阅读说明：本技术 一种桌面级3d打印机自动成品取送与循环打印装置 (Automatic finished product taking and feeding and circulating printing device of desktop-level 3D printer ) 是由 洪亮 李晓炜 张庆永 潘彬 付成玉 吴建兵 赖泽骏 饶宗健 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种桌面级3D打印机自动成品取送与循环打印装置,其包括机架,机架呈箱型壳体结构,机架中上部的一侧面设有用于输出产品的门,门的上侧铰接有可启闭门的门板；3D打印喷头,所述的3D打印喷头设于机架的上部且用于打印产品；喷头驱动机构,所述的喷头驱动机构设于机架的上部并与3D打印喷头连接且驱动3D打印喷头移动；成品输送及循环打印机构,设于3D打印喷头下方,其上表面形成用于3D打印的平台,还用于辅助输出打印完成的产品；升降机构,与成品输送机循环打印机构连接并带动其升降；开门及取物机构,用于将成品输送及循环打印机构上打印完成的产品从机架中推送出,该方案具备成品自动取物、自动输送、平台清洁与循环打印等功能。(The invention discloses an automatic finished product taking and feeding and circulating printing device of a desktop-level 3D printer, which comprises a rack, wherein the rack is of a box-shaped shell structure, a door for outputting a product is arranged on one side surface of the middle upper part of the rack, and a door plate capable of opening and closing the door is hinged to the upper side of the door; the 3D printing nozzle is arranged at the upper part of the rack and is used for printing a product; the nozzle driving mechanism is arranged on the upper part of the rack, is connected with the 3D printing nozzle and drives the 3D printing nozzle to move; the finished product conveying and circulating printing mechanism is arranged below the 3D printing nozzle, a platform for 3D printing is formed on the upper surface of the finished product conveying and circulating printing mechanism, and the finished product conveying and circulating printing mechanism is also used for assisting in outputting printed products; the lifting mechanism is connected with the finished product conveyor circulating printing mechanism and drives the finished product conveyor to lift; the door opening and fetching mechanism is used for pushing out a product printed on the finished product conveying and circulating printing mechanism from the rack, and the scheme has the functions of automatic fetching, automatic conveying, platform cleaning, circulating printing and the like of the finished product.)

一种桌面级3D打印机自动成品取送与循环打印装置

技术领域

本发明涉及3D打印装置领域，尤其是一种桌面级3D打印机自动成品取送与循环打印装置。

背景技术

目前3D打印技术发展迅速，相关技术也较为成熟，市面上的3D打印设备多种多样，各有各的优势，但是就桌面级3D打印技术而言，打印时间过长仍是该类打印技术存在的通病，使用者在进行3D打印前要做好必要的设置，这些可以通过软件实现自动加载，但在打印环境与打印硬件环境的调试上往往需要人工干预，除了常规的3D打印机的进料与喷头清理外，还需要在打印前清理打印平台并粘贴美纹纸，以便于进行下一次打印；打印完成后还需要手工取出3D打印成品并对美纹纸进行清理。由于上述过程需要人工干预，造成了3D打印的效率较为低下，因为3D打印的过程很漫长，人员无法在打印机旁等待，当打印完需要进行下次打印时，工作人员如没有及时进行上述操作就要闲置机器直至人工操作，且一个工作坊可能有多台机器，工作人员不能一一及时进行人工操作，这就造成了3D打印机的闲置，也减低了生产效率。

鉴于此，目前市面上出现了一些能够实现3D打印机自动取物装置或自动卷贴美纹纸的装置，这些装置存在如下问题：

（1）多采用外接额外设备的方式，会增加3D打印机的整体体积，且额外加装的设备结构也较为复杂；

（2）对于一些传统的桌面级3D打印机型不一定适用，改装成本也较高；

（3）在取物机构设计上相对复杂，且会一定程度上降低3D打印环境的密封性，从而影响3D打印的效果。除了现有的一些相关发明创造外，绝大部分桌面级3D打印机不具备自动成品取送与循环打印装置，不具备打印成品的自动取物、自动输送、平台清洁与循环打印等功能，无法实现3D打印的无人值守的自动化生产。

同时，现有技术中还存在一些需要解决的技术问题，其具体可以包括：

（1）3D打印支撑底板每次打印前都须进行清洁，且要人工涂胶，费时费力；

（2）3D打印每次完成后要人工取物与放置3D打印成品，造成了打印的不连续性，不仅需要人工操作还降低了效率；

（3）解决现有3D打印技术须采用美纹纸等辅助材料粘贴在打印底板上，且每次打印都需要更换的问题；

（4）一些现有的自动取物装置，不能实现3D打印支撑底板的自动清洁与涂胶；

（5）一些现有的自动取物装置，不能再实现自动取物与输送的同时又保证打印空间的密封性，非密封空间打印会造成打印件受潮或打印温度不恒定而影响打印质量。

发明内容

针对现有技术的情况，本发明的目的在于提供一种具备成品自动取物、自动输送、平台清洁与循环打印等功能的桌面级3D打印机自动成品取送与循环打印装置。

为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：

一种桌面级3D打印机自动成品取送与循环打印装置，其包括机架，3D打印喷头和喷头驱动机构，所述的3D打印喷头设于机架的上部且用于打印产品；所述的喷头驱动机构设于机架的上部并与3D打印喷头连接且驱动3D打印喷头移动；

所述的机架呈箱型壳体结构，所述机架中上部的一侧面设有用于输出产品的门，所述门的上侧铰接有可启闭门的门板；

其还包括：

成品输送及循环打印机构，设于3D打印喷头下方，其上表面形成用于3D打印的平台，还用于辅助输出打印完成的产品；

升降机构，与成品输送机循环打印机构连接并带动其升降；

开门及取物机构，横跨设置在3D打印喷头和成品输送及循环打印机构之间，其与门板连接且可沿机架远离门的一侧至机架设置门的一侧做水平往复运动并用于将成品输送及循环打印机构上打印完成的产品从机架中推送出。

进一步，所述的成品输送及循环打印机构包括：

支撑底板，呈矩形结构，与升降机构连接，由升降机构驱动支撑底板升降；其接近门的一侧转动设置有轴A，其远离门的一侧转动设置有轴B，轴A和轴B的两端均水平延伸出支撑底板；

齿轮A，固定连接在轴A中部；

一对主动滚筒，固定连接在轴A上且分别位于齿轮A两侧；

从动滚筒A，固定连接在轴B上；

电机A，固定设于齿轮A接近轴B方向的一侧；

齿轮B，固定在电机A的转轴上且与齿轮A啮合连接，由电机A驱动齿轮B牵引齿轮A带动轴A引导一对主动滚筒旋转；

传送带，分别绕过一对主动滚筒和从动滚筒A并形成环形封闭结构，由主动滚筒带动移动，所述传送带的上表面设为用于3D打印的平台，且该3D打印平台高于门的下边缘。

优选的，其还包括：

加热板，呈矩形结构且设于支撑底板上方并通过支架A和支架B与支撑底板固定连接，所述加热板接近门的一侧转动设置有轴C，其远离门的一侧转动设置有轴D；

从动滚筒B，固定连接在轴C上；

从动滚筒C，固定连接在轴D上；

所述的传送带还绕过从动滚筒B、加热板的上端面和从动滚筒C，并形成环形封闭结构，所述传送带位于加热板上方的上表面设为用于3D打印的平台。

优选的，所述支撑底板的下端面中部还设有调整支架，所述调整支架的下端还通过腰形孔转动连接有调节滚筒，调节滚筒的下侧用于与传送带相抵并用于调节传送带的松紧度。

优选的，所述的齿轮A和齿轮B之间还啮合连接有齿轮C，所述的齿轮C与机架转动连接。

优选的，所述的支撑底板的下方还设有呈凹形壳体结构的残渣存储箱，所述残渣存储箱的上端面上间隔设有清洁毛刷，清洁毛刷的刷毛端与传送带的下端面相贴。

更为优选的，所述的装置还包括取物切板，所述取物切板的一侧的垂直部分固定在残渣存储箱靠近门的一侧的边缘上，其另一侧为刃部且延伸至传送带与从动滚筒B配合的部位并相切，取物切板的另一侧还水平延伸至传送带宽度方向两侧。

优选的，所述的装置还包括涂胶机构，所述的涂胶机构包括：

胶水涂抹喷头，设于传送带下端面远离门的一侧下方且用于将胶水施加于传送带上；

胶水储存罐，用于提供胶水涂抹喷头所需的胶水；

软管，用于将胶水储存罐与胶水涂抹喷头连通；

液压泵，设于软管上且提供胶水输送所需的动力。

优选的，所述的升降机构包括：

两对电机架A，呈矩形阵列两两相对固定在机架位于成品输送及循环打印机构下方的位置上；

两对电机B，与电机架A一一对应且分别固定在电机架A上；

四对齿条套，每对齿条套对应一台电机B设置，且每对齿条套均由两根上下相对设置的齿条套组成并与和其相近的机架内侧面固定连接；

两对举升齿条，每根举升齿条对应一对齿条套设并竖直穿设在齿条套中，两对举升齿条的上端分别与支撑底板的下端面固定连接，两对举升齿条的其中一侧均设有齿条结构，对应设置的电机B的转轴延伸至对应举升齿条的齿条结构一侧并通过齿轮D与举升齿条啮合连接，由电机B驱动举升齿条带动支撑底板升降。

进一步，所述的开门及取物机构包括：

一对电机架B，相对固定设置在机架远离门的一侧；

一对电机C，与电机架B一一对应并固定连接，电机C的转轴朝向机架设有门的方向；

一对丝杆，与电机C一一对应并通过联轴器与电机C的转轴连接，丝杆远离电机C的一端延伸至机架设有门的一侧；

一对轴承座A，具有轴承结构且与一对丝杆一一对应并连接在丝杆与电机C连接的一端上，其中，轴承座A的侧面固定在和其相近的机架上；

一对轴承座B，具有轴承结构且与一对丝杆一一对应并连接在丝杆延伸至门的端部上，其中，轴承座B的侧面固定在和其相近的机架上；

一对螺母，与一对丝杆一一对应并螺纹连接在丝杆位于轴承座A和轴承座B之间的螺杆部上；

取物推板，呈U形结构，其U形结构的两外侧面分别与一对螺母固定连接且其U形内凹面朝向门；

一对伸缩杆，分别与取物推板的U形两侧对应，且伸缩杆的一端通过铰链A与取物推板的下部连接，伸缩杆的另一端通过铰链B与门板的中部连接；

由一对电机C驱动一对丝杆旋转，从而引导螺母带动取物推板沿接近或远离门的方向移动，令伸缩杆将门推起或带动闭合。

进一步，所述机架外位于门的下方还设有用于接收打印制品的置物箱。

采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：

（1）具备对3D打印成品的自动取物与输送功能，通过创新的机构设计可以实现将打印成品输送至相应位置，以便于下一次打印，通过合理的程序设置，可以实现3D打印无人值守的连续打印作业；

（2）该装置具有自动取物后的清洁功能，分2次清洁，还能自动喷涂下次打印用的辅助胶水；

（3）采用复合材料制成的专用输送带，不仅可以配合底板热床作为3D打印的基础平台，还可能配合相应机构循环输送打印成品至指定位置；

（4）该装置能保证3D打印环境的密封性，只有在打印完成后，才会将舱门自动打开并输送成品，输送完成后会自动关闭舱门以保证下次的3D打印质量；

（5）本方案可以通过在现有的3D因设备上进行直接改造，安装于现有的大部分桌面级3D打印机内，也可以作为配件直接组装新型的自动3D打印机；

（6）能够克服现有的桌面级3D打印机不具备成品自动取物、自动输送、平台清洁与循环打印等功能局限性，同时还可以一定程度上克服其它3D打印机自动取物装置或自动卷贴美纹纸的装置结构复杂、体积较大、成本高、密封性差、改装困难等缺点。

附图说明

下面结合说明书附图和

具体实施方式

对本发明方案做进一步的阐述：

图1为本发明方案装置的实施结构示意图；

图2为本发明方案的成品输送及循环打印机构正视示意图，其中，升降机构的举升齿条仅部分示出；

图3为本发明方案的成品输送及循环打印机构侧视示意图；

图4为本发明方案的成品输送及循环打印机构的简要俯视示意图，其中，主要示出了支撑底板及与其直接连接的零部件，且传送带和加热板略去；

图5为本发明方案的成品输送及循环打印机构的加热底板的简要俯视示意图；

图6为本发明方案的开门及取物机构的侧视示意图，其视角为从机架设有门的一侧朝向开门及取物机构方向；

图7为本发明方案的开门及取物机构的正视示意图，其主要示出了驱动丝杆的各组件配合结构；

图8为本发明方案的开门及取物机构的简要俯视示意图；

图9为本发明方案装置应用实施时的状态示意之一，其中，具体为3D打印完成并开始成品取送工作的示意图；

图10为本发明方案装置应用实施时的状态示意之二，其中，具体为传送带和开门及取物机构联动配合输送成品并在开门处取物分离的示意；

图11为本发明方案装置应用实施时的状态示意之三，其中，具体为传送带和开门及取物机构联动配合将成品输送掉落至置物箱的示意图。

具体实施方式

如图1至11所示，本发明装置包括机架2，3D打印喷头101和喷头驱动机构1，所述的3D打印喷头101设于机架2的上部且用于打印产品；所述的喷头驱动机构1设于机架2的上部并与3D打印喷头101连接且驱动3D打印喷头101移动；由于本发明方案的主要核心在于辅助3D打印喷头101进行产品打印的其他配合机构，而3D打印喷头101和喷头驱动机构1均是可以采用现有现成的机构进行实施，因此便不赘述3D打印喷头101和喷头驱动机构1的具体结构，其中，喷头驱动机构1可以是具备带动3D打印喷头101进行水平移动的装置或者还兼具带升降功能或维度移动的架体机构，该带动机构已是现有常规广泛应用的方案，便不赘述。

而本发明方案的主要核心在于如下：

所述的机架2呈箱型壳体结构，所述机架2中上部的一侧面设有用于输出产品的门，所述门的上侧可以通过铰链C 或其他铰接连接件铰接有可启闭门的门板22；

其还包括：

成品输送及循环打印机构7，设于3D打印喷头101下方，其上表面形成用于3D打印的平台，还用于辅助输出打印完成的产品；

升降机构，与成品输送机循环打印机构7连接并带动其升降；

开门及取物机构，横跨设置在3D打印喷头101和成品输送及循环打印机构7之间，其与门板22连接且可沿机架2远离门的一侧至机架2设置门的一侧做水平往复运动并用于将成品输送及循环打印机构7上打印完成的产品从机架2中推送出。

其中，作为一种优选实施结构，所述的成品输送及循环打印机构7包括：

支撑底板706，呈矩形结构，与升降机构连接，由升降机构驱动支撑底板706升降；其接近门的一侧转动设置有轴A 716，其远离门的一侧转动设置有轴B 705，轴A 716和轴B 705的两端均水平延伸出支撑底板706；

齿轮A 717，固定连接在轴A 716中部；

一对主动滚筒715，固定连接在轴A 716上且分别位于齿轮A 717两侧；

从动滚筒A 704，固定连接在轴B 705上；

电机A 711，固定设于齿轮A 717接近轴B 705方向的一侧；

齿轮B 710，固定在电机A 711的转轴上且与齿轮A 717啮合连接，由电机A 711驱动齿轮B 710牵引齿轮A 717带动轴A 716引导一对主动滚筒715旋转；

传送带6，分别绕过一对主动滚筒715和从动滚筒A 704并形成环形封闭结构，由主动滚筒715带动移动，所述传送带6的上表面设为用于3D打印的平台，且该3D打印平台高于门的下边缘。

作为优选实施之一，所述的齿轮A 717和齿轮B 710之间还可以啮合连接有齿轮C712，所述的齿轮C 712与支撑底板706转动连接。

作为成品输送及循环打印机构7的优选附加方案，其还包括：

加热板701，呈矩形结构且设于支撑底板706上方并通过支架A 721和支架B 724与支撑底板706固定连接，所述加热板701接近门的一侧转动设置有轴C 720，其远离门的一侧转动设置有轴D 703；

从动滚筒B 719，固定连接在轴C 720上；

从动滚筒C 702，固定连接在轴D 703上；

基于此，所述的传送带6还需要绕过从动滚筒B 719、加热板701的上端面和从动滚筒C702，并形成环形封闭结构，所述传送带6位于加热板701上方的上表面设为用于3D打印的平台，即，3D打印喷头101直接在传送带6位于加热板701上方的上表面进行打印产品。

为了使得传送带6能够保持良好的松紧度，作为优选的方案之一，所述支撑底板706的下端面中部还设有调整支架723，所述调整支架723的下端还通过腰形孔转动连接有调节滚筒722，调节滚筒722的下侧用于与传送带6相抵并用于调节传送带6的松紧度，即，通过控制调节滚筒722在调整支架723上腰形孔的转动固定连接位置，实现调节滚筒722对传送带6的抵压力度，达到传送带6的松紧度调节。

另外，传送带6将3D打印产品送出后，其原先进行打印产品的表面上会有3D打印材料的残留，为了将其进行清除，以便于下一次作为打印平台使用，优选的，所述的支撑底板706的下方还设有呈凹形壳体结构的残渣存储箱708，所述残渣存储箱708的上端面上间隔设有清洁毛刷709、714，清洁毛刷709、714的刷毛端与传送带6的下端面相贴，为了更好的进行刷去传送带6表面的3D打印材料残留，可以采用细毛刷和粗毛刷进行联用的方式，即接近门的清洁毛刷714设置成清洁粗毛刷，接近调节滚筒722的清洁毛刷709设置成清洁细毛刷。

为了便于将3D打印后的产品从传送带6上输出，优选的，所述的装置还包括取物切板19，所述取物切板19的一侧的垂直部分固定在残渣存储箱708靠近门的一侧的边缘上，其另一侧为刃部且延伸至传送带6与从动滚筒B 719配合的部位并相切，取物切板19的另一侧还水平延伸至传送6带宽度方向两侧。

为了使得3D打印时，其3D打印的平台能够更好的提供打印条件，优选的，本发明方案装置还包括涂胶机构，所述的涂胶机构包括：

胶水涂抹喷头707，设于传送带6下端面远离门的一侧下方且用于将胶水施加于传送带6上，具体是即将作为3D打印平台的传送带6端面部分；

胶水储存罐11，用于提供胶水涂抹喷头707所需的胶水；

软管9，用于将胶水储存罐与胶水涂抹喷头连通；

液压泵10，设于软管9上且提供胶水输送所需的动力。

为了使得打印时，成品输送及循环打印机构7形成的3D打印平台能够进行升降来配合3D打印喷头101进行良好的产品打印，优选的，所述的升降机构包括：

两对电机架A 16，呈矩形阵列两两相对固定在机架2位于成品输送及循环打印机构7下方的位置上；

两对电机B 15，与电机架A 16一一对应且分别固定在电机架A 16上；

四对齿条套，每对齿条套对应一台电机B 15设置，且每对齿条套13、17均由两根上下相对设置的齿条套组成（即齿条套13和齿条套17）并与和其相近的机架2内侧面固定连接；

两对举升齿条8、12，每根举升齿条对应一对齿条套13、17设并竖直穿设在齿条套13、17中，两对举升齿条8、12的上端分别与支撑底板706的下端面固定连接，两对举升齿条8、12的其中一侧均设有齿条结构，对应设置的电机B 15的转轴延伸至对应举升齿条8、12的齿条结构一侧并通过齿轮D 14与举升齿条8、12啮合连接，由电机B 15驱动举升齿条8、12带动支撑底板706升降。

同时，为了便于将3D打印完成的产品推送出，进一步，所述的开门及取物机构包括：

一对电机架B 401，相对固定设置在机架2远离门的一侧；

一对电机C 402，与电机架B 401一一对应并固定连接，电机C 402的转轴朝向机架2设有门的方向；

一对丝杆406，与电机C 402一一对应并通过联轴器403与电机C 402的转轴连接，丝杆406远离电机C 402的一端延伸至机架2设有门的一侧；

一对轴承座A 404，具有轴承结构且与一对丝杆406一一对应并连接在丝杆406与电机C402连接的一端上，其中，轴承座A 404的侧面固定在和其相近的机架2上；

一对轴承座B 407，具有轴承结构且与一对丝杆406一一对应并连接在丝杆406延伸至门的端部上，其中，轴承座B 407的侧面固定在和其相近的机架2上；

一对螺母405，与一对丝杆406一一对应并螺纹连接在丝杆406位于轴承座A 404和轴承座B 407之间的螺杆部上；

取物推板3，呈U形结构，其U形结构的两外侧面分别与一对螺母405固定连接且其U形内凹面朝向门；

一对伸缩杆21，分别与取物推板3的U形两侧对应，且伸缩杆21的一端通过铰链A 5与取物推板3的下部连接，伸缩杆21的另一端通过铰链B 20与门板22的中部连接；

由一对电机C 402驱动一对丝杆406旋转，从而引导螺母405带动取物推板3沿接近或远离门的方向移动，令伸缩杆21将门推起或带动闭合，而伸缩杆21的具体形式可以是气撑杆或其他类似与气撑杆的装置。

为了方便收纳推送出的3D打印产品，已达到无需人工现场监控的效果，进一步，所述机架2外位于门的下方还设有用于接收打印制品的置物箱18。

采用上述的技术方案，本发明的运行流程简要如下：

电机A 711驱动传送带6转动，同时，涂胶机构的胶水涂抹喷头707将胶水施加在传送带6上，直至传送带涂胶的部分移动加热板701的上方，形成用于3D打印的平台；

升降机构驱动支撑底板706上升，直至形成用于3D打印的平台移动至与3D打印喷头101间距达到预设起始位置时，开始3D打印工作，其中，3D打印每完成一层结构，升降机构就带动支撑底板706逐步下降一次，直至完成所有的层数打印后，升降机构将支撑底板706下降至3D打印的平台与门设定的出料高度，然后传送带6继续移动，带动打印完成的产品沿接近门的方向移动；

同时，电机C 402的转轴旋转带动丝杆406旋转，令丝杆引导螺母405带动取物推板3沿接近门的方向移动，而取物推板3在接近门的方向移动时，其下部的铰链A 5会联动伸缩杆21将门板22逐渐翻转推起，最终将门板22打开，并受传送带6和取物切板19的配合将3D打印完成的产品推出门，完成输出；然后电机C 402转轴再反向旋转，使螺母405带动取物推板3复位，同时，门板22关闭，以保证下一次3D打印时，机架内的空间封闭性；

而取物推板3复位过程中，传送带6还是继续保持移动，其原先作为3D打印的端面受驱动而移动到残渣存储箱708上方，受清洁毛刷709、714的清扫，使得残留在传送带上的残渣被扫落到残渣存储箱708中，同时，传送带6作为下一次3D打印平台的端面再受涂胶机构的胶水涂抹喷头707喷涂而施加有胶水，移动到加热板701的上方，形成用于3D打印的平台；以准备下一次3D打印工作的开始。

综上所述，本发明方案具有如下特点：

（1）具备对3D打印成品的自动取物与输送功能，通过创新的组合机构设计可以实现将打印成品输送至相应位置，以便于下一个产品的不间断打印；

（2）该装置具有自动取物后的自清洁功能，分2次清洁，还能自动喷涂下次打印用的辅助胶水；

（3）采用复合材料制成的专用输送带，不仅可以配合底板热床作为3D打印的基础平台，还可能配合相应机构循环输送打印成品至指定位置；

（4）该装置能保证3D打印环境的密封性，只有在打印完成后，才会将门板自动打开并输送成品，输送完成后会自动关闭舱门以保证下次的3D打印质量；

（5）采用推力与剪切力相配合的方式，使得产品底座基础与打印平台分离更加快速，也不容易损坏打印成品。

上述仅披露了本发明的较佳实施例，需要说明的是，这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的，本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例来实现。