一种打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机

摘要

本发明涉及一种打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机，包括打印组件，打印组件包括第四驱动电机、第四驱动轴、打印喷头、托板和两个支撑单元，支撑单元包括第五驱动电机、第五驱动轴和支撑框架，打印喷头内设有加热盒和控料机构，控料机构包括驱动单元、活塞、油缸、引料管和喷料管，该打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机通过控料机构使每次从打印喷头处流出的材料量相等，防止因材料丝粗细不均匀造成的打印模型表面粗糙的问题，使打印模型更精致，不仅如此，在打印悬空处通过第五驱动电机将托板转动至打印喷头下方进行打印，并使材料在托板上凝固，防止其下垂，从而避免了打印时悬空处出现下垂的现象，进一步实现了精致打印。

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印领域，特别涉及一种打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是以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，通过一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品，通过逐层打印的方式来构造物体，将数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序，把产品一层层制造出来。

由于3D打印机采用的使逐层累积制造技术，因此，在打印一些悬空结构比较多或者有特殊形状的悬空结构时，常常会遇到悬空的部分不能完美打印的情况，这些悬空部分由于原先熔化的材料受冷凝固后，容易出现下垂的现象，导致打印模型失败，不仅如此，现有的3D打印机大都采用加热材料丝上的材料使材料熔化后，并配合控制材料丝的进退实现3D打印，但是由于材料丝的粗细程度不均匀，使得在导致打印时，材料丝较粗时，从喷头喷出的材料较多，而材料丝较细时从喷头喷出的材料较少，在这种情况下，容易导致打印模型的表面坑坑洼洼，十分粗糙，从而无法实现精致完美的3D打印。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机，包括底座、顶杆、材料盘、送丝管、打印组件、平板、平面移动机构和两个升降单元，两个所述升降单元分别设置在底座的两侧，所述顶杆架设在两个升降单元上，所述材料盘设置在顶杆上且通过送丝管与打印组件连接，所述平板设置在两个升降单元之间，所述升降单元与平板传动连接，所述平面移动机构设置在平板的下方且与打印组件传动组件，所述打印组件设置在平面移动机构和底座之间；

所述打印组件包括第四驱动电机、第四驱动轴、打印喷头、托板和两个支撑单元，所述第四驱动电机与第四驱动轴传动连接，所述打印喷头固定在第四驱动轴的底端，两个支撑单元分别设置在打印喷头的两侧，所述托板设置在打印喷头的下方且通过支撑单元与打印喷头连接；

所述支撑单元包括第五驱动电机、第五驱动轴和支撑框架，所述第五驱动电机固定在打印喷头上且通过第五驱动轴与支撑框架传动连接，所述支撑框架的竖向截面的形状为L型，所述支撑框架的一端与第五驱动轴连接，所述支撑框架的另一端与托板连接；

所述打印喷头内设有加热盒和控料机构，所述加热盒设置在打印喷头内的顶端且与送丝管连通，所述控料机构设置在加热盒的下方，所述控料机构包括驱动单元、活塞、油缸、引料管和喷料管，所述驱动单元与活塞的一端传动连接，所述活塞的另一端设置在油缸内，所述油缸通过引料管与加热盒连通，所述油缸与喷料管的一端连通，所述喷料管的另一端设置在打印喷头的喷嘴处，所述引料管内设有引料阀门，所述喷料管内设有喷料阀门。

作为优选，为了实现单层打印功能，所述平面移动机构包括第一移动单元和第二移动单元，所述第一移动单元包括第二驱动电机、驱动齿轮和滑杆，所述第二驱动电机固定在平板上且与驱动齿轮传动连接，所述滑杆靠近第二驱动电机的一侧设有条形齿，所述条形齿与驱动齿轮啮合，所述第二移动单元设置在滑杆的另一侧，所述第二移动单元包括第三驱动电机、缓冲块、固定杆、第三驱动轴和移动块，所述第三驱动电机固定在滑杆的中端，所述固定杆的两端固定在平板上，所述缓冲块套设在固定杆上，所述第三驱动轴设置在第三驱动电机和缓冲块之间，所述第三驱动电机与第三驱动轴传动连接，所述第三驱动轴的外周上设有外螺纹，所述移动块套设在第三驱动轴上，所述移动块内设有内螺纹，所述移动块内的内螺纹与第三驱动轴上的外螺纹相匹配，所述移动块与第四驱动电机固定连接。

，作为优选，为了固定滑杆的移动轨迹，所述第一移动单元还包括两个限位组件，两个所述限位组件分别设置在第三驱动轴的两侧，所述限位组件包括限位框架和限位环，所述限位框架的水平截面的形状为U形，所述限位框架的两端固定在滑杆上，所述限位环固定在平板上且套设在限位框架上。

作为优选，利用无刷直流电机驱动精度高的特点，为了精确控制打印喷头的移动，所述第二驱动电机和第三驱动电机均为无刷直流电机。

作为优选，为了减少移动块与第三驱动轴之间的摩擦力，所述移动块内涂有润滑油。

作为优选，为了实现逐层打印功能，所述升降单元包括第一驱动电机、第一连杆、第二连杆、滑杆和支柱，所述第一驱动电机固定在底座上且与第一连杆传动连接，所述第一连杆通过第二连杆与滑环铰接，所述滑杆套设在支柱上，所述支柱的底端固定在第一驱动电机上，所述支柱的顶端与顶杆固定连接。

作为优选，为了带动活塞移动，所述驱动单元包括第六驱动电机、第三连杆和第四连杆，所述第六驱动电机与第三连杆传动连接，所述第三连杆通过第四连杆与活塞铰接。

作为优选，为了防止熔化的材料在喷料管内凝固引起堵塞，所述打印喷头内还设有加热环，所述加热环套设在喷料管上。

作为优选，为了检测打印喷头打印处是否悬空，所述打印喷头上设有距离传感器。

作为优选，为了便于设备的移动，所述底座的下方设有万向轮。

该3D打印机在打印时，为了使每次从打印喷头喷出的材料量相等，以保证打印模型的精致，通过打印喷头内的控料机构控制材料的输出，在打印时，由送丝管向打印喷头输送材料盘上的材料，并在打印喷头内部首先通过加热盒对材料进行加热处理，使其熔化，而后，利用控料机构中的第六驱动电机带动第三连杆转动，使第四连杆拉动活塞远离油缸，同时引料管内的引料阀门打开，喷料管内的喷料阀门关闭，使油缸引入熔化的材料，之后第六驱动电机继续运行，使第四连杆推动活塞向油缸内部移动，此时引料管内的引料阀门关闭，喷料管内的喷料阀门打开，熔化的材料从喷料管流出，从而使材料从打印喷头流出，在需要打印时，如此循环操作，从而实现材料流出，完成打印，由于每次操作使油缸内的材料量相等，从而保证每次从打印喷头处流出的材料量相等，防止了打印过程中因材料丝粗细不均匀造成的打印模型表面粗糙的问题。该打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机通过控料机构使每次从打印喷头处流出的材料量相等，防止因材料丝粗细不均匀造成的打印模型表面粗糙的问题，使打印模型更精致。

在打印时，为了避免悬空结构处材料下垂的现象，首先由打印喷头上的距离传感器检测距离信号，当距离信号较小时，表示在打印处的下层有材料，此处不是悬空打印，当距离信号较大时，表示该打印处的下层无材料，此处为悬空打印，此时，首先通过第四驱动电机带动打印喷头转动，使打印喷头两侧的支撑单元在转动过程中不会触碰打印模型，而后，由支撑单元中第五驱动电机运行，带动支撑框架转动，将托板转动至打印喷头的正下方，此时，打印喷头内部进行打印工作，使材料流出，等待一段时间，使熔化的材料在托板上凝固并与同一层的临近处的其他材料连接完成后，第五驱动电机反向运行，使托板转动，方便打印喷头进行模型其他处的打印。该打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机在打印悬空处通过第五驱动电机将托板转动至打印喷头下方进行打印，并使材料在托板上凝固，防止其下垂，从而避免了打印时悬空处出现下垂的现象，进一步实现了精致打印。

本发明的有益效果是，该打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机通过控料机构使每次从打印喷头处流出的材料量相等，防止因材料丝粗细不均匀造成的打印模型表面粗糙的问题，使打印模型更精致，不仅如此，在打印悬空处通过第五驱动电机将托板转动至打印喷头下方进行打印，并使材料在托板上凝固，防止其下垂，从而避免了打印时悬空处出现下垂的现象，进一步实现了精致打印。

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是本发明的打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机的结构示意图；

图2是本发明的打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机的平面移动机构的结构示意图；

图3是本发明的打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机的打印组件的结构示意图；

图4是本发明的打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机的打印喷头的结构示意图；

图5是本发明的打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机的控料机构的结构示意图

图中：1.底座，2.万向轮，3.第一驱动电机，4.第一连杆，5.第二连杆，6.滑环，7.支柱，8.顶杆，9.材料盘，10.送丝管，11.打印组件，12.平板，13.平面移动机构，14.第二驱动电机，15.驱动齿轮，16.滑杆，17.条形齿，18.第三驱动电机，19.缓冲块，20.固定杆，21.第三驱动轴，22.移动块，24.限位框架，25.限位环，26.第四驱动电机，27.第四驱动轴，28.打印喷头，29.距离传感器，30.第五驱动电机，31.加热盒，32.第五驱动轴，33.支撑框架，34.托板，35.控料机构，36.加热环，37.第六驱动电机，38.第三连杆，39.第四连杆，40.活塞，41.油缸，42.引料管，43.引料阀门，44.喷料管，45.喷料阀门。

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。

如图1-图5所示，一种打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机，包括底座1、顶杆8、材料盘9、送丝管10、打印组件11、平板12、平面移动机构13和两个升降单元，两个所述升降单元分别设置在底座1的两侧，所述顶杆8架设在两个升降单元上，所述材料盘9设置在顶杆8上且通过送丝管10与打印组件11连接，所述平板12设置在两个升降单元之间，所述升降单元与平板12传动连接，所述平面移动机构13设置在平板12的下方且与打印组件11传动组件，所述打印组件11设置在平面移动机构13和底座1之间；

所述打印组件11包括第四驱动电机26、第四驱动轴27、打印喷头28、托板34和两个支撑单元，所述第四驱动电机26与第四驱动轴27传动连接，所述打印喷头28固定在第四驱动轴27的底端，两个支撑单元分别设置在打印喷头28的两侧，所述托板34设置在打印喷头28的下方且通过支撑单元与打印喷头28连接；

所述支撑单元包括第五驱动电机30、第五驱动轴32和支撑框架33，所述第五驱动电机30固定在打印喷头28上且通过第五驱动轴32与支撑框架33传动连接，所述支撑框架33的竖向截面的形状为L型，所述支撑框架33的一端与第五驱动轴32连接，所述支撑框架33的另一端与托板34连接；

所述打印喷头28内设有加热盒31和控料机构35，所述加热盒31设置在打印喷头28内的顶端且与送丝管10连通，所述控料机构35设置在加热盒31的下方，所述控料机构35包括驱动单元、活塞40、油缸41、引料管42和喷料管44，所述驱动单元与活塞40的一端传动连接，所述活塞40的另一端设置在油缸41内，所述油缸41通过引料管42与加热盒31连通，所述油缸41与喷料管44的一端连通，所述喷料管44的另一端设置在打印喷头28的喷嘴处，所述引料管42内设有引料阀门43，所述喷料管44内设有喷料阀门45。

作为优选，为了实现单层打印功能，所述平面移动机构13包括第一移动单元和第二移动单元，所述第一移动单元包括第二驱动电机14、驱动齿轮15和滑杆16，所述第二驱动电机14固定在平板12上且与驱动齿轮15传动连接，所述滑杆16靠近第二驱动电机14的一侧设有条形齿17，所述条形齿17与驱动齿轮15啮合，所述第二移动单元设置在滑杆16的另一侧，所述第二移动单元包括第三驱动电机18、缓冲块19、固定杆20、第三驱动轴21和移动块22，所述第三驱动电机18固定在滑杆16的中端，所述固定杆20的两端固定在平板12上，所述缓冲块19套设在固定杆20上，所述第三驱动轴21设置在第三驱动电机18和缓冲块19之间，所述第三驱动电机18与第三驱动轴21传动连接，所述第三驱动轴21的外周上设有外螺纹，所述移动块22套设在第三驱动轴21上，所述移动块22内设有内螺纹，所述移动块22内的内螺纹与第三驱动轴21上的外螺纹相匹配，所述移动块22与第四驱动电机26固定连接。

，作为优选，为了固定滑杆16的移动轨迹，所述第一移动单元还包括两个限位组件，两个所述限位组件分别设置在第三驱动轴21的两侧，所述限位组件包括限位框架24和限位环25，所述限位框架24的水平截面的形状为U形，所述限位框架24的两端固定在滑杆16上，所述限位环25固定在平板12上且套设在限位框架24上。

作为优选，利用无刷直流电机驱动精度高的特点，为了精确控制打印喷头28的移动，所述第二驱动电机14和第三驱动电机18均为无刷直流电机。

作为优选，为了减少移动块21与第三驱动轴21之间的摩擦力，所述移动块21内涂有润滑油。

作为优选，为了实现逐层打印功能，所述升降单元包括第一驱动电机3、第一连杆4、第二连杆5、滑杆6和支柱7，所述第一驱动电机3固定在底座1上且与第一连杆4传动连接，所述第一连杆4通过第二连杆5与滑环9铰接，所述滑杆9套设在支柱7上，所述支柱7的底端固定在第一驱动电机3上，所述支柱7的顶端与顶杆8固定连接。

作为优选，为了带动活塞40移动，所述驱动单元包括第六驱动电机37、第三连杆38和第四连杆39，所述第六驱动电机37与第三连杆38传动连接，所述第三连杆38通过第四连杆39与活塞40铰接。

作为优选，为了防止熔化的材料在喷料管40内凝固引起堵塞，所述打印喷头28内还设有加热环36，所述加热环36套设在喷料管44上。

作为优选，为了检测打印喷头28打印处是否悬空，所述打印喷头28上设有距离传感器29。

作为优选，为了便于设备的移动，所述底座1的下方设有万向轮2。

该3D打印机在打印时，为了使每次从打印喷头28喷出的材料量相等，以保证打印模型的精致，通过打印喷头28内的控料机构35控制材料的输出，在打印时，由送丝管10向打印喷头28输送材料盘9上的材料，并在打印喷头28内部首先通过加热盒31对材料进行加热处理，使其熔化，而后，利用控料机构25中的第六驱动电机37带动第三连杆38转动，使第四连杆39拉动活塞40远离油缸41，同时引料管42内的引料阀门43打开，喷料管44内的喷料阀门45关闭，使油缸41引入熔化的材料，之后第六驱动电机37继续运行，使第四连杆39推动活塞40向油缸41内部移动，此时引料管42内的引料阀门43关闭，喷料管44内的喷料阀门45打开，熔化的材料从喷料管44流出，从而使材料从打印喷头28流出，在需要打印时，如此循环操作，从而实现材料流出，完成打印，由于每次操作使油缸41内的材料量相等，从而保证每次从打印喷头28处流出的材料量相等，防止了打印过程中因材料丝粗细不均匀造成的打印模型表面粗糙的问题。该打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机通过控料机构35使每次从打印喷头28处流出的材料量相等，防止因材料丝粗细不均匀造成的打印模型表面粗糙的问题，使打印模型更精致。

在打印时，为了避免悬空结构处材料下垂的现象，首先由打印喷头38上的距离传感器29检测距离信号，当距离信号较小时，表示在打印处的下层有材料，此处不是悬空打印，当距离信号较大时，表示该打印处的下层无材料，此处为悬空打印，此时，首先通过第四驱动电机26带动打印喷头28转动，使打印喷头28两侧的支撑单元在转动过程中不会触碰打印模型，而后，由支撑单元中第五驱动电机32运行，带动支撑框架33转动，将托板34转动至打印喷头28的正下方，此时，打印喷头28内部进行打印工作，使材料流出，等待一段时间，使熔化的材料在托板34上凝固并与同一层的临近处的其他材料连接完成后，第五驱动电机32反向运行，使托板34转动，方便打印喷头28进行模型其他处的打印。该打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机在打印悬空处通过第五驱动电机32将托板34转动至打印喷头28下方进行打印，并使材料在托板34上凝固，防止其下垂，从而避免了打印时悬空处出现下垂的现象，进一步实现了精致打印。

与现有技术相比，该打印精致且无悬空下垂的智能型3D打印机通过控料机构35使每次从打印喷头28处流出的材料量相等，防止因材料丝粗细不均匀造成的打印模型表面粗糙的问题，使打印模型更精致，不仅如此，在打印悬空处通过第五驱动电机32将托板34转动至打印喷头28下方进行打印，并使材料在托板34上凝固，防止其下垂，从而避免了打印时悬空处出现下垂的现象，进一步实现了精致打印。

以上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。