3d打印機(jī)多色彩立體成型裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，該裝置包括機(jī)架及安裝在機(jī)架上的送料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)；所述送料機(jī)構(gòu)包括送料電機(jī)、換料電機(jī)、齒軸、移位齒輪、若干送料齒輪、若干擠壓輪和控制器；所述出料機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)料倉和噴咀?？刂破饔糜诳刂扑土想姍C(jī)和換料電機(jī)提供輸出動(dòng)力，在控制器的控制下，通過齒軸、移位齒輪、送料齒輪和擠壓輪之間的密切配合，可實(shí)現(xiàn)更換不同顏色的耗材料絲。本實(shí)用新型利用兩個(gè)電機(jī)就可以使3D打印機(jī)在打印時(shí)由同一噴頭內(nèi)依序噴出不同顏色的耗材料絲，從而可打印出具有多種不同顏色的產(chǎn)品，使得產(chǎn)品的顏色不再單一化。而且，由于其換料時(shí)，不需要噴頭本身移位，因此，換色時(shí)銜接度好，所制產(chǎn)品更加精美。
【專利說明】3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種3D打印機(jī)，具體地說是一種3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]3D打印機(jī)，是一種具備快速成形技術(shù)的機(jī)器，它以一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的形狀。過去其常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，現(xiàn)在正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造。3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料。其工作原理是:把數(shù)據(jù)和原料(或稱耗材)放進(jìn)3D打印機(jī)中，機(jī)器會(huì)按照程序把產(chǎn)品一層層造出來。打印出的產(chǎn)品，可以即時(shí)使用。
[0003]現(xiàn)有的3D打印機(jī)包括單噴頭3D打印機(jī)和雙色雙噴頭3D打印機(jī)。單噴頭3D打印機(jī)，即支持單一顏色耗材的打印，從而使得打印成型的產(chǎn)品的顏色單一。雙色雙噴頭3D打印機(jī)，其兩個(gè)噴頭各自獨(dú)立，在進(jìn)行顏色更換時(shí)，需要將前邊的噴頭移開，再將另外一個(gè)噴頭移來繼續(xù)打印，但是在兩個(gè)噴頭接替的過程中，其位置不能做到完全重合，使該處的前后銜接出現(xiàn)問題，因而影響產(chǎn)品的精美程度，而對(duì)于多色彩打印中，頻繁更換顏色時(shí)，其影響更加嚴(yán)重。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的就是提供一種3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，以解決現(xiàn)有的3D打印機(jī)在打印多色彩產(chǎn)品時(shí)換色處顏色銜接不好的問題。
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，包括機(jī)架，安裝于機(jī)架上的送料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)；
[0006]所述送料機(jī)構(gòu)包括:
[0007]送料電機(jī)；
[0008]換料電機(jī)；
[0009]齒軸，由所述送料電機(jī)驅(qū)動(dòng)；
[0010]移位齒輪，與所述齒軸嚙合，自由安裝于光滑的送料軸桿上，由所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)而可沿與所述齒軸的軸向平行的方向移位；
[0011]若干間隔排布并轉(zhuǎn)動(dòng)套接于齒輪軸上的送料齒輪，所述送料齒輪包括連接成一體的齒部和無齒部，在所述移位齒輪移動(dòng)至對(duì)應(yīng)位置時(shí)，所述齒部可與所述移位齒輪嚙合；
[0012]若干擠壓輪，以自由狀態(tài)安裝于輪軸上，與所述送料齒輪的無齒部相對(duì)應(yīng)，耗材料絲自所述擠壓輪和所述送料齒輪之間向下穿行；以及
[0013]控制器，用于控制所述送料電機(jī)提供送料和退料動(dòng)力及控制所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述移位齒輪移位；
[0014]所述出料機(jī)構(gòu)包括:
[0015]導(dǎo)料倉，為上大、下小的漏斗狀；自所述擠壓輪和所述送料齒輪之間向下穿行的耗材料絲向下伸入導(dǎo)料倉；以及
[0016]位于下方的與所述導(dǎo)料倉對(duì)接的噴咀。
[0017]所述移位齒輪的兩端面有間隙地位于兩撥片之間，所述兩撥片固定于一齒條的背面，所述齒條與所述送料軸桿軸向平行，并與受換料電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的齒輪相嚙合。
[0018]所述移位齒輪可移范圍、所述送料齒輪的排布位置以及所述齒軸的長(zhǎng)度三者相對(duì)應(yīng)。
[0019]若干所述送料齒輪均布于所述齒輪軸上。
[0020]所述送料電機(jī)通過第一齒輪和第二齒輪來驅(qū)動(dòng)所述齒軸；所述第一齒輪安裝在第一齒輪軸上，所述第一齒輪軸與所述送料電機(jī)的輸出軸相接；所述第二齒輪與所述第一齒輪嚙合；所述第二齒輪與所述齒軸同軸。
[0021]所述第一齒輪和所述第二齒輪均為直齒圓柱齒輪,所述齒軸上的齒為直齒。
[0022]所述齒條為直齒齒條，所述送料齒輪的齒部的齒為直齒。
[0023]根據(jù)需要，可以將不同顏色的料絲按順序置于選定的若干個(gè)送料齒輪與擠壓輪之間，所述各料絲的下端置于出料機(jī)構(gòu)的導(dǎo)料倉內(nèi)。開始工作時(shí)，啟動(dòng)換料電機(jī)將移位齒輪移至待輸送料絲的位置處，使其與該處的送料齒輪的齒部相嚙合，控制器控制送料電機(jī)提供送料動(dòng)力驅(qū)動(dòng)齒軸正向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過移位齒輪驅(qū)動(dòng)與移位齒輪嚙合的那個(gè)送料齒輪，該送料齒輪開始正向轉(zhuǎn)動(dòng)，位于送料齒輪的無齒部與擠壓輪之間的耗材料絲隨著送料齒輪的正向轉(zhuǎn)動(dòng)而不斷喂入導(dǎo)料倉中，之后由噴咀噴出。當(dāng)需要更換耗材顏色(材質(zhì))時(shí)，首先要進(jìn)行退料工作，即由控制器控制送料電機(jī)提供退料動(dòng)力驅(qū)動(dòng)齒軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過移位齒輪帶動(dòng)送料齒輪開始反向轉(zhuǎn)動(dòng)，位于送料齒輪的無齒部與擠壓輪之間的耗材料絲隨著送料齒輪的反向轉(zhuǎn)動(dòng)而向上抽提，使軟化的料絲斷開并回退至導(dǎo)料倉后，控制器控制送料電機(jī)停止工作，退料工作完成。之后控制器控制換料電機(jī)工作，換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)移位齒輪在與齒軸的軸向平行的方向移位，待移位齒輪移動(dòng)至與待切換的耗材料絲所對(duì)應(yīng)的送料齒輪位置處時(shí)，控制器控制換料電機(jī)停止工作，移位齒輪停止移位。此時(shí)控制器控制送料電機(jī)提供送料動(dòng)力驅(qū)動(dòng)齒軸正向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過移位齒輪驅(qū)動(dòng)與移位齒輪嚙合的那個(gè)送料齒輪，送料齒輪開始正向轉(zhuǎn)動(dòng)，位于送料齒輪的無齒部與擠壓輪之間的耗材料絲隨著送料齒輪的正向轉(zhuǎn)動(dòng)而不斷喂入導(dǎo)料倉中，之后由噴咀噴出，從而實(shí)現(xiàn)換料后的耗材輸出工作。當(dāng)需要再次更換耗材顏色(材質(zhì))時(shí)，重復(fù)上述動(dòng)作過程。
[0024]本實(shí)用新型利用兩個(gè)電機(jī)就可以使3D打印機(jī)在打印時(shí)由同一噴咀內(nèi)依序噴出不同顏色的耗材料絲，從而可打印出具有多種不同顏色的產(chǎn)品，使得產(chǎn)品的顏色不再單一化。而且，由于其換料時(shí)，不需要噴頭本身移位，因此，換色時(shí)銜接度好，所制產(chǎn)品更加精美。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本實(shí)用新型送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2是圖1的仰視圖。
[0027]圖3是本實(shí)用新型出料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖中:1、送料電機(jī)，2、換料電機(jī)，3、第一齒輪，4、第二齒輪，5、齒軸，6、送料齒輪，7、移位齒輪，8、擠壓輪，9、送料軸桿，10、第三齒輪，11、齒條，12、導(dǎo)料倉，13、加熱裝置，14、噴咀，15、耗材料絲，16、撥片，17、第四齒輪軸，18、輪軸，19、第一齒輪軸，20、第二齒輪軸，21、第二齒輪軸。
【具體實(shí)施方式】
[0029]如圖f圖3所示，本實(shí)用新型包括機(jī)架(圖中未示出)及安裝在機(jī)架上的送料機(jī)構(gòu)(見圖1和圖2)和出料機(jī)構(gòu)(見圖3)。
[0030]如圖1和圖2所示，送料機(jī)構(gòu)包括送料電機(jī)1、換料電機(jī)2、齒軸5、移位齒輪7、若干送料齒輪6、若干擠壓輪8和控制器(圖中未示出)。
[0031]送料電機(jī)I用于驅(qū)動(dòng)齒軸5轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型實(shí)施例中送料電機(jī)I通過第一齒輪3和第二齒輪4來驅(qū)動(dòng)齒軸5 ;第一齒輪3安裝在第一齒輪軸19上,第一齒輪軸19通過聯(lián)軸器與送料電機(jī)I的輸出軸相接；第二齒輪4與第一齒輪3哨合；第二齒輪4與齒軸5同軸，兩者共同安裝在第二齒輪軸20上。
[0032]移位齒輪7與齒軸5嚙合，移位齒輪7可隨著齒軸5的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。移位齒輪7自由安裝在光滑的送料軸桿9上，送料軸桿9與第二齒輪軸20平行，且送料軸桿9位于第二齒輪軸20的斜下方。移位齒輪7由換料電機(jī)2驅(qū)動(dòng)可在送料軸桿9上進(jìn)行移位，移位齒輪7可移位范圍與齒軸5的長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)，從而使得移位齒輪7在移位過程中始終與齒軸5嚙合。本實(shí)用新型實(shí)施例中移位齒輪7的兩端面(位于送料軸桿9下方的移位齒輪7的兩端面)有間隙地位于兩撥片16之間，該兩撥片16固定設(shè)置在齒條11背面的左端部，齒條11與送料軸桿9的軸向平行。齒條11正面的齒牙朝下，齒條11通過第三齒輪10與換料電機(jī)2相接，即:齒條11與第三齒輪10嚙合，第三齒輪10安裝在第三齒輪軸21上，第三齒輪軸21位于送料軸桿9的右端的斜下方并與送料軸桿9相垂直，第三齒輪軸21通過聯(lián)軸器與換料電機(jī)2的動(dòng)力輸出端相接。齒條11通過第三齒輪10在換料電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)下直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其背面的撥片16帶動(dòng)移位齒輪7在送料軸桿9上移位。
[0033]若干送料齒輪6均勻間隔地轉(zhuǎn)動(dòng)套接在第四齒輪軸17上，第四齒輪軸17位于送料軸桿9的前斜上方并與送料軸桿9平行并列設(shè)置。送料齒輪6包括連接成一體的齒部和無齒部，在移位齒輪7移動(dòng)至對(duì)應(yīng)位置時(shí)，送料齒輪6的齒部與移位齒輪7嚙合。若干送料齒輪6的排布位置(總長(zhǎng)度)與移位齒輪7的可移范圍相對(duì)應(yīng),從而保證移位齒輪7移位后可分別與各個(gè)送料齒輪6的齒部嚙合。本實(shí)施例圖中示出了 5個(gè)送料齒輪6。
[0034]若干擠壓輪8以自由狀態(tài)安裝在輪軸18上，輪軸18位于第四齒輪軸17的前方且與第四齒輪軸17平行并列設(shè)置。擠壓輪8的數(shù)量與送料齒輪6的數(shù)量相同，擠壓輪8與送料齒輪6的無齒部相對(duì)應(yīng)，用于打印的耗材料絲15自擠壓輪8和送料齒輪6的無齒部之間向下穿行。在耗材料絲15向下穿行的過程中，擠壓輪8對(duì)耗材料絲15有一個(gè)擠壓的力量，起到固定耗材料絲15的作用。不同的送料齒輪6和擠壓輪8所對(duì)應(yīng)的耗材料絲15的顏色不同，圖中示出了 5個(gè)不同顏色的耗材料絲15。
[0035]控制器用于控制送料電機(jī)I提供送料動(dòng)力和退料動(dòng)力，還用于控制換料電機(jī)2驅(qū)動(dòng)移位齒輪7移位?？刂破鲀?nèi)程序可通過arduino平臺(tái)使用該平臺(tái)語言編寫。
[0036]如圖3所示，出料機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)料倉12和噴咀14。導(dǎo)料倉12為上大、下小的漏斗狀，由擠壓輪8和送料齒輪6的無齒部之間向下穿行的耗材料絲15向下伸入導(dǎo)料倉12內(nèi)，導(dǎo)料倉12的下端與噴咀14相對(duì)接，在噴咀14外設(shè)置有加熱裝置13，耗材料絲15由導(dǎo)料倉12的底部進(jìn)入噴咀14后經(jīng)加熱裝置13被加熱，之后由噴咀14的出口部噴出。[0037]本實(shí)用新型的具體工作過程如下:控制器內(nèi)程序編寫時(shí)將耗材料絲15的顏色按順序(例如如圖所示由左至右)依次記為！\、T2, T3、……，機(jī)器開始運(yùn)行時(shí)初始化的默認(rèn)顏色為T1 (即此時(shí)齒軸5通過移位齒輪與顏色T1耗材相對(duì)應(yīng)的送料齒輪6相嚙合)，3D打印機(jī)的設(shè)備主板讀取SD卡中的數(shù)據(jù)，當(dāng)讀到Txi (X1可以為任意數(shù)字，即可以為1、2、3、……)時(shí)，控制器發(fā)出指令控制送料電機(jī)I提供退料動(dòng)力，第一齒輪3在送料電機(jī)I的驅(qū)動(dòng)下開始反向轉(zhuǎn)向，并帶動(dòng)第二齒輪4和齒軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過移位齒輪7將力傳遞給對(duì)應(yīng)的送料齒輪6，從而帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的耗材料絲15向上運(yùn)動(dòng)并抽出，耗材料絲15向上抽出4mm (4mm對(duì)應(yīng)的即是圖3中導(dǎo)料倉12底端距噴咀14的距離)后，控制器控制送料電機(jī)I停止工作，此時(shí)，耗材擠出后的回抽工作完成。送料電機(jī)I停止工作后，控制器做出如下運(yùn)算，即運(yùn)算(X1 -DXd Cd為相鄰兩個(gè)耗材料絲15之間的距離)，并將結(jié)果指令傳遞給換料電機(jī)2，換料電機(jī)2開始工作，第三齒輪10轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)齒條11做直線運(yùn)動(dòng)，齒條11背面左端的兩撥片16帶動(dòng)移位齒輪7在送料軸桿9上向右運(yùn)動(dòng)(X1 -1) Xd的距離，到相對(duì)應(yīng)的耗材料絲15所對(duì)應(yīng)的送料齒輪6處，換料電機(jī)2停止工作，至此耗材換料工作完成。此時(shí)控制器控制送料電機(jī)I提供送料動(dòng)力，第一齒輪3在送料電機(jī)I的驅(qū)動(dòng)下開始正向轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)第二齒輪4和齒軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過移位齒輪7把力傳遞給對(duì)應(yīng)的送料齒輪6，從而帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的耗材料絲15向下運(yùn)動(dòng)擠出到導(dǎo)料倉12，見圖3，通過加熱裝置13后由噴咀14擠出并成型，耗材擠出工作完成。當(dāng)讀到Tx2時(shí)，送料電機(jī)I重復(fù)回抽動(dòng)作，即送料電機(jī)I開始反向運(yùn)動(dòng)，第一齒輪3反向轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)第二齒輪4和齒軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過送料齒輪7把力傳遞給對(duì)應(yīng)的送料齒輪6，從而帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的耗材料絲15向上運(yùn)動(dòng)并抽出，耗材料絲15向上抽出4mm后(4mm為導(dǎo)料倉12底端距噴咀14的距離，由于在導(dǎo)料倉12與噴咀14之間設(shè)置有加熱裝置13，該加熱裝置13可將耗材料絲15加熱熔融，因此，在耗材料絲15抽出4mm后，一般即可使耗材料絲15從被加熱處抽斷)送料電機(jī)I停止工作，耗材擠出后的回抽工作完成。送料電機(jī)I停止工作后，控制器做出如下運(yùn)算，即運(yùn)算(X2 — X1) X d，并將結(jié)果指令傳遞給換料電機(jī)2，換料電機(jī)2開始工作，第三齒輪10轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)齒條11做直線運(yùn)動(dòng)，齒條11背面左端的兩撥片16帶動(dòng)移位齒輪7在送料軸桿9上運(yùn)動(dòng)(X2 — X1) X d的距離(若X2 > X1，則向右運(yùn)動(dòng)，若X2< X1,則向左運(yùn)動(dòng))，到相對(duì)應(yīng)的耗材料絲15所對(duì)應(yīng)的送料齒輪6處，換料電機(jī)2停止工作，此時(shí)耗材換料工作完成，接下來要進(jìn)行耗材擠出工作，即:由控制器控制送料電機(jī)I開始正向運(yùn)動(dòng)，第一齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)第二齒輪4和齒軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過移位齒輪7把力傳遞給對(duì)應(yīng)的送料齒輪6，從而帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的耗材料絲15向下運(yùn)動(dòng)擠出到導(dǎo)料倉12 (見圖3)，通過加熱裝置13后由噴咀14擠出并成型，至此，耗材擠出工作完成。打印耗材的色彩(材質(zhì))需要再次更換時(shí)，程序重復(fù)上述運(yùn)算。 [0038]本實(shí)用新型實(shí)施例中第一齒輪3、第二齒輪4和第三齒輪10均為直齒圓柱齒輪，齒軸5上的齒、齒條11上的齒以及送料齒輪6的齒部的齒均為直齒。
【權(quán)利要求】
1.一種3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，包括機(jī)架，安裝于機(jī)架上的送料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)，其特征是， 所述送料機(jī)構(gòu)包括: 送料電機(jī)； 換料電機(jī)； 齒軸，由所述送料電機(jī)驅(qū)動(dòng)； 移位齒輪，與所述齒軸嚙合，自由安裝于光滑的送料軸桿上，由所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)而可沿與所述齒軸的軸向平行的方向移位； 若干間隔排布并轉(zhuǎn)動(dòng)套接于齒輪軸上的送料齒輪，所述送料齒輪包括連接成一體的齒部和無齒部，在所述移位齒輪移動(dòng)至對(duì)應(yīng)位置時(shí)，所述齒部可與所述移位齒輪嚙合； 若干擠壓輪，以自由狀態(tài)安裝于輪軸上，與所述送料齒輪的無齒部相對(duì)應(yīng)，耗材料絲自所述擠壓輪和所述送料齒輪之間向下穿行；以及 控制器，用于控制所述送料電機(jī)提供送料和退料動(dòng)力及控制所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述移位齒輪移位； 所述出料機(jī)構(gòu)包括: 導(dǎo)料倉，為上大、下小的漏斗狀；自所述擠壓輪和所述送料齒輪之間向下穿行的耗材料絲向下伸入導(dǎo)料倉；以及 位于下方的與所述導(dǎo)料倉對(duì)接的噴咀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，其特征是，所述移位齒輪的兩端面有間隙地位于兩撥片之間，所述兩撥片固定于一齒條的背面，所述齒條與所述送料軸桿軸向平行，并與受換料電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的齒輪相嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，其特征是，所述移位齒輪可移范圍、所述送料齒輪的排布位置以及所述齒軸的長(zhǎng)度三者相對(duì)應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，其特征是，若干所述送料齒輪均布于所述齒輪軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，其特征是，所述送料電機(jī)通過第一齒輪和第二齒輪來驅(qū)動(dòng)所述齒軸；所述第一齒輪安裝在第一齒輪軸上，所述第一齒輪軸與所述送料電機(jī)的輸出軸相接；所述第二齒輪與所述第一齒輪嚙合；所述第二齒輪與所述齒軸同軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，其特征是，所述第一齒輪和所述第二齒輪均為直齒圓柱齒輪，所述齒軸上的齒為直齒。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，其特征是，所述齒條為直齒齒條，所述送料齒輪的齒部的齒為直齒。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK203726828SQ201420095275
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】田野 申請(qǐng)人:田野