一种导轨供电的喷头装置及3D打印机的制作方法

一种导轨供电的喷头装置及3d打印机
技术领域
1.本实用新型涉及3d打印设备领域，尤其涉及一种导轨供电的喷头装置及3d打印机。


背景技术：

2.3d打印全称(3 dimensional printing)即三维打印，是以计算机三维模型为基础，通过软件控制分层制造成型的技术，是增材制造技术一种。3d打印技术通常以采用数字技术打印机来实现的。3d打印机的应用对象可以是任何行业的，在医疗、建筑、汽车、航空航天和教育都有着广泛的应用。
3.市面上的3d打印机喷头装置中，喷头用于加热打印型材，并结合多轴导轨的结构实现3d打印工作，但是移动的喷头需要连接电源线，也即挤出机和喷头的供电均需要通过电源线连接，用于给挤出电机和喷头加热管进行供电，在打印的时候，该供电线路需要跟随喷头的移动而移动，在长时间运行的状态下，容易产生接触不良、线路老化等问题。同时，与普通打印机不同的是，3d打印机的喷头包括喉管、碰嘴等属于易耗件，喷头的与主板的连线，包括电源线和信号线在内，存在连线复杂，导致用户在更换喷头的时候对其维护比较复杂。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种导轨供电的喷头装置及3d打印机，旨在解决现有的3d打印机中喷头接线复杂的问题。
5.根据本技术实施例，提供了一种导轨供电的喷头装置，包括喷头、第一导轨、第二导轨、第一导电轮、第二导电轮及移动块，所述喷头与所述移动块连接，所述第一导轨和所述第二导轨连接且对称设置，所述第一导轨和所述第二导轨之间设有绝缘层，所述第一导电轮和所述第二导电轮设于所述移动块上并与所述移动块转动连接；
6.所述第一导电轮在所述第一导轨上移动，所述第二导电轮在所述第二导轨上移动，所述移动块内部设有喷头控制板，所述喷头控制板分别与所述第一导电轮、所述第二导电轮及所述喷头电连接；
7.所述第一导轨、第一导电轮、喷头控制板、第二导电轮及第二导轨形成导电回路。
8.优选地，所述移动块内还设有第一电力载波模块，所述第一电力载波模块与所述喷头电连接。
9.优选地，所述绝缘层中心开孔，所述绝缘层穿过打印型材，所述打印型材与所述绝缘层滑动连接，所述打印型材一端连接所述喷头。
10.优选地，所述喷头控制板包括挤出电机接口、wifi/蓝牙接口、散热风扇接口、加热管mos接口、热敏电阻接口、电力载波通讯接口、电源接口。
11.优选地，所述第一电力载波模块包括电力线载波芯片、微控制mcu及变压器，所述电力线载波芯片、微控制mcu及变压器电连接。
12.优选地，所述绝缘层分别向所述第一导轨和所述第二导轨的两侧延伸形成延伸部，所述延伸部及所述第一导轨之间形成容纳所述第一导电轮的滑动槽；
13.所述延伸部及所述第二导轨之间形成容纳所述第二导电轮的滑动槽。
14.本实用新型还提供一种3d打印机，其包括上述任一项所述的导轨供电的喷头装置，还包括3d打印机主控制板及第二电力载波模块，所述第二电力载波模块与所述3d打印机主控制板电连接，所述3d打印机主控制板与所述第一导轨或所述第二导轨电连接。
15.与现有技术相比，本实用新型提供的一种导轨供电的喷头装置及3d打印机具有以下有益效果：
16.1、通过设置第一导轨和第二导轨，第一导电轮在第一导轨上滑动，第二导电轮在第二导轨上滑动，第一导电轮和第二导电轮同时连接一个移动块以带动喷头移动，第一导轨、第一导电轮、喷头控制板、第二导电轮及第二导轨形成导电回路，以给喷头进行供电，使得喷头在工作过程中的供电只需要通过第一导轨和第二导轨供电即可，不需要额外设置电源连接线，也即通过导轨给喷头供电的形式代替现有的电源线，减少了喷头电源线的设置，使得喷头减少线缆的数量，降低线缆带来的绕线复杂，不利于维护的问题。同时，通过导电轮在导轨上滑动的方式实现喷头的通电回路，使得喷头的电源依赖于导电轮与导轨二者之间的啮合稳定性，当喷头断电无法移动时，可以立刻停止由于导电轮与导轨啮合带来的移动偏差问题，也即可以通过断电的迅捷特性快速切断当前打印工作，减少打印偏差。
17.2、通过在喷头上设置第一电力载波模块，在3d打印机主控制板上设置的第二电力载波模块，第一电力载波模块和第二电力载波模块之间的通信可以借助第一导轨和第二导轨的供电作用实现喷头与3d打印机主控制板之间的数据传输与控制，同样不需要设置额外的电源连接线即可实现3d打印设备中各个模块之间的通信，使得第一导轨和第二导轨既能够完成喷头的移动、喷头的供电、喷头的急停，还能够作为电力载波系统的通讯媒介，在提升3d打印机打印质量的同时，减少多余连接线的布置，还能够减少喷头上用于连接线结构的设置，简化了喷头结构，便于用户的维护。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本实用新型第一实施例提供的一种导轨供电的喷头装置的结构示意图。
20.图2是本实用新型第一实施例提供的一种导轨供电的喷头装置中导轨形成的通电回路的连接示意图。
21.图3是本实用新型第一实施例提供的一种导轨供电的喷头装置中喷头控制板的接口类型示意图。
22.图4是本实用新型第一实施例提供的一种导轨供电的喷头装置中第一电力载波模块的连接结构示意图。
23.图5是本实用新型第二实施例提供的一种3d打印机中第二电力载波模块与喷头中第一电力载波模块的通讯示意图。
24.标号说明:
25.1、移动块；2、第一导轨；3、第二导轨；4、绝缘层；41、延伸部；5、第一导电轮；6、第二导电轮；100、打印耗材。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
28.还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
29.请结合图1、图2和图3，本实用新型第一实施例公开了一种导轨供电的喷头装置，包括喷头、第一导轨2、第二导轨3、第一导电轮5、第二导电轮6及移动块1，所述喷头与所述移动块1连接，所述移动块1带动所述喷头移动以进行3d打印工作。
30.所述第一导轨2和所述第二导轨3连接且对称设置，所述第一导轨2和所述第二导轨3之间设有绝缘层4，所述第一导电轮5和所述第二导电轮6设于所述移动块1上并与所述移动块1转动连接，所述第一导电轮5在所述第一导轨上2移动，所述第二导电轮6在所述第二导轨上3移动，所述移动块1内部设有喷头控制板，所述喷头控制板分别与所述第一导电轮5、所述第二导电轮6及所述喷头电连接。
31.可以理解，所述第一导电轮5和第二导电轮6通过碳刷的结构与移动块1中的喷头控制板电连接。
32.使用时，所述第一导轨2连接电源正极，所述第二导轨3连接电源负极，所述第一导轨2、第一导电轮5、喷头控制板、第二导电轮6及第二导轨3形成导电回路(如图2所示)，形成的导电回路使得喷头通电工作，不需要连接电源线到喷头位置，也即本技术实施例通过对导轨通电的形式代替现有的电源线，减少了喷头电源线的设置，使得喷头减少线缆的数量，降低线缆带来的绕线复杂，不利于维护的问题。
33.所述移动块1内还设有第一电力载波模块，所述第一电力载波模块与所述喷头电连接，也即所述喷头可基于第一电力载波模块与其他同样具有电力载波模块的主体进行数据传输和控制，而结合第一导轨2和第二导轨3给喷头的供电回路，使得喷头内的第一电力载波模块同样不需要设置电源线，而是借助第一导轨2和第二导轨3向外进行数据传输和控制，进一步减少了线缆数量。
34.可以理解，请参阅图3，所述喷头控制板包括挤出电机接口、wifi/蓝牙接口、散热风扇接口、加热管mos接口、热敏电阻接口、电力载波通讯接口、电源接口，电力载波通讯接口采用uart接口。
35.可以理解，请参阅图4，所述第一电力载波模块包括电力线载波芯片、微控制mcu及变压器，所述电力线载波芯片、微控制mcu及变压器电连接，所述电力线载波芯片采用型号为st7540的电力线载波芯片，微控制mcu通过系统总线与st7540连接，微控制mcu通过外设总线给外界提供一个uart接口，st7540通过所述变压器在通电回路上发送和接收信息。
36.可选地，请继续参阅图1，作为一种实施例，所述绝缘层4中心开孔，所述绝缘层穿过打印型材100，所述打印型材100与所述绝缘层4滑动连接，所述打印型材100一端连接所述喷头，也即在第一导轨2和第二导轨3之间穿过打印型材100，再从导轨的位置连接到喷头上，实现从下往上方向的耗材连接路线。
37.可以理解，在传统3d打印机中，打印耗材100通常直接从设备上拉出直接接入到喷头上，该种方式面对喷头的频繁移动会导致断料、输出不均匀等问题，进而影响打印效果，而通过在第一导轨2和第二导轨3之间穿过打印型材100，供给喷头的打印工作，有效利用了喷头在导轨上移动的空间，使得型材在打印时能通过绝缘层4的进行有效固定，减少外露的长度，避免传统的直连方式带来的摆动问题，提高打印质量和稳定性。
38.可以理解，所述绝缘层4的孔内可以设置润滑或曲面结构辅助打印耗材100的移动，例如，将绝缘层4的孔内设置为光滑面，减少摩擦，或将绝缘层4的孔内设置为多个球面结构，或设置轴承等。
39.请继续参阅图1，所述绝缘层4分别向所述第一导轨2和所述第二导轨3的两侧延伸形成延伸部41，所述延伸部41及所述第一导轨2之间形成容纳所述第一导电轮5的滑动槽，所述延伸部41及所述第二导轨5之间形成容纳所述第二导电轮6的滑动槽。
40.请结合图1和图5，本实用新型第二实施例提供一种3d打印机，其包括上述第一实施例提供的导轨供电的喷头装置，还包括3d打印机主控制板及第二电力载波模块(如图5中的发送端电力载波模块)，所述第二电力载波模块与所述3d打印机主控制板电连接，所述3d打印机主控制板与所述第一导轨2或所述第二导轨3电连接，如图5中所示，接收端电力载波模块即为上述的第一电力载波模块，喷头装置控制板即为上述的喷头控制板。
41.所述3d打印机主控制板为3d打印机中控制机构运行的控制中心，其用于接收用户指定的控制指令，同时将控制指令发送到喷头等各个模块，而3d打印机主控制板在下发控制指令时，设备需要处于通电状态下，此时3d打印机主控制板形成控制信息，通过第二电力载波模块，通过第一导轨2或第二导轨3传输到喷头控制板中，喷头控制板上的第一电力载波模块接收该控制信息，完成对喷头的控制，该过程借助第一导轨2和第二导轨3形成的通电回路，不需要设置其他连接线即可完成。
42.可以理解，所述第一电力载波模块和所述第二电力载波模块采用相同的结构，在此不再赘述。
43.可以理解，上述控制信息为一帧一帧的数据包，每帧数据间隔一定的时间进行组帧发送，每帧数据包结构为“帧头 命令 数据 校验和 帧尾”，而喷头控制板通过对帧头和帧尾的识别，校验和的计算，获取控制命令和数据，根据命令的种类和数据量，分别对挤出电机的挤出量、加热管的温度、风扇的转速、wifi/蓝牙的连接进行控制。
44.可以理解，在本实施例中，如图5所示，整个电子载波通讯系统基于24v的直流电源通入第一导轨2和第二导轨3中完成。
45.与现有技术相比，本实用新型提供的一种导轨供电的喷头装置及3d打印机具有以
下有益效果：
46.1、通过设置第一导轨和第二导轨，第一导电轮在第一导轨上滑动，第二导电轮在第二导轨上滑动，第一导电轮和第二导电轮同时连接一个移动块以带动喷头移动，第一导轨、第一导电轮、喷头控制板、第二导电轮及第二导轨形成导电回路，以给喷头进行供电，使得喷头在工作过程中的供电只需要通过第一导轨和第二导轨供电即可，不需要额外设置电源连接线，也即通过导轨给喷头供电的形式代替现有的电源线，减少了喷头电源线的设置，使得喷头减少线缆的数量，降低线缆带来的绕线复杂，不利于维护的问题。同时，通过导电轮在导轨上滑动的方式实现喷头的通电回路，使得喷头的电源依赖于导电轮与导轨二者之间的啮合稳定性，当喷头断电无法移动时，可以立刻停止由于导电轮与导轨啮合带来的移动偏差问题，也即可以通过断电的迅捷特性快速切断当前打印工作，减少打印偏差。
47.2、通过在喷头上设置第一电力载波模块，在3d打印机主控制板上设置的第二电力载波模块，第一电力载波模块和第二电力载波模块之间的通信可以借助第一导轨和第二导轨的供电作用实现喷头与3d打印机主控制板之间的数据传输与控制，同样不需要设置额外的电源连接线即可实现3d打印设备中各个模块之间的通信，使得第一导轨和第二导轨既能够完成喷头的移动、喷头的供电、喷头的急停，还能够作为电力载波系统的通讯媒介，在提升3d打印机打印质量的同时，减少多余连接线的布置，还能够减少喷头上用于连接线结构的设置，简化了喷头结构，便于用户的维护。
48.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。