一种可自动更换喷头的三维打印机制造技术

本发明专利技术公开了一种可自动更换喷头的三维打印机，包括机架、安装在机架上的三维运动机构，所述机架上安装有两个或两个以上用于定位喷头模块的定位座；所述三维运动机构上安装有喷头模块母座，该喷头模块母座上设有用于吸和定位对应喷头模块的电磁铁；所述喷头模块上设有与所述电磁铁配合的铁片I；以及控制器。本发明专利技术的创新之处在于采用了可以自动更换的喷头模块。由于采用了电磁铁吸附喷头模块的设计，使喷头模块的安装与卸下变得简单可行。由于打印过程中可以自动更换接有不同打印丝材的喷头模块，增加了可打印材料的种类，可以打印具有多种材料的物体，丰富了产品的组成结构。

Three dimensional printer capable of automatically changing nozzle

The invention discloses a 3D printer can automatically replace the nozzle, a three-dimensional moving mechanism comprises a frame, mounted on the frame, the frame is equipped with two or more than two locating seat for positioning head module; the three-dimensional motion mechanism is mounted on the base of the sprinkler head module, module base is used for absorbing and positioning electromagnet corresponding head module; the module is provided with a nozzle matched with the electromagnet iron and I controller. The innovation of the invention is that the nozzle module can be replaced automatically. The design of the nozzle module of the electromagnet makes the installation and removal of the nozzle module simple and feasible. Because the printing process can automatically replace a nozzle module with different print wires, the type of the printable material is increased, and the object with a plurality of materials can be printed, thus enriching the composition structure of the product.

【技术实现步骤摘要】
一种可自动更换喷头的三维打印机
本专利技术属于三维打印设备领域，具体是涉及一种可自动更换喷头的三维打印机。
技术介绍
三维打印技术也叫快速成型技术或者增材制造，相对于传统制造工艺去除材料的零件制造方法，三维打印工艺采用的是材料的逐层叠加原理来生成一个完整的零件。作为近年来先进制造领域的研究热点之一，三维打印技术已经广泛应用于制造业、航空航天、国防军工、生物医疗、食品化学等领域。运用三维打印技术可以缩短产品的开发周期，可以快速获得产品原型并加快产品迭代升级的精度，一些传统制造工艺难以生产的复杂几何形体也能通过三维打印获得。按照工作方式的不同，三维打印方法主要有以下几种：选择性激光烧结、熔融沉积成型、立体平版印刷、分层实体制造等。目前桌面级三维打印机大多采用熔融沉积成型方法，喷头是其核心部件之一。一般的三维打印机都只有一个喷头，无法满足多材料打印的需求。也有部分三维打印机具有多个喷头，但是只能用在专用机器上，并且在控制板接口有限的情况下喷头数量无法拓展。
技术实现思路
本专利技术提供一种可自动更换喷头的三维打印机，并且喷头模块与喷头模块母座可以安装在不同类型的三维打印机上。通过采用控制电磁铁吸附喷头模块的设计来实现多材料打印中喷头的自动更换，形成拥有不同材质或不同颜色的物体。并且可以通过改变喷头模块数量来满足打印过程中不同喷头数量的需求。利用了模块化的设计思路设计了喷头模块母座，在控制板接口有限的情况下，只要有足够的空间，可以增加任意数量的喷头。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种可自动更换喷头的三维打印机，包括机架、安装在机架上的三维运动机构；所述机架上安装有两个或两个以上用于定位喷头模块的定位座；所述三维运动机构上安装有喷头模块母座，该喷头模块母座上设有用于吸附和定位对应喷头模块的电磁铁；所述喷头模块上设有与所述电磁铁配合的铁片I；控制器，用于控制所述三维运动机构和所述电磁铁，利用三维运动机构将喷头模块母座移动至对应喷头模块所在的定位座处，然后控制电磁铁电流通断实现对喷头模块的更换；所述喷头模块与喷头模块母座之间设有用于电信号和控制信号传输的传输模块。本专利技术中，定位座设置两个或多个，可根据需要安装多个实现不同材料打印的喷头模块。本专利技术通过电磁铁和铁片I可实现喷头模块母座与喷头模块之间的相互固定，在需要拆卸该喷头模块时，仅需要对电磁铁断电即可实现两者的分离，方便简单，操作精度高。本专利技术中，所述控制器可以是打印机原有的控制器，然后根据需要在控制器内写入相应的控制代码，也可以采用单独的控制器。作为优选，所述机架上固定有喷头支架，该喷头支架上设有所述的定位座。所述喷头支架可以通过多种方式实现与机架的固定，比如可以采用螺栓固定，或者可以采用焊接固定，或者也可以采用卡合固定、吸合固定等。作为优选，所述定位座上设有磁铁和定位销II，所述喷头模块一侧设有与所述磁铁配合的铁片II以及与所述定位销II配合的定位孔。采用该技术方案，方便了喷头模块的定位，同时可以更好的配合喷头模块母座实现对喷头模块的更换。作为进一步优选，所述磁铁为方形磁铁。作为优选，所述喷头模块包括可拆卸固定第一半壳和第二半壳：所述第一半壳上设有所述的铁片I以及定位柱，所述喷头模块母座上设有与所述定位柱对应的定位销I；所述第二半壳上设有：用于对打印喷头进料的挤出机；用于固定所述打印喷头的喷头夹持；用于对打印喷头内进入喷嘴前的挤出丝材进行冷却的散热管；对刚出喷嘴的挤出丝材进行降温的涡轮风扇。本专利技术中，第一半壳和第二半壳之间可采用多种可拆卸方式固定，比如可以采用螺纹固定、卡合固定或者可以采用吸合固定，或者采用上述固定方式中的两种配合固定方式。本专利技术采用喷头模块化设计，与喷头模块母座设计相结合，可以实现对任意喷头模块之间的更换，扩大了三维打印的适用范围。本专利技术中，所述铁片I设置的数量可根据需要确定，一般为两个或两个以上，以保证喷头模块的稳定性。所述铁片I可选择圆形铁片，以方便电磁铁的快速准确定位。作为优选，所述传输模块包括：设置在第二半壳上的弹簧顶针公座；所述第一半壳上设有避让所述弹簧顶针公座的窗口；设置在所述喷头模块母座上，与所述弹簧顶针公座配合的弹簧顶针母座。通过弹簧顶针接触为喷头模块上的挤出电机等部件供电。作为优选，还包括固定在喷头右半壳内的电路板；弹簧顶针公座固定在电路板上，线路相互连接。作为优选，所属喷头模块母座包括：母座底板；固定在母座底板上的母座外壳；固定在母座外壳上的定位销，通过定位销与定位柱的配合实现喷头模块母座与喷头模块的定位；作为优选，所述挤出机包括：步进电机；由步进电机驱动的挤出轮；与挤出轮配合实现进料的定位轮。上述技术方案中，步进电机的输出轴带动挤出轮将打印丝材挤入打印喷头；打印喷头上固定的加热棒加热喷头后，可将打印丝材融化后进行三维打印。作为优选，还包括：固定在第二半壳上的固定臂；转接在所述第二半壳上的可调臂，所述定位轮轴接在该可调臂上；固定在固定臂与可调臂之间的复位弹簧；所述可调臂上设有正对挤出轮和定位轮进料位的进料孔；所述固定臂上设有正对挤出轮和定位轮出料位的送料孔，该送料孔同时与所述打印喷头通道导通。采用复位弹簧，即可以保证定位轮紧靠在挤出轮，保证送丝的顺利进行；同时，也对定位轮提供了一定的柔性，避免定位轮与挤出轮卡死，保证打印的顺利进行。作为优选，所述第二半壳上还设有开口正对所述散热管的冷却风扇。作为优选，所述三维运动机构包括固定在机架上的X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构；所述X轴运动机构包括X轴导轨、与X轴导轨滑动配合的X轴滑块，驱动X轴滑块沿X轴导轨移动的X轴步进电机；所述喷头模块母座固定在所述X轴滑块上；X轴步进电机带动X轴丝杆转动，通过螺纹啮合带动X轴滑块在X轴导轨上滑动。所述Y轴运动机构包括Y轴导轨、与Y轴导轨滑动配合的Y轴滑块，驱动Y轴滑块沿Y轴导轨移动的Y轴步进电机；所述X轴导轨固定在所述Y轴滑块上；Y轴步进电机带动Y轴丝杆转动，通过螺纹啮合带动Y轴导轨在Y轴导轨上滑动。所述Z轴运动机构包括Z轴导轨、与Z轴导轨滑动配合的Z轴滑块，驱动Z轴滑块沿Z轴导轨移动的Z轴步进电机；所述三维打印机的打印平台固定在所述Z轴滑块上。Z轴步进电机带动Z轴丝杆转动，通过螺纹啮合带动Z轴滑块在Z轴导轨上滑动。本专利技术中，为了便于喷头模块的更换，选择在所述喷头模块母座上固定有电磁铁，在所述喷头模块固定有铁片，可以通过控制电磁铁的通断实现喷头模块与喷头模块母座的分离。为便于喷头模块的自动更换，在需要更换喷头的时候，在所述控制器的控制作用下，三维运动机构驱动喷头模块母座运动到前一喷头模块对应的刀架处，卸下喷头模块，随后移动到后一喷头模块处，装夹喷头模块。具体讲，运动过程中通过电磁铁来吸附喷头模块进行运动；当第一喷头模块需要卸下时，三维运动机构运动至对应的第一喷头支架并通过喷头支架上的定位销定位以及方形磁铁固定，然后控制电磁铁去磁，三维运动机构带动喷头模块母座退出从而实现第一喷头模块与喷头模块母座的分离；当需要安装第二喷头模块时，三维运动机构运动至第二喷头支架，喷头模块母座定位销与第二喷头模块定位柱实现定位，控制电磁铁吸附第二喷头模块，然后三维运动机构向X轴正方向运动，第二喷头模块安装完成。作为优选，所述喷头模块母座上固定有牛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可自动更换喷头的三维打印机，包括机架、安装在机架上的三维运动机构，其特征在于：所述机架上安装有两个或两个以上用于定位喷头模块的定位座；所述三维运动机构上安装有喷头模块母座，该喷头模块母座上设有用于吸附和定位对应喷头模块的电磁铁；所述喷头模块上设有与所述电磁铁配合的铁片I；控制器，用于控制所述三维运动机构和所述电磁铁，利用三维运动机构将喷头模块母座移动至对应喷头模块所在的定位座处，然后控制电磁铁电流通断实现对喷头模块的更换；所述喷头模块与喷头模块母座之间设有用于电信号和控制信号传输的传输模块。

【技术特征摘要】
1.一种可自动更换喷头的三维打印机，包括机架、安装在机架上的三维运动机构，其特征在于：所述机架上安装有两个或两个以上用于定位喷头模块的定位座；所述三维运动机构上安装有喷头模块母座，该喷头模块母座上设有用于吸附和定位对应喷头模块的电磁铁；所述喷头模块上设有与所述电磁铁配合的铁片I；控制器，用于控制所述三维运动机构和所述电磁铁，利用三维运动机构将喷头模块母座移动至对应喷头模块所在的定位座处，然后控制电磁铁电流通断实现对喷头模块的更换；所述喷头模块与喷头模块母座之间设有用于电信号和控制信号传输的传输模块。2.根据权利要求1所述的可自动更换喷头的三维打印机，其特征在于：所述机架上固定有喷头支架，该喷头支架上设有所述的定位座。3.根据权利要求1所述的可自动更换喷头的三维打印机，其特征在于：所述定位座上设有磁铁和定位销II，所述喷头模块一侧设有与所述磁铁配合的铁片II以及与所述定位销II配合的定位孔。4.根据权利要求1所述的可自动更换喷头的三维打印机，其特征在于：所述喷头模块包括可拆卸固定第一半壳和第二半壳：所述第一半壳上设有所述的铁片I以及定位柱，所述喷头模块母座上设有与所述定位柱对应的定位销I；所述第二半壳上设有：用于对打印喷头进料的挤出机；用于固定所述打印喷头的喷头夹持；用于对打印喷头内进入喷嘴前的挤出丝材进行冷却的散热管；对刚出喷嘴的挤出丝材进行降温的涡轮风扇。5.根据权利要求4所述的可自动更换喷头的三维打印机，其特征在于：所述挤出机包括：步进电机；由步进电机驱动的挤出轮；与挤出轮配合实现进料的定位轮。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅建中，林炜奕，吴森洋，周瑞剑，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33