一種單噴頭多通道三維打印的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種單噴頭多通道三維打印機，其特征在于：它包括主控裝置、出料控制裝置、空間定位裝置和噴頭；主控裝置包括電源模塊、微控制器、接口模塊、電機驅(qū)動模塊、外部存儲器模塊和輸入輸出模塊，接口模塊包括USB接口和出料裝置接口模塊，電機驅(qū)動模塊包括X軸電機驅(qū)動、Y軸電機驅(qū)動和Z軸電機驅(qū)動模塊，輸入輸出模塊包括鍵盤和LCD顯示模塊；電源模塊、接口模塊、電機驅(qū)動模塊、外部存儲器模塊和輸入輸出模塊均與微控制器連接，微控制器通過出料裝置接口模塊與出料控制裝置連接，并通過電機驅(qū)動模塊與空間定位裝置連接，出料控制裝置與設(shè)置在空間定位裝置中的噴頭連接。本實用新型可以廣泛應(yīng)用于粘稠或速干液體的打印領(lǐng)域。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種三維打印機，特別是關(guān)于一種單噴頭多通道三維打印機裝 置。 一種單噴頭多通道三維打印機

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會和科技的飛速發(fā)展，人們對物品的材質(zhì)、色彩的要求也越來越高。目前的 三維打印機采用單噴頭單通道的設(shè)計結(jié)構(gòu)，打印出的物品只能由單種材料構(gòu)建。另外，目前 市面上三維打印機的出料裝置多采用機械方式進行控制，控制過程中極易產(chǎn)生機械誤差， 從而影響所打印物品的精度和外觀。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種采用智能控制方式的單噴頭多通道 三維打印機。該三維打印機采用智能控制方式控制多個出料裝置，并且能夠在不更換噴頭 的情況下實現(xiàn)多種材料的切換。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案：一種單噴頭多通道三維打印機， 其特征在于：它包括主控裝置、出料控制裝置、空間定位裝置和噴頭；所述主控裝置包括電 源模塊、微控制器、接口模塊、電機驅(qū)動模塊、外部存儲器模塊和輸入輸出模塊，所述接口模 塊包括USB接口模塊和出料裝置接口模塊，所述電機驅(qū)動模塊包括X軸電機驅(qū)動模塊、Y軸 電機驅(qū)動模塊和Z軸電機驅(qū)動模塊，所述輸入輸出模塊包括鍵盤模塊和LCD顯示模塊；所述 電源模塊、USB接口模塊、出料裝置接口模塊、X軸電機驅(qū)動模塊、Y軸電機驅(qū)動模塊、Z軸電 機驅(qū)動模塊、外部存儲器模塊、鍵盤模塊和IXD顯示模塊均與微控制器連接，所述微控制器 通過所述出料裝置接口模塊與所述出料控制裝置連接，并通過所述電機驅(qū)動模塊與所述空 間定位裝置連接，所述出料控制裝置與所述噴頭連接，所述噴頭設(shè)置在所述空間定位裝置 中。
[0005] 所述接口模塊中設(shè)置SD卡接口模塊，所述SD卡接口模塊與所述微控制器連接，所 述微控制器通過所述SD卡接口模塊讀取預(yù)存在SD卡中的物品打印信息。
[0006] 所述出料控制裝置包括若干出料通道和一清洗通道，所述出料通道和清洗通道均 與所述主控裝置連接；所述清洗通道采用與所述出料通道相同的結(jié)構(gòu)，所述出料通道包括 壓力泵、壓力傳感器、儲料罐和電磁閥門；所述壓力泵、壓力傳感器和電磁閥門均通過所述 出料裝置接口模塊與所述微控制器連接，所述壓力泵與壓力傳感器以及儲料罐連接，所述 電磁閥門設(shè)置在所述儲料罐與噴頭連接的管道上。
[0007] 所述空間定位裝置包括X軸定位裝置、Y軸定位裝置和Z軸定位裝置；所述X軸定 位裝置包括與X軸驅(qū)動電機連接的X軸傳動桿以及位于所述X軸傳動桿上的X軸滑塊；所 述Y軸定位裝置包括與Y軸驅(qū)動電機連接的Y軸傳動桿；所述Z軸定位裝置包括與Z軸驅(qū) 動電機連接的Z軸傳動桿以及位于所述Z軸傳動桿上的Z軸滑塊；所述X軸驅(qū)動電機、Y軸 驅(qū)動電機和Z軸驅(qū)動電機均與所述出料裝置接口模塊連接；所述噴頭固定連接在所述X軸 滑塊上，所述Y軸傳動桿與X軸滑塊連接在一起；所述Z軸滑塊與X軸傳動桿連接，使所述 X軸傳動桿與Y軸傳動桿構(gòu)成的平面能夠在所述z軸傳動桿上移動。
[0008] 所述X軸電機驅(qū)動模塊、Y軸電機驅(qū)動模塊和Z軸電機驅(qū)動模塊分別通過5. 08端 子與所述X軸驅(qū)動電機、Y軸驅(qū)動電機和Z軸驅(qū)動電機連接。
[0009] 本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：1、本實用新型由于采用主 控裝置將出料控制信號和電機驅(qū)動信號分別傳輸至所述出料控制裝置和空間定位裝置，并 控制出料控制裝置將物料傳送至噴頭，控制空間定位裝置確定噴頭在空間的位置，由噴頭 打印輸出預(yù)打印的物品，因此本實用新型采用智能控制方式打印輸出預(yù)設(shè)物品，打印更精 準(zhǔn)，能夠有效減少機械控制誤差。2、本實用新型由于在出料控制裝置的各出料通道設(shè)置壓 力傳感器，由壓力傳感器實時檢測所在出料通道壓力泵的壓力值并傳輸至主控裝置的微控 制器中，由主控裝置對各出料通道的壓力進行實時監(jiān)控；主控裝置通過出料控制信號控制 連接在噴頭傳送管道上的電磁閥門開啟或關(guān)閉，因此本實用新型能夠通過實時調(diào)節(jié)各出料 通道的壓力和電磁閥門的開關(guān)速度使物料平穩(wěn)的輸出，從而使打印輸出的物品更精準(zhǔn)。3、 本實用新型由于在出料控制裝置設(shè)置若干出料通道，并由主控裝置控制各出料通道將物料 傳送至噴頭打印輸出，因此本實用新型在使用過程中不需更換物料就能夠?qū)崿F(xiàn)多種物料的 可控輸出。4、本實用新型由于設(shè)置X軸定位裝置、Y軸定位裝置和Z軸定位裝置，并將噴頭 固定連接在X軸定位裝置中的位于X軸傳動桿上的X軸滑塊上，X軸滑塊與Y軸定位裝置 中的Y軸傳動桿連接，Y軸傳動桿能夠隨X軸滑塊移動，位于Z軸傳動桿上的Z軸滑塊與X 軸傳動桿連接，使X軸傳動桿與Y軸傳動桿構(gòu)成的平面能夠在z軸傳動桿上移動，因此本實 用新型能夠使噴頭工作于三維空間的任何一個工作點。5、本實用新型由于在出料控制裝置 中設(shè)置清洗通道，并通過主控裝置控制清洗通道將清洗液輸出至噴頭并對其進行沖洗，因 此本實用新型使用時不會因為物料的隨意切換而造成物料的混合。基于以上優(yōu)點，本實用 新型可以廣泛應(yīng)用于粘稠液體或速干液體的打印領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是本實用新型三維打印機的整體結(jié)構(gòu)示意圖
[0011] 圖2是主控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0012] 圖3是出料控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0013] 圖4是空間定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0014] 圖5是X軸定位裝置和Y軸定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0016] 如圖1所示，本實用新型的單噴頭多通道三維打印機包括主控裝置1、出料控制裝 置2、空間定位裝置3和噴頭4。在主控裝置1中預(yù)設(shè)物品打印信息，根據(jù)預(yù)設(shè)的物品打印 信息，主控裝置1將出料控制信號和電機驅(qū)動信號分別傳輸至出料控制裝置2和空間定位 裝置3,出料控制裝置2根據(jù)接收到的出料控制信號將物料通過傳送管道傳送至噴頭4,空 間定位裝置3根據(jù)接收到的電機驅(qū)動信號確定噴頭4在空間的位置，由噴頭4打印輸出預(yù) 打印的物品。本實用新型的單噴頭多通道三維打印機可以打印由奶油、果醬、巧克力等粘稠 液體構(gòu)成的物品。
[0017] 上述實施例中，如圖2所示，主控裝置1包括電源模塊11、微控制器12、接口模塊 13、電機驅(qū)動模塊14、外部存儲器模塊15和輸入輸出模塊16。其中，接口模塊13包括USB 接口模塊131和出料裝置接口模塊132。電機驅(qū)動模塊14包括X軸電機驅(qū)動模塊141、Y軸 電機驅(qū)動模塊142和Ζ軸電機驅(qū)動模塊143。電源模塊11為微控制器12提供電源，PC機 (圖中未示出）中預(yù)設(shè)的物品打印信息通過USB接口模塊131傳輸至微控制器12,微控制器 12根據(jù)接收到的物品打印信息輸出出料控制信號和電機驅(qū)動信號，出料控制信號通過出料 裝置接口模塊132傳輸至出料控制裝置2,電機驅(qū)動信號分別通過X軸電機驅(qū)動模塊141、 Y軸電機驅(qū)動模塊142和Z軸電機驅(qū)動模塊143傳輸至空間定位裝置3。外部存儲器模塊 15用于存儲超出微控制器12內(nèi)部存儲空間的數(shù)據(jù)。輸入輸出模塊16包括鍵盤模塊161和 IXD顯示模塊162。通過鍵盤模塊161向微控制器12輸入重啟、暫停等系統(tǒng)狀態(tài)信息，通過 LCD顯示模塊162顯示打印進程、打印狀態(tài)和故障提示等信息。
[0018] 上述實施例中，如圖2所示，在接口模塊13中還設(shè)置SD卡接口模塊133,將物品打 印信息預(yù)存在SD卡（圖中未示出）中，微控制器12通過SD卡接口模塊133直接讀取預(yù)存在 SD卡中的物品打印信息，從而使本實用新型能夠脫離PC機直接打印輸出預(yù)打印的物品。
[0019] 上述實施例中，如圖3所示，出料控制裝置2包括若干出料通道21和一清洗通道 22。出料通道21和清洗通道22均將實時檢測到的壓力值傳輸至主控裝置1，主控裝置1對 接收到的壓力值進行處理后產(chǎn)生壓力調(diào)節(jié)信號，并反饋給出料通道21和清洗通道22,出料 通道21和清洗通道22根據(jù)接收到的壓力調(diào)節(jié)信號實時調(diào)節(jié)各通道的壓力值。各通道的壓 力值滿足需求后，主控裝置1將出料控制信號傳輸至出料通道21和清洗通道22,并控制出 料通道21和清洗通道22輸出相應(yīng)物料和清洗液。
[0020] 每個出料通道21都包括壓力泵211、壓力傳感器212、儲料罐213和電磁閥門214。 根據(jù)物品打印信息，預(yù)設(shè)壓力泵211的壓力信息并通過鍵盤模塊151輸入至微控制器12,微 控制器12對輸入的壓力信息進行處理后產(chǎn)生壓力調(diào)節(jié)信號，壓力調(diào)節(jié)信號通過出料裝置 接口模塊132傳輸至壓力泵211，壓力泵211根據(jù)接收到的壓力調(diào)節(jié)信號產(chǎn)生相應(yīng)的壓力并 作用于儲料罐213。壓力泵211通過測壓接頭與壓力傳感器212連接，壓力傳感器212實時 檢測壓力泵211的壓力值，并將檢測到的壓力值通過出料裝置接口模塊132反饋給微控制 器12,微控制器12對接收到的壓力值進行處理后傳輸至IXD顯示模塊152進行實時顯示， 并根據(jù)接收到的壓力值實時調(diào)節(jié)對壓力泵211的控制，從而使儲料罐213中的物料能夠穩(wěn) 定傳送。微控制器12通過出料裝置接口模塊132將出料控制信號傳輸至電磁閥門214,控 制電磁閥門214的開啟或關(guān)閉，當(dāng)電磁閥門214處于開啟狀態(tài)時，儲料罐213中的物料傳送 至噴頭4,當(dāng)電磁閥門214處于關(guān)閉狀態(tài)時，儲料罐213停止向噴頭4傳送物料。清洗通道 22的結(jié)構(gòu)與出料通道21的結(jié)構(gòu)相同，清洗通道22的儲料罐213用于盛放水等清洗液，出料 通道21的儲料罐213用于盛放奶油、果醬等物料。在第一種物料打印完成、第二種物料還 未開始傳送之前，主控裝置1控制清洗通道22完成對噴頭4的清洗。
[0021] 上述實施例中，如圖4所示，空間定位裝置3包括X軸定位裝置31、Y軸定位裝置 32和Z軸定位裝置33。其中，X軸定位裝置31包括與X軸驅(qū)動電機311連接的X軸傳動 桿312以及位于X軸傳動桿312上的X軸滑塊313。Y軸定位裝置32包括與Y軸驅(qū)動電機 321連接的Y軸傳動桿322。Z軸定位裝置33包括與Z軸驅(qū)動電機331連接的Z軸傳動桿 332以及位于Z軸傳動桿332上的Z軸滑塊333。X軸驅(qū)動電機311、Y軸驅(qū)動電機321和Z 軸驅(qū)動電機331均與出料裝置接口模塊132連接，出料裝置接口模塊132向驅(qū)動電機傳輸 電機驅(qū)動信號來控制其通斷。如圖5所示，噴頭4固定連接在X軸滑塊313上，Y軸傳動桿 322與X軸滑塊313連接在一起，并能夠隨X軸滑塊313 -起移動。Z軸滑塊333與X軸傳 動桿312連接，使X軸傳動桿312與Y軸傳動桿322構(gòu)成的平面能夠在Z軸傳動桿332上 移動。
[0022] 上述實施例中，X軸電機驅(qū)動模塊141、Y軸電機驅(qū)動模塊142和Z軸電機驅(qū)動模 塊143分別通過5. 08端子與X軸驅(qū)動電機311、Y軸驅(qū)動電機321和Z軸驅(qū)動電機331連 接。
[0023] 本實用新型單噴頭多通道三維打印機的使用方法，其包括以下步驟：
[0024] 1)在各出料通道21的儲料罐213中均所需放置物料，在清洗通道22的出料罐213 中放置清洗液。
[0025] 2)給三維打印機接通電源，將預(yù)打印物品的信息通過接口模塊13傳輸至主控裝 置1。根據(jù)預(yù)打印物品的信息，通過鍵盤模塊151在微控制器12中預(yù)設(shè)各出料通道21和清 洗通道22的壓力限定值。
[0026] 3)主控裝置1控制第一出料通道21將物料傳送至噴頭4,并控制空間定位裝置3 帶動噴頭4打印輸出預(yù)打印物品的第一層結(jié)構(gòu)，主控裝置1控制空間定位裝置3將噴頭4 移動到起始位置。
[0027] 4)主控裝置1控制清洗通道22將清洗液傳送至噴頭4并對其進行沖洗，沖洗后的 清洗液排放到預(yù)先準(zhǔn)備的容器中。
[0028] 5)采用與步驟3)類似的操作，主控裝置1通過第二出料通道21和空間定位裝置 3控制噴頭4打印輸出預(yù)打印物品的第二層結(jié)構(gòu)，并重復(fù)步驟4)對噴頭4進行沖洗。
[0029] 6)采用與步驟3)類似的操作，直到打印完成預(yù)打印物品，主控裝置1控制空間定 位裝置3將噴頭4移動到起始位置并對噴頭進行沖洗，關(guān)閉三維打印機電源。
[0030] 實施例：以制作果醬夾層蛋糕為例，對本實用新型單噴頭多通道三維打印機的使 用方法進行詳細說明。
[0031] 在本實用新型單噴頭多通道三維打印機的出料控制裝置2中設(shè)置兩個出料通道 21和一個清洗通道22。在其中一個出料通道21的儲料罐213中預(yù)先放置奶油，在另一個 出料通道21的儲料罐213中預(yù)先放置果醬。
[0032] 將打印蛋糕的信息通過USB接口模塊131傳輸至微控制器12,根據(jù)打印蛋糕的信 息，通過鍵盤模塊161在微控制器12中預(yù)設(shè)兩個出料通道21和一個清洗通道22的壓力限 定值。
[0033] 首先，通過奶油出料通道21打印蛋糕的下奶油層，其具體過程為：微控制器12根 據(jù)奶油出料通道21的壓力傳感器212實時檢測并反饋回的壓力泵211的壓力值，實時調(diào)節(jié) 壓力泵211的壓力值，并通過出料裝置接口模塊132將出料控制開啟信號傳輸至電磁閥門 214,控制打開電磁閥門214,儲料罐213中的奶油在壓力泵211的作用下傳送至噴頭4 ;微 控制器12通過電機驅(qū)動模塊14將電機驅(qū)動信號傳輸至X軸驅(qū)動電機311、Y軸驅(qū)動電機 321和Z軸驅(qū)動電機331，X軸驅(qū)動電機311帶動X軸傳動桿312和X軸滑塊313運動，Y軸 驅(qū)動電機321帶動Y軸傳動桿322運動，Z軸驅(qū)動電機331帶動Z軸傳動桿332和Z軸滑 塊333運動，使得固定在X軸滑塊313上的噴頭4在三維空間中打印輸出奶油層。奶油層 打印完成后，微控制器12通過出料裝置接口模塊132將出料控制關(guān)閉信號傳輸至電磁閥門 214,控制關(guān)閉電磁閥門214。主控裝置1通過空間定位裝置3將噴頭4移動到起始位置。 [0034] 其次，通過清洗通道22對噴頭4進行清洗，其具體過程為：微控制器12根據(jù)清洗 通道22的壓力傳感器212實時檢測并反饋回的壓力泵211的壓力值，實時調(diào)節(jié)壓力泵211 的壓力值，并通過出料裝置接口模塊132將出料控制開啟信號傳輸至電磁閥門214,控制打 開電磁閥門214,儲料罐213中的清洗液在壓力泵211的作用下傳送至噴頭4,對噴頭4進 行沖洗，并將沖洗后的清洗液排放到預(yù)先準(zhǔn)備的容器中。
[0035] 再次，通過果醬出料通道21打印蛋糕的果醬層，微控制器12采用與打印下奶油層 相同的控制方式，打印輸出果醬層，并再次清洗噴頭4。
[0036] 最后，通過奶油出料通道21打印蛋糕的上奶油層，微控制器12采用與打印下奶油 層相同的控制方式，打印輸出上奶油層，并再次清洗噴頭4。至此，打印完成一果醬夾層蛋 糕。
[0037] 上述各實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和方法步驟 等都是可以有所變化的，例如：可以根據(jù)需要自行增加或減少出料通道的數(shù)量，不一定采用 本實例中給出的兩個。凡是在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不 應(yīng)排除在本實用新型的保護范圍之外。
【權(quán)利要求】
1. 一種單噴頭多通道三維打印機，其特征在于：它包括主控裝置、出料控制裝置、空間 定位裝置和噴頭；所述主控裝置包括電源模塊、微控制器、接口模塊、電機驅(qū)動模塊、外部存 儲器模塊和輸入輸出模塊，所述接口模塊包括USB接口模塊和出料裝置接口模塊，所述電 機驅(qū)動模塊包括X軸電機驅(qū)動模塊、Y軸電機驅(qū)動模塊和Z軸電機驅(qū)動模塊，所述輸入輸出 模塊包括鍵盤模塊和LCD顯示模塊；所述電源模塊、USB接口模塊、出料裝置接口模塊、X軸 電機驅(qū)動模塊、Y軸電機驅(qū)動模塊、Z軸電機驅(qū)動模塊、外部存儲器模塊、鍵盤模塊和LCD顯 示模塊均與微控制器連接，所述微控制器通過所述出料裝置接口模塊與所述出料控制裝置 連接，并通過所述電機驅(qū)動模塊與所述空間定位裝置連接，所述出料控制裝置與所述噴頭 連接，所述噴頭設(shè)置在所述空間定位裝置中。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種單噴頭多通道三維打印機，其特征在于：所述接口模塊中 設(shè)置SD卡接口模塊，所述SD卡接口模塊與所述微控制器連接，所述微控制器通過所述SD 卡接口模塊讀取預(yù)存在SD卡中的物品打印信息。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種單噴頭多通道三維打印機，其特征在于：所述出料控制裝 置包括若干出料通道和一清洗通道，所述出料通道和清洗通道均與所述主控裝置連接；所 述清洗通道采用與所述出料通道相同的結(jié)構(gòu)，所述出料通道包括壓力泵、壓力傳感器、儲料 罐和電磁閥門；所述壓力泵、壓力傳感器和電磁閥門均通過所述出料裝置接口模塊與所述 微控制器連接，所述壓力泵與壓力傳感器以及儲料罐連接，所述電磁閥門設(shè)置在所述儲料 罐與噴頭連接的管道上。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種單噴頭多通道三維打印機，其特征在于：所述出料控制裝 置包括若干出料通道和一清洗通道，所述出料通道和清洗通道均與所述主控裝置連接；所 述清洗通道采用與所述出料通道相同的結(jié)構(gòu)，所述出料通道包括壓力泵、壓力傳感器、儲料 罐和電磁閥門；所述壓力泵、壓力傳感器和電磁閥門均通過所述出料裝置接口模塊與所述 微控制器連接，所述壓力泵與壓力傳感器以及儲料罐連接，所述電磁閥門設(shè)置在所述儲料 罐與噴頭連接的管道上。
5. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種單噴頭多通道三維打印機，其特征在于：所 述空間定位裝置包括X軸定位裝置、Y軸定位裝置和Z軸定位裝置；所述X軸定位裝置包括 與X軸驅(qū)動電機連接的X軸傳動桿以及位于所述X軸傳動桿上的X軸滑塊；所述Y軸定位 裝置包括與Y軸驅(qū)動電機連接的Y軸傳動桿；所述Z軸定位裝置包括與Z軸驅(qū)動電機連接 的Z軸傳動桿以及位于所述Z軸傳動桿上的Z軸滑塊；所述X軸驅(qū)動電機、Y軸驅(qū)動電機和 Z軸驅(qū)動電機均與所述出料裝置接口模塊連接；所述噴頭固定連接在所述X軸滑塊上，所述 Y軸傳動桿與X軸滑塊連接在一起；所述z軸滑塊與X軸傳動桿連接，使所述X軸傳動桿與 Y軸傳動桿構(gòu)成的平面能夠在所述z軸傳動桿上移動。
6. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種單噴頭多通道三維打印機，其特征在于：所 述X軸電機驅(qū)動模塊、Y軸電機驅(qū)動模塊和Z軸電機驅(qū)動模塊分別通過5. 08端子與所述X 軸驅(qū)動電機、Y軸驅(qū)動電機和Z軸驅(qū)動電機連接。
7. 如權(quán)利要求5所述的一種單噴頭多通道三維打印機，其特征在于：所述X軸電機驅(qū) 動模塊、Y軸電機驅(qū)動模塊和Z軸電機驅(qū)動模塊分別通過5. 08端子與所述X軸驅(qū)動電機、Y 軸驅(qū)動電機和Z軸驅(qū)動電機連接。
【文檔編號】B41J3/00GK203901976SQ201420184393
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】郭昉, 段佳勇 申請人:華北科技學(xué)院