材料状态监测装置及3D打印机的制作方法

材料状态监测装置及3d打印机
技术领域
1.本实用新型属于3d打印机技术领域，尤其涉及一种材料状态监测装置及 3d打印机。


背景技术：

2.fdm 3d打印机采用熔积成型法，是一种将各种丝材(如工程塑料abs、 pla等)加热熔化进而堆积成型方法。采用fdm成型的材料多为固定直径的丝材，材料的工作状态决定了3d打印成型的成功率。
3.3d打印机上设置有用于检测材料的检测装置，该检测装置一般采用机械开关式，该检测装置通过被监测丝材与微动开关直接或间接接触，丝材在正常使用时，微动开关被触发，反馈信号到3d打印机，表示耗材使用正常。若微动开关未被触发或释放，反馈信号到3d打印机，表示耗材已经用尽或断开。
4.但是此种监测装置仅能监测丝材的存在，无法判断丝材的使用状态，无法区分材料断裂、材料缠绕导致的卡料以及打印机喷头堵塞预警导致的异常。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种材料状态监测装置及3d打印机，旨在解决现有技术中的只能监测丝材的存在而无法判断丝材使用状态的技术问题。
6.为实现上述目的，本实用新型实施例提供的一种材料状态监测装置，包括有壳体、监测组件和感应组件；所述壳体中设置有料腔、进料部和出料部，所述进料部和所述出料部均与所述料腔连通；所述监测组件转动连接于所述壳体中，所述监测组件上设置有环形过料槽，所述环形过料槽设置于所述料腔中；所述感应组件安装于所述壳体中并用于感应所述监测组件转动状态。
7.可选地，所述监测组件包括有转轴和硅胶轮；所述转轴与所述壳体转动连接，所述硅胶轮安装于所述转轴上并位于所述料腔中，所述硅胶轮的侧壁设置有所述环形过料槽。
8.可选地，所述硅胶轮包括硅胶环套轮和两个硅胶环，所述硅胶环套轮安装于所述转轴上，两个所述硅胶环相邻布置于所述硅胶环套轮上，两所述硅胶环之间形成所述环形过料槽。
9.可选地，所述感应组件包括有光电开关和光栅盘；所述光电开关安装于所述壳体中，所述光栅盘安装于所述转轴上，所述光栅盘伸入所述光电开关的检测区域中。
10.可选地，所述光栅盘上设置有透光孔，所述透光孔位于所述光电开关中，所述光栅盘与所述转轴为同轴心联动，所述透光孔的角速度是所述光栅盘圆心的角速度的两倍。
11.可选地，所述进料部和所述出料部彼此相对设置。
12.可选地，所述材料状态监测装置还包括有两根导向管，两跟所述导向管分别连接于所述进料部和所述出料部上并用于导向丝材移动方向。
13.可选地，所述材料状态监测装置还包括有用于固定所述导向管的管扣和管扣紧固
件。
14.可选地，所述壳体上设置有避让所述光栅盘的避让孔。
15.本实用新型实施例提供的材料状态监测装置中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：丝材从进料部进入到料腔，然后经过环形过料槽后从出料部移动，丝材经过环形过料槽时带动监测组件转动，同时感应组件用于感应监测组件的转动状态，当监测组件转动连续稳定、变化间隔时间一致、短时间内连续快速或者连续慢速交替，则表示丝材正常工作；如果监测组件转动突然停止，则说明丝材出现断裂、缺料或者料缠绕导致的卡料；如果监测组件转动逐渐变慢，则说明喷头即将堵塞，需要及时更换喷头，通过丝材经过环形槽带动监测组件转动状态，从而判断丝材的使用状态。
16.本实用新型还提供了一种3d打印机，包括上述的材料状态监测装置。
17.本实用新型实施例提供的3d打印机中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：由于采用了上述的材料状态监测装置，丝材从进料部进入到料腔，然后经过环形过料槽后从出料部移动，丝材经过环形过料槽时带动监测组件转动，同时感应组件用于感应监测组件的转动状态，当监测组件转动连续稳定、变化间隔时间一致、短时间内连续快速或者连续慢速交替，则表示丝材正常工作；如果监测组件转动突然停止，则说明丝材出现断裂、缺料或者料缠绕导致的卡料；如果监测组件转动逐渐变慢，则说明喷头即将堵塞，需要及时更换喷头，通过丝材经过环形槽带动监测组件转动状态，从而判断丝材的使用状态。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型实施例提供的材料状态监测装置的结构示意图。
20.图2为本实用新型实施例提供的材料状态监测装置的分解示意图。
21.图3为本实用新型实施例提供的材料状态监测装置的工作示意图。
22.其中，图中各附图标记：
23.10—壳体
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11—料腔
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12—进料部
24.13—出料部
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14—避让孔
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20—监测组件
25.22—转轴
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23—硅胶轮
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231—硅胶环套轮
26.232—硅胶环
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30—感应组件
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31—光电开关
27.32—光栅盘
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321—透光孔
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40—导向管
28.50—管扣
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60—管扣紧固件
具体实施方式
29.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图1～3中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型的实施例，而不能理解为
对本实用新型的限制。
30.在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实施例和简化描述，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。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
32.在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
33.在本实用新型的一个实施例中，如图1～3所示，提供一种材料状态监测装置，包括有壳体10、监测组件20和感应组件30；
34.所述壳体10中设置有料腔11、进料部12和出料部13，所述进料部12和所述出料部13均与所述料腔11连通；
35.所述监测组件20转动连接于所述壳体10中，所述监测组件20上设置有环形过料槽，所述环形过料槽设置于所述料腔11中；
36.所述感应组件30安装于所述壳体10中并用于感应所述监测组件转动状态。
37.具体地，丝材从进料部12进入到料腔11，然后经过环形过料槽后从出料部 13移动，丝材经过环形过料槽时带动监测组件20转动，同时感应组件30用于感应监测组件20的转动状态，当监测组件20转动连续稳定、变化间隔时间一致、短时间内连续快速或者连续慢速交替，则表示丝材正常工作；如果监测组件20转动突然停止，则说明丝材出现断裂、缺料或者料缠绕导致的卡料；如果监测组件20转动逐渐变慢，则说明喷头即将堵塞，需要及时更换喷头，通过丝材经过环形槽带动监测组件20转动状态，从而判断丝材的使用状态。
38.在本实用新型的另一个实施例中，如图1～3所示，所述监测组件20包括有转轴22和硅胶轮23；所述转轴22与所述壳体10转动连接，所述硅胶轮23安装于所述转轴22上并位于所述料腔11中，所述硅胶轮23的侧壁设置有所述环形过料槽。
39.具体地，硅胶轮23环利用了硅胶材质本身可压缩的特性和较大的表面摩擦力，同时通过环形过料槽结构环抱形式的包裹检测的丝材，有效提高了被监测丝材带动转轴22转动的稳定性，从而能够准确地判断丝材的工作状态。
40.在本实用新型的另一个实施例中，如图1～3所示，所述硅胶轮23包括硅胶环套轮231和两个硅胶环232，所述硅胶环套轮231安装于所述转轴22上，两个所述硅胶环232相邻布置于所述硅胶环套轮231上，两所述硅胶环232之间形成所述环形过料槽。具体地，硅胶环232具有自适应的防滑性和弹性，即便丝材十分弯曲，也可以贴合包裹打印丝材，可以对常规硬性材料pla、abs等、特殊材质软性料tpu等、工程塑料peek丝材等、表面柔软光滑的petg
等丝材进行准确检测，保证了使用稳定性。
41.进一步地，硅胶环232具有硅胶材质的柔软性能，监测时丝材与硅胶表面直接接触，丝材与硅胶表面摩擦并保持同步传动，不产生相互摩擦，对材料无磨损，有效保持环形过料槽的清洁性，长久使用精确稳定。
42.在本实用新型的另一个实施例中，如图1～3所示，所述感应组件30包括有光电开关31和光栅盘32；所述光电开关31安装于所述壳体10中，所述光栅盘 32安装于所述转轴22上，所述光栅盘32伸入所述光电开关31的检测区域中。具体地，丝材经过环形过料槽时带动转轴22转动，进而带动光栅盘32转动，光电开关31配合光栅盘32，将光栅盘32转动的信号反馈到3d打印机中，3d 打印机接受信息后判断是否正常使用，光电开关31配合光栅盘32不需要直接接触开关，丝材活动阻力小，进一步提高了检测精度及耐用性。
43.在本实用新型的另一个实施例中，如图2所示，所述光栅盘32上设置有透光孔321，所述透光孔321位于所述光电开关31中，所述光栅盘32与所述转轴 22为同轴心联动，所述透光孔321的角速度是所述光栅盘32圆心的角速度的两倍。具体地，透光孔321与光栅盘32圆心的角速度比为2∶1，从而使得透光孔 321沿光电开关31的移动速度加快两倍，进而提高两倍识别精度，监测精度更精确。
44.在本实用新型的另一个实施例中，如图1～3所示，所述进料部12和所述出料部13彼此相对设置，所述进料部12和所述出料部13均为通孔结构，所述进料部12的轴线和所述出料部13的轴线重叠，具体地，丝材从进料部12进入料腔，经过环形过料槽后从出料部13输出，经过环形过料槽时带动转轴22转动，从而通过光电开关31感应光栅盘32转动状态以判断丝材的工作状态。
45.进一步地，由于进料部12和出料部13的结构相同，丝材可以从出料部13 进入，经过环形过料槽后从进料部12方向输出，进而带动转轴22转动，通过光电开关31感应光栅盘32转动状态以判断丝材的工作状态。
46.由于所述进料部12的轴线和所述出料部13的轴线重叠，对丝材进行监测的过程中，无需折弯，提高丝材加工的稳定性。
47.在本实用新型的另一个实施例中，如图1～3所示，所述材料状态监测装置还包括有两根导向管40，两跟所述导向管40分别连接于所述进料部12和所述出料部13上并用于导向丝材移动方向。具体地，设置的导向管40用于对丝杆移动方向导向，且对丝材起到润滑作用，从而使得丝材移动更加稳定，提高丝材移动的稳定性。
48.在本实用新型的另一个实施例中，如图1～3所示，所述材料状态监测装置还包括有用于固定所述导向管40的管扣50和管扣紧固件60。具体地，所述管扣50连接于所述导向管40和出料部13/进料部12之间，所述管扣紧固件60卡紧于所述管扣50的侧壁上以使得所述导向管40固定于所述出料部13/进料部12 上，管扣50和管扣紧固件60结构件单，方便技术人员对导向管40进行固定。
49.在本实用新型的另一个实施例中，如图1～3所示，所述壳体10上设置有避让所述光栅盘32的避让孔14。具体地，设置的避让孔14可以清楚看到光栅盘 32是否在转动，提高监测的精确度。
50.本实用新型还提供了一种3d打印机，包括了上述的材料状态监测装置。
51.具体地，由于采用了上述的材料状态监测装置，丝材从进料部12进入到料腔11，然
后经过环形过料槽后从出料部13移动，丝材经过环形过料槽时带动监测组件转动，同时感应组件30用于感应监测组件20的转动状态，当监测组件 20转动连续稳定、变化间隔时间一致、短时间内连续快速或者连续慢速交替，则表示丝材正常工作；如果监测组件20转动突然停止，则说明丝材出现断裂、缺料或者料缠绕导致的卡料；如果监测组件转动逐渐变慢，则说明喷头即将堵塞，需要及时更换喷头，通过丝材经过环形槽带动监测组件20转动状态，从而判断丝材的使用状态。
52.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。