本實(shí)用新型涉及3D打印設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于3D打印機(jī)的多功能噴頭。

背景技術(shù)：

3D 打印技術(shù)實(shí)際上是一系列快速原型成型技術(shù)的統(tǒng)稱，其基本原理都是疊層制造，由快速原型機(jī)在X-Y 平面內(nèi)通過掃描形式形成工件的截面形狀，而在Z坐標(biāo)間斷地作層面厚度的位移，最終形成三維制件。目前市場上的快速成型技術(shù)分為3DP 技術(shù)、FDM 熔融層積成型技術(shù)、SLA 立體平版印刷技術(shù)、SLS 選區(qū)激光燒結(jié)等。

FDM 熔融層積成型技術(shù)是將絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時三維噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺上，快速冷卻后形成一層截面。一層成型完成后，機(jī)器工作臺下降一個高度（即分層厚度）再成型下一層，直至形成整個實(shí)體造型。其成型材料種類多，成型件強(qiáng)度高、精度較高，主要適用于成型小塑料件。

目前基于 FDM 原理的3D 打印機(jī)在使用中經(jīng)常會碰到以下問題：①打印過程中因送絲輪打滑造成噴頭不出絲或出絲斷斷續(xù)續(xù)；②料盤打印絲斷絲或打印絲供應(yīng)不足導(dǎo)致的打印失?。虎圻M(jìn)絲電機(jī)扭矩不足導(dǎo)致的卡絲；④噴頭體積大、過重導(dǎo)致的整機(jī)不穩(wěn)，模型打印質(zhì)量不好等問題；⑤維修不便；⑥測高及調(diào)平模塊過于復(fù)雜且結(jié)構(gòu)存在缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題在于提供一種用于 3D 打印機(jī)的多功能噴頭，集合了進(jìn)絲、打印絲卡絲檢測、打印絲斷絲檢測、自動測高及調(diào)平功能，且具有體積小、重量輕、進(jìn)絲力度大、打印材質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

為解決上述問題，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案：

一種用于3D打印機(jī)的多功能噴頭，包括支架及設(shè)于支架上的噴嘴組件、加熱組件、送料組件、散熱組件及檢測組件；其中，所述噴嘴組件包括噴嘴和喉管，所述加熱組件設(shè)于噴嘴和喉管之間，用于加熱噴嘴融腔；所述送料組件包括打印絲導(dǎo)管、擠出機(jī)齒輪、與擠出機(jī)齒輪相匹配的轉(zhuǎn)輪及用于驅(qū)動擠出機(jī)齒輪的驅(qū)動電機(jī)，所述打印絲導(dǎo)管、喉管和噴嘴的軸線在同一直線上，所述擠出機(jī)齒輪和轉(zhuǎn)輪設(shè)于打印絲導(dǎo)管和喉管之間，用于將打印絲從打印絲導(dǎo)管送入喉管；所述散熱組件用于冷卻所述喉管，所述檢測組件用于檢測打印絲導(dǎo)管內(nèi)有無打印絲穿過以及所述轉(zhuǎn)輪是否旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步的，所述驅(qū)動電機(jī)通過齒輪組連接所述擠出機(jī)齒輪，所述齒輪組包括小直齒輪和大直齒輪，所述小直齒輪與電機(jī)輸出軸緊配合，并按照一定傳動比與大直齒輪嚙合，所述大直齒輪與所述擠出機(jī)齒輪緊配合。

優(yōu)選的，所述小直齒輪與大直齒輪的傳動比為3:1。

進(jìn)一步的，所述檢測組件包括固定于支架上的電路板及設(shè)于電路板上的打印絲檢測單元和轉(zhuǎn)輪檢測單元，其中，所述打印絲檢測單元為設(shè)于電路板上的限位開關(guān)，所述打印絲導(dǎo)管的側(cè)壁上開有缺口，所述限位開關(guān)通過該缺口進(jìn)入打印絲導(dǎo)管，以檢測打印絲導(dǎo)管內(nèi)有無打印絲穿過。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)輪檢測單元為設(shè)于電路板上與轉(zhuǎn)輪端面相對應(yīng)的光學(xué)傳感器，所述轉(zhuǎn)輪端面設(shè)有易于檢測的條紋或圖案。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)輪通過位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝于所述支架上，所述轉(zhuǎn)輪通過位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝于所述支架上，所述位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)輪與擠出機(jī)齒輪之間的徑向距離，包括轉(zhuǎn)輪壓桿、調(diào)節(jié)螺母、調(diào)節(jié)螺釘及彈簧；其中，所述轉(zhuǎn)輪通過軸承固定安裝于轉(zhuǎn)輪壓桿的一端，所述轉(zhuǎn)輪壓桿間隙活動安裝于電機(jī)輸出軸上，所述彈簧設(shè)于轉(zhuǎn)輪壓桿的另一端和調(diào)節(jié)螺母之間；所述調(diào)節(jié)螺母和調(diào)節(jié)螺釘與設(shè)于支架上的內(nèi)槽配合，使調(diào)節(jié)螺母在調(diào)節(jié)螺釘?shù)淖孕D(zhuǎn)帶動下沿軸向滑動，調(diào)節(jié)彈簧的壓緊程度，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪對打印絲徑向壓力的調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的，還包括測高調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述測高調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括設(shè)有壓力傳感器的測壓塊，所述喉管固定于測壓塊的一端，所述測壓塊的另一端固定于支架上。

進(jìn)一步的，所述加熱組件包括設(shè)于噴嘴和喉管之間的加熱塊及設(shè)于加熱塊側(cè)面的加熱裝置和測溫裝置。

進(jìn)一步的，所述散熱組件包括設(shè)于喉管外側(cè)的散熱片和用于冷卻所述散熱片的風(fēng)扇。

進(jìn)一步的，所述散熱組件還包括風(fēng)道件，所述風(fēng)道件固定于風(fēng)扇出風(fēng)口處，用于對風(fēng)扇出風(fēng)口的風(fēng)向進(jìn)行分流變向，一部分吹向散熱件，另一部分吹向噴嘴下方

本實(shí)用新型的有益效果為：本實(shí)用新型的噴頭集進(jìn)絲檢測、卡絲檢測、自動測高及調(diào)平等功能于一體，且與平常的噴頭比較具有體積小、重量輕、功能多、材料適應(yīng)性強(qiáng)、拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)，可及時檢測出打印過程中出現(xiàn)卡絲、滑絲、斷絲等突發(fā)情況，以便及時進(jìn)行維護(hù)。同時，其進(jìn)絲結(jié)構(gòu)較普通噴頭而言進(jìn)絲力度大，可有效避免由于電機(jī)扭矩小而造成的卡絲現(xiàn)象，且進(jìn)絲過程由風(fēng)扇及時對散熱片降溫，以免熱量傳至喉管處，有效避免了進(jìn)絲過程出現(xiàn)的由于進(jìn)絲阻力大而造成的卡絲、滑絲現(xiàn)象，從而有效解決了打印過程由于噴頭因素而導(dǎo)致打印失敗的問題。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的多功能噴頭較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中實(shí)施例另一側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1實(shí)施例中部分組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖1中實(shí)施例的整體爆炸圖。

附圖標(biāo)記說明：1-噴嘴；2-加熱塊；3-電機(jī)；4-打印絲；5-喉管；6-散熱片；7-小直齒輪；8-大直齒輪；9-檢測絲轉(zhuǎn)輪；10-軸承；11-保持架；12-電路板；13 -端蓋；14-轉(zhuǎn)輪壓桿；15-螺釘；16-螺母；17-風(fēng)扇；18-螺釘；19-軸承；20-打印絲導(dǎo)管；21-連接架；22-風(fēng)道；23-螺釘；24-擠出機(jī)齒輪；25-壓簧；26-螺釘；27-測壓塊；28-加熱裝置；29-墊柱；30-螺釘；31,32-螺釘；33-測溫裝置；34,35-螺釘；36-缺口。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本實(shí)用新型權(quán)利要求的限制。

如圖1-4為本實(shí)用新型的用于 3D 打印機(jī)的多功能噴頭較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，其包括電機(jī)3、小直齒輪7、大直齒輪8、擠出機(jī)齒輪24、保持架11、電路板12、端蓋13、轉(zhuǎn)輪9、轉(zhuǎn)輪壓桿14、壓簧25、打印絲導(dǎo)管20、測壓塊27、喉管5、散熱片6、加熱塊2、噴嘴1、風(fēng)扇17、風(fēng)道22、連接架21等零件，其中，保持架11、端蓋13和連接架21組成支架，電路板12安裝于支架內(nèi)。

電機(jī) 3 與小直齒輪7 依靠平面緊配合，小直齒輪7 與大直齒輪8 按照一定傳動比進(jìn)行嚙合，優(yōu)選傳動比為3:1；大直齒輪8 與擠出機(jī)齒輪24 緊配合。擠出機(jī)齒輪24 兩側(cè)裝配有軸承10，一側(cè)軸承與保持架11 緊配合，另一側(cè)與端蓋13 緊配合，螺釘30 可穿過端蓋13、擠出機(jī)齒輪24、保持架11 等零件固定在電機(jī)3 上，在電機(jī)3 的驅(qū)動下實(shí)現(xiàn)擠出機(jī)齒輪24 轉(zhuǎn)動以驅(qū)動打印絲4 進(jìn)絲的目的。由于打印絲4 進(jìn)絲速度與電機(jī)3 最大扭矩的轉(zhuǎn)速存在一定的速度差，進(jìn)行一定傳動比的傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使電機(jī)3 驅(qū)動過程處在最優(yōu)曲線內(nèi)，實(shí)現(xiàn)最大扭矩進(jìn)絲的目的。

轉(zhuǎn)輪 9 與軸承19 緊配合，通過螺釘18 使軸承19 固定在轉(zhuǎn)輪壓桿14上，轉(zhuǎn)輪壓桿14 可與電機(jī)3 輸出軸間隙配合，轉(zhuǎn)輪壓桿14 一端與小直齒輪7 端面接觸，另一端與端蓋13 上伸出的套管接觸，限制了轉(zhuǎn)輪壓桿14 的軸向滑動，從而實(shí)現(xiàn)了其可繞電機(jī)3 輸出軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)輪壓桿14 另一端使壓簧25 壓在其凸點(diǎn)處，調(diào)節(jié)螺母16、調(diào)節(jié)螺釘15 與保持架11 內(nèi)槽配合，可使調(diào)節(jié)螺母16 滑動而不可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)螺釘15 轉(zhuǎn)動而不可進(jìn)行滑動，通過保持架11 端面的過孔調(diào)節(jié)壓簧25 的壓緊程度，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪9 對打印絲4 的徑向壓力，可針對不同材質(zhì)的打印絲4 進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，增加打印絲4 材質(zhì)適應(yīng)性。

轉(zhuǎn)輪9 端面貼有黑白相間的紙帶，其正對面焊接在電路板12 上的檢測裝置如光學(xué)傳感器可對轉(zhuǎn)輪9 進(jìn)行實(shí)時檢測。工作時，在電機(jī)3 的驅(qū)動下打印絲4 進(jìn)絲，其從動的轉(zhuǎn)輪9 也會相應(yīng)的隨之轉(zhuǎn)動，檢測裝置接收到相應(yīng)的信號。當(dāng)機(jī)器卡絲時，打印絲4會被迫停止向下進(jìn)絲，此時轉(zhuǎn)輪9 也會停止轉(zhuǎn)動，檢測裝置也會收到相應(yīng)的信號，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)絲卡絲檢測功能。優(yōu)選的，轉(zhuǎn)輪9 外邊緣面為半圓形凹槽設(shè)計(jì)，對打印絲4 可起到導(dǎo)向作用，使進(jìn)絲更順暢，降低進(jìn)絲失敗概率。

打印絲導(dǎo)管20鑲嵌至保持架 11 另一卡槽內(nèi)，打印絲4 可通過保持架11 上面的過孔進(jìn)入打印絲導(dǎo)管20。導(dǎo)管側(cè)壁開有缺口36，此缺口36可使焊接在電路板12 上的限位開關(guān)透過此缺口36進(jìn)行打印絲斷絲檢測，當(dāng)打印絲4 通過打印絲導(dǎo)管20 時會按壓限位開關(guān)，當(dāng)沒有打印絲4 或者打印絲4 折斷時，此限位開關(guān)會恢復(fù)至原始狀態(tài)，起到斷絲檢測功能。

打印絲 4 通過打印絲導(dǎo)管20 按壓斷絲檢測限位開關(guān)，送至擠出機(jī)齒輪24 與轉(zhuǎn)輪9 之間，在電機(jī)3 的驅(qū)動下打印絲4 進(jìn)入喉管5。喉管5 側(cè)壁有溫度保護(hù)結(jié)構(gòu)，喉管5 外側(cè)有散熱片6，可對喉管5 及喉管5 以上進(jìn)行溫度控制，使打印絲4 保持一定的韌性以進(jìn)入下面的噴嘴1 融腔處。喉管5 與噴嘴1 中間采用加熱塊2 進(jìn)行連接，加熱塊2 側(cè)面有加熱裝置28、測溫裝置33，可對加熱塊2溫度進(jìn)行精確控制，準(zhǔn)確將溫度傳遞至噴嘴1 融腔處。

喉管5 使用螺釘34 固定在測壓塊27的一端，測壓塊27的另一端通過螺釘35 固定在保持架11 上，在測高過程中噴嘴1 與打印平臺接觸會產(chǎn)生一定的壓力，此時會激活測壓塊27上的壓力傳感器，從而達(dá)到平臺面調(diào)節(jié)功能。具體的，測壓塊27為中間開通孔的鋁塊且上下兩側(cè)面貼有壓力應(yīng)變片，鋁塊的一端在受到壓力的作用下會產(chǎn)生一定的形變，而主要形變在相對薄弱的開通孔處，通孔上下兩側(cè)面會產(chǎn)生相應(yīng)的形變，致使附著在鋁塊上的壓力應(yīng)變片阻值產(chǎn)生相應(yīng)的變化，此變化的阻值反饋到電路上面，從而達(dá)到檢測壓力的目的。采用此種結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)緊湊、體積小，且檢測精度高，保持了整個噴頭的緊湊性。

連接架 21 通過側(cè)面螺釘23 和正面螺釘26 進(jìn)行禁錮，連接架21 可與打印機(jī)進(jìn)行連接，風(fēng)扇17 通過螺釘32 與墊柱29 固定在連接架21 上，風(fēng)道22 固定在風(fēng)扇17 出風(fēng)口處，風(fēng)道22 內(nèi)部對風(fēng)扇17 的風(fēng)向進(jìn)行變向，一部分可對散熱片6 進(jìn)行散熱，另一部分可對模型進(jìn)行快速冷卻。采用此種設(shè)計(jì)，使風(fēng)扇的數(shù)量減少到一個，提高了散熱效率，且保持了整個噴頭的緊湊性。

電路板 12 一面貼緊保持架11 卡槽內(nèi)，另一面貼緊端蓋13，四顆螺釘30 穿過端蓋13、保持架11 固定于電機(jī)3 上。

上述實(shí)施例中的噴頭結(jié)構(gòu)緊湊，拆裝方便、重量輕，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的進(jìn)絲功能、打印絲卡絲檢測功能、打印絲斷絲檢測功能、自動測高及調(diào)平功能等。

以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。