3D打印机耗材盒及装载系统技术方案

本发明专利技术公开了一种3D打印耗材盒及装载系统，通过在耗材盒内设置电机驱动的进给装置，使得耗材丝的进给与回退动作均在控制单元的控制下自动完成，简化了装卸载耗材的操作。并优选在耗材盒内增加耗材回卷装置，使得耗材退入耗材盒后依然缠绕于卷盘之上。由于装卸载全程无需人工直接操作耗材丝，系统便可以准确记录耗材丝的使用长度。本发明专利技术解决了现有技术方案装卸载耗材麻烦、剩余耗材检测不准确以及耗材丝回退易造成卡料的问题。

3-D Printer Consumables Box and Loading System

The invention discloses a 3D printing consumables box and a loading system. By setting a motor-driven feed device in the consumables box, the feeding and retreating actions of consumables Wire are automatically completed under the control of a control unit, thus simplifying the operation of loading and unloading consumables. It is preferable to add a consumables rewinding device in the consumables box so that the consumables can still be wound on the coil after they are retreated into the consumables box. Because the whole process of loading and unloading does not require manual direct operation of consumable wire, the system can accurately record the length of consumable wire. The invention solves the problems of trouble in loading and unloading consumables, inaccurate detection of residual consumables and easy jamming caused by the return of consumables Wire in the prior technical scheme.

【技术实现步骤摘要】
3D打印机耗材盒及装载系统
本专利技术属于3D打印机
，具体涉及一种用于3D打印机的耗材盒及装载系统。
技术介绍
3D打印技术是一种快速成形技术，它以数字三维模型文件为基础，将金属、塑料、光敏树脂等成型材料通过逐层打印的方式成型物体的技术，属于增材制造。目前基于熔融沉积成型（FDM：FusedDepositionModeling）原理的3D打印机由于结构简单，适用材料种类丰富，设备及耗材成本低等优势，已成为普及率最高的一种3D打印机。目前行业内桌面级的FDM3D打印打印机基本都采用如公告号为CN1216726C的专利文献的
技术介绍
中描述的耗材盒。如图1所示，在卷盘11上缠有耗材丝13，卷盘11安装于3D打印机的耗材架转轴112上。耗材丝13穿过进料管12被送至送丝机构，送丝机构的动轮141与惰轮142夹住耗材丝13并将其送至打印头15中，耗材丝13在打印头15中熔融，并从下端喷嘴中挤出，并在下方的打印平台16上成型物体。这种耗材盒为简单的料盘结构，没有外壳进行密封，因此当料盘从密封袋中取出后，就会在空气中慢慢受潮；同时这种料盘结构中没有长度计量装置，打印过程中无法精确计量剩余耗材量；再者这种耗材装载与卸载很不方便，装载时需要手工将耗材丝送入进料管，并一直要推送到送丝机，卸载时也需要手工将耗材丝从进料管中抽出并再缠绕回料盘上；另外，因为是开放式结构，耗材丝也容易因散开造成卡料。现有技术中，公告号为CN1216726C的专利技术专利《丝料盒及装载系统》提出了一种全密封结构耗材盒方案，解决了耗材丝暴露于空气中易受潮的问题。公告号为CN103786279B的专利技术专利《丝料盒》提出一种具有长度计量功能的耗材盒，用以解决耗材盒内余料检测的问题。而这两个方案在使用过程中仍然需要人工介入将耗材丝手动插入进料管内并推入送丝机中，操作过程繁琐。公告号为CN1216726C的专利技术专利虽然也设置有耗材进给装置，但其所述进给装置只是用于手动进丝的辅助装置。同时，因为这两个方案均不具有回卷装置，在退料时缠绕于料盘上的耗材丝会散开，散开的耗材丝可能会导致其卡住无法供料。其次，公告号为CN103786279B的专利技术专利所提出的方案虽然具有耗材丝长度计量功能，但由于其计数原理是通过耗材丝被摩擦单元拉紧后带动计数轮实现计数，在退料时耗材丝无法被张紧并带动计数轮记录耗材丝长度，因而在打印回抽动作较多的模型时，该方案记录的耗材丝长度会有较大偏差。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提出了一种3D打印机耗材盒及装载系统，通过采用电机驱动的进给装置，使得耗材丝的进给与回退动作均在控制单元的控制下自动完成，装卸载耗材操作简单。同时由于全程无需人工直接操作耗材丝，系统便可以准确记录耗材丝使用长度信息。为了达到上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：提出一种3D打印机耗材盒，包括用于缠绕打印耗材的卷盘、用于容纳卷盘并具有耗材丝出口的盒体，以及将耗材丝送出盒体的进给装置。与现有技术不同的是，所述进给装置通过电机驱动，可以在控制单元的控制下自动执行耗材丝的进给与回退动作，装载过程无需手工操作。公告号为CN1216726C的专利技术专利技术方案中所述的进给装置仅是为实现在耗材盒全封闭的状态下可以手工将耗材丝推入3D打印机的进料管而设计的，因此其结构设计为在完成耗材装载后，该进给装置会释放耗材丝，并交由3D打印机内部的送丝机构实现进给。相对于该专利方案而言，本专利技术技术方案中的进给装置则是直接采用电机驱动的进给装置，当耗材盒插入3D打印机耗材仓后，进给装置可以在控制单元的控制下自动将耗材盒内的耗材丝推入3D打印机的进料管中。同样，在卸载耗材时也可以自动将进料管中的耗材丝完全退入到耗材盒中去。对于大型3D打印机，由于其本身尺寸较大，其进料管也会比较长，因而在耗材盒卸载时，需要将较长的耗材丝推入到耗材盒中，而现有技术中的耗材盒均无法实现耗材回卷功能。耗材丝直接退入耗材盒时，缠绕于料盘上的耗材丝就会散开，而大量散开的耗材丝会使回退阻力变得很大，并且若耗材丝落入卷盘外侧，就可能会导致其卡住无法供料。因此优选地，为避免这一问题，所述耗材盒中还包含可提供一定扭距使得已进给的耗材可以回卷到卷盘上的回卷装置。所述回卷装置由电机驱动实现耗材回卷，并且所述电机优选为支持转距控制方式的伺服电机。所述伺服电机通过设置恒定的反转力矩，即可使回退的耗材丝回卷到卷盘上去，控制方便。优选地，所述盒体内设有存储芯片，可用于存储耗材类型、耗材丝总长、剩余耗材丝长度等信息。耗材盒内的存储芯片与3D打印机的控制单元电气连接，所述电气连接方式，目前已有很多成熟方案，如电信号、射频信号、光信号、磁信号连接等。当耗材盒插入3D打印机后，控制单元便可以从存储芯片中获取当前耗材盒相关的信息，比如耗材类型、耗材总长度、耗材剩余长度等。通常情况下，进给装置可由步进电机或伺服电机进行驱动，因而可通过电机运动步数计算出耗材丝的进给量，但由于进给时耗材丝有可能出现打滑，步进电机也易出现丢步，导致电机运动步数与耗材丝实际运动长度不同步，因而优选给进给装置配上耗材检测传感器，用于耗材进给长度测量。在实际应用中，用于驱动进给装置的电机与用于驱动回卷装置的电机均有两种安装方式：一是安装于盒体内部，这样耗材盒结构简单，可靠性更高，但缺点是需要给每个耗材盒都配两个驱动电机，成本会稍高；二是安装于3D打印机上，通过齿轮、摩擦轮等传动机构驱动耗材盒内的进给装置与回卷装置，这种方式结构稍复杂，但无需为每个耗材盒配驱动电机。提出一种能够应用上述耗材盒向3D打印机供料的耗材装载系统，该系统在装载过程中包含以下步骤：控制单元控制进给装置进给耗材丝，使其穿过耗材丝出口送入到3D打印机的进料管道之中；卸载过程中包含以下步骤：控制单元控制进给装置回退进料管道中的耗材丝，将耗材丝完全退入耗材盒内。优选地，对于具有耗材盒锁定装置的3D打印机，所述装载过程中还包括以下步骤：在控制进给装置进给耗材丝前，控制耗材盒锁定装置锁住耗材盒，确保耗材盒在装载状态时不可直接取出；所述卸载过程还包括以下步骤：在耗材丝完全退入耗材盒后，解锁耗材盒锁定装置，使耗材盒可以从耗材仓中取出。优选地，当进给装置有动作时，更新耗材盒存储芯片中的耗材剩余长度信息，使存储芯片中记录的耗材剩余长度信息与耗材盒中真实的剩余长度一致。优选地，当检测到耗材盒中剩余耗材丝长度低于预设的最小长度时，发出缺料报警信号或执行预设的缺料处理逻辑。与现有技术相比，本专利技术所提出的3D打印机耗材盒，通过在耗材盒内设置电机驱动的进给装置，使得耗材丝的进给与回退动作均在控制单元的控制下自动完成，简化了装卸载耗材的操作。并优选在耗材盒内增加耗材回卷装置，使得耗材退入耗材盒后依然回卷缠绕于卷盘之上。由于装卸载全程无需人工直接操作耗材丝，系统便可以准确记录耗材丝的使用长度。本专利技术解决了现有技术方案装卸载耗材麻烦、剩余耗材检测不准确以及耗材丝回退易造成卡料的问题。附图说明图1为当前主流3D打印机采用的耗材盒结构及工作原理示意图。图2为3D打印机耗材盒实施例结构示意图。图3为3D打印机耗材盒插入耗材仓后的结构示意图。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术3D打印机耗材盒及装载系统做进一步描述，以便于更本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.3D打印机耗材盒，包括：用于缠绕打印耗材的卷盘；用于容纳卷盘，并具有耗材丝出口的盒体；使耗材通过盒体出口进行进给的进给装置；其特征在于，所述进给装置由电机驱动，可自动执行耗材丝的进给与回退动作。

【技术特征摘要】
1.3D打印机耗材盒，包括：用于缠绕打印耗材的卷盘；用于容纳卷盘，并具有耗材丝出口的盒体；使耗材通过盒体出口进行进给的进给装置；其特征在于，所述进给装置由电机驱动，可自动执行耗材丝的进给与回退动作。2.如权利要求1所述的3D打印机耗材盒，其特征在于，还包括：可提供一定扭距使得已进给的耗材可以回卷到卷盘上的回卷装置；所述回卷装置由电机驱动实现耗材回卷，所述电机优选为支持转距控制方式的伺服电机。3.如权利要求1所述的3D打印耗材盒，其特征在于，所述盒体内设有存储芯片。4.如权利要求1所述的3D打印耗材盒，其特征在于，所述进给装置中设有耗材检测传感器，可实现对耗材进给长度的测量。5.如权利要求1或2所述的3D打印耗材盒，其特征在于，所述电机安装于盒体内部。6.如权利要求1或2所述的3D打印耗材盒，其特征在于，所述电机安装于盒体外部，通过传动机构驱动盒体内的进给装置或回卷...

【专利技术属性】
技术研发人员：严铜，
申请(专利权)人：严铜，
类型：发明
国别省市：江苏,32