阅读说明：本技术 一种3d打印设备的耗材固定装置 (Consumable fixing device of 3D printing equipment ) 是由 李思文 何福蓉 李裴 朱涛 陈平雄 于 2020-07-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种3D打印设备的耗材固定装置,包括3D打印设备箱体、三维移动架轴,以及安装在三维移动架轴上的融腔,三维移动架轴上设有与融腔连接的耗材传送组件,耗材传送组件与融腔在三维移动架轴上同步移动,并且耗材传送组件在移动的过程中持续将耗材传送到融腔内；耗材传送组件包括固定在3D打印设备箱体侧板上的耗材安装组件,以及安装在三维移动架轴上的透明箱板,透明箱板的内部设有用于将耗材安装组件上的耗材卷轴持续转动的传动机轮,透明箱板的下端与融腔的上端连接,并且传动机轮持续将耗材卷轴上的耗材穿过透明箱板的下端转移至融腔的内部；本方案设置耗材固定装置,减少耗材的折弯和缠绕,进一步提到产品的打印效率和设备稳定性。(The invention discloses a consumable fixing device of 3D printing equipment, which comprises a 3D printing equipment box body, a three-dimensional moving frame shaft and a melting cavity arranged on the three-dimensional moving frame shaft, wherein a consumable conveying assembly connected with the melting cavity is arranged on the three-dimensional moving frame shaft, the consumable conveying assembly and the melting cavity synchronously move on the three-dimensional moving frame shaft, and the consumable conveying assembly continuously conveys consumables into the melting cavity in the moving process; the consumable conveying assembly comprises a consumable mounting assembly fixed on a side plate of the 3D printing equipment box body and a transparent box plate mounted on a three-dimensional moving frame shaft, a transmission wheel for continuously rotating a consumable reel on the consumable mounting assembly is arranged inside the transparent box plate, the lower end of the transparent box plate is connected with the upper end of the melting cavity, and the transmission wheel continuously transfers consumables on the consumable reel to the inside of the melting cavity after penetrating through the lower end of the transparent box plate; this scheme sets up consumptive material fixing device, reduces bending and the winding of consumptive material, further mentions the printing efficiency and the equipment stability of product.)

一种3D打印设备的耗材固定装置

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印设备的耗材固定装置。

背景技术

3D打印技术即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。打印机装有线型耗材，通过电脑控制将耗材一层层叠加起来，最终实现产品的三维打印。

但是，在现有技术中，在3D打印设备工作时，由于耗材固定装置的不合理，导致耗材折断、缠绕丝杠的X/Y轴，在伺服电机运行时可能导致电机停机。且目前耗材固定位置距离进料口有一定的高度差，在3D打印机工作时，产生一定的扭曲力，造成进料电机运行负担，极端情况下导致设备发生损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D打印设备的耗材固定装置，以解决现有技术中多层物料难以实现逐个分离的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种3D打印设备的耗材固定装置，包括3D打印设备箱体、三维移动架轴，以及安装在所述三维移动架轴上的融腔，所述融腔用于将耗材加热融化，其特征在于，所述三维移动架轴上设有与所述融腔连接的耗材传送组件，所述耗材传送组件与所述融腔在所述三维移动架轴上同步移动，并且所述耗材传送组件在移动的过程中持续将耗材传送到所述融腔内；

所述耗材传送组件包括安装在所述三维移动架轴上的透明箱板，所述透明箱板的内部设有传动机轮，所述透明箱板的下端与所述融腔的上端连接，所述3D打印设备箱体侧板外表面设有耗材安装组件，并且所述传动机轮持续将所述耗材安装组件的耗材穿过所述透明箱板的下端传输至所述融腔的内部；

所述3D打印设备箱体侧板外表面在所述耗材安装组件的上方设有耗材补偿机构，并且所述3D打印设备箱体的侧板内表面设有耗材支撑架，所述耗材补偿机构用于补偿所述耗材传送组件在所述三维移动架轴上的移位距离，所述耗材支撑架用于补偿所述耗材传送组件的高度变化引起的耗材需求变化。

作为本发明的优选方案，所述耗材补偿机构包括安装在所述3D打印设备箱体侧板外表面的凸起板块，以及活动安装在所述凸起板块上的活动补偿杆，所述活动补偿杆的首端通过轴承件安装在所述凸起板块内活动旋转，所述活动补偿杆的末端设有供所述耗材穿行的限位部，所述限位部的内部设有孔槽，并且所述孔槽靠近所述活动补偿杆的表面设有凹槽，所述凹槽的两个平行表面之间设有多个均匀分布的连杆，所述连杆上活动设有哨形片，所述哨形片的两个表面的摩擦系数不同。

作为本发明的优选方案，所述哨形片包括套设在所述连杆上的套环，以及安装在所述套环上的三棱块，所述三棱块的其中一个表面光滑，且所述三棱块的剩余表面设有摩擦纹，所述耗材传送组件与所述耗材安装组件之间的距离增大时，所述三棱块的光滑表面正对所述孔槽内的耗材，且所述活动补偿杆旋转至水平分量减小以补偿耗材需求，所述所述耗材传送组件与所述耗材安装组件之间的距离减小时，所述活动补偿杆旋转至水平分量增大以降低耗材余量，所述三棱块的摩擦纹固定所述孔槽内的耗材以将活动补偿杆与所述传动机轮之间的冗余耗材投入使用。

作为本发明的优选方案，所述活动补偿杆的杆身上设有多个均匀分布的挂钩点，所述挂钩点上设有重力块，所述重力块通过在所述挂钩点上的位置变化来调控所述活动补偿杆的耗材补偿强度。

作为本发明的优选方案，所述耗材支撑架包括设置在所述3D打印设备箱体侧板内表面的转动板，以及两个平行设置在所述转动板上的竖向容腔，两个所述竖向容腔之间拱形架，所述竖向容腔的内部设有用于带动所述拱形架上下移动的弹性组件，所述拱形架的中心位置设有用于穿过所述耗材的穿孔，以所述3D打印设备箱体侧板的中心轴线为中心点，所述转动板的活动范围为-60°～60°。

作为本发明的优选方案，所述3D打印设备箱体的侧板向外线性延伸有透明框架，所述透明框架的竖边铰接有开合板，所述3D打印设备箱体的侧板上安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴连接有第一支撑杆，所述第一支撑杆上套设有耗材卷轴，所述开合板上设有内沉开口，所述内沉开口内设有活动旋转的第二支撑杆。

作为本发明的优选方案，所述传动机轮包括安装在所述透明箱板内壁上的主动辊轮和被动辊轮，所述主动辊轮和所述被动辊轮之间设有耗材通道，所述主动辊轮通过短支板活动安装在所述透明箱板内壁，且所述被动辊轮通过长支板固定安装在所述透明箱板内壁，所述短支板的板面设有用于驱动所述主动辊轮旋转的驱动电机。

作为本发明的优选方案，所述三维移动架轴包括X移动轴、Y移动轴和Z移动轴，所述X移动轴安装在所述3D打印设备箱体的两个平行侧面，所述Z移动轴安装在所述X移动轴上且随着所述X移动轴同步前后移动，所述Y移动轴安装在两个所述Z移动轴之间且随着所述Z移动轴同步上下移动。

作为本发明的优选方案，所述Y移动轴包括两个连接在所述Z移动轴之间且相对分布的平铺轨道，以及分别活动安装在两个所述平铺轨道内的旋转螺杆，所述平铺轨道的端部设有用于驱动所述旋转螺杆转动的伺服电机。

作为本发明的优选方案，每个所述旋转螺杆上均设有沿着所述旋转螺杆线性移动的螺纹底座，所述融腔固定安装在所述螺纹底座上，所述螺纹底座上固定设有套在所述平铺轨道上的限位滑板，所述透明箱板的底部固定安装在所述限位滑板上以将所述透明箱板和所述融腔同步移动。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

本发明通过在3D打印机上端设置耗材固定装置，减少耗材的折弯和缠绕，进一步提到产品的打印效率和设备稳定性，来解决现有技术中存在的打印过程中耗材折断或缠绕丝杠的现象，减少对进料电机的造成的扭曲力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例提供的耗材固定装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的耗材补偿机构的整体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的限位部的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的哨形片的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的耗材支撑架的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的Y移动轴的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的传动机轮的结构示意图。

图中的标号分别表示如下：

1-3D打印设备箱体；2-三维移动架轴；3-融腔；4-耗材传送组件；5-透明框架；6-开合板；7-驱动电机；8-耗材补偿机构；9-耗材支撑架；10-第一支撑杆；11-耗材卷轴；12-内沉开口；13-第二支撑杆；

21-X移动轴；22-Y移动轴；23-Z移动轴；

221-平铺轨道；222-旋转螺杆；223-伺服电机；224-螺纹底座；225-限位滑板；

41-耗材安装组件；42-透明箱板；43-传动机轮；44-耗材卷轴；

431-主动辊轮；432-被动辊轮；433-耗材通道；434-短支板；435-长支板；436-驱动电机；

801-凸起板块；802-活动补偿杆；803-限位部；804-孔槽；805-凹槽；806-连杆；807-哨形片；808-挂钩点；809-重力块；

8071-套环；8072-三棱块；8073-摩擦纹；

901-转动板；902-竖向容腔；903-拱形架；904-弹性组件；905-穿孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种3D打印设备的耗材固定装置，3D打印设备的喷头在三维移动轴上持续不断的变化，当喷头下移或者前后移动时耗材的供给量需要自动化补偿喷头下移高度，否则将会发生耗材折断的情况，而当喷头上移归位至初始位置时，需要自动化收纳耗材冗余量，否则将会发生耗材缠绕在三维移动轴的情况。

为了解决上述问题，本实施方式通过补偿耗材需求量增大以及耗材需求量减少造成耗材冗余的问题，从而有效的减少耗材的折弯和缠绕，进一步提到产品的打印效率和设备稳定性，来解决现有技术中存在的打印过程中耗材折断或缠绕丝杠的现象，减少对进料电机的扭曲力影响。

耗材固定装置具体包括3D打印设备箱体1、三维移动架轴2，以及安装在三维移动架轴2上的融腔3，融腔3用于将耗材加热融化，三维移动架轴2上设有与融腔3连接的耗材传送组件4，耗材传送组件4与融腔3在三维移动架轴2上同步移动，并且耗材传送组件4在移动的过程中持续将耗材传送到融腔3内。

耗材传送组件4包括安装在三维移动架轴2上的透明箱板42，透明箱板42的内部设有传动机轮43，透明箱板42的下端与融腔3的上端连接，3D打印设备箱体1侧板外表面设有耗材安装组件41，并且传动机轮43持续将耗材安装组件41的耗材穿过透明箱板42的下端传输至融腔3的内部。

具体的，本实施方式将耗材卷轴设置在3D打印设备箱体1侧板外表面的耗材安装组件41上，耗材安装组件41对耗材卷轴提供旋转释放动力源，传动机轮43将释放的耗材传输至融腔3的内部，耗材安装组件41的耗材释放量与传动机轮43的耗材传输量相同，确定耗材的稳定输出。

如图2至如4所示，3D打印设备箱体1侧板外表面在耗材安装组件41的上方设有耗材补偿机构8，并且3D打印设备箱体1的侧板内表面设有耗材支撑架9，耗材补偿机构8用于补偿耗材传送组件4在三维移动架轴2上的移位距离，耗材支撑架9用于补偿耗材传送组件4的高度变化引起的耗材需求变化。

一般来说，3D打印的立体结构具有水平方向和垂直方向的分量，因此3D打印喷头从下到上的移动过程中，耗材传输方向上的耗材冗余量越来越多，本实施方式通过耗材补偿机构8和耗材支撑架9共同工作，来合理的容纳耗材冗余量以及合理的补偿耗材冗余量。

耗材补偿机构8包括安装在3D打印设备箱体1侧板外表面的凸起板块801，以及活动安装在凸起板块801上的活动补偿杆802，活动补偿杆802的首端通过轴承件安装在凸起板块801内活动旋转，活动补偿杆802的末端设有供耗材穿行的限位部803，限位部803的内部设有孔槽804，并且孔槽804靠近活动补偿杆802的表面设有凹槽805，凹槽805的两个平行表面之间设有多个均匀分布的连杆806，连杆806上活动设有哨形片807，哨形片807的两个表面的摩擦系数不同。

活动补偿杆802通过轴承件绕凸起板块801旋转，当活动补偿杆802转动至水平时，则耗材在活动补偿杆802的支撑位置的长度增加，从而可以将耗材传送组件4连接的冗余耗材进行合理的容纳，当活动补偿杆802朝着竖直方向转动时，则耗材在活动补偿杆802的支撑位置的长度减小，多出来的耗材来补偿耗材传送组件4所需的耗材量。

哨形片807包括套设在连杆806上的套环8071，以及安装在套环8071上的三棱块8072，三棱块8072的其中一个表面光滑，且三棱块8072的剩余表面设有摩擦纹8073，耗材传送组件4与耗材安装组件41之间的距离增大时，三棱块8072的光滑表面正对孔槽804内的耗材，且活动补偿杆802旋转至水平分量减小以补偿耗材需求，耗材传送组件4与耗材安装组件41之间的距离减小时，三棱块8072的摩擦纹8073正对孔槽804内的耗材，且活动补偿杆802旋转至水平分量增大以降低耗材余量。

哨形片807通过套环8071绕连杆806转动，且一般情况下，在传动机轮43的带动过程中，三棱块8072的光滑表面正对孔槽804内的耗材，此时实现耗材卷轴上的耗材正常输送，因此在传动机轮43和耗材安装组件41同步转动时，当耗材安装组件41上移或者往中心位置转移时会引起耗材冗余的情况，冗余的耗材对活动补偿杆802的拉力减小，同时活动补偿杆802旋转至水平分量增大以降低耗材余量。

耗材传送组件4与耗材安装组件41之间的距离减小时，三棱块8072在耗材的带动下转动绕连杆806旋转，直至三棱块8072的摩擦纹8073正对孔槽804内的耗材，摩擦纹8073对耗材的摩擦力很大，活动补偿杆802至传动机轮43之间的耗材持续被送入融腔3，而活动补偿杆802与耗材卷轴之间的耗材少量被堆积。

从而本实施方式通过三棱块8072的摩擦纹8073暂时阻止耗材安装组件41的耗材供给，以及活动补偿杆802的旋转活动，降低传动机轮43连接的耗材长度，从而有效的避免冗余的耗材缠绕在三维移动架轴2的情况，提高3D打印工作的稳定性。

当冗余的耗材被投入使用时，传动机轮43对耗材的拉力增大，因此耗材拉动三棱块8072转动至三棱块8072的光滑面正对孔槽804内的耗材，从而耗材可以在孔槽804内继续传动。

当3D打印喷头下移或者前后移动对耗材的需求量多大时，耗材本身承受的拉力增大，带动活动补偿杆802旋转至水平分量减少，活动补偿杆802旋转引起的耗材冗余来补偿3D打印喷头移动的需求量。

活动补偿杆802的杆身上设有多个均匀分布的挂钩点808，挂钩点808上设有重力块809，重力块809通过在挂钩点808上的位置变化来调控活动补偿杆802的耗材补偿强度。

为了增加活动补偿杆802旋转至水平分量增大时的及时性，本实施方式不仅仅靠活动补偿杆802的自重实现，同时还可以通过增加重力块809的方式实现，改变重力块809在挂钩点808的固定位置，来改变重力块809对活动补偿杆802的拉动效果。

如图5所示，耗材支撑架9包括设置在3D打印设备箱体1侧板内表面的转动板901，以及两个平行设置在转动板901上的竖向容腔902，两个竖向容腔902之间拱形架903，竖向容腔902的内部设有用于带动拱形架903上下移动的弹性组件904，拱形架903的中心位置设有用于穿过耗材的穿孔905，以3D打印设备箱体1侧板的中心轴线为中心点，转动板901的活动范围为-60°～60°。

耗材支撑架9配合活动补偿杆802工作，当3D打印喷头下移时，耗材施加在拱形架903的拉力，拉动拱形架903在竖向容腔902内下移，弹性组件904变形产生反弹力，当3D打印喷头上移时，弹性组件904推动拱形架903上移，向上拉动耗材，以避免多余的耗材缠绕在三维移动架轴2，反之，即可实现对耗材的补偿。

如图5至图7所示，3D打印设备箱体1的侧板向外线性延伸有透明框架5，透明框架5的竖边铰接有开合板6，3D打印设备箱体1的侧板上安装有驱动电机7，驱动电机7的输出轴连接有第一支撑杆10，第一支撑杆10上套设有耗材卷轴11，开合板6上设有内沉开口12，内沉开口12内设有活动旋转的第二支撑杆13。

传动机轮43包括安装在透明箱板42内壁上的主动辊轮431和被动辊轮432，主动辊轮431和被动辊轮432之间设有耗材通道433，主动辊轮431通过短支板434活动安装在透明箱板42内壁，且被动辊轮432通过长支板435固定安装在透明箱板42内壁，短支板434的板面设有用于驱动主动辊轮431旋转的驱动电机436。

三维移动架轴2包括X移动轴21、Y移动轴22和Z移动轴23，X移动轴21安装在3D打印设备箱体1的两个平行侧面，Z移动轴23安装在X移动轴21上且随着X移动轴21同步前后移动，Y移动轴22安装在两个Z移动轴23之间且随着Z移动轴23同步上下移动。

Y移动轴22包括两个连接在Z移动轴23之间且相对分布的平铺轨道221，以及分别活动安装在两个平铺轨道221内的旋转螺杆222，平铺轨道221的端部设有用于驱动旋转螺杆222转动的伺服电机223。

每个旋转螺杆222上均设有沿着旋转螺杆222线性移动的螺纹底座224，融腔3固定安装在螺纹底座224上，螺纹底座224上固定设有套在平铺轨道221上的限位滑板225，透明箱板42的底部固定安装在限位滑板225上以将透明箱板42和融腔3同步移动。

本发明通过在3D打印机上端设置耗材固定装置，减少耗材的折弯和缠绕，进一步提到产品的打印效率和设备稳定性，来解决现有技术中存在的打印过程中耗材折断或缠绕丝杠的现象，减少对进料电机的造成的扭曲力。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。