一种3D打印机喷头的柔性快换装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种3D打印机喷头的柔性快换装置及方法，包括打印机移动机构、打印头抓取器、打印头连接件、打印头存放模组以及支架，打印头存放模组由多个沿横向分列式布置于支架上的打印头存放件组成，打印头抓取器位于打印头固定模组的对面且固定连接于打印机移动机构，在打印头固定器和抓取器连接板上设置有互为90

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印机喷头的柔性快换装置及方法


[0001]本专利技术属于机械设备设计及制造领域，涉及3D打印设备，具体是对采用分列式多打印头的3D打印机喷头进行换取的装置。

技术介绍

[0002]3D打印技术运用越来越广泛，目前的3D打印机包括单打印头打印机和多打印头打印机两种，多打印头打印机的打印头包括分列式打印头和集成式打印头两种，在多打印头领域，主要以集成式打印头为主，对于分列式打印头，主要包括双X双Y结构。随着技术的发展，3D打印需求越来越趋向于多元化，未来3D打印机发展方向也越来越趋向于多打印头化，如多色打印、多种材料打印等。现有的分列式打印头由于自身结构原因，难于实现打印头的扩展，比如双X双Y可以安装4个打印头，需要4个电机控制，通过电机之间的相互配合来控制相对应的打印头，结构异常复杂，控制困难。虽然集成式打印头可以实现打印头数量的扩展，但是随着打印头数量的扩展，集成式打印头显得越来越笨重，响应速度慢，影响打印速度，对打印机的刚度要求也越来越高，且对于像空间凹曲面这种特殊打印方式，集成式打印头容易干涉，难以满足打印要求。因此，分列式打印头设计更有利于实现打印头的扩展和模块化。而现有的分列式打印头又存在的由于玻珠定位从而导致换取时由于力的作用使得打印头位置不精准，结构复杂等问题。
[0003]中国专利申请号为CN201710186780.7的文献中公开了一种可自动更换喷头的三维打印机，在需要更换打印机喷头时，需将机构移动到更换位置，通过电磁铁来吸附喷头模块，使其公母顶针结合的方式完成更换过程。其缺点是：采用电磁铁进行吸附时极易存在吸附过程不牢靠等现象，因此其公母顶针无法紧密结合，所更换的喷头无法正常工作；同时其频繁更换易造成顶针出现弯曲、折断等情况使其喷头无法完成安装。
[0004]中国专利申请号为CN201710406393.X的文献中公开了一种新型喷头可更换的3D打印机，采用L型卡口设计，在需要更换打印喷头时，通过手动的方式将公母顶针插紧后，将两侧的L型向下卡紧完成更换过程。其缺点是：L型卡口固定方式不可靠，无法保证3D打印机工作时的精度；同时其每次更换都需要人工来完成，费时费力。
[0005]中国专利申请号为CN201410107766.X的文献中公开了一种可更换喷头的三维打印机，在其需要更换管料时，控制喷头到达指定位置后，通过压入管料夹头的方式完成取放操作，其缺点是：当料管的竖直方向位置存在偏差时，其无法完成更换操作，耽误打印进度。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决现有3D打印机喷头换取存在的上述问题，提出一种更换方便、定位精准且可扩展的3D打印机喷头的柔性快换装置以及快换打印机喷头的方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术一种3D打印机喷头的柔性快换装置所采用的技术方案是：包括打印机移动机构、打印头抓取器、打印头连接件、打印头存放模组以及支架，打印头存放模组由多个沿横向分列式布置于支架上的打印头存放件组成，打印头抓取器位于打印
头固定模组的对面且固定连接于打印机移动机构，打印机移动机构能沿支架移动，靠近或者远离每个打印头存放件；
[0008]所述的打印头连接件包括上板、下板和两个均横向布置的侧板，下板固定连接打印头，两个侧板上各开有一个贯通孔，转轴贯穿两个贯通孔，两个侧板之间的转轴上同轴心固定套有一个轴盘，轴盘经连杆机构连接舵机，转轴的轴向两端各同轴心地固定插入一个十字形轴销的一端，十字形轴销的另外三端均伸在转轴的外部；所述的打印头抓取器具有横向布置的打印头抓取器连接板，打印头抓取器连接板的板面中间设有与贯通孔相配的第一凸台，第一凸台的端面上开有水平腰型孔，内部中间开有与水平腰型孔相贯通的圆形孔，伸在转轴外部的十字形轴销能从水平腰型孔进入第一凸台中且能在第一凸台内部的圆形孔内旋转；每个所述的打印头存放件均具有横向布置的打印头固定器，打印头固定器的板面中间设有与贯通孔相配的第二凸台，第二凸台的端面上开有竖直腰型孔，第二凸台与第一凸台的结构相同，关于第一凸台旋转90度布置。
[0009]本专利技术一种3D打印机喷头的柔性快换装置的柔性快换方法所采用的技术方案是：归还打印头时，与打印头抓取器相配的十字形销轴处于竖直位置，打印头连接件锁紧在打印头抓取器上，面对打印头存放件这端的十字形销轴通过竖直腰型孔进入第二凸台中，舵机转动90
°
后停止，带动十字形轴销旋转90
°
，十字形轴销被第二凸台锁住，完成打印头4的归还。
[0010]本专利技术一种3D打印机喷头的柔性快换装置的柔性快换方法所采用的技术方案是：打印头抓取器抓取调用打印头时，面对着打印头抓取器的十字形销轴通过水平腰型孔进入第一凸台中，舵机旋转90
°
后停止，带动十字形销轴旋转90
°
，打印头连接件和打印头固定件处于释放状态，打印头抓取器与打印头连接件处于锁紧状态，打印机移动机构带动打印头抓取器远离打印头存放件，完成抓取调用。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0012](1)本专利技术通过在支架上安装不同数量和类型的打印头，实现一台打印机能够完成不同类型的打印任务，提升打印效率。
[0013](2)本专利技术在打印头固定器和抓取器连接板上设置有互为90
°
的腰型孔，与十字形销轴配合，十字形销轴旋转时，能分别锁紧打印头固定器和抓取器，实现打印头固定模组与打印头抓取器对打印头连接件的一方锁紧另一方释放，进行打印头的快速更换，使得十字形轴销在一次动作时同时完成打印头的安装和拆卸，达到快速装夹和安全可靠的有益效果。
[0014](3)本专利技术采用舵机这种位置(角度)伺服的驱动器作为动力，通过连杆机构驱动，能够精准可靠的完成轴销的旋转，旋转平稳可靠，能精准完成打印头存取过程。
[0015](4)本专利技术在打印头取用过程中，通过圆柱销和玻珠配合的方式进行定位，其既可以保证整个打印机喷头在打印过程中的精度，又可辅助其在下一次装卸时的定位，达到精准定位的效果。
[0016](5)本专利技术突破了3D打印机打印头数量扩展上的限制，通过模组化组装方式实现对分列式打印头的调用或归还，很好地解决打印头扩展的问题。
[0017](6)本专利技术只需在控制程序中输入每个打印头存放件的坐标位置，以移动机构带动打印头抓取器就能实现对打印头的抓取或者归还，精准定位和夹紧，结构简单，使用方
便，精度高，具有良好的响应稳定性。
附图说明
[0018]图1为本专利技术一种3D打印机喷头的柔性快换装置的整体结构装配图；
[0019]图2为图1中打印头连接件3的后视轴侧放大图；
[0020]图3为图1中打印头连接件3的主视轴侧放大图；
[0021]图4为图3舵机25、连杆机构、轴盘14和轴12的装配结构放大图；
[0022]图5为图2中第二侧板15及其关联部件的右视放大图；
[0023]图6为图1中的打印头抓取器2的结构放大图；
[0024]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印机喷头的柔性快换装置，其特征是：包括打印机移动机构(1)、打印头抓取器(2)、打印头连接件(3)、打印头存放模组(5)以及支架(6)，打印头存放模组(5)由多个沿横向分列式布置于支架(6)上的打印头存放件组成，打印头抓取器(2)位于打印头固定模组(5)的对面且固定连接于打印机移动机构(1)，打印机移动机构(1)能横向和纵向移动，靠近或者远离每个打印头存放件；所述的打印头连接件(3)包括上板(13)、下板(19)和两个均横向布置的侧板(10)、(15)，下板(19)固定连接打印头(4)，两个侧板(10、15)上各开有一个贯通孔(31)，转轴(12)贯穿两个贯通孔(31)，两个侧板(10、15)之间的转轴(12)上同轴心固定套有一个轴盘(14)，轴盘(14)经连杆机构连接舵机(25)，转轴(12)的轴向两端各同轴心地固定插入一个十字形轴销(21)的一端，十字形轴销(21)的另外三端均伸在转轴(12)的外部；所述的打印头抓取器(2)具有横向布置的打印头抓取器连接板(26)，打印头抓取器连接板(26)的板面中间设有与贯通孔(31)相配的第一凸台(33)，第一凸台(33)的端面上开有水平腰型孔(35)，内部中间开有与水平腰型孔(35)相贯通的圆形孔，伸在转轴(12)外部的十字形轴销(21)能从水平腰型孔(35)进入第一凸台(33)中且能在第一凸台(33)内部的圆形孔内旋转；每个所述的打印头存放件均具有横向布置的打印头固定器(8)，打印头固定器(8)的板面中间设有与贯通孔(31)相配的第二凸台(34)，第二凸台(34)的端面上开有竖直腰型孔(36)，第二凸台(34)与第一凸台(33)的结构相同，关于第一凸台(33)旋转90度布置。2.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头的柔性快换装置，其特征是：支架(6)是由一个横向固定架(6
‑
1)、一个横向滑动轨道(6
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3)和两个纵向滑动轨道(6
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2、6
‑
4)组成的方形框架，横向固定架(6
‑
1)的两端固定连接两个纵向滑动轨道(6
‑
2、6
‑
4)，中间固定连接打印头存放模组5，横向固定架(6
‑
1)对面是横向滑动轨道6
‑
3，横向滑动轨道(6
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3)的两端分别与两个纵向滑动轨道(6
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2、6
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4)滑动连接，能沿两个纵向滑动轨道(6
‑
2、6
‑
4)纵向移动，横向滑动轨道(6
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3)上滑动连接打印机移动机构(1)。3.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头的柔性快换装置，其特征是：舵机25的机壳与两...

【专利技术属性】
技术研发人员：王叶松，冯麟皓，璩胜，刘江，孔德杰，石国坤，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：