本發(fā)明涉及多噴頭自動切換系統(tǒng)，可應用于3d打印機、擠塑機等噴頭自動切換。

背景技術：

以3d打印機為例，現(xiàn)有的3d打印機采用單噴頭結構，噴頭的噴料口的截面形狀以及尺寸限定了熔化后的耗材輪廓、截面尺寸，用于在更換噴頭時，需要進行退絲操作，并且待噴頭冷卻后才可以進行噴頭的卸載操作。

技術實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種多噴頭式自動切換系統(tǒng)，并在3d打印機中的應用，可實現(xiàn)在切換噴頭過程中無須進行退絲操作，并且在整個更換噴頭過程中，無須人工操作。

為實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下。

多噴頭自動切換系統(tǒng)，其包括支撐體、活動安裝于支撐體并且可繞自身軸線轉動的噴頭切換機構、支撐體上還設置有用于驅動噴頭切換機構旋轉的電機；

噴頭切換機構包括旋轉座，旋轉座的上端面與支撐體活動連接并且可繞自身軸線轉動，旋轉座的下端面上安裝有若干個沿其圓周方向均勻間隔排列的噴頭，旋轉座的上端面還設置有若干個沿其圓周方向均勻間隔排列的導料孔，導料孔的數(shù)目與噴頭的數(shù)目相同并且導料孔的內腔與噴頭的內腔以一一對應的方式進行接通；

支撐體上安裝有引料管，設置于引料管內的引料腔底部的出料端始終與其中一個導料孔頂部的進料端接通；

旋轉座與電機之間還設置有傳動機構，電機提供的動力經(jīng)過傳動機構的傳動可實現(xiàn)旋轉座繞自身軸線轉動，

噴頭的中心軸線與旋轉座的中心軸線所在的平面為分隔面，相鄰的分隔面之間的夾角相同，旋轉座每次旋轉的角度為相鄰的分隔面之間的夾角的整數(shù)倍。

上述的多噴頭自動切換系統(tǒng)可以應用于3d打印領域的多噴頭自動切換，多噴頭自動切換系統(tǒng)還包括用于耗材熔化的加熱體。

進一步的，加熱體安裝于支撐體并且用于將處于引料腔內的耗材熔化。

旋轉座傾斜安裝于支撐體，旋轉座的中心軸線與豎直平面之間的夾角為α，噴頭以傾斜的方式安裝于旋轉座，噴頭中心軸線與旋轉座中心軸線之間的夾角為β，夾角α等于夾角β，并且與引料管接通的噴頭的中心軸線呈豎直方向布置；當夾角α等于夾角β時，可實現(xiàn)工作狀態(tài)下的噴頭處于豎直方向布置，避免因為噴頭傾斜放置影響3d打印效果，避免耗材的堆積不勻稱。

上述的傳動機構為空間槽輪機構，空間槽輪機構的主動件與電機輸出端連接，空間槽輪機構的從動件與旋轉座連接，電機提供動力并經(jīng)過空間槽輪機構的傳動可實現(xiàn)旋轉座繞自身軸線轉動；空間槽輪機構的主動件為主動旋轉體，空間槽輪機構的從動件為球面槽輪，球面槽輪每次旋轉的角度為相鄰的分隔面之間的夾角的整數(shù)倍。

球面槽輪的形狀為中空的半球體，球面槽輪開口端部的壁部上設置有若干個沿其圓周方向均勻交錯間隔分布并且數(shù)目相同的槽口、撥動槽，槽口的中心平分線與球面槽輪中心軸線所在的平面為基面a，撥動槽的中心平分線與球面槽輪中心軸線所在的平面為基面b，相鄰的基面a之間的夾角、相鄰的基面b之間的夾角、相鄰的分隔面之間的夾角均相同，主動旋轉體包括銷輪、通過銷臂與銷輪連接的銷軸，銷輪為扇形結構并且其圓弧表面與槽口相匹配，銷輪與電機輸出端連接并且可繞傳動軸的中心軸線轉動，銷軸與撥動槽相匹配并且銷軸繞電機輸出端的中心軸線轉動過程中可撥動球面槽輪繞其中心軸線轉動，當銷軸撥動球面槽輪繞其中心軸線轉動時，銷輪的圓弧表面與槽口相脫離；空間槽輪機構的優(yōu)越性在于，銷輪的圓弧表面與槽口相匹配時，銷輪可對球面槽輪起到鎖止的作用，避免噴頭的晃動，并且還具備傳動的單向性優(yōu)點。

支撐體底部設置有旋轉導向凸起，引料腔沿旋轉導向凸起的中心軸線方向穿設于其壁部，旋轉導向凸起的中心處設置有型腔，旋轉座的頂面設置有與旋轉導向凸起相匹配的旋轉槽，旋轉座的頂面位于旋轉槽外部的環(huán)狀體為外環(huán)體，旋轉座的頂面位于旋轉槽內部的環(huán)狀體為連接體，設置于旋轉座頂面中心處的連接體位于型腔內；旋轉導向凸起的底壁部與旋轉槽槽底壁緊密貼合并且引料腔的卸料端與導料孔相接通。

進一步改進，旋轉導向凸起的壁部還開設有與其共軸線布置的內槽，旋轉槽內還設置有與旋轉座共軸線布置并且與內槽相匹配的環(huán)狀分隔板。

進一步的改進，引料管的頂部連接于進料管的出口處，進料管的外部設置有散熱裝置a，所述的散熱裝置a優(yōu)選為間隔分布的散熱片；電機的外部還套接有與支撐體連接的包裹體，包裹體的外部設置有散熱裝置b，所述的散熱裝置b優(yōu)選為間隔分布的散熱片。

進一步的改進，旋轉座的底部設置有四個沿其圓周方向均勻間隔布置的連接座，噴頭以可拆卸的方式安裝于連接座，連接座的中心軸線與旋轉座的中心軸線所在的平面為分隔面，相鄰的分隔面之間的夾角為90度，四個噴頭的噴料口的截面形狀和/或尺寸不同。

本發(fā)明的優(yōu)越性在于，可實現(xiàn)噴頭的快速、自動切換，以適應不同打印對象的要求，并且根據(jù)打印對象的實際形狀，可顯著縮短打印的時間；本發(fā)明還提供了多噴頭傾斜布局的設計方案，利用傾斜式分布，可避免非工作狀態(tài)下的噴頭與打印對象發(fā)生干涉。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖。

圖2為包裹體與電機相連接的結構示意圖。

圖3為支撐體與噴頭切換機構、加熱體相連接的結構示意圖。

圖4為支撐體的結構示意圖。

圖5為電機與噴頭切換機構相連接的結構示意圖。

圖6為安裝板的結構示意圖。

圖7為空間槽輪機構的結構示意圖。

圖8為旋轉座的結構示意圖。

圖9為旋轉座的結構示意圖。

圖10為旋轉座的結構示意圖。

圖中標示為：

10、支撐體；110、引料管；120、型腔；130、旋轉導向凸起；140、內槽；

20、進料管；

30、包裹體；

40、加熱體；

50、噴頭切換機構；510、旋轉座；510a、軸孔；510b、旋轉槽；510c、分隔板；510d、卡槽；510e、連接座；510f、導料孔；510g、噴頭；

60、電機；610、傳動軸；

70、安裝板；710、夾板a；720、夾板b；730、夾持口a；740、夾持口b；

80、空間槽輪機構；810、主動旋轉體；810a、銷輪；810b、銷軸；820、球面槽輪；820a、槽口；820b、撥動槽。

具體實施方式

本實施例以在3d打印機中的應用進行描述，本發(fā)明的多噴頭自動切換系統(tǒng)在擠塑機、塑料擠出設備、食品加工設備等領域中的應用，其基本原理與在3d打印機中的應用相同，故不再贅述。

參見附圖1-5，多噴頭自動切換系統(tǒng)，其包括支撐體10、用于耗材熔化的加熱體、活動安裝于支撐體10并且可繞自身軸線轉動的噴頭切換機構50、支撐體10上還設置有用于驅動噴頭切換機構50旋轉的電機60。

參見附圖4，支撐體10上安裝有引料管110，支撐體10底部設置有旋轉導向凸起130，引料管110內設置有引料腔并且引料腔的底部穿設于旋轉導向凸起130的壁部，旋轉導向凸起130的中心處設置有型腔120；優(yōu)選地，引料腔沿旋轉導向凸起130的中心軸線方向穿設于其壁部。

參加附圖3、4，引料管110的頂部連接于進料管20的出口處，加熱體40安裝于支撐體10并且用于將處于引料腔內的耗材熔化；耗材經(jīng)過進料管20的引導并延伸至引料管110內，在加熱體40的作用下，對位于引料腔內的耗材進行熔化處理并從引料管110的底部出口處排出；為降低加熱體40產(chǎn)生的熱能對進料管20內的耗材產(chǎn)生影響，即為了避免位于進料管20的耗材發(fā)生熔化或者改變物理狀態(tài)，進料管20的外部設置有散熱裝置a，所述的散熱裝置a優(yōu)選為間隔分布的散熱片。

參見附圖1、2，電機60的外部還套接有與支撐體10連接的包裹體30，包裹體30的外部設置有散熱裝置b，所述的散熱裝置b優(yōu)選為間隔分布的散熱片；降低加熱體40散發(fā)的熱能對電機的影響。

參見附圖3-5、8，噴頭切換機構50包括旋轉座510，旋轉座510的頂面設置有與旋轉導向凸起130相匹配的旋轉槽510b，旋轉座510的頂面位于旋轉槽510b外部的環(huán)狀體為外環(huán)體，旋轉座510的頂面位于旋轉槽510b內部的環(huán)狀體為連接體，設置于旋轉座510頂面中心處的連接體位于型腔120內；利用外環(huán)體與旋轉導向凸起130圓環(huán)形外壁的滑動配合，可實現(xiàn)旋轉座510繞旋轉導向凸起130的中心軸線轉動，旋轉導向凸起的底壁部與旋轉槽槽底壁緊密貼合，利用緊密貼合可防止處于熔融狀態(tài)下的耗材濺射于旋轉槽內，影響機構的運行；如圖4、8、9所示，旋轉導向凸起130的壁部還開設有與其共軸線布置的內槽140，旋轉槽510b內還設置有與旋轉座510共軸線布置并且與內槽140相匹配的環(huán)狀分隔板510c；利用分隔板510c與內槽140的配合，可以提高旋轉座510與旋轉導向凸起130的同心度，并且增強結構的穩(wěn)定性。

參見附圖8-10，旋轉座510的底部設置有若干個沿其圓周方向均勻間隔布置的連接座510e，連接座510e上安裝有噴頭510g，旋轉槽510b內底面處還開設有與連接座510e內腔、噴頭510g內腔相接通的導料孔510f；優(yōu)選地，導料孔510f與連接座510e、噴頭510g均共軸線布置；如圖3、4、8-10所示，旋轉座510的底部設置有四個沿其圓周方向均勻間隔布置的連接座510e，連接座510e的中心軸線與旋轉座510的中心軸線所在的平面為分隔面，相鄰的分隔面之間的夾角相同，即相鄰的分隔面之間的夾角為90度。

上述的連接座510e與噴頭510g之間優(yōu)選采用可拆卸方式進行連接，例如采用螺紋配合的方式進行連接。

參見附圖3-6，旋轉座510通過安裝板70與支撐體10連接，外環(huán)體的外壁部設置有與其共軸線布置的圓環(huán)狀定位環(huán)，安裝板由夾板a710、夾板b720組成，夾板a710上設置有一端開口的弧狀夾持口a730，夾板b720上設置有一端開口的弧狀夾持口b740，弧狀夾持口a730與弧狀夾持口b740開口相向設置圍合成圓環(huán)狀夾持孔，圓環(huán)狀夾持孔套接于外環(huán)體的外部并且位于定位環(huán)的下方，安裝板70通過螺釘?shù)染o固件與支撐體10連接，并將定位環(huán)安裝于旋轉導向凸起130外部的槽孔內，實現(xiàn)對旋轉座510與支撐體10的定位。

旋轉座510上還設置有與電機輸出軸連接的傳動機構，旋轉座510中心處的連接體連接于傳動機構的從動件，電機輸出軸連接于傳動機構的主動件，由電機提供動力，并經(jīng)過傳動機構的傳動，旋轉座每次旋轉的角度為相鄰的分隔面之間的夾角的整數(shù)倍，并且引料管110底部的出口處始終與其中一個導料孔510f接通。

經(jīng)過熔化后的耗材在引料管110底部的出口處排出并從與之接通的導料孔流入噴頭內，并從噴頭的出料口噴出，當需要更換噴頭時，由電機提供動能并經(jīng)過傳動機構的傳動，使得旋轉座510旋轉特定角度，所述的特定角度為相鄰的分隔面之間的夾角的整數(shù)倍，旋轉座510旋轉后，引料管110底部的出口處與設置于更換后的噴頭頂部并且與更換后的噴頭相接通的導料孔接通，達到快速更換噴頭目的。

參見附圖5、7、8，上述的傳動機構為平面槽輪機構或者空間槽輪機構80，優(yōu)選地，上述的傳動機構為空間槽輪機構80，具體地，空間槽輪機構80的主動件與電機60之間還連接有傳動軸610，空間槽輪機構80的從動件與旋轉座的連接體連接，空間槽輪機構80為間歇式傳動機構，可實現(xiàn)偏轉角度的定量化控制，空間槽輪機構80的主動件為主動旋轉體810，空間槽輪機構80的從動件為球面槽輪820，球面槽輪820的形狀為中空的半球體，球面槽輪820開口端部的壁部上設置有若干個沿其圓周方向均勻交錯間隔分布并且數(shù)目相同的槽口820a、撥動槽820b，槽口820a的中心平分線與球面槽輪820中心軸線所在的平面為基面a，撥動槽820b的中心平分線與球面槽輪820中心軸線所在的平面為基面b，相鄰的基面a之間的夾角、相鄰的基面b之間的夾角、相鄰的分隔面之間的夾角均相同，主動旋轉體810包括銷輪810a、通過銷臂與銷輪810a連接的銷軸810b，銷輪810a為扇形結構并且其圓弧表面與槽口820a相匹配，銷輪810a與傳動軸610的輸出端連接并且可繞傳動軸610的中心軸線轉動，銷軸810b與撥動槽820b相匹配并且銷軸810b繞傳動軸610的中心軸線轉動過程中可撥動球面槽輪820繞其中心軸線轉動，當銷軸810b撥動球面槽輪820繞其中心軸線轉動時，銷輪810a的圓弧表面與槽口820a相脫離；空間槽輪機構80的優(yōu)越性在于，銷輪810a的圓弧表面與槽口820a相匹配時，銷輪810a可對球面槽輪820起到鎖止的作用，避免噴頭的晃動，并且還具備傳動的單向性。

參見附圖10，四個噴頭的噴料口的截面形狀或者尺寸均不相同，可針對加工件的要求進行自由切換，例如，當采用噴料口的截面為矩形的噴頭時，采用刷式進行打印，可顯著縮短對厚壁部分的打印時間。

在3d打印領域，由于工件在豎直方向上存在高度的要求，多噴頭采用平面式布局存在較大的弊端，容易與部分高度參差不齊的工件產(chǎn)生干涉，為此，本發(fā)明采用傾斜式布局方式，工作狀態(tài)下的噴頭與非工作狀態(tài)下的噴頭進行高度上的分隔，解決干涉問題。

具體地，參見附圖1、3、5、8，旋轉座510傾斜安裝于支撐體10，旋轉座510的中心軸線與豎直平面之間的夾角為α，優(yōu)選地，10度≤α≤70度，噴頭510g以傾斜的方式安裝于旋轉座510，噴頭510g中心軸線與旋轉座510中心軸線之間的夾角為β，優(yōu)選地，夾角α等于夾角β，并且與引料管110接通的噴頭的中心軸線呈豎直方向布置；當夾角α等于夾角β時，可實現(xiàn)工作狀態(tài)下的噴頭處于豎直方向布置，避免因為噴頭傾斜放置影響3d打印效果，避免耗材的堆積不勻稱。