CN105082543B - 3d打印设备及3d打印设备的效应器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的3D打印设备的效应器，包括效应器支架(11)、加热件固定基础(12)、风扇(13)、风罩(17)和导风装置；效应器支架(11)用于连接3D打印设备的控制臂(14)和加热件固定基础(12)；加热件固定基础(12)设置在3D打印设备的喷头(15)上，以固定3D打印设备的加热件(16)；导风装置设置在喷头(15)的出料端(151)，且具有朝向出料端(151)的导风部；风罩(17)的底端与效应器支架(11)相连，风扇(13)与风罩(17)的顶端相连；风罩(17)的内腔连通风扇(13)的出风口和导风部。上述方案能解决由于冷却气流不集中导致对模型局部冷却不及时，及3D打印设备的有效打印范围较小的问题。本发明还提供一种3D打印设备。

Description

3D打印设备及3D打印设备的效应器

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，更为具体地说，涉及一种3D打印设备及3D打印设备的效应器。

背景技术

效应器是3D打印设备的重要组成部分。作为连接3D打印设备的喷头和运动组件(通常为控制臂)的装置，效应器直接影响3D打印设备的运行速度和输出质量。效应器通常为支架结构，而且效应器上设置有较多的功能性组件。

3D打印设备在工作的过程中，物料通过喷头排出以逐渐形成模型，此过程需要冷却以保证模型成型。目前，3D打印设备通常在效应器的外部，即喷头的侧部，安装风扇来直接对喷头和模型实施物理冷却。此种冷却方式虽然能够起到冷却模型的作用，但是由于风扇为开放性设计，风扇输出的冷却气流不集中，进而使得在冷却的过程中可能出现对模型局部冷却不及时的现象，模型局部冷却不及时会影响模型的质量，甚至会造成模型坍塌。同时，由于风扇位于喷头的一侧，且风扇具有一定的体积，进而会导致效应器的尺寸较大，最终导致3D打印设备的有效打印范围较小。

另外，当前的喷头上设置有铝合金方块，铝合金方块上设置有不锈钢直流加热棒，不锈钢直流加热棒所产生的热会通过铝合金方块传递到喷头上，进而实现对喷头内物料的加热。由于铝合金材料的导热系数是237W/mK，导热效率较小会导致对喷头内的物料加热较慢。此种情况下，物料加热不及时会影响3D打印设备的打印效率。而且由于铝合金材料导热效率较小，因此还需要铝合金方块具有较大的体积来保持传递的热，这进一步导致效应器的尺寸较大，进而使得3D打印设备的有效打印范围进一步减小。

综上所述，如何解决背景技术中所述的由于冷却气流不集中导致对模型局部冷却不及时，以及3D打印设备的有效打印范围较小的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种3D打印设备的效应器，以解决背景技术中所述的由于冷却气流不集中导致对模型局部冷却不及时，以及3D打印设备的有效打印范围较小的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3D打印设备的效应器，包括效应器支架、加热件固定基础和风扇；其中，所述效应器支架用于连接所述3D打印设备的控制臂和所述加热件固定基础；所述加热件固定基础设置在所述3D打印设备的喷头上，以固定所述3D打印设备的加热件；所述效应器还包括风罩和导风装置；

其中，所述导风装置设置在所述喷头的出料端，且具有朝向所述出料端的导风部；所述风罩的底端与所述效应器支架相连，所述风扇与所述风罩的顶端相连；所述风罩的内腔连通所述风扇的出风口和所述导风部；

所述导风装置为导风板；

所述导风板为环绕在所述喷头四周的环状板，且所述导风板与所述喷头形成朝向所述出料端的冷却风道；

所述冷却风道为所述导风部；

所述导风板包括多块导风支板，多块导风支板均铰接在所述效应器支架上；

相邻的两块导风支板的相邻边缘叠置，且形成叠置面积随所述导风支板的张开角度变化的叠置区。

优选的，上述效应器中，还包括温度传感器、驱动装置及控制器；其中：

所述温度传感器设置在所述出料端，且用于检测出料的温度；

所述驱动装置与所述导风支板连接；

所述控制器与所述温度传感器和所述驱动装置均相连，且用于根据所述温度传感器的检测数据控制所述驱动装置驱动所述导风支板摆动。

优选的，上述效应器中，所述导风装置为多条导风管，多条所述导风管的出风口均布在所述出料端的周围，所述导风部为所述导风管的管腔。

优选的，上述效应器中，所述风罩罩在所述3D打印设备的散热片上。

优选的，上述效应器中，所述加热件固定基础套设在所述喷头上，且设置凹槽；

所述凹槽的侧壁与所述喷头的外壁形成用于容纳所述加热件的环状容纳腔。

优选的，上述效应器中，所述喷头为黄铜管状结构；和/或，

所述加热件为陶瓷直流加热管。

基于本发明提供的效应器，本发明还提供一种3D打印设备，所提供的3D打印设备具有如上述任意一项所述的效应器。

优选的，上述3D打印设备中，所述3D打印设备的散热片和所述加热件沿着所述3D打印设备的出料导管的出料方向依次分布；且所述散热片套设在所述出料导管上。

本发明提供的3D打印设备的效应器中，风罩的底端与效应器支架相连，风扇连接在风罩的顶端，由于风罩底端连接的效应器支架连接3D打印设备的控制臂和加热件固定基础，而加热件固定基础设置在3D打印设备的喷头上，因此设置在风罩顶端的风扇能够远离喷头，进而避免如背景技术中所述的由于风扇本身的体积对喷头体积的影响，进而能够解决3D打印设备的有效打印范围较小的问题。同时，风罩的内腔连通风扇的出风口和导风装置的导风部，而导风装置的导风部朝向喷头的出料端以起到引导冷却气体流动的作用，因此风罩和导风装置能够将风扇的出风口排出的冷却气体集中引导至喷头的出料端，最终能够及时对模型进行冷却，也就能够及时地对模型局部进行冷却，最终能够解决由于模型局部冷却不及时而影响模型质量的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，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它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种3D打印设备的效应器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种3D打印设备的效应器中导风板的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的再一种3D打印设备的效应器的结构示意图。

附图标记说明：

11—效应器支架、12—加热件固定基础、13—风扇、14—控制臂、15—喷头、151—出料端、16—加热件、17—风罩、18—导风板、181—导风支板、19—散热片、110—出料导管、111—冷却风道、112—温度传感器、113—驱动装置、114—控制器。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种3D打印设备的效应器，解决了背景技术中所述的由于冷却气流不集中导致的对模型局部冷却不及时，以及3D打印设备的有效打印范围较小的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中的技术方案作进一步详细的说明。

请参考附图1，本发明实施例提供了一种3D打印设备的效应器。所提供的3D打印设备的效应器包括效应器支架11、加热件固定基础12、风扇13、风罩17和导风装置。

其中，效应器支架11是效应器的整体构架，也是效应器其他部件安装的基础。通常效应器支架11由金属杆件制成。效应器支架11用于连接3D打印设备的控制臂14和加热件固定基础12，控制臂14是3D打印设备的运动组件，而加热件固定基础12固定在喷头15上以用于固定3D打印设备的加热件16，因此，如背景技术中所述，作为连接3D打印设备的喷头15和运动组件的装置，效应器直接影响3D打印设备的运行速度和输出质量。

风扇13与风罩17的顶端相连。风罩17的底端与效应器支架11相连，导风装置设置在喷头15的出料端151，且具有朝向出料端151的导风部，风罩17的内腔连通风扇13的出风口和导风装置的导风部，进而将风扇13排出的冷却气流导向喷头15部位，进而对喷头15喷出的物料实施冷却以形成3D打印产品。风罩17的顶端与风扇13相连，使得风扇13远离喷头15。

本发明实施例提供的3D打印设备的效应器中，风罩17的底端与效应器支架11相连，风扇13连接在风罩17的顶端，由于风罩17底端连接的效应器支架11连接3D打印设备的控制臂14和加热件固定基础12，而加热件固定基础设置在3D打印设备的喷头15上，因此设置在风罩17顶端的风扇13能够远离喷头15，进而避免如背景技术中所述的由于风扇本身的体积对喷头15体积的影响，进而能够解决3D打印设备的有效打印范围较小的问题。同时，风罩17的内腔连通风扇13的出风口和导风装置的导风部，而导风装置的导风部朝向喷头15的出料端151以起到引导冷却气体流动的作用，因此风罩17和导风装置能够将风扇13的出风口排出的冷却气体集中引导至喷头15的出料端151，最终能够及时对模型进行冷却，进而能够及时地对模型局部进行冷却，最终能够解决由于模型局部冷却不及时而影响模型质量的问题。

风扇13的出风口排出的冷却气体经过风罩17和导风装置的导风部之后被排出。具体的，导风装置有多种。比较常用的导风装置是导风管，导风管的管腔即为导风装置的导风部。优选的，导风管可以为多条，多条导风管的出风口均布在出料端151的周围，进而能够实现对模型的全方位吹风冷却。

当然，导风装置还可以为其他结构的部件。请继续参考附图1，导风装置为导风板18，导风板18为环绕在喷头15四周的环形板，导风板18与喷头15形成朝向喷头15出料端151的冷却风道111，冷却风道111即为导风部。环形结构的导风板18能够全方位地实现冷却气体的吹送，避免冷却出现死角或冷却不均匀的现象发生，能够进一步提高对模型的冷却效果。

我们知道，在3D打印的过程中，不同物料在打印时的熔融温度不同，进而使得从喷头15的出料端151喷出的物料的温度也就不同，相对应的，需要冷却的速度也就不同。而在实际的冷却过程中，冷却气体的量是影响冷却速度的重要因素之一。如果能够调节冷却气体的量，那么对于控制冷却速度而言极为有利。为此，请参考附图2，图2示出了另一种3D打印设备的效应器中导风板的结构。图2中的导风板包括多块导风支板181，多块导风支板181均铰接在效应器支架11上；相邻的两块导风支板181相邻的边缘叠置，且形成叠置面积能够随导风支板181的张开角度变化而变化的叠置区。此种情况下，转动各块导风支板181就能够改变导风板与喷头15之间所形成冷却风道111的流通面积进而能够调节冷却气体的量。叠置区的存在能够保证各块导风支板181在张开角度变大的情况下，相邻的两块导风支板181之间不会形成漏风间隙，也就不会有风量损失，最终能够保证冷却气体都从冷却风道111的尾端流出。多块导风支板181的分离设置能够保证各块导风支板181张角变化。

请参考附图3，更为优选的，上述效应器还可以包括温度传感器112、驱动装置113及控制器114，其中，温度传感器112设置在出料端151，用于检测出料的温度。驱动装置113与导风支板181连接，控制器114与温度传感器112和驱动装置113均相连，且用于根据温度传感器112的检测数据控制驱动装置113驱动导风支板181摆动。在实际的打印过程中，操作人员可以根据不同温度的物料来设定冷却气体的量，控制器114可以根据温度传感器112所检测的温度来控制驱动装置113，通过驱动装置113驱动导风支板181的摆动角度来调节冷却气体的量。可见，上述优选方案能够实现冷却的适应性调整，同时也能够提高3D打印设备的智能化。

请再次参考附图1或3，通常3D打印设备的出料导管110上设置有散热片19，为了进一步提高散热效率，优选的，风罩17罩在3D打印设备的散热片19上。此种情况下，风扇13的出风口排出的冷却气体会顺带冷却散热片19，进而能够提高散热片19的散热效率。

目前的3D打印设备的加热件通常设置在喷头15的一侧，对喷头15内的物料加热效率较低，这严重影响3D打印的速度。为此，请再次参考附图1或3，本发明实施例中，加热件固定基础12套设在喷头15上，且设置有凹槽。凹槽的侧壁与喷头15的外壁形成用于容纳加热件16的环状容纳腔。即将加热件16布置在环状容纳腔之内，则能够实现在喷头15的四周对喷头15实施加热，这能够提高对喷头15内物料的加热效率，进而能够提高3D打印设备的打印速度。同时，相比于背景技术中所述的通过热传导来对喷头加热的方式而言，喷头15的外壁作为环状容纳腔的一部分，能够实现加热件16对喷头15的直接加热，这能够进一步提高加热速度。

更为优选的方案中，加热件16可以采用陶瓷直流加热管，套设在喷头15上实施加热。具体的，陶瓷直流加热管的长度可以选择为15mm。另外，喷头15采用黄铜管状结构，若陶瓷直流加热管的长度为15mm，那么喷头15的长度也可以选择为15mm，以实现喷头15与陶瓷直流加热管的全面接触。同时，由于黄铜材质的导热系数是401W/mK，优于铝合金元件，这进一步有利于对喷头15内物料的加热。另外，陶瓷直流加热管还具有加热快、性能稳定、形状容易更改等优点。

基于本发明实施例提供的3D打印设备的效应器，本发明实施例还提供一种3D打印设备，所提供的3D打印设备具有如上任意一项所述的效应器。

由于3D打印设备的出料导管110靠近喷头15的加热池，因此出料导管110内的物料温度较高，这使得物料的流通能力下降，进而较容易堵塞出料导管110。为了解决此问题，优选的方案中，3D打印设备的散热片19和加热件16沿着3D打印设备的出料导管110的出料方向依次分布。散热片19对出料导管110内的物料实施散热以降低物料的温度，这能够确保后续的物料不会由于温度太高而堵塞在出料导管110内。更为优选的，散热片19套设在出料导管110上，能够对出料导管110实施全方位的降温，最终能提高散热效果。

上述各个实施例只是本发明公布的一些具体实施例，各个实施例之间不同的部分之间只要不矛盾，都可以任意组合形成新的实施例，而这些实施例均在本发明实施例公开的范畴内。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.3D打印设备的效应器，包括效应器支架(11)、加热件固定基础(12)和风扇(13)；其中，所述效应器支架(11)用于连接所述3D打印设备的控制臂(14)和所述加热件固定基础(12)；所述加热件固定基础(12)设置在所述3D打印设备的喷头(15)上，以固定所述3D打印设备的加热件(16)；其特征在于：

所述效应器还包括风罩(17)和导风装置；

其中，所述导风装置设置在所述喷头(15)的出料端(151)，且具有朝向所述出料端(151)的导风部；所述风罩(17)的底端与所述效应器支架(11)相连，所述风扇(13)与所述风罩(17)的顶端相连；所述风罩(17)的内腔连通所述风扇(13)的出风口和所述导风部；所述风罩(17)罩在所述3D打印设备的散热片(19)上，所述散热片(19)和所述加热件(16)沿着所述3D打印设备的出料导管(110)的出料方向依次分布，并且所述散热片(19)套设在所述出料导管(110)上；

所述导风装置为导风板(18)；

所述导风板(18)为环绕在所述喷头(15)四周的环状板，且所述导风板(18)与所述喷头(15)形成朝向所述出料端(151)的冷却风道(111)；

所述冷却风道(111)为所述导风部；

所述导风板(18)包括多块导风支板(181)，多块导风支板(181)均铰接在所述效应器支架(11)上；

相邻的两块导风支板(181)的相邻边缘叠置，且形成叠置面积随所述导风支板(181)的张开角度变化的叠置区。

2.根据权利要求1所述的效应器，其特征在于，还包括温度传感器(112)、驱动装置(113)及控制器(114)；其中：

所述温度传感器(112)设置在所述出料端(151)，且用于检测出料的温度；

所述驱动装置(113)与所述导风支板(181)连接；

所述控制器(114)与所述温度传感器(112)和所述驱动装置(113)均相连，且用于根据所述温度传感器(112)的检测数据控制所述驱动装置(113)驱动所述导风支板(181)摆动。

3.根据权利要求1或2所述的效应器，其特征在于，所述加热件固定基础(12)套设在所述喷头(15)上，且设置凹槽；

所述凹槽的侧壁与所述喷头(15)的外壁形成用于容纳所述加热件(16)的环状容纳腔。

4.根据权利要求1或2所述的效应器，其特征在于，所述喷头(15)为黄铜管状结构；和/或，

所述加热件(16)为陶瓷直流加热管。