CN118876425B - 一种3d打印机的多通道同轴喷头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及打印技术领域，公开一种3D打印机的多通道同轴喷头，包括第一进料管，安装在第一进料管底部的且与第一进料管相连通的若干喷管，安装在喷管底部的第二进料管，开设在第二进料管内的若干喷孔，以及开设在第二进料管顶部一侧的注料口，还包括安装在第二进料管底部的清理单元；清理单元包括转动连接在第二进料管底部的盖板，安装在盖板底部的驱动部件，以及安装在驱动部件底部的清理部件。在打印后结束后，通过盖板将第二进料管底部盖住，避免进入灰尘、污垢和油脂进入喷头内部，缩短每次打印之间进行维护的时间，提高打印速度，节省时间和成本，提高打印效率。

Description

一种3D打印机的多通道同轴喷头

技术领域

本发明涉及打印技术领域，尤其涉及一种3D打印机的多通道同轴喷头。

背景技术

随着科技的快速发展，3D打印技术逐渐成为各行各业提高生产效率、创新设计的有力工具。然而，在实际应用中，喷头堵塞问题一直是制约3D打印机性能发挥的关键因素之一。传统的清洗方法往往需要人工干预，耗时长且容易引入误差。

在3D打印时，喷头内的打印材料在打印时通常是处于高温状态的。这是因为3D打印技术通常采用熔融沉积建模(FDM)的方式，即通过加热喷嘴将热床预热至一定温度，然后将熔融的聚合物或其他热敏性材料颗粒逐层喷洒在工件表面上，最终使材料逐渐固化为三维结构。在这一过程中，喷嘴需要达到很高的温度(一般在200摄氏度以上)，以确保打印材料的熔化和固结质量。

打印结束后，由于热胀冷缩效应，喷头底部的打印材料会迅速降温。在这个过程中，未打印的材料可能会在喷头底部发生氧化、收缩等现象，导致其粘在喷头上和喷头的喷孔内。此外，由于材料表面与空气接触，还会受到空气中的水分、氧气等因素的影响，加速其凝固过程。因此，打印结束后及时清理喷头显得尤为重要。

传统的清洗方法无法有效去除喷头内残余的凝固材料，这可能导致喷头堵塞。传统的清理方式通常为人工去对喷头进行清理，对于一个通道的喷头来说，工作量较小，清理也较为方便，当针对多通道的喷头时，使用人工手动清理不仅效率低，而且清理效果不好，且在清理的过程中容易磨损或损坏喷头，造成设备的损坏。且在打印结束后，不能对多通道的喷头进行同步清理，清理的效果较差，容易使得喷头堵塞，从而导致降低打印的质量。

发明内容

鉴于现有技术问题存在打印过程中，喷头容易堵塞和不易清理的问题，从而提出了一种3D打印机的多通道同轴喷头。

其目的在于：通过清理组件将喷头盖住的同时，可以避免灰尘和污垢进一步进入喷头内，且在材料冷却后，打开盖板即可将喷头底部凝固的材料转动带出，从而提高喷头的清洁度和使用寿命，避免喷头的堵塞。

本发明的技术方案为一种3D打印机的多通道同轴喷头，包括第一进料管，设置于第一进料管底部的且与第一进料管相连通的若干喷管，设置于喷管底部的第二进料管，开设于第二进料管内的若干喷孔，且若干喷管匹配设置于若干喷孔内，以及设置于第二进料管顶部一侧的注料口，还包括设置于第二进料管底部的清理单元；

所述清理单元包括设置于第二进料管底部的盖板，设置于盖板底部的驱动部件，以及设置于驱动部件底部的清理部件；

所述驱动部件包括设置于盖板内部一侧的驱动组件，设置于驱动组件一侧的传动组件，以及设置于传动组件一侧的转动组件；

所述驱动组件包括对称设置于第二进料管底部一侧的支撑板，设置于两个支撑板上的支撑杆，且支撑杆的两端与盖板的内腔转动连接，支撑杆的两侧与盖板之间设置有扭簧，对称设置于支撑杆上的固定齿，分别啮合连接在固定齿一侧的转动齿，贯穿两个转动齿中部的转动杆，且转动杆的两端与盖板的内腔转动连接，以及设置于转动杆中部的驱动齿，且驱动齿与传动组件啮合连接。

进一步的，所述传动组件包括设置于驱动齿一侧的第一传动齿，设置于第一传动齿一侧的连接杆，设置于连接杆一侧的第二传动齿，且连接杆的中部转动连接有两个限位板，两个限位板分别固定连接在盖板的内部，设置于第二传动齿一侧的第三传动齿，设置于第三传动齿中部的传动杆，且传动杆与盖板内部转动连接，以及设置于传动杆底部的连接齿，且连接齿的一侧与转动组件啮合连接。

进一步的，所述转动组件包括若干个与喷孔的位置分别相对应的转动柱，转动柱的顶部被限位在盖板内且与盖板转动连接，设置于位于连接齿一侧的转动柱上的从动齿，设置于位于外边缘处的转动柱顶部的上啮合齿，以及设置于所有上啮合齿上的第一传动带。

进一步的，所述转动组件还包括设置于位于中部的转动柱中部的中啮合齿，以及设置于所有中啮合齿上的第二传动带。

进一步的，所述转动组件还包括设置于位于连接齿一侧的转动柱底部的下啮合齿，且位于中心位置处的转动柱的底部也设置有下啮合齿，以及设置于两个下啮合齿上的第三传动带。

进一步的，所述第一传动带，第二传动带和第三传动带之间在竖直方向上均有转动重合部分。

进一步的，所述清理部件包括设置于转动柱底部的清理组件，以及设置于清理组件底部的挤压组件；

所述清理组件包括设置于转动柱底部的清理杆，设置于清理杆底部的条形杆，设置于条形杆底部的清理条，所述清理条包括对称设置于清理条上的挤压部和插入部，以及设置于挤压部和插入部中间的搅动部，且搅动部的形状呈M形。

进一步的，所述挤压组件包括开设于喷管底部的挤压槽，设置于挤压槽内的挤压件，以及设置于挤压件一侧的挤压环，且挤压环的底部与第二进料管的底部相齐平。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.在打印时，喷头内可喷射两种材料，第一进料管内输入一种打印材料，从注料口内输入第二种打印材料，第一种材料通过喷管输出，第二种材料通过喷管和喷孔之间形成的环形孔输出，以此实现同轴喷头输出不同的打印材料，打印速度快，效率高。

2.在打印后结束后，通过盖板将第二进料管底部盖住，避免进入灰尘、污垢和油脂进入喷头内部，在下次打印时，且喷头底部的材料凝固住后，直接通过清理部件将凝固堵塞住的材料拉出来，提高清洁度，缩短每次打印之间进行维护的时间，提高打印速度，节省时间和成本，提高打印效率。

3.当关闭盖板时，使得磁铁和磁性材料相互吸引，使得盖板吸附在第二进料杆的底部，在打印完成后立即对喷头进行保护和清洁，防止污垢、油脂等物质进入喷头内部，导致堵塞，延长了喷头的使用寿命。

4.搅动部可以增大与材料的接触面积，且在转动时易于将喷孔内的材料搅动带出，简化清洁过程，在盖子打开的过程中，清理组件会自动清理喷头内部的残余物，无需手动操作，不仅简化了清洁流程，还降低了人工错误和损伤喷头的风险。

附图说明

图1为本发明的喷头的立体结构示意图；

图2为本发明喷头内喷管的立体结构示意图；

图3为本发明的整体正面局部剖视结构示意图；

图4为本发明的盖板内部的整体结构示意图；

图5为本发明驱动组件和传动组件的整体结构示意图；

图6为本发明传动组件和转动组件的连接结构示意图；

图7为本发明的转动组件的局部立体结构示意图；

图8为本发明的清理组件的整体结构示意图；

图9为本发明的第二进料管底部的结构示意图；

图10为本发明的挤压组件的整体结构示意图；

图11为本发明的盖板完全打开状态时的立体结构示意图。

图中：

1、第一进料管；11、喷管；12、第二进料管；13、喷孔；14、注料口；15、盖板；2、驱动组件；21、支撑板；22、支撑杆；23、固定齿；24、转动齿；25、转动杆；26、驱动齿；3、传动组件；31、第一传动齿；32、连接杆；33、第二传动齿；34、第三传动齿；35、传动杆；36、连接齿；4、转动组件；41、转动柱；42、从动齿；43、上啮合齿；44、第一传动带；45、中啮合齿；46、第二传动带；47、下啮合齿；48、第三传动带；5、清理组件；51、清理杆；52、条形杆；53、清理条；531、挤压部；532、插入部；533、搅动部；6、挤压组件；61、挤压槽；62、挤压件；63、挤压环；7、磁铁。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细地说明。

实施例1，参照图1-图5和图11，为本发明第一个实施例，提供了一种3D打印机的多通道同轴喷头，包括第一进料管1，安装在第一进料管1底部的且与第一进料管1相连通的若干喷管11，安装在喷管11底部的第二进料管12，开设在第二进料管12内的若干喷孔13，且若干喷管11匹配安装在若干喷孔13内，以及开设在第二进料管12顶部一侧的注料口14，还包括安装在第二进料管12底部的清理单元；清理单元包括转动连接在第二进料管12底部的盖板15，安装在盖板15底部的驱动部件，以及安装在驱动部件底部的清理部件；驱动部件包括安装在盖板15内部一侧的驱动组件2，安装在驱动组件2一侧的传动组件3，以及安装在传动组件3一侧的转动组件4；驱动组件2包括对称固定连接在第二进料管12底部一侧的支撑板21，固定连接在两个支撑板21上的支撑杆22，且支撑杆22的两端与盖板15的内腔转动连接，支撑杆22的两侧与盖板15之间安装有扭簧，扭簧在图中未画出，仅用于实现盖板15打开后自动弹开的效果，为现有技术，不作赘述，对称固定连接在支撑杆22上的固定齿23，分别啮合连接在固定齿23一侧的转动齿24，贯穿两个转动齿24中部的转动杆25，且转动杆25的两端与盖板15的内腔转动连接，以及固定连接在转动杆25中部的驱动齿26，且驱动齿26与传动组件3啮合连接。

具体的，在打印时，喷头内可喷射两种材料，第一进料管1内输入一种打印材料，从注料口14内输入第二种打印材料，第一种材料通过喷管11输出，第二种材料通过喷管11和喷孔13之间形成的环形孔输出，以此实现同轴喷头输出不同的打印材料，打印速度快，效率高。在打印后结束后，喷管11内和喷孔13内会各留有一种材料，通过盖板15将第二进料管12底部盖住，避免进入灰尘、污垢和油脂进入喷头内部，且喷头底部的材料在热胀冷缩和空气中水分和氧气的作用下会快速凝固住，此时直接通过清理部件将凝固堵塞住的材料拉出来，提高清洁度。在拉动盖板15转动时，盖板15的一侧绕着支撑杆22转动，此时扭簧复位将盖板15直接弹出，盖板15转动带动转动杆25转动，转动杆25带动转动齿24和驱动齿26转动，转动齿24啮合连接在固定齿23上，转动齿24在被带动转动的过程中同步转动，带动驱动齿26转动，驱动齿26带动传动组件3转动。

参照图1-图5，传动组件3包括啮合连接在驱动齿26一侧的第一传动齿31，固定连接在第一传动齿31一侧的连接杆32，固定连接在连接杆32一侧的第二传动齿33，且连接杆32的中部转动连接有两个限位板，两个限位板分别固定连接在盖板15的内部，啮合连接在第二传动齿33一侧的第三传动齿34，固定连接在第三传动齿34中部的传动杆35，且传动杆35与盖板15内部转动连接，以及固定连接在传动杆35底部的连接齿36，且连接齿36的一侧与转动组件4啮合连接。

具体的，驱动齿26转动带动第一传动齿31转动，第一传动齿31带动连接杆32和第二传动齿33转动，第二传动齿33带动第三传动齿34转动，使得第三传动齿34带动传动杆35转动，进而带动其底部的连接齿36转动，连接齿36转动带动转动组件4转动，实现盖板15在打开的过程中，转动组件4转动带动清理部件转动，对喷孔13内的堵塞材料进行转动拉出清理。

参照图1-图7，转动组件4包括若干个与喷孔13的位置分别相对应的转动柱41，转动柱41的顶部被限位在盖板15内且与盖板15转动连接，固定连接在位于连接齿36一侧的转动柱41上的从动齿42，固定连接在位于外边缘处的转动柱41顶部的上啮合齿43，以及传动连接在所有上啮合齿43上的第一传动带44。

具体的，连接齿36转动带动从动齿42转动，从动齿42转动通过转动柱41带动上啮合齿43转动，上啮合齿43转动带动第一传动带44转动，从而驱动其他转动柱41上的上啮合齿43转动，进而带动转动柱41同步转动。

参照图1-图7，转动组件4还包括固定连接在位于中部的转动柱41中部的中啮合齿45，以及传动连接在所有中啮合齿45上的第二传动带46。

具体的，第二传动带46在转动过程中会带动中啮合齿45转动，实现位于中部的转动柱41的同步转动。

参照图1-图7，转动组件4还包括固定连接在位于连接齿36一侧的转动柱41底部的下啮合齿47，且位于中心位置处的转动柱41的底部也固定连接有下啮合齿47，以及传动连接在两个下啮合齿47上的第三传动带48。

具体的，第三传动带48转动会带动下啮合齿47转动，使得安装有下啮合齿47的转动柱41会同步转动。

参照图4和图7，第一传动带44，第二传动带46和第三传动带48之间在竖直方向上均有转动重合部分。

具体的，第一传动带44，第二传动带46和第三传动带48在竖向方向上呈自上而下依次设置，使其错开传动，且其在竖直方向上具有重合部分使得第一传动带44在带动位于边缘处的转动柱41转动的同时，带动重合部分的转动柱41转动，从而使得第二传动带46带动位于中部的转动柱41的同步转动，第三传动带48被带动转动时带动位于中间处的转动柱41的转动，重合转动部分可以促进转动速度，降低传动带传动的阻力，提高三条传动带之间传动的效率和稳定性，以此实现了若干转动柱41的同步转动，进而实现对若干喷孔13的同步转动清理，缩短每次打印之间进行维护的时间，提高打印速度，节省时间和成本，提高打印效率。

实施例2，参照图1-图8，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：清理部件包括安装在转动柱41底部的清理组件5，以及安装在清理组件5底部的挤压组件6；清理组件5包括固定连接在转动柱41底部的清理杆51，固定连接在清理杆51底部的条形杆52，固定连接在条形杆52底部的清理条53，清理条53包括对称设置在清理条53上的挤压部531和插入部532，以及设置在挤压部531和插入部532中间的搅动部533，且搅动部533的形状呈M形，兼顾增大与材料接触面积的同时，降低清理组件5取出的难度。

具体地，转动柱41转动时，清理杆51转动带动条形杆52转动，条形杆52转动带动清理条53转动。在刚打印结束后，此时打印材料仍具有高温，盖上盖板15时，若干条形杆52会带动清理条53转动插入到喷孔13的打印材料内，使得条形杆52和清理条53进入到喷孔13内的打印材料内，挤压部531呈水平状，插入部532呈尖状，挤压部531用于对挤压组件6进行挤压，插入部532尖状的设置便于清理条53的插入，搅动部533可以增大与材料的接触面积，且在转动时易于将喷孔13内的材料搅动带出，简化清洁过程，在盖子打开的过程中，清理组件5会自动清理喷头内部的残余物，无需手动操作，不仅简化了清洁流程，还降低了人工错误和损伤喷头的风险。其余结构与实施例1的结构相同。

实施例3，参照图1-图10，为本发明的第三个实施例，该实施例不同于第二个实施例的是：挤压组件6包括开设在喷管11底部的挤压槽61，固定连接在挤压槽61内的挤压件62，挤压件62可以为弹簧，以及固定连接在挤压件62一侧的挤压环63，且挤压环63的底部与第二进料管12的底部相齐平。

具体的，当清理条53进入到喷孔13内时，挤压部531会压缩挤压环63，使得挤压环63压缩挤压件62，使得挤压环63不再对两种材料进行隔离，在清理堵塞物，清理条53会同时对两种材料进行搅动并一同带出，挤压环63和第二进料管12的底部相齐平，避免打印材料在出料时粘连混合在一起，从而对打印结果造成影响。

参照图1-图11，第二进料管12底部的一侧设置有磁性材料，盖板15底部和磁性材料相对应位置处设置有磁铁7，且两者相互吸引，且二者之间的吸引力要大于扭簧的扭转力。

具体的，当关闭盖板15时，使得磁铁7和磁性材料相互吸引，使得盖板15吸附在第二进料杆的底部，在打印完成后立即对喷头进行保护和清洁，防止污垢、油脂等物质进入喷头内部，导致堵塞，延长了喷头的使用寿命。其余结构与实施例2的结构相同。

本发明的工作原理：

在打印时，通过喷孔13和喷管11同时输出两种打印材料，在打印结束后，通过关闭盖板15对喷头进行保护，避免灰尘，污垢和油脂进入喷头内部。在关闭盖板15的过程中，清理条53会转动插入到喷孔13内，在打开盖板15时，盖板15绕着支撑杆22转动，使得转动齿24在固定齿23的一侧转动，从而通过转动杆25带动中部的驱动齿26转动，驱动齿26转动带动第一传动齿31，第二传动齿33和第三传动齿34转动，第三传动齿34带动连接齿36转动，进而带动从动齿42转动，从动齿42带动转柱转动，通过第一传动带44和第二传动带46以及第三传动带48分别和转动柱41进行传动连接，使得转动柱41同步转动，从而使得盖板15在打开时，转动柱41带动底部的清理条53转动，将凝固在条形杆52和清理条53上的材料转动松动的同时向外拉出，避免了喷头在打印完成后，材料的快速冷却导致喷头的堵塞，从而提高了喷头的使用寿命。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种3D打印机的多通道同轴喷头，包括第一进料管(1)，设置于第一进料管(1)底部的且与第一进料管(1)相连通的若干喷管(11)，设置于喷管(11)底部的第二进料管(12)，开设于第二进料管(12)内的若干喷孔(13)，且若干喷管(11)匹配设置于若干喷孔(13)内，以及设置于第二进料管(12)顶部一侧的注料口(14)，其特征在于，还包括设置于第二进料管(12)底部的清理单元；

所述清理单元包括设置于第二进料管(12)底部的盖板(15)，设置于盖板(15)底部的驱动部件，以及设置于驱动部件底部的清理部件；

所述驱动部件包括设置于盖板(15)内部一侧的驱动组件(2)，设置于驱动组件(2)一侧的传动组件(3)，以及设置于传动组件(3)一侧的转动组件(4)；

所述驱动组件(2)包括对称设置于第二进料管(12)底部一侧的支撑板(21)，设置于两个支撑板(21)上的支撑杆(22)，且支撑杆(22)的两端与盖板(15)的内腔转动连接，支撑杆(22)的两侧与盖板(15)之间设置有扭簧，对称设置于支撑杆(22)上的固定齿(23)，分别啮合连接在固定齿(23)一侧的转动齿(24)，贯穿两个转动齿(24)中部的转动杆(25)，且转动杆(25)的两端与盖板(15)的内腔转动连接，以及设置于转动杆(25)中部的驱动齿(26)，且驱动齿(26)与传动组件(3)啮合连接；

所述清理部件包括设置于转动柱(41)底部的清理组件(5)，以及设置于清理组件(5)底部的挤压组件(6)；

所述清理组件(5)包括设置于转动柱(41)底部的清理杆(51)，设置于清理杆(51)底部的条形杆(52)，设置于条形杆(52)底部的清理条(53)，所述清理条(53)包括对称设置于清理条(53)上的挤压部(531)和插入部(532)，以及设置于挤压部(531)和插入部(532)中间的搅动部(533)，且搅动部(533)的形状呈M形。

2.根据权利要求1所述的3D打印机的多通道同轴喷头，其特征在于：所述传动组件(3)包括设置于驱动齿(26)一侧的第一传动齿(31)，设置于第一传动齿(31)一侧的连接杆(32)，设置于连接杆(32)一侧的第二传动齿(33)，且连接杆(32)的中部转动连接有两个限位板，两个限位板分别固定连接在盖板(15)的内部，设置于第二传动齿(33)一侧的第三传动齿(34)，设置于第三传动齿(34)中部的传动杆(35)，且传动杆(35)与盖板(15)内部转动连接，以及设置于传动杆(35)底部的连接齿(36)，且连接齿(36)的一侧与转动组件(4)啮合连接。

3.根据权利要求2所述的3D打印机的多通道同轴喷头，其特征在于：所述转动组件(4)包括若干个与喷孔(13)的位置分别相对应的转动柱(41)，转动柱(41)的顶部被限位在盖板(15)内且与盖板(15)转动连接，设置于位于连接齿(36)一侧的转动柱(41)上的从动齿(42)，设置于位于外边缘处的转动柱(41)顶部的上啮合齿(43)，以及设置于所有上啮合齿(43)上的第一传动带(44)。

4.根据权利要求3所述的3D打印机的多通道同轴喷头，其特征在于：所述转动组件(4)还包括设置于位于中部的转动柱(41)中部的中啮合齿(45)，以及设置于所有中啮合齿(45)上的第二传动带(46)。

5.根据权利要求4所述的3D打印机的多通道同轴喷头，其特征在于：所述转动组件(4)还包括设置于位于连接齿(36)一侧的转动柱(41)底部的下啮合齿(47)，且位于中心位置处的转动柱(41)的底部也设置有下啮合齿(47)，以及设置于两个下啮合齿(47)上的第三传动带(48)。

6.根据权利要求5所述的3D打印机的多通道同轴喷头，其特征在于：所述第一传动带(44)，第二传动带(46)和第三传动带(48)之间在竖直方向上均有转动重合部分。

7.根据权利要求1所述的3D打印机的多通道同轴喷头，其特征在于：所述挤压组件(6)包括开设于喷管(11)底部的挤压槽(61)，设置于挤压槽(61)内的挤压件(62)，以及设置于挤压件(62)一侧的挤压环(63)，且挤压环(63)的底部与第二进料管(12)的底部相齐平。

8.根据权利要求1或7所述的3D打印机的多通道同轴喷头，其特征在于：所述第二进料管(12)底部的一侧设置有磁性材料，盖板(15)底部和磁性材料相对应位置处设置有磁铁(7)，且两者相互吸引。