CN104742368B - 一种打印喷头、立体成型设备和打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种打印喷头、立体成型设备和打印方法。所述打印喷头包括：打印喷嘴；以及设置于打印喷嘴与喷头传动装置之间，用以调整所述打印喷嘴与打印平面之间距离的喷嘴高度调整装置。所述立体成型设备包括机架、打印平台和喷头传动装置，以及所述打印喷头；其中，所述喷头传动装置安装于机架中；所述打印喷头安装于所述喷头传动装置，并在所述喷头传动装置的驱动下，平行于所述打印平台移动。本发明通过安装于打印喷嘴与喷头传动装置之间的喷嘴高度调整装置，实现了在打印过程中对所述打印喷嘴与打印平面之间距离的调整，保证了打印喷嘴和打印平面之间小范围内的机械误差的补偿，提高了打印的精度。

Description

一种打印喷头、立体成型设备和打印方法

技术领域

本发明涉及三维打印技术，特别涉及一种立体成型设备(例如三维打印机)的打印喷头、立体成型设备和打印方法。

背景技术

三维(3D)打印机是一种数字模型文件为基础，运用可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的打印机。已经越来越广泛地应用于模具制造、工业设计等领域。

现有的三维打印机中，是将喷头固定于移动轴，喷头与移动轴之间采用刚性连接。该种连接方式中，由于打印时使用机械定位，进而三维打印机的组件机械加工和装配的精度决定了打印的精度。由于使用损耗，三维打印机的组件机械加工和装配的精度会随着三维打印机的使用而逐渐降低，进而导致了打印精度的降低，从而导致打印产品的成品率降低、打印成本上升和打印质量下降等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种喷头高度调整装置、立体成型设备和打印方法，以调节打印喷头和打印平面之间的距离，补偿打印喷头和打印平面之间小范围内的机械误差，以提高打印的精度。

本申请的技术方案是这样实现的：

一种打印喷头，包括：

打印喷嘴；

喷嘴高度调整装置，设置于所述打印喷嘴与喷头传动装置之间，用以调整所述打印喷嘴与打印平面之间的距离。

进一步，所述喷嘴高度调整装置包括：

弹簧和弹簧容纳腔；其中，

所述弹簧设置于所述弹簧容纳腔内，且所述弹簧的一端固定于所述弹簧容纳腔内，所述弹簧的另一端固定于喷头传动装置上，通过所述弹簧的回弹力控制所述打印喷嘴与打印平面之间的距离。

进一步，所述喷嘴高度调整装置为压力调节装置。

进一步，所述压力调节装置包括：

气囊，设置于所述打印喷嘴与所述喷头传动装置之间；

输气管；以及，

气压调节机构，通过所述输气管连接于所述气囊，用以调节所述气囊中的气压，从而控制所述打印喷嘴与打印平面之间的距离。

进一步，所述压力调节装置包括：

液压缸，设置于所述打印喷嘴与所述喷头传动装置之间；

输液管；以及，

液压泵，通过所述输液管连接于所述液压缸，用以调节所述液压缸的伸缩，从而控制所述打印喷嘴与打印平面之间的距离。

进一步，所述打印喷嘴与所述喷嘴高度调整装置之间采用螺纹连接。

一种立体成型设备，包括机架、打印平台和喷头传动装置，还包括如上任一项所述的打印喷头，其中，

所述喷头传动装置安装于所述机架中；

所述打印喷头安装于所述喷头传动装置，并在所述喷头传动装置的驱动下，平行于所述打印平台移动。

一种打印方法，采用如上任一项所述的打印喷头，包括：

利用所述喷嘴高度调整装置将所述打印喷嘴与打印平面之间的距离调整到最佳打印高度，以进行打印；

在打印过程中，打印材料在打印输料管中从所述喷头传动装置经过所述喷嘴高度调整装置到达所述打印喷嘴的进料端，并从所述打印喷嘴的进料端进入打印喷嘴，进而从所述打印喷嘴的出料端输出并涂覆于打印平面。

进一步，所述方法还包括：

在打印过程中，当所述打印喷嘴的出料端与打印平面之间的距离大于所述最佳打印高度时，所述喷嘴高度调整装置对所述打印喷嘴施加向下的作用力，使得所述打印喷嘴与打印平面的距离重新回到最佳打印高度。

进一步，所述方法还包括：

在打印过程中，当所述打印喷嘴的出料端与所述打印平面之间的距离小于所述最佳打印高度时，所述喷嘴高度调整装置对所述打印喷嘴施加向上的作用力，使得所述打印喷嘴与打印平面的距离重新回到最佳打印高度。

从上述方案可以看出，本发明的打印喷头、立体成型设备和打印方法，通过安装于打印喷嘴与喷头传动装置之间的喷嘴高度调整装置，实现了在打印过程中对所述打印喷嘴与打印平面之间距离的调整，保证了打印喷嘴和打印平面之间小范围内的机械误差的补偿，提高了打印的精度。

附图说明

图1为本发明提供的打印喷头示意图；

图2为本发明的打印喷头第一实施例的立体示意图；

图3为本发明的打印喷头第一实施例的截面示意图；

图4为本发明的打印喷头第二实施例示意图；

图5为本发明的打印喷头第三实施例示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的打印喷头包括打印喷嘴1和喷嘴高度调整装置2。其中，所述喷嘴高度调整装置2设置于打印喷嘴1与喷头传动装置3之间，用以调整所述打印喷嘴1与打印平面4之间的距离。所述打印喷头还包括打印输料管6，所述打印输料管6连接于所述打印喷嘴1的进料端12，并从所述喷嘴高度调整装置2内延伸进入所述喷头传动装置3，以将打印材料5输送到打印喷嘴1。打印喷嘴1的出料端11靠近打印平面4。

在打印时，在所述喷头传动装置3的驱动下，喷嘴高度调整装置2平行于所述打印平面4移动，进而带动打印喷嘴1平行于所述打印平面4移动。同时，打印材料5从所述打印喷嘴1中喷出并附着在打印平面4进而完成打印。

本发明中，通过喷嘴高度调整装置2调整所述打印喷嘴1与打印平面4之间的距离。进而在长时间使用时能够实现对打印喷头1与打印平面4之间的距离调整，实现了对打印喷头和打印平面之间小范围内的机械误差的补偿，提高了打印的精度。

图2、图3为本发明的打印喷头的第一实施例结构示意图。其中，所述打印喷嘴1与所述喷嘴高度调整装置2之间螺纹连接。具体地，所述打印喷嘴1具有与所述喷嘴高度调整装置2相连接的外螺纹13；所述喷嘴高度调整装置2具有与所述打印喷嘴1的外螺纹13相适配的内螺纹21；所述打印喷嘴1通过其外螺纹13旋拧于所述喷嘴高度调整装置2的与所述打印喷嘴1的外螺纹13相适配的内螺纹21。所述喷嘴高度调整装置2包括弹簧22和弹簧容纳腔23，所述喷嘴高度调整装置2通过弹簧22安装于所述喷头传动装置3(图2、图3未示出)。具体地，如图3所示，所述喷嘴高度调整装置2靠近所述喷头传动装置3(图2、图3未示出)的一侧具有弹簧容纳腔23，所述弹簧22设置于所述弹簧容纳腔23内，且所述弹簧22的一端固定于所述弹簧容纳腔23内，所述弹簧22的另一端固定于所述喷头传动装置3(图2、图3未示出)。所述弹簧22的另一端与所述喷头传动装置3之间的连接可采用铆钉，或者可采用弹簧22与喷嘴高度调整装置2的相同连接方式，例如在所述喷头传动装置3与弹簧22的连接处具有另一弹簧容纳腔，所述弹簧22的另一端固定于所述另一弹簧容纳腔内。

第一实施例中，通过所述弹簧22的回弹力控制打印过程中的打印喷嘴1与打印平面4之间的距离，进而实现对打印喷头和打印平面之间小范围内的机械误差的补偿。

本发明实施例中，所述喷嘴高度调整装置2还可以为压力调节装置，具体说明如下。

图4所示为本发明的打印喷头的第二实施例结构示意图。第二实施例中，作为喷嘴高度调整装置2的压力调节装置包括气囊7、输气管8以及气压调节机构9。其中，所述气囊7设置于所述打印喷嘴1与所述喷头传动装置3之间；所述气压调节机构9通过所述输气管8连接于所述气囊7，用以调节所述气囊7中的气压，从而控制所述打印喷嘴1与打印平面4之间的距离。

第二实施例中，在初始使用时，气压调节机构9通过输气管8给予气囊7一初始压力，进而控制所述打印喷嘴1与打印平面4之间的距离在最佳距离范围内，在使用过程中，当打印喷嘴1与打印平面4之间的距离超出了最佳距离范围而影响打印质量时，气压调节机构9通过输气管8调节气囊7的压力，进而控制所述打印喷嘴1与打印平面4之间的距离再次保持最佳距离范围，进而实现补偿打印喷头和打印平面之间小范围内的机械误差，以提高打印的精度。

图5所示为本发明的打印喷头的第三实施例结构示意图。第三实施例中，作为喷嘴高度调整装置2的压力调节装置包括液压缸7’、输液管8’和液压泵9’。其中，所述液压缸7’设置于所述打印喷嘴1与所述喷头传动装置3之间；所述液压泵9’通过所述输液管8’连接于所述液压缸7’，用以调节所述液压缸7’的伸缩，从而控制所述打印喷嘴1与打印平面4之间的距离。

第三实施例中，在初始使用时，液压泵9’通过输液管8’给所述液压缸7’中注入一定量液体(例如油)，进而推动液压缸7’中的活塞运动而控制所述打印喷嘴1与打印平面4之间的距离在最佳距离范围内，在使用过程中，当打印喷嘴1与打印平面4之间的距离超出了最佳距离范围而影响打印质量时，液压泵9’通过输液管8’调节所述液压缸7’中的液体供应，进而推动或者拉动液压缸7’中的活塞的运动以控制所述打印喷嘴1与打印平面4之间的距离再次保持最佳距离范围，进而实现补偿打印喷嘴1和打印平面4之间小范围内的机械误差，以提高打印的精度。

第三实施例中，液压泵9’以及液压缸7’可参考已有的液压***的设计，例如可参考挖掘机等机械类的液压***，将其小型化和结构简化以设计出第三实施例中的液压泵以及液压缸。

本发明实施例还提供了一种立体成型设备，包括机架、打印平台和喷头传动装置，还包括如上各个实施例所述的打印喷头。其中，所述喷头传动装置安装于所述机架中，所述打印喷头安装于所述喷头传动装置，并在所述喷头传动装置的驱动下，平行于所述打印平台移动。

本发明实施例同时还提供了一种打印方法，采用上各个实施例的打印喷头，该方法包括：

利用所述喷嘴高度调整装置将所述打印喷嘴与所述打印平面之间的距离调整到最佳打印高度，以进行打印；

在打印过程中，打印材料在打印输料管中从所述喷头传动装置经过喷嘴高度调整装置到达所述打印喷嘴的进料端，并从所述打印喷嘴的进料端进入打印喷嘴，进而从所述打印喷嘴的出料端输出并涂覆于所述打印平面。

本发明的方法中还包括：

在打印过程中，当所述打印喷嘴的出料端与所述打印平面之间的距离大于所述最佳打印高度时，所述喷嘴高度调整装置对述打印喷嘴施加向下的作用力，使得所述打印喷嘴与打印平面的距离重新回到最佳打印高度。

在打印过程中，当所述打印喷嘴的出料端与所述打印平面之间的距离小于所述最佳打印高度时，所述喷嘴高度调整装置对所述打印喷嘴施加向上的作用力，使得所述打印喷嘴与打印平面的距离重新回到最佳打印高度。

本发明的打印喷头、立体成型设备和打印方法，通过安装于打印喷嘴与喷头传动装置之间的喷嘴高度调整装置，实现了在打印过程中对所述打印喷嘴与打印平面之间距离的调整，保证了打印喷嘴和打印平面之间小范围内的机械误差的补偿，提高了打印的精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种打印喷头，其特征在于，包括：

打印喷嘴；

喷嘴高度调整装置，设置于所述打印喷嘴与喷头传动装置之间，用以调整所述打印喷嘴与打印平面之间的距离；

其中，所述喷嘴高度调整装置为压力调节装置，所述压力调节装置包括：

气囊，设置于所述打印喷嘴与所述喷头传动装置之间；

输气管；以及，

气压调节机构，通过所述输气管连接于所述气囊，用以调节所述气囊中的气压，从而控制所述打印喷嘴与打印平面之间的距离。

2.根据权利要求1所述的打印喷头，其特征在于，所述打印喷嘴与所述喷嘴高度调整装置之间采用螺纹连接。

3.一种立体成型设备，包括机架、打印平台和喷头传动装置，其特征在于，还包括如权利要求1或2所述的打印喷头，其中，

所述喷头传动装置安装于所述机架中；

所述打印喷头安装于所述喷头传动装置，并在所述喷头传动装置的驱动下，平行于所述打印平台移动。

4.一种打印方法，采用如权利要求1或2所述的打印喷头，包括：

利用所述喷嘴高度调整装置将所述打印喷嘴与打印平面之间的距离调整到最佳打印高度，以进行打印；

在打印过程中，打印材料在打印输料管中从所述喷头传动装置经过所述喷嘴高度调整装置到达所述打印喷嘴的进料端，并从所述打印喷嘴的进料端进入打印喷嘴，进而从所述打印喷嘴的出料端输出并涂覆于打印平面。

5.根据权利要求4所述的打印方法，其特征在于，所述方法还包括：

在打印过程中，当所述打印喷嘴的出料端与打印平面之间的距离大于所述最佳打印高度时，所述喷嘴高度调整装置对所述打印喷嘴施加向下的作用力，使得所述打印喷嘴与打印平面的距离重新回到最佳打印高度。

6.根据权利要求4所述的打印方法，其特征在于，所述方法还包括：

在打印过程中，当所述打印喷嘴的出料端与所述打印平面之间的距离小于所述最佳打印高度时，所述喷嘴高度调整装置对所述打印喷嘴施加向上的作用力，使得所述打印喷嘴与打印平面的距离重新回到最佳打印高度。