全文摘要
本实用新型提出的是一种3D打印机自动换料装置，其结构包括A送料电机，B送料电机，送料管，换料电机，换料台，光电门检测台，光电门传感器，机身，丝杆传动结构；其中A送料电机和B送料电机并列设于机身上表面的右侧，换料台设于机身上表面的左侧，A送料电机和B送料电机分别通过1根送料管与换料台连接；换料台的左侧设有光电门检测台，光电门检测台的顶端设有光电门传感器；换料台的下端与丝杆传动结构连接，丝杆传动结构的一端连接换料电机。本实用新型的优点：1）具有较高的稳定性和准确度，结构精密小巧，大幅降低了成本；2）实现了3D打印机换料过程的全自动化，提高了生产效率，减少耗材的浪费。
主设计要求
1.一种3D打印机自动换料装置，其特征是包括A送料电机（1），B送料电机（2），送料管（3），换料电机（4），换料台（5），光电门检测台（6），光电门传感器（7），机身（8），丝杆传动结构（9）；其中A送料电机（1）和B送料电机（2）并列设于机身（8）上表面的右侧，换料台（5）设于机身（8）上表面的左侧，A送料电机（1）和B送料电机（2）分别通过1根送料管（3）与换料台（5）连接；换料台（5）的左侧设有光电门检测台（6），光电门检测台（6）的顶端设有光电门传感器（7）；换料台（5）的下端与丝杆传动结构（9）连接，丝杆传动结构（9）的一端连接换料电机（4）。
设计方案
1.一种3D打印机自动换料装置，其特征是包括A送料电机（1），B送料电机（2），送料管（3），换料电机（4），换料台（5），光电门检测台（6），光电门传感器（7），机身（8），丝杆传动结构（9）；其中A送料电机（1）和B送料电机（2）并列设于机身（8）上表面的右侧，换料台（5）设于机身（8）上表面的左侧，A送料电机（1）和B送料电机（2）分别通过1根送料管（3）与换料台（5）连接；换料台（5）的左侧设有光电门检测台（6），光电门检测台（6）的顶端设有光电门传感器（7）；换料台（5）的下端与丝杆传动结构（9）连接，丝杆传动结构（9）的一端连接换料电机（4）。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印机自动换料装置，其特征是所述的A送料电机（1）、B送料电机（2）均采用两相四线步进电机，ABS丝状耗材穿过送料电机顶部的1对通孔，并被步进电机顶端的齿轮和固定于送料电机上表面的滚轮所夹持。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印机自动换料装置，其特征是所述的送料管（3）为聚四氟乙烯材质，内部中空。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印机自动换料装置，其特征是所述的换料电机（4）为两相四线步进电机。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印机自动换料装置，其特征是所述的换料台（5）的横截面呈T字形，其顶端设有2个出料孔，分别与A送料电机（1）的送料管（3）和B送料电机（2）的送料管（3）相连接；换料台（5）的底部设有丝孔，用于与丝杆传动结构（9）中的丝杆相连接。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印机自动换料装置，其特征是所述的光电门检测台（6）顶部的中央设有通孔，并通过软管连接至3D打印机机身自带的热熔电机。
7.根据权利要求1所述的一种3D打印机自动换料装置，其特征是所述的光电门传感器（7）采用槽型光耦对射光电传感器。
8.根据权利要求1所述的一种3D打印机自动换料装置，其特征是所述的丝杆传动结构（9）包括1根丝杆和2个固定台，其中2个固定台固定于机身（8）上表面换料台（5）的两侧，其中央设有丝孔，丝杆分别穿过换料台（5）底部的丝孔和2个固定台中央的丝孔固定，丝杆的一端连接换料电机（4），丝杆的方向与换料台（5）顶部出料孔的方向相垂直。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及的是一种基于丝杆传动和光电传感的3D打印机自动换料装置，属于技术领域。
背景技术
目前市面上广泛应用的3D打印机是熔融沉积成型（FDM）打印机，其工作原理如下：加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动，热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓；一层截面成型完成后，工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，层叠形成截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。
市面上广泛应用的FDM型3D打印机，其生产过程中存在一个换料的过程。如果打印工件所需耗材大于一个料盘所装载的材料，料盘上的材料就无法使用而导致浪费。现在普遍使用的换料方法是人工换料；而人工换料存在一定的难度，不利于非专业人员使用，且会降低生产效率；同时，目前市面上还没有能够广泛应用的换料装置，类似的装置多采用滚轮传动结构，且使用了大量步进电机，需要复杂的驱动电路和结构搭建，成本较高。
现有FDM型3D打印机使用的主流耗材为 ABS丝状材料，具有强度高、韧性好、易于加工成型等优点，但同时ABS耗材具有使用温度苛刻的特性，它的成型温度在240~265℃，温度太高会导致ABS分解，温度太低则会导致材料的流动性不良，上述特性也进一步加大了人工换料的难度。
发明内容
本实用新型提出的是一种3D打印机自动换料装置，其目的在于克服上述现有3D打印机换料方式繁琐、人工换料难度大等缺陷，采用光电门传感器和丝杆传动结构相结合，实现3D打印机换料的全自动化，使得3D打印机耗材利用更充分，在减少耗材浪费的同时有效规避大众使用时经常遇到的堵头现象，使得3D打印机更容易被大众接受和使用。
本实用新型的技术解决方案：一种3D打印机自动换料装置，其结构包括A送料电机1，B送料电机2，送料管3，换料电机4，换料台5，光电门检测台6，光电门传感器7，机身8，丝杆传动结构9；其中A送料电机1和B送料电机2并列设于机身8上表面的右侧，换料台5设于机身8上表面的左侧，A送料电机1和B送料电机2分别通过1根送料管3与换料台5连接；换料台5的左侧设有光电门检测台6，光电门检测台6的顶端设有光电门传感器7；换料台5的下端与丝杆传动结构9连接，丝杆传动结构9的一端连接换料电机4。
优选的，所述的A送料电机1、B送料电机2均采用两相四线步进电机， ABS丝状耗材穿过送料电机顶部的1对通孔，并被步进电机顶端的齿轮和固定于送料电机上表面的滚轮所夹持；所述的送料管3为聚四氟乙烯材质，内部中空；所述的换料电机4为两相四线步进电机。
优选的，所述的换料台5的横截面呈T字形，其顶端设有2个出料孔，分别与A送料电机1的送料管3和B送料电机2的送料管3相连接；换料台5的底部设有丝孔，用于与丝杆传动结构9中的丝杆相连接。
优选的，所述的光电门检测台6顶部的中央设有通孔，并通过软管连接至3D打印机机身自带的热熔电机，用于检测进料状态，并保证ABS丝状耗材正常输出至3D打印机；所述的光电门传感器7采用槽型光耦对射光电传感器。
优选的，所述的丝杆传动结构9包括1根丝杆和2个固定台，其中2个固定台固定于机身8上表面换料台5的两侧，其中央设有丝孔，丝杆分别穿过换料台5底部的丝孔和2个固定台中央的丝孔固定，丝杆的一端连接换料电机4，丝杆的方向与换料台5顶部出料孔的方向相垂直。
本实用新型的优点：
1）采用光电门传感器，结合丝杆传动结构和单片机控制电路，具有较高的稳定性和准确度，并且结构精密小巧，大幅降低了成本，方便了大规模工业量产和投入实际应用，有利于3D打印机技术的普及；
2）实现了3D打印机换料过程的全自动化，打印工件的过程中不必人工进行看守，大大减轻了操作者的工作负担，提高了生产效率，减少耗材的浪费，更便于大众的使用。
附图说明
附图1是本实用新型一种3D打印机自动换料装置的结构示意图。
附图2是本实用新型一种3D打印机自动换料装置的电路结构图。
附图3是A、B送料电机的结构示意图。
附图4是换料台与换料电机局部结构示意图。
图中1是A送料电机，2是B送料电机，3是送料管，4是换料电机，5是换料台，6是光电门检测台，7是光电门传感器，8是机身，9是丝杆传动结构。
具体实施方式
如图1所示，一种3D打印机自动换料装置，其结构包括A送料电机1，B送料电机2，送料管3，换料电机4，换料台5，光电门检测台6，光电门传感器7，机身8，丝杆传动结构9；其中A送料电机1和B送料电机2并列设于机身8上表面的右侧，换料台5设于机身8上表面的左侧，A送料电机1和B送料电机2分别通过1根送料管3与换料台5连接；换料台5的左侧设有光电门检测台6，光电门检测台6的顶端设有光电门传感器7；换料台5的下端与丝杆传动结构9连接，丝杆传动结构9的一端连接换料电机4。
所述的A送料电机1、B送料电机2和换料电机4均采用两相四线步进电机，如图3所示，ABS丝状耗材穿过送料电机顶部的1对通孔，并被步进电机顶端的齿轮和固定于送料电机上表面的滚轮所夹持，当步进电机旋转时，通过齿轮带动ABS丝状耗材使其沿旋转方向移动，并进入送料管3之中。
所述的送料管3为聚四氟乙烯材质，内部中空，能够耐高温，用于输送ABS丝状耗材。
如图4所示，所述的换料台5的横截面呈T字形，其顶端设有2个出料孔，分别与A送料电机1的送料管3和B送料电机2的送料管3相连接；换料台5的底部设有丝孔，用于与丝杆传动结构9中的丝杆相连接。
所述的光电门检测台6顶部的中央设有通孔，并通过软管连接至3D打印机机身自带的热熔电机，用于检测进料状态，并保证ABS丝状耗材正常输出至3D打印机；光电门传感器7采用槽型光耦对射光电传感器，能够灵敏检测ABS丝状耗材的通过状态，当ABS丝状耗材全部通过时，则发出信号给单片机。
所述的丝杆传动结构9包括1根丝杆和2个固定台，其中2个固定台固定于机身8上表面换料台5的两侧，其中央设有丝孔，丝杆分别穿过换料台5底部的丝孔和2个固定台中央的丝孔固定，丝杆的一端连接换料电机4，丝杆的方向与换料台5顶部出料孔的方向相垂直；当换料电机4旋转时，丝杆旋转，带动换料台5在丝杆方向上平移。
如图2所示，3D打印机自动换料装置的工作过程通过单片机来控制，单片机模块采用宏晶科技型号为STC15W4K32S4的单片机；实际使用时，将ABS丝状耗材送入A送料电机1和B送料电机2，其末端分别经过各自的送料管3到达换料台5等待换料；打印时，先通过A送料电机1输送第1根ABS丝状耗材，将换料台5顶部与A送料电机1连接的出料孔与光电门检测台6顶部中央的通孔相对应，第1根ABS丝状耗材在A送料电机1以及3D打印机机身的热熔电机的带动下前进，在经过光电门检测台6时，光电门传感器7检测ABS丝状耗材的状态，当第1根ABS丝状耗材全部通过后，光电门传感器7检测到该耗材已经使用耗尽，同时将信号传输至单片机，单片机输出信号使换料电机4旋转，进而使得丝杆9带动换料台5运动，将换料台5顶部与B送料电机2连接的出料孔与光电门检测台6顶部中央的通孔相对应，同时A送料电机1在单片机的控制下停止旋转，B送料电机2启动旋转，将之前已经在既定位置安放好的第2根ABS丝状耗材送入光电门检测台6，在3D打印机机身自带的的热熔电机和送料电机B的共同作用下前进，完成换料；由此循环往复，即达成3D打印机的自动换料过程。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920028794.0
申请日:2019-01-08
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:84(南京)
授权编号:CN209381387U
授权时间:20190913
主分类号:B29C 64/118
专利分类号:B29C64/118;B29C64/321;B33Y40/00
范畴分类:17J;
申请人:南京林业大学
第一申请人:南京林业大学
申请人地址:210037 江苏省南京市龙蟠路159号
发明人:侯虎;徐慧;王彬;谢铁文
第一发明人:侯虎
当前权利人:南京林业大学
代理人:沈根水
代理机构:32215
代理机构编号:南京君陶专利商标代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计