[发明专利]一种FDM机齿轮齿条传动的双打印头联动升降机构

说明书

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，涉及一种双打印头联动升降机构，尤其是一种FDM机齿轮齿条传动的双打印头联动升降机构。

背景技术

3D打印是增材制造技术(AM，Additive Manufacturing)的俗称。3D打印，名为“打印”，实为“制造”。实际上，在大量的英文文献中，3D打印(3D Printing)常被称作3D Fabrication(3D制造)，这更准确地描述了3D打印的本质。FDM技术是20世纪80年代时Scott Crump发明的。在获得该项技术的专利后，他于1989年建立了Stratasys公司。FDM的技术原理：将丝状(直径约2mm)的热塑性材料通过喷头加热熔化，喷头底部带有微细喷嘴(直径一般为0.2～0.6mm)。材料以一定的压力挤喷出来，同时喷头沿水平方向移动，挤出的材料与前一个层面熔结在一起。一个层面沉积完成后，工作台垂直下降一个层的厚度，再继续熔融沉积，直至完成整个实体造型。

目前市面上的具有双打印喷头的FDM打印设备，普遍存在打印喷头与成形件之间的刮蹭与干涉问题。在成形过程中，当一个打印喷头在既定层执行一段打印程序时，因两个喷头的高度基本保持一致，一旦存在运行路径上有已成形材料的凸起或者毛刺，就会导致闲置喷嘴与成形件之间发生干涉，严重的将会导致喷头将整个成形件脱离基板，导致打印失败。

有人提出了“单电机双喷头3D打印机喷头机构”(专利号CN201310422519.4)的发明专利。它主要是一种通过一个电机带动两个喷头进行双色打印的单电机双喷头3D打印机喷头机构。然而这种方案并没有解决两个喷头可能干涉的问题。

因此，保证双喷头打印机打印时，闲置喷嘴与打印成形件不发生干涉，同时又保证两个喷头之间来回转换的顺畅与便捷，设计一种双打印头联动升降机构具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种FDM机齿轮齿条传动的双打印头联动升降机构。其能够实现双打印头的自动切换，实现双材料的复合制备，并保证成形过程中闲置喷头与打印件不发生刮蹭或者干涉，有效提高成形件合格率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

这种FDM机齿轮齿条传动的双打印头联动升降机构，包括框架，在框架左右两侧分别固定设置有直线导轨以及装配在直线导轨上的滑块，滑块固定有送丝电机；每一侧滑块均连接有打印喷头支架，在打印喷头支架上设置有打印喷头，两侧打印喷头支架相邻的一端均设置有齿条，在两齿条之间啮合有一齿轮，所述齿轮与齿条构成齿轮齿条传动机构使得两个打印喷头整体联动升降，所述齿轮由电机驱动。

进一步，上述电机固定设置在框架中部两打印喷头支架的中间位置。

进一步，上述齿轮为直齿轮，齿条为直齿条。

进一步，上述齿轮为斜齿齿轮，齿条为斜齿齿条。

进一步，上述齿轮为弧齿齿轮，齿条为弧齿齿条。

进一步，上述直线导轨为方形滚珠直线导轨、双轴芯滚轮直线导轨或者单轴芯直线导轨。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明可以实现两种材料的复合打印。

2、本发明可以工作、空闲位在打印程序控制下的自动切换，转化工位响应快，能有效解决干涉问题。

3、本发明可以通过电机转角的控制，实现避障高度的调节，进行效率优化设计。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的左视图。

其中：1.台架，2.滑块，3.打印喷头，4.驱动电机，5.齿轮，6.齿条，7.送丝电机，8.直线导轨。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1、2、3，本发明包括台架1以及安装在台架1左右两侧的直线导轨8，且直线导轨8上的滑块2与送丝电机7固定，在台架1中间部位固定有驱动电机4，通过驱动电机4驱动由齿轮5与齿条6构成的齿轮齿条传动机构使得两个打印喷头3整体联动升降。

本发明采用的联动针对于整个打印喷头。若只针对喷嘴做联动升降，喷嘴与丝材之间会产生相对运动。喷嘴对丝材造成一定的拉伸或者压缩，会产生丝材供给的不顺畅，甚至导致打印丝材间断。初始状态时两个打印喷头的高度并不一致，保证一定高度差，需要转换打印喷头时，通过驱动电机改变两打印喷头的相对高度位置。整个过程中，喷头之间的转换程序需要与驱动电机驱动信号保持一致，以保证转换动作的顺畅与精确。