一种3D打印双喷头切换装置的制作方法

一种3d打印双喷头切换装置
技术领域
1.本发明涉及3d打印技术领域，具体为一种3d打印双喷头切换装置。


背景技术：

2.3d打印是一种以数字模型文件为基础，通过逐层堆积材料的方式来构造实际物体的技术，常见的材料如塑料及金属粉末等。当前，采用塑料耗材的技术常见的有熔丝层积技术，它是将丝状热熔性材料加热熔化，通过带有微小喷嘴的喷头挤出来，沉积在工作台上，温度低于固化温度后开始固化，通过材料的层层堆积最终形成成品。目前，各类3d打印机以单喷头为主，因此打印的材料也为单色的。
3.随着3d打印技术的不断发展，双喷头在打印可溶性支撑以及彩色样品中体现出明显的优势，得到越来越广泛的应用，现有的实现双喷头切换打印主要有两种方法：一种是通过气动方式控制喷头上下切换，这种方法需要专门配备空气压缩机，用于气阀的控制，这也意味着打印机成本和噪声会大大增加；另外一种是通过电机或舵机转动某个角度的方式来实现喷头上下切换，这种方法实现起来从结构和控制两方面都更为复杂，而且两个喷头不是相互独立的，一直处于一种联动的状态；
4.专利申请公告号cn 106626388(一种3d打印双喷头装置)，也提供了一种通过自保持电磁铁来控制喷头的方式，该方案中主副喷头中间有一个微型轴承，让喷头处于联动的状态，另外两喷头之间装配时有一个固定的角度(8度)，当某一喷头自保持电磁铁通电时，对应的喷头被拉簧拉下至参考平面，同时另一喷头被抬起，但这种切换方式存在以下问题：1、两喷头一直处于联动的状态，没法实现独立切换；2、装配时两喷头之间为固定角度会大大增加装配的难度；3、所用自保持电磁铁没有自保持功能，工作时必须持续通电，会存在发热严重的现象，存在安全隐患；4、电磁驱动的冲击力较大，容易产生振动和对接触部位造成损伤。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种3d打印双喷头切换装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种3d打印双喷头切换装置，包括安装座，安装座一侧对称地安装有自保持电磁铁、导轨、出料组件及限位组件，自保持电磁铁与导轨的轴心在同一条线上，出料组件安装在导轨上并可以沿着导轨方向自由滑动，自保持电磁铁一侧安装有控制其启停的导线，正下方输出端处安装有推杆，推杆端部固定有压头，挤压出料组件移动，出料组件包括连接头，连接头通过其外壁对称固定的t形凸块与导轨滑动连接，连接头底部连通有导料管，导料管端部固定有喷头，连接头顶部固定有防护组件，减小压头挤压出料组件时的冲击，限位组件包括上限位板和下限位板，上限位板与导轨底端接触，下限位板与连接头间安装有弹簧，上限位板上开设有供弹簧穿插通过的通孔。
7.优选的，所述连接头外壁上对称地固定有插杆，连接头正下方的上限位板上对称
地固定有垫块，垫块上开设与插杆端部相吻合的凹槽。
8.优选的，所述导料管外壁上固定套接有卡环，四个矩形凸起呈圆周状排列在卡环外边沿上，卡环正上方的下限位板底部开设有与卡环相吻合的卡槽。
9.优选的，所述防护组件包括挤压块和接触块，均选用柔性橡胶材料制成，接触块呈圆柱状，顶部中心处开设有倒置的锥形槽，两端均向外扩径形成等大的延展部，锥形槽与推杆挤压接触，挤压块上开设有与接触块卡合的凸台状柱槽。
10.优选的，所述自保持电磁铁通过导线外连单片机或arm电路板配合继电器进行控制。
11.优选的，所述安装座采用铝合金或不锈钢加工成型，边角处均固定有l形的勒边。
12.优选的，两个所述电磁铁的外壳的边侧上均对称地固定有挂耳，挂耳上配合有螺钉，通过螺钉使电磁铁与安装座可拆卸安装。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
14.1、两出料组件及其驱动结构均独立设置，不产生联动，可以独立进行切换，提高在实际使用时的适应性；
15.2、限位装置对于出料组件的移动从轨迹、始末端均进行了稳定的限位，并且作为双喷头高度的参考平面，将两喷头维持在同一水平面，结构稳定，装配十分容易；
16.3、自保持电磁铁动作时只需要给一个正向电压，就能推动喷头到目标位置并且通过电磁铁本身的磁力将其维持在目标位置，而且电磁铁不会发热；
17.4、防护组件利用相配合的压合结构以及橡胶材质的特点，对作用力传导时增加接触面积，减小振动，并且在压头压入对其进行包覆，减弱冲击。
附图说明
18.图1为本发明切换状态不工作状态下整体示意图；
19.图2为本发明切换状态工作状态下整体示意图；
20.图3为本发明单侧出料组件及相关驱动结构第一视角示意图；
21.图4为本发明单侧出料组件及相关驱动结构第二视角示意图；
22.图5为本发明出料组件与限位组件配合结构示意图；
23.图6为图3中a处防护组件剖视结构示意图。
24.图中：1、安装座；2、自保持电磁铁；21、导线；22、推杆；23、压头；3、导轨；4、出料组件；41、连接头；42、导料管；43、喷头；5、限位组件；51、上限位板；52、下限位板；53、插杆；54、垫块；55、卡环；56、卡槽；6、弹簧；7、防护组件；71、挤压块；72、柱槽；73、接触块；74、锥形槽。
具体实施方式
25.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。
26.请参阅图1-6，图示中的一种3d打印双喷头切换装置，包含安装座1，安装座1一侧对称地安装有自保持电磁铁2、导轨3、出料组件4及限位组件5，自保持电磁铁2与导轨3的轴
心在同一条线上，出料组件4安装在导轨3上并可以沿着导轨3方向自由滑动，自保持电磁铁2一侧安装有控制其启停的导线21，正下方输出端处安装有推杆22，推杆22端部固定有压头23，挤压出料组件4移动，出料组件4包括连接头41，连接头41通过其外壁对称固定的t形凸块与导轨3滑动连接，连接头41底部连通有导料管42，导料管42端部固定有喷头43，连接头41顶部固定有防护组件7，减小压头23挤压出料组件4时的冲击，限位组件5包括上限位板51和下限位板52，上限位板51与导轨3底端接触，下限位板52与连接头41间安装有弹簧6，上限位板51上开设有供弹簧6穿插通过的通孔。
27.本发明中双喷头43的切换以电磁铁的三种工作状态改变来实现，具体如下：
28.推：向一侧的自保持电磁铁2通入正向电压，电磁铁中的线圈产生正向磁场，将其输出端安装的推杆22正向推出，压头23下压，这一侧的出料组件4即被推出；
29.定：在“推”的工序完成后，断掉通过导线21向自保持电磁铁2输出电压的电源，此时在自保持电磁铁2里面自带的永磁铁会将推杆22牢牢地吸住，让其维持在此正向状态，这一侧的出料组件4即保持推出的状态，投入使用；
30.回：当需要切换另一侧的出料组件4使用时，先向处于“定”状态一侧的自保持电磁铁2通入负向电压，产生负向磁场，推杆22被反向吸回，断电后永磁铁会让推杆22维持在此反向状态，而不受推杆22的出料组件4在弹簧6的作用下复位，退出使用状态，再向另一侧的自保持电磁铁2作出“推”和“定”的指令后，另一侧的出料组件4伸出并投入使用，即可实现各自独立、不互相干扰的切换。
31.连接头41外壁上对称地固定有插杆53，连接头41正下方的上限位板51上对称地固定有垫块54，垫块54上开设与插杆53端部相吻合的凹槽；导料管42外壁上固定套接有卡环55，四个矩形凸起呈圆周状排列在卡环55外边沿上，卡环55正上方的下限位板52底部开设有与卡环55相吻合的卡槽56。
32.导轨3与连接头41的滑动配合使得出料组件4的移动轨迹得到限位，而限位组件5的设置则使得出料组件4的移动的始末端均得到限位，下面逐一展开描述：
33.下压过程
34.连接头41受压相对滑轨下移时，当插杆53端部与垫块54相抵时即达到最大限位，垫块54上开设的凹槽对插杆53的包覆使得连接头41在前述“定”的状态下更加稳定，减小连接头41在使用时内部介质流动产生的振动影响；
35.复位过程
36.在弹簧6作用下连接头41复位时，当卡环55与卡槽56贴合时即达到最大限位，卡环55与卡槽56的特殊造型使得卡环55在卡入卡槽56后出料组件4不会发生扭转，进一步提高出料组件4工作状态下的稳定性。
37.防护组件7包括挤压块71和接触块73，均选用柔性橡胶材料制成，接触块73呈圆柱状，顶部中心处开设有倒置的锥形槽74，两端均向外扩径形成等大的延展部，锥形槽74与推杆22挤压接触，挤压块71上开设有与接触块73卡合的凸台状柱槽72。
38.考虑到采用的电磁驱动会使得压头23的移动速度很快，会不可避免地对出料组件4产生冲击，冲击又会带来振动和损伤，因此在出料组件4与压头23的接触部位设置了防护组件7，针对冲击带来的振动，压头23在插入接触块73后，原本单点的作用力由于接触块73的延展部而向外扩展，再通过挤压块71传导到连接头41时，作用力的接触面积得到扩大，这
样就不容易产生晃动，而接触块73与挤压块71上的柱状槽的紧密配合更进一步地提高了稳定，针对冲击带来的损伤，压头23的插入接触块73后，由于接触快选用柔性橡胶材料制成，压头23的压入会使得锥形槽74向内收缩变形，对压头23形成包覆，减缓其冲击的力度，降低损伤
39.自保持电磁铁2通过导线21外连单片机或arm电路板配合继电器进行控制。
40.作为驱动装置的单片机或arm电路板不需要安装安装座1上，而是独立于双喷头43之外，可以显著减少运动过程中的负载重量。
41.安装座1采用铝合金或不锈钢加工成型，边角处均固定有l形的勒边，两个所述电磁铁的外壳的边侧上均对称地固定有挂耳，挂耳上配合有螺钉，通过螺钉使电磁铁与安装座1可拆卸安装。