3d打印機(jī)多色彩立體成型裝置及成型方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置及成型方法，該裝置包括機(jī)架及安裝在機(jī)架上的送料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)；所述送料機(jī)構(gòu)包括送料電機(jī)、換料電機(jī)、齒軸、移位齒輪、若干送料齒輪、若干擠壓輪和控制器；所述出料機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)料倉(cāng)和噴嘴。控制器用于控制送料電機(jī)和換料電機(jī)提供輸出動(dòng)力，在控制器的控制下，通過(guò)齒軸、移位齒輪、送料齒輪和擠壓輪之間的密切配合，可實(shí)現(xiàn)更換不同顏色的料絲。本發(fā)明利用兩個(gè)電機(jī)就可以使3D打印機(jī)在打印時(shí)由同一噴頭內(nèi)依序噴出不同顏色的料絲，從而可打印出具有多種不同顏色的產(chǎn)品，使得產(chǎn)品的顏色不再單一化。而且，由于其換料時(shí)，不需要噴頭本身移位，因此，換色時(shí)銜接度好，所制產(chǎn)品更加精美。
【專利說(shuō)明】3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置及成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種3D打印機(jī)，具體地說(shuō)是一種3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置及成
型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印機(jī)，是一種具備快速成形技術(shù)的機(jī)器，它以一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的形狀。過(guò)去其常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，現(xiàn)在正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造。3D打印機(jī)與傳統(tǒng)打印機(jī)最大的區(qū)別在于它使用的“墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料。其工作原理是:把數(shù)據(jù)和原料(或稱耗材)放進(jìn)3D打印機(jī)中，機(jī)器會(huì)按照程序把產(chǎn)品一層層造出來(lái)。打印出的產(chǎn)品，可以即時(shí)使用。
[0003]現(xiàn)有的3D打印機(jī)包括單噴頭3D打印機(jī)和雙色雙噴頭3D打印機(jī)。單噴頭3D打印機(jī)，即支持單一顏色耗材的打印，從而使得打印成型的產(chǎn)品的顏色單一。雙色雙噴頭3D打印機(jī)，其兩個(gè)噴頭各自獨(dú)立，在進(jìn)行顏色更換時(shí)，需要將前邊的噴頭移開(kāi)，再將另外一個(gè)噴頭移來(lái)繼續(xù)打印，但是在兩個(gè)噴頭接替的過(guò)程中，其位置不能做到完全重合，使該處的前后銜接出現(xiàn)問(wèn)題，因而影響產(chǎn)品的精美程度，而對(duì)于多色彩打印中，頻繁更換顏色時(shí)，其影響更加嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一是提供一種3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，以解決現(xiàn)有的3D打印機(jī)不具備采用單噴頭實(shí)現(xiàn)多色彩產(chǎn)品打印功能的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的目的之二是提供一種3D打印機(jī)多色彩立體成型方法，以解決現(xiàn)有的3D打印機(jī)在打印多色彩產(chǎn)品時(shí)換色處顏色銜接不好的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，包括機(jī)架，安裝于機(jī)架上的送料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)；
[0007]所述送料機(jī)構(gòu)包括:
[0008]送料電機(jī)；
[0009]換料電機(jī)；
[0010]齒軸，由所述送料電機(jī)驅(qū)動(dòng)；
[0011]移位齒輪，與所述齒軸嚙合，自由安裝于光滑的送料軸桿上，由所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)而可沿與所述齒軸的軸向平行的方向移位；
[0012]若干間隔排布并轉(zhuǎn)動(dòng)套接于齒輪軸上的送料齒輪，所述送料齒輪包括連接成一體的齒部和無(wú)齒部，在所述移位齒輪移動(dòng)至對(duì)應(yīng)位置時(shí)，所述齒部可與所述移位齒輪嚙合；
[0013]若干擠壓輪，以自由狀態(tài)安裝于輪軸上，與所述送料齒輪的無(wú)齒部相對(duì)應(yīng)，料絲自所述擠壓輪和所述送料齒輪之間向下穿行；以及
[0014]控制器，用于控制所述送料電機(jī)提供送料和退料動(dòng)力及控制所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述移位齒輪移位；
[0015]所述出料機(jī)構(gòu)包括:
[0016]導(dǎo)料倉(cāng)，為上大、下小的漏斗狀；自所述擠壓輪和所述送料齒輪之間向下穿行的料絲向下伸入導(dǎo)料倉(cāng)；以及
[0017]位于下方的與所述導(dǎo)料倉(cāng)對(duì)接的噴嘴。
[0018]所述移位齒輪的兩端面有間隙地位于兩撥片之間，所述兩撥片固定于一齒條的背面，所述齒條與所述送料軸桿軸向平行，并與受換料電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的齒輪相嚙合。
[0019]所述移位齒輪可移范圍、所述送料齒輪的排布位置以及所述齒軸的長(zhǎng)度三者相對(duì)應(yīng)。
[0020]若干所述送料齒輪均布于所述齒輪軸上。
[0021]所述送料電機(jī)通過(guò)第一齒輪和第二齒輪來(lái)驅(qū)動(dòng)所述齒軸；所述第一齒輪安裝在第一齒輪軸上，所述第一齒輪軸與所述送料電機(jī)的輸出軸相接；所述第二齒輪與所述第一齒輪嚙合；所述第二齒輪與所述齒軸同軸。
[0022]所述第一齒輪和所述第二齒輪均為直齒圓柱齒輪,所述齒軸上的齒為直齒。
[0023]所述齒條為直齒齒條，所述送料齒輪的齒部的齒為直齒。
[0024]本發(fā)明所提供的一`種3D打印機(jī)多色彩立體成型方法，包括以下步驟:
[0025]①設(shè)置機(jī)架，在機(jī)架上設(shè)置送料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)，
[0026]所述送料機(jī)構(gòu)包括:
[0027]送料電機(jī)；
[0028]換料電機(jī)；
[0029]齒軸，由所述送料電機(jī)驅(qū)動(dòng)；
[0030]移位齒輪，與所述齒軸嚙合，自由安裝于光滑的送料軸桿上，由所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)而可沿與所述齒軸的軸向平行的方向移位；
[0031]若干間隔排布并轉(zhuǎn)動(dòng)套接于齒輪軸上的送料齒輪，所述送料齒輪包括連接成一體的齒部和無(wú)齒部，在所述移位齒輪移動(dòng)至對(duì)應(yīng)位置時(shí)，所述齒部可與所述移位齒輪嚙合；
[0032]若干擠壓輪，以自由狀態(tài)安裝于輪軸上，與所述送料齒輪的無(wú)齒部相對(duì)應(yīng)，料絲自所述擠壓輪和所述送料齒輪之間向下穿行；以及
[0033]控制器，用于控制所述送料電機(jī)提供送料和退料動(dòng)力及控制所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述移位齒輪移位；
[0034]所述出料機(jī)構(gòu)包括:
[0035]導(dǎo)料倉(cāng)，為上大、下小的漏斗狀；自所述擠壓輪和所述送料齒輪之間向下穿行的料絲向下伸入導(dǎo)料倉(cāng)；以及
[0036]位于下方的與所述導(dǎo)料倉(cāng)對(duì)接的噴嘴；
[0037]②各不同顏色的料絲按實(shí)際排列順序依次記為I\、T2、……、Tn，N ^ 2 ;打印過(guò)程中所需用到的料絲按先后打印順序依次記為第一料絲Tx1、第二料絲ΤΧ2、……、第M料絲Txm;Μ> 2，Μ— I為打印過(guò)程中所需換色的次數(shù)；ΧρΧ2、……、XM均可以取1、2、……、N中的任一個(gè)，但是任意相鄰的兩個(gè)數(shù)均不相同；
[0038]③開(kāi)始打印，初始狀態(tài)下，所述移位齒輪與料絲1\相對(duì)應(yīng)，Y為1、2、……、N中的任一個(gè)；控制器控制換料電機(jī)工作，所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述移位齒輪移位至第一料絲Txi所對(duì)應(yīng)的位置處；
[0039]④控制器控制送料電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述送料電機(jī)通過(guò)所述齒軸驅(qū)動(dòng)送料齒輪正向轉(zhuǎn)動(dòng)，使第一料絲Txi向下穿行并從噴嘴噴出，實(shí)現(xiàn)第一料絲Txi的打印工作；
[0040]⑤當(dāng)控制器讀取打印第二料絲Tx:的指令時(shí)，控制器控制送料電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述送料電機(jī)通過(guò)所述齒軸驅(qū)動(dòng)送料齒輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，使第一料絲1^斷開(kāi)并回退至導(dǎo)料倉(cāng)內(nèi)；[0041 ] ⑥控制器控制換料電機(jī)工作，所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述移位齒輪移位至第二料絲Tx2所對(duì)應(yīng)的位置處；
[0042]⑦控制器控制送料電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述送料電機(jī)通過(guò)所述齒軸驅(qū)動(dòng)送料齒輪正向轉(zhuǎn)動(dòng)，使第二料絲Tx向下穿行并從噴嘴噴出，實(shí)現(xiàn)第二料絲Tx2的打印工作；
[0043]⑧重復(fù)步驟⑤、⑥、⑦，直至實(shí)現(xiàn)第M料絲Txm的打印工作；
[0044]⑨控制器讀取結(jié)束打印指令，由控制器控制送料電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，多色彩產(chǎn)品打印完成。
[0045]在上述3D打印機(jī)多色彩立體成型方法中，步驟①中設(shè)置若干所述送料齒輪均布于所述齒輪軸上；
[0046]步驟③具體為:
[0047]控制器運(yùn)算(I X1 — Y I ) X d，并在X1 — Y > O時(shí)，控制所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)移位齒輪向料絲實(shí)際排列順序的方向移位(Ix1 — Y| )Xd的距離，在X1 — Y < O時(shí)，控制所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)移位齒輪向料絲實(shí)際排列順序的反方向移位(Ix1 — Yl )xd的距離，在X1 — Y=O時(shí)，執(zhí)行步驟④；d為任意相鄰兩個(gè)料絲之間的距離；
[0048]步驟⑥具體為:
[0049]控制器運(yùn)算(IX2 - X11 ) X d，并在X2 — X1 > O時(shí)，控制所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)移位齒輪向料絲實(shí)際排列順序的方向移位(Ix2 — X1I) Xd的距離，當(dāng)X2 — X1 < O時(shí)，控制所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)移位齒輪向料絲實(shí)際排列順序的反方向移位(Ix2 - X1D Xd的距離。
[0050]根據(jù)需要，可以將不同顏色的料絲按順序置于選定的若干個(gè)送料齒輪與擠壓輪之間，所述各料絲的下端置于出料機(jī)構(gòu)的導(dǎo)料倉(cāng)內(nèi)。開(kāi)始工作時(shí)，啟動(dòng)換料電機(jī)將移位齒輪移至待輸送料絲的位置處，使其與該處的送料齒輪的齒部相嚙合，控制器控制送料電機(jī)提供送料動(dòng)力驅(qū)動(dòng)齒軸正向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)移位齒輪驅(qū)動(dòng)與移位齒輪嚙合的那個(gè)送料齒輪，該送料齒輪開(kāi)始正向轉(zhuǎn)動(dòng)，位于送料齒輪的無(wú)齒部與擠壓輪之間的料絲隨著送料齒輪的正向轉(zhuǎn)動(dòng)而不斷喂入導(dǎo)料倉(cāng)中，之后由噴嘴噴出。當(dāng)需要更換耗材顏色(材質(zhì))時(shí)，首先要進(jìn)行退料工作，即由控制器控制送料電機(jī)提供退料動(dòng)力驅(qū)動(dòng)齒軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)移位齒輪帶動(dòng)送料齒輪開(kāi)始反向轉(zhuǎn)動(dòng)，位于送料齒輪的無(wú)齒部與擠壓輪之間的料絲隨著送料齒輪的反向轉(zhuǎn)動(dòng)而向上抽提，使軟化的料絲斷開(kāi)并回退至導(dǎo)料倉(cāng)后，控制器控制送料電機(jī)停止工作，退料工作完成。之后控制器控制換料電機(jī)工作，換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)移位齒輪在與齒軸的軸向平行的方向移位，待移位齒輪移動(dòng)至與待切換的料絲所對(duì)應(yīng)的送料齒輪位置處時(shí)，控制器控制換料電機(jī)停止工作， 移位齒輪停止移位。此時(shí)控制器控制送料電機(jī)提供送料動(dòng)力驅(qū)動(dòng)齒軸正向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)移位齒輪驅(qū)動(dòng)與移位齒輪嚙合的那個(gè)送料齒輪，送料齒輪開(kāi)始正向轉(zhuǎn)動(dòng)，位于送料齒輪的無(wú)齒部與擠壓輪之間的料絲隨著送料齒輪的正向轉(zhuǎn)動(dòng)而不斷喂入導(dǎo)料倉(cāng)中，之后由噴嘴噴出，從而實(shí)現(xiàn)換料后的耗材輸出工作。當(dāng)需要再次更換耗材顏色(材質(zhì))時(shí),重復(fù)上述動(dòng)作過(guò)程。[0051]本發(fā)明利用兩個(gè)電機(jī)就可以使3D打印機(jī)在打印時(shí)由同一噴嘴內(nèi)依序噴出不同顏色的料絲，從而可打印出具有多種不同顏色的產(chǎn)品，使得產(chǎn)品的顏色不再單一化。而且，由于其換料時(shí)，不需要噴頭本身移位，因此，換色時(shí)銜接度好，所制產(chǎn)品更加精美。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0052]圖1是本發(fā)明送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0053]圖2是圖1的仰視圖。
[0054]圖3是本發(fā)明出料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0055]圖中:1、送料電機(jī)，2、換料電機(jī)，3、第一齒輪，4、第二齒輪，5、齒軸，6、送料齒輪，7、移位齒輪，8、擠壓輪，9、送料軸桿，10、第三齒輪，11、齒條，12、導(dǎo)料倉(cāng)，13、加熱裝置，14、噴嘴，15、耗材料絲，16、撥片，17、第四齒輪軸，18、輪軸，19、第一齒輪軸，20、第二齒輪軸，21、
第二齒輪軸。
【具體實(shí)施方式】
[0056]實(shí)施例1:一種3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置。
[0057]如圖1?圖3所示，本發(fā)明中3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置包括機(jī)架(圖中未示出)及安裝在機(jī)架上的送料機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖1和圖2)和出料機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖3)。
[0058]如圖1和圖2所示，送料機(jī)構(gòu)包括送料電機(jī)1、換料電機(jī)2、齒軸5、移位齒輪7、若干送料齒輪6、若干擠壓輪8和控制器(圖中未示出)。
[0059]送料電機(jī)I用于驅(qū)動(dòng)齒軸5轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明實(shí)施例中送料電機(jī)I通過(guò)第一齒輪3和第二齒輪4來(lái)驅(qū)動(dòng)齒軸5 ;第一齒輪3安裝在第一齒輪軸19上,第一齒輪軸19通過(guò)聯(lián)軸器與送料電機(jī)I的輸出軸相接；第二齒輪4與第一齒輪3哨合；第二齒輪4與齒軸5同軸,兩者共同安裝在第二齒輪軸20上。
[0060]移位齒輪7與齒軸5嚙合，移位齒輪7可隨著齒軸5的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。移位齒輪7自由安裝在光滑的送料軸桿9上，送料軸桿9與第二齒輪軸20平行，且送料軸桿9位于第二齒輪軸20的斜下方。移位齒輪7由換料電機(jī)2驅(qū)動(dòng)可在送料軸桿9上進(jìn)行移位，移位齒輪7可移位范圍與齒軸5的長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)，從而使得移位齒輪7在移位過(guò)程中始終與齒軸5嚙合。本發(fā)明實(shí)施例中移位齒輪7的兩端面(位于送料軸桿9下方的移位齒輪7的兩端面)有間隙地位于兩撥片16之間，該兩撥片16固定設(shè)置在齒條11背面的左端部，齒條11與送料軸桿9的軸向平行。齒條11正面的齒牙朝下，齒條11通過(guò)第三齒輪10與換料電機(jī)2相接，即:齒條11與第三齒輪10嚙合，第三齒輪10安裝在第三齒輪軸21上，第三齒輪軸21位于送料軸桿9的右端的斜下方并與送料軸桿9相垂直，第三齒輪軸21通過(guò)聯(lián)軸器與換料電機(jī)2的動(dòng)力輸出端相接。齒條11通過(guò)第三齒輪10在換料電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)下直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其背面的撥片16帶動(dòng)移位齒輪7在送料軸桿9上移位。
[0061]若干送料齒輪6均勻間隔地轉(zhuǎn)動(dòng)套接在第四齒輪軸17上，第四齒輪軸17位于送料軸桿9的前斜上方并與送料軸桿9平行并列設(shè)置。送料齒輪6包括連接成一體的齒部和無(wú)齒部，在移位齒輪7移動(dòng)至對(duì)應(yīng)位置時(shí)，送料齒輪6的齒部與移位齒輪7嚙合。若干送料齒輪6的排布位置(總長(zhǎng)度)與移位齒輪7的可移范圍相對(duì)應(yīng),從而保證移位齒輪7移位后可分別與各個(gè)送料齒輪6的齒部嚙合。本實(shí)施例圖中示出了 5個(gè)送料齒輪6。[0062]若干擠壓輪8以自由狀態(tài)安裝在輪軸18上，輪軸18位于第四齒輪軸17的前方且與第四齒輪軸17平行并列設(shè)置。擠壓輪8的數(shù)量與送料齒輪6的數(shù)量相同，擠壓輪8與送料齒輪6的無(wú)齒部相對(duì)應(yīng)，用于打印的耗材料絲15 (可簡(jiǎn)稱料絲或耗材)自擠壓輪8和送料齒輪6的無(wú)齒部之間向下穿行。在料絲15向下穿行的過(guò)程中，擠壓輪8對(duì)料絲15有一個(gè)擠壓的力量，起到固定料絲15的作用。不同的送料齒輪6和擠壓輪8所對(duì)應(yīng)的料絲15的顏色不同，圖中示出了 5個(gè)不同顏色的料絲15。
[0063]控制器用于控制送料電機(jī)I提供送料動(dòng)力和退料動(dòng)力，還用于控制換料電機(jī)2驅(qū)動(dòng)移位齒輪7移位?？刂破鲀?nèi)程序可通過(guò)arduino平臺(tái)使用該平臺(tái)語(yǔ)言編寫(xiě)。
[0064]如圖3所示，出料機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)料倉(cāng)12和噴嘴14。導(dǎo)料倉(cāng)12為上大、下小的漏斗狀，由擠壓輪8和送料齒輪6的無(wú)齒部之間向下穿行的料絲15向下伸入導(dǎo)料倉(cāng)12內(nèi)，導(dǎo)料倉(cāng)12的下端與噴嘴14相對(duì)接，在噴嘴14外設(shè)置有加熱裝置13，料絲15由導(dǎo)料倉(cāng)12的底部進(jìn)入噴嘴14后經(jīng)加熱裝置13被加熱，之后由噴嘴14的出口部噴出。
[0065]本發(fā)明中3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置的具體工作過(guò)程如下:控制器內(nèi)程序編寫(xiě)時(shí)將具有不同顏色的料絲15按實(shí)際排列順序(例如如圖所示由左至右)依次記為！\、T2>……、Tn，N>2 ;機(jī)器開(kāi)始運(yùn)行時(shí)移位齒輪7初始化默認(rèn)對(duì)應(yīng)料絲ΤY，Υ可以為1、2、……、N中的任一個(gè)?？刂破鞲鶕?jù)待打印多色彩產(chǎn)品的打印需求，按順序讀取打印不同顏色料絲的指令；打印過(guò)程中所需用到的料絲按先后打印順序依次記為第一料絲Tx1、第二料絲Tx2、……、第M料絲Txm ；M ^ 2, M -1為打印過(guò)程中所需換色的次數(shù)；Xp X2>……、Xm均可以取1、2、……、Ν中的任一個(gè)，但是任意相鄰的兩個(gè)數(shù)均不相同。開(kāi)始打印后，控制器首先讀取打印第一料絲Txi的指令，此時(shí)控制器運(yùn)算(IX1 — Y| ) Xd Cd為任意相鄰兩個(gè)料絲15之間的距離)，并將運(yùn)算結(jié)果指令傳遞給換料電機(jī)2，換料電機(jī)2開(kāi)始工作，第三齒輪10轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)齒條11做直線運(yùn)動(dòng)，齒條11背面左端的兩撥片16帶動(dòng)移位齒輪7在送料軸桿9上移位(IX1 — YI ) X d的距離，若X1 — Y > 0，則向料絲實(shí)際排列順序的方向移位，若X1-Y< 0，則向料絲實(shí)際排列順序的反方向移位，若X1 - Y=0，則不移位；即:使移位齒輪7移位到第一料絲Txi所對(duì)應(yīng)的送料齒輪6處，換料電機(jī)2停止工作，至此耗材換料工作(或稱移位齒輪7移位工作)完成。此時(shí)控制器控制送料電機(jī)I提供送料動(dòng)力，第一齒輪3在送料電機(jī)I的驅(qū)動(dòng)下開(kāi)始正向轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)第二齒輪4和齒軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)移位齒輪7把力傳遞給對(duì)應(yīng)的送料齒輪6，從而帶動(dòng)第一料當(dāng)Tx向下運(yùn)動(dòng)擠出到導(dǎo)料倉(cāng)12，見(jiàn)圖3，通過(guò)加熱裝置13后由噴嘴14擠出并成型，實(shí)現(xiàn)第一+I絲Txi的打印工作。當(dāng)控制器讀取打印第二料絲Tx指令時(shí)，控制器控制送料電機(jī)I開(kāi)始反向運(yùn)動(dòng)，第一齒輪3反向轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)第二齒輪4和齒軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)移位齒輪7把力傳遞給對(duì)應(yīng)的送料齒輪6，從而帶動(dòng)第一料絲Txi向上運(yùn)動(dòng)并抽斷，第一料絲Txi向上抽出4mm后(4mm為導(dǎo)料倉(cāng)12底端距噴嘴14的距離，由于在導(dǎo)料倉(cāng)12與噴嘴14之間設(shè)置有加熱裝置13，該加熱裝置13可將料絲加熱熔融，因此，在料絲抽出約4mm左右后，一般即可使料絲從被加熱處抽斷)送料電機(jī)I停止工作，第一料絲Txi回抽工作完成。送料電機(jī)I停止工作后，控制器做出如下運(yùn)算，即運(yùn)算(|X2 - X1DXd,并將運(yùn)算結(jié)果指令傳遞給換料電機(jī)2，換料電機(jī)2開(kāi)始工作，第三齒輪10轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)齒條11做直線運(yùn)動(dòng)，齒條11背面左端的兩撥片16帶動(dòng)移位齒輪7在送料軸桿9上移位(IX2 -X1D Xd的距離，若X2 > X1，則向料絲實(shí)際排列順序的方向移位，若X2 < X1，則向料絲實(shí)際排列順序的反方向移位，使移位齒輪7移位到第二料絲Tx2所對(duì)應(yīng)的送料齒輪6處，換料電機(jī)2停止工作，此時(shí)耗材換料工作完成。接下來(lái)要進(jìn)行耗材擠出工作，即:由控制器控制送料電機(jī)I開(kāi)始正向運(yùn)動(dòng)，第一齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)第二齒輪4和齒軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)移位齒輪7把力傳遞給對(duì)應(yīng)的送料齒輪6，從而帶動(dòng)第二料GTx向下運(yùn)動(dòng)擠出到導(dǎo)料倉(cāng)12(見(jiàn)圖3)，通過(guò)加熱裝置13后由噴嘴14擠出并成型，實(shí)現(xiàn)第二+I絲Tx2的打印工作。打印耗材的色彩(材質(zhì))需要再次更換時(shí)，程序重復(fù)上述運(yùn)算，直至完成第M料絲Txm的打印工作，最后控制器讀取結(jié)束打印指令，由控制器控制送料電機(jī)I停止轉(zhuǎn)動(dòng)，多色彩產(chǎn)品打印完成。
[0066]本發(fā)明實(shí)施例中第一齒輪3、第二齒輪4和第三齒輪10均為直齒圓柱齒輪，齒軸5上的齒、齒條11上的齒以及送料齒輪6的齒部的齒均為直齒。
[0067]實(shí)施例2:—種3D打印機(jī)多色彩立體成型方法。
[0068]結(jié)合圖1~圖3，本發(fā)明中3D打印機(jī)多色彩立體成型方法包括如下步驟:
[0069]①設(shè)置機(jī)架，在機(jī)架上設(shè)置送料機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖1和圖2)和出料機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖3)。
[0070]送料機(jī)構(gòu)包括送料電機(jī)1、換料電機(jī)2、齒軸5、移位齒輪7、若干送料齒輪6、若干擠壓輪8和控制器(圖中未示出)。
[0071]送料電機(jī)I用于驅(qū)動(dòng)齒軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，齒軸5與移位齒輪7嚙合。移位齒輪7自由安裝于光滑的送料軸桿9上，移位齒輪7由換料電機(jī)2驅(qū)動(dòng)并可沿與齒軸5的軸向平行的方向移動(dòng)。若干送料齒輪6均勻間隔地轉(zhuǎn)動(dòng)套接在第四齒輪軸17上，送料齒輪6包括連接成一體的齒部和無(wú)齒部，在移位齒輪7移動(dòng)至對(duì)應(yīng)位置時(shí)，送料齒輪6的齒部與移位齒輪7嚙合。移位齒輪7可移范圍、送料齒輪6的排布位置以及齒軸5的長(zhǎng)度三者相對(duì)應(yīng)。若干擠壓輪8以自由狀態(tài)安裝在輪軸18上，擠壓輪8與送料齒輪6的無(wú)齒部相對(duì)應(yīng)，用于打印的料絲15自擠壓輪8和送料齒 輪6的無(wú)齒部之間向下穿行?？刂破饔糜诳刂扑土想姍C(jī)I提供送料和退料動(dòng)力及控制換料電機(jī)2驅(qū)動(dòng)移位齒輪7移位。
[0072]出料機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)料倉(cāng)12和噴嘴14。導(dǎo)料倉(cāng)12為上大、下小的漏斗狀，自擠壓輪8和送料齒輪6之間向下穿行的料絲15向下伸入導(dǎo)料倉(cāng)12內(nèi)，再由導(dǎo)料倉(cāng)12的底部進(jìn)入噴嘴14，經(jīng)噴嘴14外的加熱裝置13加熱后，最后由噴嘴14的出口部噴出。
[0073]②控制器讀取開(kāi)始打印指令。
[0074]一般控制器內(nèi)程序編寫(xiě)時(shí)將料絲15按實(shí)際排列順序(本實(shí)施例中將實(shí)際排列順序設(shè)為自左向右)依次記為?\、τ2、……、Tn，N ^ 2 ;且將打印過(guò)程中所需用到的料絲按先后打印順序依次記為第一料絲Tx1、第二料絲ΤΧ2、……、第M料絲Txm ；M ^ 2,M-1為打印過(guò)
程中所需換色的次數(shù)；X1、X2、......、XM均可以取1、2、......、N中的任一個(gè)，但是任意相鄰的
兩個(gè)數(shù)均不相同；初始狀態(tài)下，移位齒輪7與料絲Ty相對(duì)應(yīng)，Y可以為1、2、……、N中的任一個(gè)，本實(shí)施例中以Y=I為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0075]③控制器首先讀取打印第一料絲Txi指令，控制器控制換料電機(jī)2工作，換料電機(jī)2驅(qū)動(dòng)移位齒輪7移位至第一料絲Txi所對(duì)應(yīng)的位置處。
[0076]當(dāng)控制器讀取打印第一料絲1^指令后，由控制器運(yùn)算(X1 - l)Xd，并將運(yùn)算結(jié)果指令傳遞給換料電機(jī)2，換料電機(jī)2驅(qū)動(dòng)移位齒輪7向右移位(X1 - l)Xd的距離(若X1=I,則不移位)至第一料絲Txi所對(duì)應(yīng)的位置處。
[0077]④控制器控制送料電機(jī)I提供送料動(dòng)力，送料電機(jī)I驅(qū)動(dòng)齒軸5正向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而由齒軸5將力傳遞給與其相嚙合的送料齒輪6，送料齒輪6正向轉(zhuǎn)動(dòng)并使位于送料齒輪6與擠壓輪8之間的第一料絲Txi向下穿行進(jìn)入導(dǎo)料倉(cāng)12，之后由噴嘴14噴出實(shí)現(xiàn)第一料絲TXi的打印。
[0078]⑤當(dāng)控制器讀取到打印第二料絲Tx2指令時(shí)，控制器控制送料電機(jī)I提供退料動(dòng)力，送料電機(jī)I驅(qū)動(dòng)齒軸5反向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而由齒軸5將力傳遞給與其相嚙合的送料齒輪6，送料齒輪6反向轉(zhuǎn)動(dòng)并使位于送料齒輪6與擠壓輪8之間的第一料絲Txi向上抽斷并回退到導(dǎo)料倉(cāng)12內(nèi)，實(shí)現(xiàn)第一料絲Txi的回抽工作。
[0079]⑥控制器控制換料電機(jī)2工作，換料電機(jī)2驅(qū)動(dòng)移位齒輪7移位至第二料絲1\聽(tīng)對(duì)應(yīng)的位置處。
[0080]在控制器的控制下，換料電機(jī)2驅(qū)動(dòng)移位齒輪7在送料軸桿9上移位(|X2 -X11 ) X d的距離(若X2 > X1，則向右移位，若X2 < X1，則向左移位)，到第二料絲Tx所對(duì)應(yīng)的位置處，換料電機(jī)2停止工作。
[0081]⑦控制器控制送料電機(jī)I正向轉(zhuǎn)動(dòng)，送料電機(jī)I通過(guò)齒軸5驅(qū)動(dòng)送料齒輪6正向轉(zhuǎn)動(dòng)，使第二料絲Tx:向下穿行并從噴嘴14噴出，實(shí)現(xiàn)第二料絲Tx2的打印工作。
[0082]⑧重復(fù)步驟⑤、⑥、⑦，直至實(shí)現(xiàn)第M料絲Txm的打印工作。
[0083]⑨控制器讀取結(jié)束打印指令，由控制器控制送料電機(jī)I停止轉(zhuǎn)動(dòng)，多色彩產(chǎn)品打印完成。
【權(quán)利要求】
1.一種3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，包括機(jī)架，安裝于機(jī)架上的送料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)，其特征是， 所述送料機(jī)構(gòu)包括: 送料電機(jī)； 換料電機(jī)； 齒軸，由所述送料電機(jī)驅(qū)動(dòng)； 移位齒輪，與所述齒軸嚙合，自由安裝于光滑的送料軸桿上，由所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)而可沿與所述齒軸的軸向平行的方向移位； 若干間隔排布并轉(zhuǎn)動(dòng)套接于齒輪軸上的送料齒輪，所述送料齒輪包括連接成一體的齒部和無(wú)齒部，在所述移位齒輪移動(dòng)至對(duì)應(yīng)位置時(shí)，所述齒部可與所述移位齒輪嚙合； 若干擠壓輪，以自由狀態(tài)安裝于輪軸上，與所述送料齒輪的無(wú)齒部相對(duì)應(yīng)，料絲自所述擠壓輪和所述送料齒輪之間向下穿行；以及 控制器，用于控制所述送料電機(jī)提供送料和退料動(dòng)力及控制所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述移位齒輪移位； 所述出料機(jī)構(gòu)包括: 導(dǎo)料倉(cāng)，為上大、下小的漏斗狀；自所述擠壓輪和所述送料齒輪之間向下穿行的料絲向下伸入導(dǎo)料倉(cāng)； 以及 位于下方的與所述導(dǎo)料倉(cāng)對(duì)接的噴嘴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，其特征是，所述移位齒輪的兩端面有間隙地位于兩撥片之間，所述兩撥片固定于一齒條的背面，所述齒條與所述送料軸桿軸向平行，并與受換料電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的齒輪相嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，其特征是，所述移位齒輪可移范圍、所述送料齒輪的排布位置以及所述齒軸的長(zhǎng)度三者相對(duì)應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，其特征是，若干所述送料齒輪均布于所述齒輪軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，其特征是，所述送料電機(jī)通過(guò)第一齒輪和第二齒輪來(lái)驅(qū)動(dòng)所述齒軸；所述第一齒輪安裝在第一齒輪軸上，所述第一齒輪軸與所述送料電機(jī)的輸出軸相接；所述第二齒輪與所述第一齒輪嚙合；所述第二齒輪與所述齒軸同軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，其特征是，所述第一齒輪和所述第二齒輪均為直齒圓柱齒輪，所述齒軸上的齒為直齒。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3D打印機(jī)多色彩立體成型裝置，其特征是，所述齒條為直齒齒條，所述送料齒輪的齒部的齒為直齒。
8.一種3D打印機(jī)多色彩立體成型方法，其特征是，包括以下步驟: ①設(shè)置機(jī)架，在機(jī)架上設(shè)置送料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)， 所述送料機(jī)構(gòu)包括: 送料電機(jī)； 換料電機(jī)； 齒軸，由所述送料電機(jī)驅(qū)動(dòng)；移位齒輪，與所述齒軸嚙合，自由安裝于光滑的送料軸桿上，由所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)而可沿與所述齒軸的軸向平行的方向移位； 若干間隔排布并轉(zhuǎn)動(dòng)套接于齒輪軸上的送料齒輪，所述送料齒輪包括連接成一體的齒部和無(wú)齒部，在所述移位齒輪移動(dòng)至對(duì)應(yīng)位置時(shí)，所述齒部可與所述移位齒輪嚙合； 若干擠壓輪，以自由狀態(tài)安裝于輪軸上，與所述送料齒輪的無(wú)齒部相對(duì)應(yīng)，料絲自所述擠壓輪和所述送料齒輪之間向下穿行；以及 控制器，用于控制所述送料電機(jī)提供送料和退料動(dòng)力及控制所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述移位齒輪移位； 所述出料機(jī)構(gòu)包括: 導(dǎo)料倉(cāng)，為上大、下小的漏斗狀；自所述擠壓輪和所述送料齒輪之間向下穿行的料絲向下伸入導(dǎo)料倉(cāng)；以及 位于下方的與所述導(dǎo)料倉(cāng)對(duì)接的噴嘴； ②各不同顏色的料絲按實(shí)際排列順序依次記為τ,、T2、……、ΤΝ，N> 2 ;打印過(guò)程中所需用到的料絲按先后打印順序依次記為第一料絲Txi第二料絲Tx ……、第M料絲Txm ；M≥2，Μ— I為打印過(guò)程中所需換色的次數(shù)；X1'Χ2、……、乂?均可以取1、2、……、Ν中的任一個(gè)，但是任意相鄰的兩個(gè)數(shù)均不相同； ③開(kāi)始打印，初始狀態(tài)下，所述移位齒輪與料絲Ty相對(duì)應(yīng)，Y為1、2、……』中的任一個(gè)；控制器控制換料電機(jī)工作，所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述移位齒輪移位至第一料絲Txi所對(duì)應(yīng)的位置處； ④控制器控制送料電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述送料電機(jī)通過(guò)所述齒軸驅(qū)動(dòng)送料齒輪正向轉(zhuǎn)動(dòng)，使第一料絲Txi向下穿行并從噴嘴噴出，實(shí)現(xiàn)第一料絲Txi的打印工作； ⑤當(dāng)控制器讀取打印第二料絲Τχ2的指令時(shí)，控制器控制送料電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述送料電機(jī)通過(guò)所述齒軸驅(qū)動(dòng)送料齒輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，使第一料絲Txi斷開(kāi)并回退至導(dǎo)料倉(cāng)內(nèi)； ⑥控制器控制換料電機(jī)工作，所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述移位齒輪移位至第二料絲Tx2所對(duì)應(yīng)的位置處； ⑦控制器控制送料電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述送料電機(jī)通過(guò)所述齒軸驅(qū)動(dòng)送料齒輪正向轉(zhuǎn)動(dòng)，使第二料絲Tx2向下穿行并從噴嘴噴出，實(shí)現(xiàn)第二料絲Tx2的打印工作； ⑧重復(fù)步驟⑤、⑥、⑦，直至實(shí)現(xiàn)第M料絲Txm的打印工作； ⑨控制器讀取結(jié)束打印指令，由控制器控制送料電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，多色彩產(chǎn)品打印完成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的3D打印機(jī)多色彩立體成型方法，其特征是，步驟①中設(shè)置的若干所述送料齒輪均布于所述齒輪軸上； 步驟③具體為: 控制器運(yùn)算(IX1 — YI) X d，并在X1 — Y > O時(shí)，控制所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)移位齒輪向料絲實(shí)際排列順序的方向移位(Ix1 — Y| )xd的距離，在X1 — Y < O時(shí)，控制所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)移位齒輪向料絲實(shí)際排列順序的反方向移位(Ix1 — Y| )xd的距離，在X1 — Y=O時(shí)，執(zhí)行步驟④；d為任意相鄰兩個(gè)料絲之間的距離； 步驟6〇具體為: 控制器運(yùn)算(Ix2 — X1I) Xd，并在X2 — X1 > O時(shí)，控制所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)移位齒輪向料絲實(shí)際排列順序的方向移位(Ix2-X1DXd的距離，當(dāng)X2 — X1 < O時(shí)，控制所述換料電機(jī)驅(qū)動(dòng)移位齒 輪向料絲實(shí)際排列順序的反方向移位(Ix2 - X1D Xd的距離。
【文檔編號(hào)】B22F3/115GK103817940SQ201410076332
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】田野 申請(qǐng)人:田野