[发明专利]一种可自动更换喷头的三维打印机

说明书

技术领域

本发明属于三维打印设备领域，具体是涉及一种可自动更换喷头的三维打印机。

背景技术

三维打印技术也叫快速成型技术或者增材制造，相对于传统制造工艺去除材料的零件制造方法，三维打印工艺采用的是材料的逐层叠加原理来生成一个完整的零件。作为近年来先进制造领域的研究热点之一，三维打印技术已经广泛应用于制造业、航空航天、国防军工、生物医疗、食品化学等领域。运用三维打印技术可以缩短产品的开发周期，可以快速获得产品原型并加快产品迭代升级的精度，一些传统制造工艺难以生产的复杂几何形体也能通过三维打印获得。

按照工作方式的不同，三维打印方法主要有以下几种：选择性激光烧结、熔融沉积成型、立体平版印刷、分层实体制造等。目前桌面级三维打印机大多采用熔融沉积成型方法，喷头是其核心部件之一。一般的三维打印机都只有一个喷头，无法满足多材料打印的需求。也有部分三维打印机具有多个喷头，但是只能用在专用机器上，并且在控制板接口有限的情况下喷头数量无法拓展。

发明内容

本发明提供一种可自动更换喷头的三维打印机，并且喷头模块与喷头模块母座可以安装在不同类型的三维打印机上。通过采用控制电磁铁吸附喷头模块的设计来实现多材料打印中喷头的自动更换，形成拥有不同材质或不同颜色的物体。并且可以通过改变喷头模块数量来满足打印过程中不同喷头数量的需求。利用了模块化的设计思路设计了喷头模块母座，在控制板接口有限的情况下，只要有足够的空间，可以增加任意数量的喷头。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种可自动更换喷头的三维打印机，包括机架、安装在机架上的三维运动机构；

所述机架上安装有两个或两个以上用于定位喷头模块的定位座；

所述三维运动机构上安装有喷头模块母座，该喷头模块母座上设有用于吸附和定位对应喷头模块的电磁铁；所述喷头模块上设有与所述电磁铁配合的铁片I；

控制器，用于控制所述三维运动机构和所述电磁铁，利用三维运动机构将喷头模块母座移动至对应喷头模块所在的定位座处，然后控制电磁铁电流通断实现对喷头模块的更换；

所述喷头模块与喷头模块母座之间设有用于电信号和控制信号传输的传输模块。

本发明中，定位座设置两个或多个，可根据需要安装多个实现不同材料打印的喷头模块。本发明通过电磁铁和铁片I可实现喷头模块母座与喷头模块之间的相互固定，在需要拆卸该喷头模块时，仅需要对电磁铁断电即可实现两者的分离，方便简单，操作精度高。

本发明中，所述控制器可以是打印机原有的控制器，然后根据需要在控制器内写入相应的控制代码，也可以采用单独的控制器。

作为优选，所述机架上固定有喷头支架，该喷头支架上设有所述的定位座。所述喷头支架可以通过多种方式实现与机架的固定，比如可以采用螺栓固定，或者可以采用焊接固定，或者也可以采用卡合固定、吸合固定等。

作为优选，所述定位座上设有磁铁和定位销II，所述喷头模块一侧设有与所述磁铁配合的铁片II以及与所述定位销II配合的定位孔。采用该技术方案，方便了喷头模块的定位，同时可以更好的配合喷头模块母座实现对喷头模块的更换。作为进一步优选，所述磁铁为方形磁铁。

作为优选，所述喷头模块包括可拆卸固定第一半壳和第二半壳：

所述第一半壳上设有所述的铁片I以及定位柱，所述喷头模块母座上设有与所述定位柱对应的定位销I；

所述第二半壳上设有：

用于对打印喷头进料的挤出机；

用于固定所述打印喷头的喷头夹持；

用于对打印喷头内进入喷嘴前的挤出丝材进行冷却的散热管；

对刚出喷嘴的挤出丝材进行降温的涡轮风扇。

本发明中，第一半壳和第二半壳之间可采用多种可拆卸方式固定，比如可以采用螺纹固定、卡合固定或者可以采用吸合固定，或者采用上述固定方式中的两种配合固定方式。

本发明采用喷头模块化设计，与喷头模块母座设计相结合，可以实现对任意喷头模块之间的更换，扩大了三维打印的适用范围。

本发明中，所述铁片I设置的数量可根据需要确定，一般为两个或两个以上，以保证喷头模块的稳定性。所述铁片I可选择圆形铁片，以方便电磁铁的快速准确定位。

作为优选，所述传输模块包括：设置在第二半壳上的弹簧顶针公座；所述第一半壳上设有避让所述弹簧顶针公座的窗口；设置在所述喷头模块母座上，与所述弹簧顶针公座配合的弹簧顶针母座。通过弹簧顶针接触为喷头模块上的挤出电机等部件供电。