一种FDM打印机自动衔接送丝装置

一种fdm打印机自动衔接送丝装置
技术领域
1.本实用新型涉及fdm打印领域，尤其涉及一种fdm打印机自动衔接送丝装置。


背景技术：

2.熔融沉积成型fdm 3d打印技术，是目前应用比较广泛的3d打印技术。尤其fdm桌面级3d打印机因其自身的实用性与简便性普及在各大设计办公室中，但结合众多使用者的反馈与自身使用3d打印机的经历发现fdm桌面级打印机在材料更换方面存在影响较大的缺点，主要情况如下：
3.市面大部分fdm打印机都是设备的侧面安装单个料盘，利用喷头处的电机进丝齿与滑轮牵扯咬合丝料进丝。这种进丝方式需要手动换料、自动化程度低，限制着打印成品种类与质量。尤其在打印大型模型产品时需要人工值守，确保上一卷材料用完的瞬间及时更换新的丝料，如此手动操作衔接换丝很容易出现人为失误造成材料更换不及，导致喷头不出丝使成品模型部分空缺，造成打印失败，打印机的工作效率就会降低。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提出一种fdm 3d打印机自动衔接送丝装置，确保丝料衔接精确的同时，实现衔接换丝自动化，从而提高打印机的工作效率，避免丝料浪费。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种fdm打印机自动衔接送丝装置，包括前后依次设置的出料机构、传送机构和材料放置台，所述传送机构包括编码器电机、传动齿轮组、第一送丝器和第二送丝器，所述第一送丝器和所述第二送丝器结构相同，所述第一送丝器与所述第二送丝器左右设置在所述编码器电机的两侧，所述编码器电机的输出端通过所述传动齿轮组分别与所述第一送丝器的驱动端和所述第二送丝器的驱动端传动连接；当所述编码器电机正转时，所述第一送丝器用于将丝料传送至所述出料机构中；当所述编码器电机反转时，所述第二送丝器用于将丝料传送至所述出料机构中。
7.优选的，所述第一送丝器包括安装座、特质齿轮、齿轮轴和滑轮，所述特质齿轮和所述滑轮均设在所述安装座内，所述安装座开设有送料通道，所述送料通道的两端分别设有进料口和出料口，所述送料通道设在所述特质齿轮和所述滑轮之间，所述齿轮轴的一端与所述特质齿轮连接，所述齿轮轴的另一端与所述传动齿轮组传动连接。
8.优选的，所述特质齿轮的齿牙上设有尖齿部和滑齿面，当所述特质齿轮正转时，所述尖齿部与送料通道内的丝料相接触，当所述特质齿轮反转时，所述滑齿面与送料通道内的丝料相接触。
9.优选的，所述第一送丝器还包括扭簧，所述扭簧设在所述特质齿轮靠近所述材料放置台的一侧，所述扭簧的一端与所述安装座的内壁相抵，所述扭簧的另一端设有压紧片，所述压紧片与所述送料通道的底部相抵。
10.优选的，所述传动齿轮组包括主动斜齿轮、第一从动斜齿轮和第二从动斜齿轮，所
述主动斜齿轮与所述编码器电机的转轴端相连，所述第一从动斜齿轮和所述第二从动斜齿轮分别与所述第一送丝器的齿轮轴及所述第二送丝器的齿轮轴相连，所述第一从动斜齿轮和所述第二从动斜齿轮均与所述主动斜齿轮相啮合。
11.优选的，所述出料机构包括合流器和光电限位器，所述合流器设有第一合流入口、第二合流入口和合流出口，所述第一合流入口和第二合流入口分别与所述合流出口连通，所述第一合流入口与所述第一送丝器的出料口通过送料管连通，所述第二合流入口与所述第二送丝器的出料口通过送料管连通，所述光电限位器设在所述合流出口处。
12.优选的，所述材料放置台包括底板、多个料盘支座和多个丝料盘，多个料盘支座依次设在所述底板上，所述料盘支座用于固定所述丝料盘。
13.本实用新型的有益效果为：通过控制编码器电机的正转和反转分别来控制第一送丝器和第二送丝器的送丝工作，由此在需要换料时改变编码器电机的转动方向即可及时更换新的丝料，确保打印过程中两卷丝料衔接精确的同时，实现衔接换丝自动化，无需人为值守手动衔接换丝，为打印工作提供便利，提高打印机的工作效率。有效解决了现有技术中通过手动操作衔接换丝很容易出现人为失误造成材料更换不及，导致喷头不出丝使成品模型部分空缺等问题，同时还解决在大型模型产品打印时，因材料不足造成打印失败、零件报废的问题，降低打印废品率，避免丝料浪费。
附图说明
14.附图对本实用新型做进一步说明，但附图中的内容不构成对本实用新型的任何限制。
15.图1是本实用新型其中一个实施例的整体结构示意图；
16.图2是本实用新型其中一个实施例的传送结构的结构示意图；
17.图3是本实用新型其中一个实施例的出料机构的结构示意图；
18.图4是本实用新型其中一个实施例的第一送丝器的结构示意图；
19.图5是本实用新型其中一个实施例的特质齿轮的齿牙结构示意图；
20.图6是本实用新型其中一个实施例的扭簧和压紧片的结构示意图；
21.图7是本实用新型其中一个实施例的材料放置台的结构示意图；
22.图8（a）为编码器电机正转时第一送丝器的特质齿轮转动方向示意图；
23.图8（b）为编码器电机正转时第二送丝器的特质齿轮转动方向示意图。
24.其中：1、材料放置台；2、传送机构；3、出料机构；4、编码器电机；51、第一送丝器；52、第二送丝器；6、轴承；7、传动齿轮组；8、电机支架；9齿轮轴；10、安装座；11、特质齿轮；12、滑轮；13、出料口；14、尖齿部；15、滑齿面；16、扭簧；17、压紧片；18、丝料；19、送料管；20、合流器；21、光电限位器；23、丝料盘；24、底板；25、料盘支座。
具体实施方式
25.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
26.本实施例的一种fdm打印机自动衔接送丝装置，参考附图1和2，包括前后依次设置的出料机构3、传送机构2和材料放置台1，传送机构2包括编码器电机4、传动齿轮组7、第一送丝器51和第二送丝器52，第一送丝器51和第二送丝器52结构相同，第一送丝器51与第二
送丝器52左右设置在编码器电机4的两侧，编码器电机4的输出端通过传动齿轮组7分别与第一送丝器51的驱动端和第二送丝器52的驱动端传动连接；当编码器电机4正转时，第一送丝器51用于将丝料18传送至出料机构3中；当编码器电机4反转时，第二送丝器52用于将丝料18传送至出料机构3中。编码器电机4的底部设有电机支架8，第一送丝器51与第二送丝器52分别设在电机支架8的左右两侧。
27.本实施例通过控制编码器电机4的正转和反转分别来控制第一送丝器51和第二送丝器52的送丝工作，由此在需要换料时改变编码器电机4的转动方向即可及时更换新的丝料18，确保打印过程中两卷丝料18衔接精确的同时，实现衔接换丝自动化，无需人为值守手动衔接换丝，为打印工作提供便利，提高打印机的工作效率。有效解决了现有技术中通过手动操作衔接换丝很容易出现人为失误造成材料更换不及，导致喷头不出丝使成品模型部分空缺等问题，同时还解决在大型模型产品打印时，因材料不足造成打印失败、零件报废的问题，降低打印废品率，避免丝料18浪费。
28.优选的，参考附图4，第一送丝器51包括安装座10、特质齿轮11、齿轮轴9和滑轮12，特质齿轮11和滑轮12均设在安装座10内，安装座10开设有送料通道，送料通道的两端分别设有进料口和出料口13，送料通道设在特质齿轮11和滑轮12之间，齿轮轴9的一端依次与特质齿轮11及轴承6连接，齿轮轴9的另一端与传动齿轮组7传动连接。安装座10用于支承特质齿轮11、齿轮轴9和滑轮12。齿轮轴9用于连接传动齿轮组7的输出端及特质齿轮11，实现对特质齿轮11转动的驱动。特质齿轮11作为主动部件用于带动丝料18传送至出料口13处，滑轮12作为从动部件用于引导丝料18的传送。送料通道与特质齿轮11靠近滑轮12一端的切线以及滑轮12靠近特质齿轮11一端的切线重合，使得丝料18在通过送料通道时，能够在特质齿轮11的动作以及滑轮12引导的作用下传送至出料口13处，实现对丝料18的传送。
29.进一步的，特质齿轮11可选用棘轮，具体地，参考附图5，特质齿轮11的齿牙上设有尖齿部14，尖齿部14的背面设有滑齿面15；由此在编码器电机4驱动特质齿轮11正转时，特质齿轮11每个齿牙上的尖齿部14依次与送料通道内的丝料18相接触，在尖齿部14与丝料18之间产生的摩擦力作用下，实现对丝料18向出料口13的间歇推动；当编码器电机4驱动特质齿轮11反转时，特质齿轮11每个齿牙上的滑齿面15依次与送料通道内丝料18的端部相接触，由于滑齿面15为平滑的曲面，不会对丝料18产生切向力，由此可避免丝料18退回进料口，避免丝料18脱离特质齿轮11的接触范围，保证丝料18停留在两齿牙之间，以便于电机再次正转即特质齿轮11正转转变为传送丝料18的工作状态，能够保证送丝的正常进行，避免出现空转不送丝的情况。因此，本实施例通过编码器电机4驱动第一送丝器51的特质齿轮11和第二送丝器52的特质齿轮11转动，而第一送丝器51的特质齿轮11和第二送丝器52的特质齿轮11的转动方向保持相反，从而实现编码器电机4正传使第一送料器传送丝料18时，第二送料器的出料口13处无丝料18出料，并在切换编码器电机4反转后，第二送料器即开始传送丝料18，而第一送丝器51则停止出料，实现两卷丝料18自动化衔接。
30.优选的，参考附图6，第一送丝器51还包括扭簧16，扭簧16设在特质齿轮11靠近材料放置台1的一侧，扭簧16的一端与安装座10的内壁相抵，扭簧16的另一端设有压紧片17，压紧片17与送料通道的底部相抵。压紧片17用于在安装丝料18时对丝料18压紧，避免丝料18脱离送料通道，保证特质齿轮11转动后能够正常送丝。由此，安装丝料18时，将丝料18的端部插入到送丝器的送料通道中，保证丝料18的端部接触到特质齿轮11，此时压紧片17在
扭簧16的作用下将丝料18锁定在送料通道中且保证丝料18始终在特质齿轮11接触范围内。
31.优选的，传动齿轮组7包括主动斜齿轮、第一从动斜齿轮和第二从动斜齿轮，主动斜齿轮与编码器电机4的转轴端相连，第一从动斜齿轮和第二从动斜齿轮分别与第一送丝器51的齿轮轴9及第二送丝器52的齿轮轴9相连，第一从动斜齿轮和第二从动斜齿轮均与主动斜齿轮相啮合。由此，采用主动斜齿轮同时与第一从动斜齿轮和第二从动斜齿轮的啮合，使得第一从动斜齿轮和第二从动斜齿轮的转动方向相反，从而实现编码器电机4正传使第一送料器传送丝料18时，第二送料器的出料口13处无丝料18出料，并在切换编码器电机4反转后，第二送料器即开始传送丝料18，而第一送丝器51则停止出料，实现两卷丝料18自动化衔接。
32.优选的，参考附图3，出料机构3包括合流器20和光电限位器21，合流器20设有第一合流入口、第二合流入口和合流出口，第一合流入口和第二合流入口分别与合流出口连通，第一合流入口与第一送丝器51的出料口13通过送料管19连通，第二合流入口与第二送丝器52的出料口13通过送料管19连通，光电限位器21设在合流出口处。合流器20用于将第一合流入口和第二合流入口两个通道的丝料18路线汇集到合流出口中，合流出口处安装有光电限位器21，光电限位器21用于检测经过合流出口的丝料18，当其中一个送丝器传送丝料18结束后，此时无丝料18进入光电限位器21，由此即可改变编码器电机4的转动方向，使另一送丝器进行送丝的工作，实现丝料18的自动化衔接。送料管19采用ptfe送料管19。
33.优选的，参考附图7，材料放置台1包括底板24、多个料盘支座25和多个丝料盘23，多个料盘支座25依次设在底板24上，料盘支座25用于固定丝料盘23，丝料18缠绕在丝料盘23上。
34.本实施例的具体实施过程如下：
35.1.将两卷丝料盘23中丝料18的端部分别插入到第一送丝器51和第二送丝器52的送丝通道进料口中，并保证丝料18的端部接触到特质齿轮11（插入丝料18过程中感到有较大阻力即可停下），插入丝料18后，压紧片17将丝料18锁定在进丝通道中且保证丝料18始终在特质齿轮11接触范围内；
36.2.主控台里的mcu控制板与打印机主板相连，实时获取打印机的打印状态，并控制编码器电机4的转动方向；
37.3.开始打印，编码器电机4正转，参考附图8（a）和8（b），第一送丝器51开始送丝，第二送丝器52等待送丝，即根据斜齿轮的啮合特性，第一从动斜齿轮带动第一送丝器51中的特质齿轮11正转，而第二斜齿轮带动第二送丝器52中的特质齿轮11反转，结合特质齿轮11的结构，特质齿轮11正转时尖齿部14与丝料18接触，齿牙摩擦力较大配合滑轮12咬合丝料18进丝，此时第二送丝器52中的特质齿轮11反转，因滑齿面15摩擦力较小，在不破坏丝料18的前提下带动丝料18塑性变形，送料通道上壁设计为弧形给丝料18变形提供空间，配合扭簧16和压紧片17，由扭簧16作用于丝料18，使送丝进入容易，若丝料18往与送丝相反的方向运动则压紧片17会以一定斜角嵌入丝料18中，使运动受阻，避免丝料18脱离特质齿轮11的接触范围，保证丝料18停留在两齿牙之间，以便于特质齿轮11正转转变为进丝通道时，能够保证送丝的正常进行，避免出现空转不送丝的情况。
38.4.在合流器20末端安装光电限位器21，送丝过程中丝料18会经过光电限位器21的检测端，当第一送丝器51传送的丝料18用尽后，此时无丝料18进入光电限位器21的检测端，
由此输出相应的电平信号给mcu芯片,通过判断该信号控制编码器电机4反向转动，使得第一送丝器51的特质齿轮11转动方向和第二送丝器52的特质齿轮11转动方向均发生改变，从而使第一送丝器51改变为等待送丝，而第二送丝器52开始送丝。
39.5.因主控台内的mcu实时与打印机通信获取打印机状态，因此检测到打印结束或停止后编码器电机4马上停止工作。通过如上设计可以实现两卷丝料18自动化衔接，降低成品废品率，若打印需要更多材料，只需在上一卷材料耗尽前把新的丝料18插入到等待送丝的送丝器中即可。如此可为打印大型零件提供可能。
40.以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。