打印機(jī)進(jìn)料裝置100包括步進(jìn)電機(jī)1011、傳送齒輪1012、導(dǎo)線輪1013 (見圖1b)、彈簧1015、進(jìn)料輸送架1016和底座1017，以上構(gòu)成了三維打印機(jī)進(jìn)料裝置100的進(jìn)料部，用于將來料進(jìn)行引導(dǎo)以便送入后面的部分。步進(jìn)電機(jī)1011包括電機(jī)輸出軸1014。所述進(jìn)料輸送架1016和底座1017處于所述步進(jìn)電機(jī)1011的同側(cè)并連接固定。底座1017用于承載其他部件，并安裝到三維打印機(jī)的其他部件上。所述傳送齒輪1012與所述步進(jìn)電機(jī)1011的電機(jī)輸出軸1014連接，在步進(jìn)電機(jī)1011的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)。傳送齒輪1012處于所述進(jìn)料輸送架1016和底座1017之間。所述導(dǎo)線輪1013固定在進(jìn)料輸送架1016上，并與所述傳送齒輪1012相貼合，其間夾有三維打印機(jī)的線料。所述彈簧1015處于進(jìn)料輸送架1016和底座1017之間。
[0028]在進(jìn)料輸送架1016的上方開設(shè)有進(jìn)料孔1018，用于將線材形式的打印原料從該孔中輸送到進(jìn)料裝置100中。線材經(jīng)進(jìn)料孔1018輸送到傳送齒輪1012和導(dǎo)線輪1013之間，在傳送齒輪1012的旋轉(zhuǎn)下將線材向下方傳送。傳送齒輪1012和導(dǎo)線輪1013之間在彈簧1015的彈力下處于貼合狀態(tài)。當(dāng)首次置入線材時(shí)，通過按壓所述彈簧1015使得傳送齒輪1012和導(dǎo)線輪1013之間分開一定的距離，從而使得線材穿過傳送齒輪1012和導(dǎo)線輪1013之間的縫隙。
[0029]三維打印機(jī)進(jìn)料裝置100還包括用于冷卻的步進(jìn)電機(jī)1011的散熱塊1021，所述散熱塊1021與進(jìn)料輸送架1016和所述底座1017貼附在一起。散熱塊1021優(yōu)選為矩形散熱片陣列的形式。
[0030]三維打印機(jī)進(jìn)料裝置100還包括用于送料和加工的出料部，具體包括隔熱套管1031、噴頭1032、噴頭座1033和加熱棒1041。所述隔熱套管1031貫穿所述底座1017并置于其中，打印線料通過傳送齒輪1012和導(dǎo)線輪1013傳送后置于隔熱套管1031中。線材從隔熱套管1031穿出底座1017后送入到噴頭座1033。所述噴頭1032設(shè)置在噴頭座1033上和隔熱套管1031相對的另一側(cè)。所述噴頭座1033上還開設(shè)有圓形通孔1034，其中貫穿有加熱棒1041，用于對經(jīng)過噴頭座的打印線材進(jìn)行加熱融化，之后通過噴頭1032噴出流體狀的打印材料。
[0031]如圖1b所示，出料部上還設(shè)置有絕緣隔熱層1042和電源線包1043。絕緣隔熱層1042包住整個(gè)噴頭座1033從而確保噴頭座1033的穩(wěn)定保持穩(wěn)定。電源線包1043用于提供加熱棒1041的電源。絕緣隔熱層1042優(yōu)選采用柔性隔熱材料
[0032]圖2進(jìn)一步示出了本實(shí)用新型三維打印機(jī)進(jìn)料裝置的進(jìn)料輸送架的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]如圖2所示，所述的進(jìn)料輸送架1016分為兩部分，左側(cè)設(shè)置有第一螺栓孔2021，所述第一螺栓孔2021為通孔，通過螺栓固定在所述步進(jìn)電機(jī)1011上；第一螺栓孔2021的下方位置具有第二螺栓孔2022，用于固定設(shè)置在其中的導(dǎo)線輪1013。導(dǎo)線輪1013可以在第二螺栓孔2022孔內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。所述進(jìn)料輸送架1016的右側(cè)下方為一個(gè)凹槽2023，所述彈簧1015 —端插入所述凹槽2023內(nèi)，另一端抵在所述底座1017上。在工作中，所述導(dǎo)線輪1013和傳送齒輪1012處于壓緊狀態(tài)，當(dāng)三維打印機(jī)需要安裝線材時(shí)，施加一壓力于所述進(jìn)料輸送架1016具有凹槽2023的一端的上部，由于壓力的作用，彈簧1015將被壓縮，此時(shí)，導(dǎo)線輪1013和所述傳送齒輪1012之間將形成一個(gè)通道2024，用于線材的穿過。
[0034]根據(jù)本實(shí)用新型的三維打印機(jī)工作時(shí)，步進(jìn)電機(jī)1011通電后，所述步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)電機(jī)軸上的傳送齒輪1012旋轉(zhuǎn)，由于此時(shí)線材處于所述傳送齒輪1012和所述導(dǎo)線輪1013之間，在傳送齒輪1012和導(dǎo)線輪1013的帶動(dòng)下，所述線材將向下擠出。
[0035]圖3示出了本實(shí)用新型的三維打印機(jī)進(jìn)料裝置的散熱塊1021的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]如圖3所示，本實(shí)用新型的散熱塊1021呈正方體結(jié)構(gòu)薄片，中部為一個(gè)圓形通孔3011，所述散熱塊的一側(cè)的兩個(gè)角具有用于安裝螺栓的第一螺栓孔3012和第二螺栓孔3013，所述散熱塊1021通過第一螺栓孔3012和第二螺栓孔3013內(nèi)安裝的螺栓固定在所述底座1017上。整個(gè)散熱塊1021的表面為整齊排列的條形凸片3014，有利于散熱。
[0037]圖4a示出了本實(shí)用新型的三維打印機(jī)進(jìn)料裝置的出料部的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]如圖4a所示，所述出料部包括隔熱套管1031、噴頭1032、噴頭座1033。所述隔熱套管1031貫穿所述底座1017，所述噴頭座1033和隔熱套管1031連接，所述噴頭1032通過噴頭座1033和所述隔熱套管連1031接。
[0039]圖4b示出了本實(shí)用新型三維打印機(jī)進(jìn)料裝置的噴頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]如圖4b所示，所述的噴頭1032下半部分為漏斗錐形結(jié)構(gòu)，下方開有一直徑優(yōu)選為0.的圓形噴嘴4011。所述噴頭1032的上半部分為一圓柱形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部中空，表面為外螺紋結(jié)構(gòu)4012，用于和所述噴頭座1032相配合并固定。
[0041]圖4c示出了本實(shí)用新型的三維打印機(jī)進(jìn)料裝置的噴頭座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]如圖4c所示，所述的噴頭座1033呈長方體結(jié)構(gòu)，長方體的側(cè)面具有第一螺紋孔4013，用于連接加熱模塊。所述噴頭座的上方位置有圓形通孔4014，通孔中具有內(nèi)螺紋4015，所述噴頭的第一外螺紋4012與之配合。所述隔熱套管1031下方靠近噴頭的位置具有第二外螺紋4017(見圖4d)，所述第二外螺紋4017與所述圓形通孔的內(nèi)螺紋4015配合。所述噴頭座1033還具有圓形通孔1034，用于放置加熱棒1041。所述噴頭座1033還具有第二螺紋孔4016，用于固定加熱棒1041。
[0043]圖4d示出了本實(shí)用新型的三維打印機(jī)進(jìn)料裝置的隔熱套管1031的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]如圖4d所示，在第一實(shí)施例中，本實(shí)用新型的隔熱套管1031’采用金屬，優(yōu)選不銹鋼作為材料，所述隔熱套管的兩個(gè)頂端分別加工第二外螺紋4017，用于固定底座1017和噴頭座1033。
[0045]在第二實(shí)施例中，本實(shí)用新型的隔熱套管1031”直接采用聚合物，優(yōu)選聚四氟乙烯(PTFE)作為材料。所述隔熱套管1031”整體使用PTFE作為材料，上方和下方分別加工第二外螺紋4017，用于固定底座1017和噴頭座1033。
[0046]在第三實(shí)施例中，本實(shí)用新型的隔熱套管1031”’采用金屬，優(yōu)選不銹鋼作為材料，內(nèi)置內(nèi)墊圈4018，內(nèi)墊圈4018是一層薄膜，優(yōu)選的，所述內(nèi)墊圈4018采用聚四氟乙烯(PTFE)作為材料，具有很好的隔熱效果，而且摩擦系數(shù)極低，減少了線料和隔熱套管之間的摩擦，有利于線料的輸送。內(nèi)墊圈4018處于隔熱套管1031的靠近噴頭的部位，起到隔熱的作用。內(nèi)墊圈4018的長度優(yōu)選為隔熱套管1031的長度的1/4-1/2。
[0047]上述三個(gè)實(shí)施例中，第一個(gè)實(shí)施例對比第二個(gè)實(shí)施例，第一個(gè)實(shí)施例中的隔熱套管1031’采用不銹鋼作為材料，第二個(gè)實(shí)施例中隔熱套管1031采用以聚四氟乙烯為例的聚合物作為材料，對比來說，采用聚四氟乙烯作為材料具有更好的隔熱效果，而且摩擦系數(shù)極低，減少了線料和隔熱套管1031之間的摩擦，有利于線料的輸送，但是使用聚四氟乙烯作為材料，外螺紋的加工會(huì)有工藝上的難度，而且聚四氟乙烯強(qiáng)度不高，不能起到良好的固定作用。
[0048]而對比實(shí)施例三中，所述隔熱套管1031”’中增加了采用聚合物作為材料的內(nèi)墊圈4018，既能達(dá)到良好的強(qiáng)度要求，又能起到良好的隔熱效果，也能減少了線料和隔熱套管之間的摩擦，有利于線料的輸送。
[0049]綜上所述，第三實(shí)施例，采用不銹鋼的隔熱套管1031”’加入采用聚四氟乙烯作為材料的內(nèi)墊圈4018的為最優(yōu)選實(shí)施例。
[0050]如圖5所示，本實(shí)用新型的三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置的加熱部，所述加熱部包括加熱棒1041、絕緣隔熱層1042，電源線包1043，所述加熱棒1041插入所述噴頭座1033的圓形通孔1034內(nèi)部，電源線包1043和上述接線排連接，提供加熱部的電源，所述絕緣隔熱層1042用于包裹所述噴頭座1033以及處于噴頭座內(nèi)部的加熱棒1041，阻斷加熱棒1041產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，所述絕緣隔熱層1042的上部處于所述底座1017的下方，下方有一圓形噴嘴5011，所述噴頭1032處于圓形噴嘴部5011。
[0051]當(dāng)三維打印機(jī)工作時(shí)，所述的加熱棒1041提供熱能，通過噴頭座1033將熱量傳遞到噴頭1032的上部處于噴頭座1033的部位，使輸送到噴頭1032的線料融化，而處于隔熱套管內(nèi)部的線料，由于隔熱套管1031內(nèi)部內(nèi)墊圈4018的良好的隔熱作用，線料不會(huì)發(fā)生融化，保證了線料的正常輸送。
[0052]根據(jù)本實(shí)用新型的三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置，可以確保線料有效準(zhǔn)確地送入到三維打印機(jī)中，獨(dú)特的隔熱套管設(shè)計(jì)使得線料可以保證正常輸送，同時(shí)確保其加熱融化。
[0053]結(jié)合這里披露的本實(shí)用新型的說明和實(shí)踐，本實(shí)用新型的其他實(shí)施例對于本領(lǐng)域技術(shù)人員都是易于想到和理解的。說明和實(shí)施例僅被認(rèn)為是示例性的，本實(shí)用新型的真正范圍和主旨均由權(quán)利要求所限定。
【權(quán)利要求】
1.一種三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置，包括步進(jìn)電機(jī)、傳送齒輪、導(dǎo)線輪、進(jìn)料輸送架、隔熱套管、噴頭、噴頭座和加熱棒，其中， 所述步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)輸出軸連接所述傳送齒輪以帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述傳送齒輪與所述導(dǎo)線輪相貼合，其間夾有通過所述進(jìn)料輸送架導(dǎo)入的線料； 所述隔熱套管中設(shè)置有內(nèi)墊圈，用于輸送經(jīng)所述傳送齒輪與所述導(dǎo)線輪傳送的線料，并送入到噴頭座中； 所述加熱棒置于所述噴頭座中，用于加熱送入的線料，并經(jīng)所述噴頭送出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置，其中所述進(jìn)料裝置還包括散熱塊，用于冷卻所述步進(jìn)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置，其中所述進(jìn)料裝置還包括底座，所述隔熱套管貫穿所述底座并置于其中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置，其中，所述隔熱套管為金屬材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置，其中，所述進(jìn)料輸送架上設(shè)置有凹槽，用于固定彈簧，所述傳送齒輪和導(dǎo)線輪之間在所述彈簧的彈力下處于貼合狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置，其中，所述內(nèi)墊圈為聚合物材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置，其中，所述內(nèi)墊圈處于隔熱套管靠近噴頭的部位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置，其中，所述內(nèi)墊圈的長度為所述隔熱套管的長度的1/4-1/2。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置，其中，所述內(nèi)墊圈為聚四氟乙烯。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維打印機(jī)的進(jìn)料裝置，其中，所述噴頭下方具有噴嘴，所述噴嘴直徑為0.
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK204209977SQ201420549022
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】王曉朗, 仇子玉 申請人:王曉朗, 仇子玉