CN104309129B - 喷头调整装置和方法以及立体成型设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体成型设备的喷头调整装置和方法以及立体成型设备和方法，所述喷头调整装置包括：具有第一底面和第一斜面的第一导向块，所述第一底面平行于打印机的打印平台、具有第二斜面的第二导向块、以及可在第一导向块和第二导向块之间位移且具有平行于打印平台的第二底面的移动块，喷头安装于所述第二底面。采用本发明的方案在进行打印时，将不需要打印工作的喷头抬起，进而可有效地避免多喷头打印过程中喷头与打印物件之间的干涉，避免了不进行打印工作的喷头刮到打印对象而造成的积料和刮伤，使得打印物品表面光滑，提高了打印物品的质量和打印效率，比现有技术节省打印了材料和打印工时。

Description

喷头调整装置和方法以及立体成型设备和方法

技术领域

本发明涉及三维打印技术，特别涉及一种立体成型设备(例如三维打印机)的推拉式喷头调整装置和方法，以及立体成型设备和立体成型方法。

背景技术

三维(3D)打印机是一种数字模型文件为基础，运用可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的打印机。已经越来越广泛地应用于模具制造、工业设计等领域。

随着三维打印技术的高速发展，为了追求更加快速的打印需要，采用双喷头乃至多喷头打印机已经越来越被重视和使用。

现有的三维多喷头打印机中，喷头位置的设计，是将多个喷头固定于同一基准平面上。这样无论从加工还是组装上都会存在误差，即无法保证每个喷头的高度完全一致。在实际打印时，三维多喷头只有一个喷头工作，其它喷头处于闲置状态并随着打印喷头的方向与工作的喷头同步运动。这样，当一个喷头打印时，其它喷头就有可能刮到打印对象(即工作喷头打印出的材料)，在打印精度越高的情况下这种情况发的生概率越高，进而造成由于喷头刮到打印对象而造成的积料、刮伤而致使打印物品表面粗糙不光滑，降低了打印物品的质量，造成了打印效率低下，浪费材料、工时的状况。例如图1所示中，喷头A和喷头B处于同一水平面，距离打印平台1的高度一致，喷头出料2的厚度在0.2～0.4mm，喷头的喷嘴直径为0.4mm，当喷头A打印出料时，喷头B随着喷头A的移动方向而同步移动时，因为喷头A的出料2在固化时的不平整，会造成与喷头B的高度差，使得喷头B刮在喷头A所打印出的对象材料表面。

因此，对于三维打印机的多喷头设计尚具有进一步改进之处。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种喷头调整装置、喷头调整方法以及立体成型设备和立体成型方法，以避免由于在立体成型时，喷头刮到打印对象而造成的积料、刮伤而致使打印物品表面粗糙不光滑，降低打印物品的质量，造成了打印效率低下，浪费材料、工时等问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种立体成型设备的喷头调整装置，包括：

第一导向块，具有一第一底面和第一斜面，所述第一底面平行于打印平台，所述第一斜面与第一底面之间呈锐角；

第二导向块，具有一第二斜面；

移动块，位于所述第一导向块和第二导向块之间，具有一第三斜面、第四斜面和第二底面，所述第二底面平行于所述打印平台，且喷头安装于所述第二底面。

进一步，所述第一斜面、第二斜面、第三斜面、第四斜面相互平行，且第三斜面接触于第一斜面，第四斜面接触于第二斜面。

进一步，所述立体成型设备的喷头调整装置还包括：

限位装置，用于限制所述移动块的第二底面与所述打印平台之间的最短限位距离。

进一步，当所述移动块的第二底面与所述打印平台之间为最短限位距离时，所述喷头位于打印位置。

进一步，所述限位装置为一限位块；

所述限位块的顶面位于所述打印平台以上的所述最短限位距离处，当所述移动块的第二底面与所述打印平台之间达到所述最短限位距离时，所述第二底面与所述限位块的顶面接触。

进一步，所述立体成型设备的喷头调整装置还包括：

驱动装置，连接于所述移动块，用于驱动所述移动块在第一导向块和第二导向块之间的位移。

进一步，所述驱动装置包括：电动马达以及由所述电动马达驱动的传动元件，所述传动元件连接于所述移动块。

一种立体成型设备的喷头调整方法，适用于如上任一项所述的立体成型设备的喷头调整装置，该方法包括：

控制移动块在第一导向块和第二导向块之间进行位移，使得移动块的第二底面与打印平台之间为最短限位距离时，安装于所述移动块的第二底面的喷头进行打印；

安装于所述移动块的第二底面的喷头停止打印后，移动块在第一导向块和第二导向块之间进行位移，使得移动块的第二底面与打印平台的间距大于所述最短限位距离。

进一步，当所述移动块的第二底面与所述打印平台之间为最短限位距离时，所述第二底面与一限位装置的顶面接触。

一种立体成型设备，包括：机架、打印平台、电机组件以及喷头组件；

所述喷头组件包括如上任一项所述的喷头调整装置以及至少2个喷头，所述喷头组件连接于所述电机组件。

进一步，所述喷头组件的第一喷头安装于所述喷头调整装置的移动块的第二底面；所述喷头组件的第二喷头固定连接于所述电机组件。

一种立体成型方法，适用于如上所述的立体成型设备，该方法包括：

所述喷头组件的第一喷头安装于所述喷头调整装置的移动块的第二底面，调整移动块的第二底面与打印平台之间为最短限位距离，控制所述第一喷头进行打印；

当所述第一喷头停止打印后，调整移动块的第二底面与打印平台的间距大于所述最短限位距离，控制所述喷头组件的第二喷头进行打印，所述第二喷头固定连接于电机组件。

从上述方案可以看出，采用本发明的喷头调整装置和方法，在进行打印时，将不需要打印工作的喷头抬起，进而采用以本发明的喷头调整装置和方法为基础的立体成型设备和方法进行立体成型时，可有效地避免多喷头打印过程中喷头与打印物件之间的干涉，避免了不进行打印工作的喷头刮到打印对象而造成的积料和刮伤，使得打印物品表面光滑，提高了打印物品的质量和打印效率，比现有技术节省打印了材料和打印工时。

附图说明

图1为现有的一种三维打印机喷头位置示意图；

图2为本发明的立体成型设备的喷头调整装置实施例示意图；

图3为本发明的喷头调整装置应用于立体成型设备的实施例一示意图；

图4为本发明的喷头调整装置应用于立体成型设备的实施例二示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

如图2所示，本发明的立体成型设备的喷头调整装置实施例包括第一导向块3、第二导向块4、移动块5和限位装置。其中，第一导向块3具有一第一底面31和第一斜面32，所述第一底面31平行于打印机的打印平台1，所述第一斜面32与第一底面31之间呈锐角；第二导向块4具有一第二斜面41；移动块5位于第一导向块3和第二导向块4之间，具有一第三斜面51、第四斜面52和第二底面53，第二底面53平行于所述打印机的打印平台1，喷头7安装于第二底面53；第一斜面32、第二斜面41、第三斜面51、第四斜面52相互平行，且第三斜面51接触于第一斜面32，第四斜面52接触于第二斜面41；限位装置用于限制移动块5的第二底面53与打印平台1之间的最短限位距离H；所述限位装置为一限位块6，限位块6的顶面61位于打印平台1以上的最短限位距离处(图1中虚线处)。当移动块5的第二底面53与打印平台1之间达到最短限位距离H时，第二底面53与限位块6的顶面61接触，使得移动块5不能再继续下移，此时，即当移动块5的第二底面53与打印平台1之间为最短限位距离H时，喷头7恰后位于打印位置。

为了驱动移动块5的移动，本发明的喷头调整装置实施例中还进一步包括驱动装置(图中未示出)。所述驱动装置连接于移动块5，用于驱动移动块5在第一导向块3和第二导向块4之间的位移，以使移动块5的第二底面53靠近或者远离打印平台1。作为一个具体实施例，所述驱动装置包括电动马达以及由所述电动马达驱动的传动杆，所述传动杆连接于所述移动块5。

随上述打印机的喷头调整装置，本发明实施例还提供一种打印机的喷头高度调整方法，该方法包括：

控制移动块5在第一导向块3和第二导向块4之间进行位移，使得移动块5的第二底面53与打印平台1之间为最短限位距离H时，安装于移动块5的第二底面53的喷头7进行打印；其中，当移动块5的第二底面53与打印平台1之间为最短限位距离H时，所述第二底面53与一限位装置(限位块6)的顶面接触；

安装于移动块5的第二底面53的喷头7停止打印后，移动块5在第一导向块3和第二导向块4之间进行位移，使得移动块5的第二底面53与打印平台1的间距大于最短限位距离H。

以下结合三维多喷头打印机对本发明的喷头调整装置的工作状态进行进一步说明。其中，喷头B安装于本发明的喷头调整装置，而喷头A固定。

如图3所示，立体成型设备(例如三维多喷头打印机)中，喷头B被喷头调整装置拉高，喷头A进行打印，此时由于喷头B被拉高，进而喷头B不会刮到喷头A的打印对象。

如图4所示，喷头A打印结束，采用喷头B打印时，在外动力F(来源于驱动装置)的作用下，移动块5沿第一导向块3的第一斜面32斜下位移，位移的水平距离可以通过下式计算：

S＝h/tanα

其中，S为移动块5的横向移动距离，h为移动块5的纵向移动距离，α为第一斜面32和第一底面31之间的夹角。

为了防止喷头B在打印时，喷头A可能刮到喷头B的打印对象的情况，喷头B的长度要大于喷头A的长度(例如长度相差Δh)。

在移动块5沿第一导向块3的第一斜面32滑下的同时，打印平台1下移Δh高度。这时喷头B的高度和喷头A的高度差为Δh，喷头B开始打印。此时由于喷头A没有贴到打印平台1，进而喷头A不会刮到喷头B的打印对象。

在喷头B打印完成后，再使用喷头A打印时，只需要在外力作用下将移动块5沿第一导向块3的第一斜面32上滑回图3所示位置，同时打印平台1上移Δh高度即可。

本实施例中，配合喷头A和喷头B的打印，打印平台1可进行上下移动，以喷头B打印时打印平台1所在面为基准面，则当喷头B打印完成而被喷头调整装置拉起，进而将要使用喷头A打印时，打印平台1上移Δh高度，以便于喷头A的打印，在喷头A打印过程中，虽然打印平台1上移了Δh高度，但是喷头B的上移高度大于打印平台1的上移，所以喷头B不会刮蹭到喷头A的出料。当喷头A打印完毕，将要使用喷头B打印时，将打印平台1下移Δh高度，并由喷头调整装置将喷头B下移以进行打印，则因为打印平台1下移了Δh高度，喷头A便不会刮蹭到新的出料，以及不会刮蹭到喷头A之前的出料。

随同上述喷头调整装置，本发明实施例还提供了一种立体成型设备，其包括机架、打印平台、电机组件以及喷头组件，其中，所述喷头组件包括了上述的喷头调整装置以及至少2个喷头，所述喷头组件连接于所述电机组件。

在所述喷头组件中，第一喷头安装于所述喷头调整装置的移动块5的第二底面53，第二喷头固定连接于所述电机组件。

随同上述立体成型设备，本发明实施例还提供了一种立体成型方法，该方法包括：

所述喷头组件的第一喷头安装于所述喷头调整装置的移动块5的第二底面53，调整移动块5的第二底面53与打印平台1之间为最短限位距离H，控制所述第一喷头进行打印；

当所述第一喷头停止打印后，调整移动块5的第二底面53与打印平台1的间距大于所述最短限位距离H，控制所述喷头组件的第二喷头进行打印，所述第二喷头固定连接于电机组件。

本发明实施例提供的立体成型设备例如三维(3D)打印机。

在使用多喷头的立体成型设备中，采用本发明的喷头调整装置和方法，在进行打印时，将不需要打印工作的喷头抬起，进而采用以本发明的喷头调整装置和方法为基础的立体成型设备和方法进行立体成型时，可有效地避免多喷头打印过程中喷头与打印物件之间的干涉，避免了不进行打印工作的喷头刮到打印对象而造成的积料和刮伤，使得打印物品表面光滑，提高了打印物品的质量和打印效率，比现有技术节省打印了材料和打印工时。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种立体成型设备的喷头调整装置，包括：

第一导向块，具有一第一底面和第一斜面，所述第一底面平行于打印平台，所述第一斜面与第一底面之间呈锐角；

第二导向块，具有一第二斜面；

其特征在于，还包括：

移动块，位于所述第一导向块和第二导向块之间，具有一第三斜面、第四斜面和第二底面，所述第二底面平行于所述打印平台，且喷头安装于所述第二底面；

其中，所述第一斜面、第二斜面、第三斜面、第四斜面相互平行，且第三斜面接触于第一斜面，第四斜面接触于第二斜面。

2.根据权利要求1所述的立体成型设备的喷头调整装置，其特征在于，所述立体成型设备的喷头调整装置还包括：

限位装置，用于限制所述移动块的第二底面与所述打印平台之间的最短限位距离。

3.根据权利要求2所述的立体成型设备的喷头调整装置，其特征在于：当所述移动块的第二底面与所述打印平台之间为最短限位距离时，所述喷头位于打印位置。

4.根据权利要求2所述的立体成型设备的喷头调整装置，其特征在于：

所述限位装置为一限位块；

所述限位块的顶面位于所述打印平台以上的所述最短限位距离处，当所述移动块的第二底面与所述打印平台之间达到所述最短限位距离时，所述第二底面与所述限位块的顶面接触。

5.根据权利要求1所述的立体成型设备的喷头调整装置，其特征在于，所述立体成型设备的喷头调整装置还包括：

驱动装置，连接于所述移动块，用于驱动所述移动块在第一导向块和第二导向块之间的位移。

6.根据权利要求5所述的立体成型设备的喷头调整装置，其特征在于，所述驱动装置包括：电动马达以及由所述电动马达驱动的传动元件，所述传动元件连接于所述移动块。

7.一种立体成型设备的喷头调整方法，适用于权利要求1至6任一项所述的立体成型设备的喷头调整装置，该方法包括：

控制移动块在第一导向块和第二导向块之间进行位移，使得移动块的第二底面与打印平台之间为最短限位距离时，安装于所述移动块的第二底面的喷头进行打印；

安装于所述移动块的第二底面的喷头停止打印后，移动块在第一导向块和第二导向块之间进行位移，使得移动块的第二底面与打印平台的间距大于所述最短限位距离。

8.根据权利要求7所述的立体成型设备的喷头调整方法，其特征在于：当所述移动块的第二底面与所述打印平台之间为最短限位距离时，所述第二底面与一限位装置的顶面接触。

9.一种立体成型设备，包括：机架、打印平台、电机组件以及喷头组件；其特征在于：

所述喷头组件包括权利要求1至6任一项所述的喷头调整装置以及至少2个喷头，所述喷头组件连接于所述电机组件。

10.根据权利要求9所述的立体成型设备，其特征在于：所述喷头组件的第一喷头安装于所述喷头调整装置的移动块的第二底面；所述喷头组件的第二喷头固定连接于所述电机组件。

11.一种立体成型方法，适用于权利要求9所述的立体成型设备，该方法包括：

所述喷头组件的第一喷头安装于所述喷头调整装置的移动块的第二底面，调整移动块的第二底面与打印平台之间为最短限位距离，控制所述第一喷头进行打印；

当所述第一喷头停止打印后，调整移动块的第二底面与打印平台的间距大于所述最短限位距离，控制所述喷头组件的第二喷头进行打印，所述第二喷头固定连接于电机组件。