一种3D打印设备耗材调节装置的制作方法

一种3d打印设备耗材调节装置
技术领域
[0001]
本发明涉及物料3d打印技术领域，具体涉及一种3d打印设备耗材调节装置。


背景技术：

[0002]
3d打印，即快速成型技术，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方式，3d打印设备是运用3d打印技术进行物体打印的装置，通过3d打印设备可以将数字模型文件打印出实物。
[0003]
现有的3d打印设备使用的耗材的包括有丝状耗材，一般丝状耗材整齐缠绕在耗材盘上，并在3d打印设备使用时，将耗材盘挂靠到3d打印设备上，并抽出丝状耗材的引出端通过进料口与3d打印设备连接使用，但现有的耗材盘在挂靠到3d打印设备上使用时，整体是处于自由转动的状态，耗材盘在丝状耗材逐渐消耗时带动自身转动，会存在以下缺陷：
[0004]
(1)由于耗材盘自身的惯性，耗材盘在丝状耗材的带动下转动时会转动较大角度，释放的自由状态的丝状耗材长度较长，呈自由状态的丝状耗材在长度较长时会与耗材盘脱离，并且自身发生缠绕，容易导致丝状耗材断裂，且在3d打印过程中难以处理，影响3d打印过程；
[0005]
(2)其次由于丝状耗材自身具有一定的强度，自由状态部分的丝状耗材会继续带动耗材盘转动继续释放丝状耗材，导致自由状态的丝状耗材越来越长，缠绕现象越来越严重，后续手动重新缠绕在耗材盘上时与原有缠绕路径不一致，丝状耗材自身在缠绕时自身会发生一定程度的扭曲变形，影响后续的3d打印效果。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于提供一种3d打印设备耗材调节装置，解决了现有的3d打印设备上耗材盘由于自身惯性在耗材消耗使用时会使得大量丝状耗材呈现自由状态导致丝状耗材发生缠绕以致发生断裂，以在在收束时发生微形变导致对3d打印效果产生影响的问题。
[0007]
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
[0008]
一种3d打印设备耗材调节装置，包括设置在3d打印机上并安装有耗材的复式调节件，所述复式调节件上设置有集成控制部件和感应元件，且所述感应元件与所述集成控制部件电性连接，所述感应元件用于检测丝状耗材与复式调节件之间的压力值和耗材盘卷放丝状耗材时的转动角度，所述集成控制部件获取预设的压力值信息以及丝状耗材卷放位置与耗材盘转动角度之间的规律，并对压力检测值和转动角度值信息进行分析比对确定丝状耗材的张紧度和位置信息，所述集成控制部件根据分析结果控制复式调节件对丝状耗材卷放路径实施规划并卷放丝状调节张紧度。
[0009]
作为本发明的一种优选方案，所述复式调节件包括设置在3d打印机外侧壁上的调节底板，所述耗材底座上设置有用于安装耗材盘的步进支架，所述步进支架上连接有路径规划装置，且所述感应元件分别设置在所述步进支架和路径规划装置上，且设置在所述步进支架上的感应元件检测耗材盘的转动角度，设置在所述路径规划装置上的感应元件检测
丝状耗材与所述路径规划装置之间的压力值，所述路径规划装置依据耗材盘的转动角度确定丝状耗材在耗材盘上的位置，并相应调节丝状耗材在所述路径规划装置上的位置进行卷放路径规划，所述步进支架在路径规划装置调整卷放路径之后对丝状耗材进行卷放。
[0010]
作为本发明的一种优选方案，所述步进支架包括设置在所述调节底板上一侧的固定支座和滑动连接在所述调节底板另一侧的活动支座，且所述路径规划装置和感应元件均设置在所述固定支座上，所述固定支座上转动连接有活动圆盘，所述活动圆盘的一侧通过转轴连接有步进驱动装置，所述活动圆盘的另一侧固定连接有方形轴，且所述方形轴的一端活动嵌设在所述活动支座一侧，所述方形轴上对称滑动套接有两个多边调节滑套，每个所述多边调节滑套的侧壁上均对称转动连接有撑立杆，位于两个所述多边调节滑套上同方向侧壁上的两个撑立杆的端部共同活动连接有抵板，所述活动圆盘上与方形轴同侧偏心转动连接有双向调节螺杆，所述双向调节螺杆上对称螺纹连接有两个调节螺纹座，每个所述调节螺纹座上均转动套接有同步杆，且每个所述同步杆上远离调节螺纹座的一端均与对应的多边调节滑套固定连接。
[0011]
作为本发明的一种优选方案，所述调节底板上沿垂直于所述方形轴的轴线方向设置有供活动支座做直线运动的直线槽，所述直线槽的侧壁上开设有限位孔，所述限位孔内插设有限位销，且所述限位销的一端所述方形轴与活动支座连接时插设至所述活动支座内。
[0012]
作为本发明的一种优选方案，所述活动支座沿直线运动方向设置有用于支撑所述方形轴另一端的缺口槽，且所述方形轴位于所述缺口槽内的端部为柱形。
[0013]
作为本发明的一种优选方案，所述路径规划装置包括固定连接在所述固定支座一侧的弧形连接板，所述弧形连接板的底部依次设置有调节件组件和感应组件，且所述感应元件设置在所述感应组件与丝状耗材的接触面上；
[0014]
所述调节组件依据耗材盘收放动作的转动角度调节丝状耗材与耗材盘之间的卷放角度，所述调节组件包括设置在所述弧形连接板底部的调节支座和设置在所述调节支座底部的调节螺杆，所述调节螺杆的一端连接有第一驱动装置，所述调节螺杆上螺纹连接有与所述调节支座底部滑动连接的角度校正滑座，所述角度校正滑座的底部设置有用于安放丝状耗材的校正槽。
[0015]
作为本发明的一种优选方案，所述感应组件包括设置在所述弧形连接板底部的感应支座和开设在所述感应支座底部的的感应槽，所述感应槽内滑动连接有感应滑板，所述感应滑板和所述感应槽的底部之间设置有复位感应弹簧，所述感应滑板的底部设置有随动螺杆，所述随动螺杆的一端连接有第二驱动装置，所述随动螺杆上螺纹连接有与感应滑板底部滑动连接的随动校正滑座，所述随动校正滑座的底部设置有用于安放丝状耗材的随动槽，且所述感应元件设置在所述随动槽内。
[0016]
作为本发明的一种优选方案，所述校正槽的内底部转动连接有转辊，且所述校正槽和随动槽上与外部连接处均设置有圆角，所述丝状线材依次通过随动槽和校正槽至3d打印机上的进料口。
[0017]
作为本发明的一种优选方案，所述感应槽相对的两个侧壁上均设置有限位块，所述感应滑板的侧壁上对应限位块设置有两个限位滑槽，且每个所述限位块滑动连接于对应的限位滑槽内限制复位感应弹簧的最大长度。
[0018]
作为本发明的一种优选方案，所述感应组件位于调节组件和步进支架之间，且所述感应组件上最低点的高度低于调节组件上最低点的高度以及步进支架上最低点的高度。
[0019]
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
[0020]
本发明通过感应元件检测丝状耗材与复式调节件之间的接触压力，并将检测信息传递至集成控制部件进行分析，由集成控制部件根据接触压力信息分析判断丝状耗材此时的张紧度，并通过分析判断结果控制复式调节件对丝状耗材进行实时卷放调节张紧度，避免丝状耗材处于较为松弛自由状态而出现缠绕现象以及过紧状态而导致耗材断裂，其次，在卷放丝状耗材时调节卷放路径，使得丝状耗材卷放路径始终保持一致，不会出现微小形变影响后续打印效果。
附图说明
[0021]
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。
[0022]
图1为本发明实施例提供一种3d打印设备耗材调节装置的结构示意图
[0023]
图2为本发明实施例提供一种3d打印设备耗材调节装置的正面结构示意图；
[0024]
图3为本发明实施例提供调节组件的结构示意图；
[0025]
图4为本发明实施例提供感应组件的部分结构示意图；
[0026]
图5为本发明实施例提供感应组件的剖视结构示意图。
[0027]
图中的标号分别表示如下：
[0028]
1-复式调节件；2-集成控制部件；3-感应元件；
[0029]
101-调节底板；102-步进支架；103-路径规划装置；104-固定支座；105-活动支座；106-活动圆盘；107-步进驱动装置；108-方形轴；109-多边调节滑套；110-撑立杆；111-抵板；112-双向调节螺杆；113-调节螺纹座；114-同步杆；115-限位孔；116-限位销；117-缺口槽；118-弧形连接板；119-调节组件；120-感应组件；121-调节支座；122-调节螺杆；123-角度校正滑座；124-校正槽；125-感应支座；126-感应槽；127-感应滑板；128-复位感应弹簧；129-随动螺杆；130-随动校正滑座；131-随动槽；132-转辊；133-限位块；134-限位滑槽；135-直线槽。
具体实施方式
[0030]
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。
[0031]
如图1至图5所示，本发明提供了一种3d打印设备耗材调节装置，包括设置在3d打印机上并安装有耗材的复式调节件1，复式调节件1上设置有集成控制部件2和感应元件3，且感应元件3与集成控制部件2电性连接，感应元件3用于检测丝状耗材与复式调节件1之间的压力值和耗材盘卷放丝状耗材时的转动角度，集成控制部件2获取预设的压力值信息以
及丝状耗材卷放位置与耗材盘转动角度之间的规律，并对压力检测值和转动角度值信息进行分析比对确定丝状耗材的张紧度和位置信息，集成控制部件2根据分析结果控制复式调节件1对丝状耗材卷放路径实施规划并卷放丝状调节张紧度。
[0032]
本发明在使用时，由感应元件3检测复式调节件1和丝状耗材之间的压力变化，并将压力变化信息实时反馈至集成控制部件2。
[0033]
集成控制部件2依据接收的压力变化信息并与预设的压力值范围进行比较分析，判断此时的丝状耗材的张紧度是松弛还是张紧。
[0034]
当集成控制部件2分析判断此时的压力检测值大于预设值时，分析出此时丝状耗材在打印时发生消耗，需要跟随丝状耗材的消耗逐渐释放丝状耗材，控制复式调节件1释放丝状耗材避免折断。
[0035]
当集成控制部件2分析判断此时的压力检测值小于预设值时，分析此时的丝状耗材处于松弛状态，需要进行卷收，控制复式调节件1卷收丝状耗材，避免了丝状耗材由于松弛而产生缠绕导致断裂的情况发生。
[0036]
同时在卷收和释放丝状耗材时，丝状耗材在进行卷放时，耗材盘随之转动，丝状耗材在耗材盘上缠绕的一圈释放完成后，耗材盘也转动完一圈，因此根据耗材盘在卷放丝状耗材时的转动角度，可以确定丝状耗材在耗材盘上的位置，并通过控制复式调节件1实时调节外部的卷收和释放路径，避免了丝状耗材在卷放时发生微小形变。
[0037]
复式调节件1包括设置在3d打印机外侧壁上的调节底板101，耗材底座101上设置有用于安装耗材盘的步进支架102，步进支架102上连接有路径规划装置103，且感应元件3分别设置在步进支架102和路径规划装置103上，且设置在步进支架102上的感应元件3检测耗材盘的转动角度，设置在路径规划装置103上的感应元件3检测丝状耗材与路径规划装置103之间的压力值，路径规划装置103依据耗材盘的转动角度确定丝状耗材在耗材盘上的位置，并相应调节丝状耗材在路径规划装置103上的位置进行卷放路径规划，步进支架102在路径规划装置103调整卷放路径之后对丝状耗材进行卷放。
[0038]
复式调节件1通过步进支架102安装丝状耗材并控制丝状耗材的卷放，感应元件3检测路径规划装置103与丝状耗材接触面的压力值大小，并通过压力值的大小变化情况控制丝状耗材的卷放。
[0039]
随着丝状耗材的逐渐卷放，耗材盘逐渐转动，丝状耗材在耗材盘上的位置逐渐变化，路径规划装置103根据感应元件3检测耗材盘的转动角度，并相应调节丝状耗材与耗材盘之间的相对卷放角度，使得丝状耗材始终按照在耗材盘上的卷放路径进行卷放，避免微小形变。
[0040]
步进支架102包括设置在调节底板101上一侧的固定支座104和滑动连接在调节底板101另一侧的活动支座105，且路径规划装置103和感应元件3均设置在固定支座104上，固定支座104上转动连接有活动圆盘106，活动圆盘106的一侧通过转轴连接有步进驱动装置107，活动圆盘106的另一侧固定连接有方形轴108，且方形轴108的一端活动嵌设在活动支座105一侧，方形轴108上对称滑动套接有两个多边调节滑套109，每个多边调节滑套109的侧壁上均对称转动连接有撑立杆110，位于两个多边调节滑套109上同方向侧壁上的两个撑立杆110的端部共同活动连接有抵板111，活动圆盘106上与方形轴108同侧偏心转动连接有双向调节螺杆112，双向调节螺杆112上对称螺纹连接有两个调节螺纹座113，每个调节螺纹
座113上均转动套接有同步杆114，且每个同步杆114上远离调节螺纹座113的一端均与对应的多边调节滑套109固定连接。
[0041]
步进支架102安装耗材盘并控制耗材盘的转动来卷放丝状耗材。
[0042]
步进支架102首先对具有丝状耗材的耗材盘进行安装，安装时，直接将耗材盘内的孔洞套接在多个抵板111外侧。
[0043]
然后手动转动双向调节螺杆112，由于同步杆114的限制，使得双向调节螺杆112上的两个调节螺纹座113沿着双向调节螺杆112的轴线相向运动，使得对应的两个多边调节滑套109也跟随两个调节螺纹座113同步同方向沿着方形轴108的轴线运动。
[0044]
两个多边调节滑套109的相向运动使得对应的两个撑立杆110同一方向的位置发生改变，使得对应的两个撑立杆110与抵板111相连接的一端撑起抵板111逐渐远离方形轴108。
[0045]
随着抵板111逐渐远离方形轴108，多个抵板111共同与耗材盘的孔洞内壁相抵，并从内侧实现夹紧耗材盘，且通过螺纹咬合自锁限制两个螺纹调节座113运动。
[0046]
耗材盘安装完成后，由步进驱动装置107提供动力，在需要卷放丝状耗材时，步进驱动装置107启动，驱动转轴带动活动圆盘106转动，活动圆盘106驱动方形轴108转动实现耗材盘的转动来卷放丝状耗材。
[0047]
将实现耗材盘夹紧安装的双向调节螺杆112偏心设置，并与方形轴108之间分开设置，可以避免与双向调节螺杆112螺纹咬合的螺纹调节座113在活动圆盘转动发生转动导致对耗材盘的安装夹紧失效而影响打印。
[0048]
方形轴108的方形特征是为了在驱动方形轴108转动时，能够通过方形轴108的方形部分与多边调节滑套109之间配合驱动多边调节滑套109同步转动。
[0049]
步进驱动装置107为动力装置，在进行驱动时需要进行小角度和间断驱动，可以是现有的步进电机，也可以是符合要求的其他动力装置。
[0050]
调节底板101上沿垂直于方形轴108的轴线方向设置有供活动支座105做直线运动的直线槽135，直线槽135的侧壁上开设有限位孔115，限位孔115内插设有限位销116，且限位销116的一端方形轴108与活动支座105连接时插设至活动支座105内。
[0051]
由于方形轴108的一端与活动圆盘106固定连接，另一端无支撑点，会使得方形轴108承重较大易损毁。
[0052]
活动支座105与方形轴108活动套接提供支撑点，保证方形轴108的支撑强度，在安装时活动支座105沿直线槽135运动至一侧远离耗材盘，为耗材盘的安装和拆卸提供足够的空间。
[0053]
在耗材盘安装完成后，将活动支座105沿直线槽135运动至与方形轴108活动套接，并通过限位销116对活动支座105的运动进行限制，避免活动支座105的自由运动对方形轴108的轴承产生影响。
[0054]
活动支座105沿直线运动方向设置有用于支撑方形轴108另一端的缺口槽117，且方形轴108位于缺口槽117内的端部为柱形。
[0055]
活动支座105设置有缺口槽117供方形轴108出入，当方形轴108进入缺口槽117内时，缺口槽117的侧壁为方形轴108的提供支撑点。
[0056]
同时为了便于方形轴108在缺口槽117内旋转，将方形轴108的端部设置为柱形。
[0057]
路径规划装置103包括固定连接在固定支座104一侧的弧形连接板118，弧形连接板118的底部依次设置有调节组件119和感应组件120，且感应元件3设置在感应组件120与丝状耗材的接触面上；
[0058]
调节组件119依据耗材盘收放动作的转动角度调节丝状耗材与耗材盘之间的卷放角度，调节组件包括设置在弧形连接板118底部的调节支座121和设置在调节支座121底部的调节螺杆122，调节螺杆122的一端连接有第一驱动装置，调节螺杆122上螺纹连接有与调节支座121底部滑动连接的角度校正滑座123，角度校正滑座123的底部设置有用于安放丝状耗材的校正槽124。
[0059]
路径规划装置103通过调节组件119对丝状耗材的卷放路径进行调节，感应组件120用于检测丝状耗材与自身之间的压力值，为步进支架102的运动提供信息。
[0060]
调节组件119依据感应元件3检测的耗材盘的转动角度调节丝状耗材自调节支座121上的位置。
[0061]
通过对转动角度的分析确定丝状耗材在耗材盘上的位置，启动第一驱动装置驱动调节螺杆122转动，调节螺杆122通过螺纹咬合驱动角度校正滑座123沿着调节螺杆122的轴线运动，丝状耗材跟随角度校正滑座123位置的改变而改变此部分与耗材盘之间的相对位置，使得丝状耗材沿着在耗材盘上的缠绕方向和位置进行卷放。
[0062]
感应组件120包括设置在弧形连接板118底部的感应支座125和开设在感应支座125底部的的感应槽126，感应槽126内滑动连接有感应滑板127，感应滑板127和感应槽126的底部之间设置有复位感应弹簧128，感应滑板127的底部设置有随动螺杆129，随动螺杆129的一端连接有第二驱动装置，随动螺杆129上螺纹连接有与感应滑板127底部滑动连接的随动校正滑座130，随动校正滑座130的底部设置有用于安放丝状耗材的随动槽131，且感应元件3设置在随动槽131内。
[0063]
当丝状耗材消耗使用时，由于步进支架102未释放丝状耗材，使得位于耗材盘外部的丝状耗材的长度减少，丝状耗材整体张紧，对感应滑板127进行压迫，使得感应滑板127沿着感应槽126向内部滑动压缩复位感应弹簧128.
[0064]
位于随动槽131内的感应元件3检测到丝状耗材与随动槽131内壁的压力值变大，反馈信息，并通过集成控制部件2控制步进支架102释放丝状耗材。
[0065]
丝状耗材释放之后，丝状耗材逐渐变得松弛感应滑板127在复位感应弹簧128的弹力作用下逐渐恢复至原位置，直至感应元件3的压力检测值与预设值相符时步进支架102停止释放。
[0066]
当丝状耗材变得松弛时，感应元件3的压力检测值小于预设值，此时控制步进支架102卷收丝状耗材直至丝状耗材与随动槽131之间的压力检测值与预设相符。
[0067]
同时，在卷放丝状耗材时，启动第二驱动装置驱动随动螺杆129转动，通过随动螺杆129带动随动校正滑座130沿着随动螺杆129的轴线运动，并与角度校正滑座123同步同方向运动，避免丝状耗材在感应组件120处卷放路径调整失效。
[0068]
通过设置有复位感应弹簧128，可以避免在丝状耗材的张紧度较大时发生断裂的现象，起到一个缓冲的作用。
[0069]
校正槽124的内底部转动连接有转辊132，且校正槽124和随动槽131上与外部连接处均设置有圆角，丝状线材依次通过随动槽131和校正槽124至3d打印机上的进料口。
[0070]
通过设置转辊132，避免丝状耗材在校正槽124内滑动时产生摩擦损耗影响打印效果，同时圆角的设置也可以避免丝状耗材在与校正槽124和随动槽131拐角处摩擦的损耗。
[0071]
感应槽126相对的两个侧壁上均设置有限位块133，感应滑板127的侧壁上对应限位块133设置有两个限位滑槽134，且每个限位块133滑动连接于对应的限位滑槽134内限制复位感应弹簧128的最大长度。
[0072]
通过限位块133对感应滑板127的位置限制，使得复位感应弹簧128的最大长度得到限制。
[0073]
通过限制复位感应弹簧128的最大长度，使得复位感应弹簧128的最大长度略小于自身原长，具备一定的弹性势能，能够抵抗一定的来自丝状耗材的压力，以及避免在外界环境中的影响下感应滑板127发生运动影响感应元件3的压力值检测。
[0074]
感应组件120位于调节组件119和步进支架102之间，且感应组件120上最低点的高度低于调节组件119上最低点的高度以及步进支架102上最低点的高度。
[0075]
丝状耗材在步进支架102、调节组件119和感应元件120之间绕设形成一个弧状，最低点处应为感应组件120，使得丝状耗材在张紧时只对感应组件120进行压迫，而感应组件120内复位感应弹簧128可以起缓冲保护作用。
[0076]
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。

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