本發(fā)明涉及多噴頭自動切換系統(tǒng)，可應(yīng)用于3d打印機(jī)、擠塑機(jī)等噴頭自動切換。

背景技術(shù)：

以3d打印機(jī)為例，現(xiàn)有的3d打印機(jī)采用單噴頭結(jié)構(gòu)，噴頭的噴料口的截面形狀以及尺寸限定了熔化后的耗材輪廓、截面尺寸，用于在更換噴頭時(shí)，需要進(jìn)行退絲操作，并且待噴頭冷卻后才可以進(jìn)行噴頭的卸載操作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種多噴頭式自動切換系統(tǒng)，并在3d打印機(jī)中的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)在切換噴頭過程中無須進(jìn)行退絲操作，并且在整個(gè)更換噴頭過程中，無須人工操作。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下。

多噴頭自動切換系統(tǒng)，其包括支撐體、活動安裝于支撐體并且可繞自身軸線轉(zhuǎn)動的噴頭切換機(jī)構(gòu)、支撐體上還設(shè)置有用于驅(qū)動噴頭切換機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的電機(jī)；

噴頭切換機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)座，旋轉(zhuǎn)座的上端面與支撐體活動連接并且可繞自身軸線轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)座的下端面上安裝有若干個(gè)沿其圓周方向均勻間隔排列的噴頭，旋轉(zhuǎn)座的上端面還設(shè)置有若干個(gè)沿其圓周方向均勻間隔排列的導(dǎo)料孔，導(dǎo)料孔的數(shù)目與噴頭的數(shù)目相同并且導(dǎo)料孔的內(nèi)腔與噴頭的內(nèi)腔以一一對應(yīng)的方式進(jìn)行接通；

支撐體上安裝有引料管，設(shè)置于引料管內(nèi)的引料腔底部的出料端始終與其中一個(gè)導(dǎo)料孔頂部的進(jìn)料端接通；

旋轉(zhuǎn)座與電機(jī)之間還設(shè)置有傳動機(jī)構(gòu)，電機(jī)提供的動力經(jīng)過傳動機(jī)構(gòu)的傳動可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)座繞自身軸線轉(zhuǎn)動，

噴頭的中心軸線與旋轉(zhuǎn)座的中心軸線所在的平面為分隔面，相鄰的分隔面之間的夾角相同，旋轉(zhuǎn)座每次旋轉(zhuǎn)的角度為相鄰的分隔面之間的夾角的整數(shù)倍。

上述的多噴頭自動切換系統(tǒng)可以應(yīng)用于3d打印領(lǐng)域的多噴頭自動切換，多噴頭自動切換系統(tǒng)還包括用于耗材熔化的加熱體。

進(jìn)一步的，加熱體安裝于支撐體并且用于將處于引料腔內(nèi)的耗材熔化。

旋轉(zhuǎn)座傾斜安裝于支撐體，旋轉(zhuǎn)座的中心軸線與豎直平面之間的夾角為α，噴頭以傾斜的方式安裝于旋轉(zhuǎn)座，噴頭中心軸線與旋轉(zhuǎn)座中心軸線之間的夾角為β，夾角α等于夾角β，并且與引料管接通的噴頭的中心軸線呈豎直方向布置；當(dāng)夾角α等于夾角β時(shí)，可實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)下的噴頭處于豎直方向布置，避免因?yàn)閲婎^傾斜放置影響3d打印效果，避免耗材的堆積不勻稱。

上述的傳動機(jī)構(gòu)為空間槽輪機(jī)構(gòu)，空間槽輪機(jī)構(gòu)的主動件與電機(jī)輸出端連接，空間槽輪機(jī)構(gòu)的從動件與旋轉(zhuǎn)座連接，電機(jī)提供動力并經(jīng)過空間槽輪機(jī)構(gòu)的傳動可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)座繞自身軸線轉(zhuǎn)動；空間槽輪機(jī)構(gòu)的主動件為主動旋轉(zhuǎn)體，空間槽輪機(jī)構(gòu)的從動件為球面槽輪，球面槽輪每次旋轉(zhuǎn)的角度為相鄰的分隔面之間的夾角的整數(shù)倍。

球面槽輪的形狀為中空的半球體，球面槽輪開口端部的壁部上設(shè)置有若干個(gè)沿其圓周方向均勻交錯(cuò)間隔分布并且數(shù)目相同的槽口、撥動槽，槽口的中心平分線與球面槽輪中心軸線所在的平面為基面a，撥動槽的中心平分線與球面槽輪中心軸線所在的平面為基面b，相鄰的基面a之間的夾角、相鄰的基面b之間的夾角、相鄰的分隔面之間的夾角均相同，主動旋轉(zhuǎn)體包括銷輪、通過銷臂與銷輪連接的銷軸，銷輪為扇形結(jié)構(gòu)并且其圓弧表面與槽口相匹配，銷輪與電機(jī)輸出端連接并且可繞傳動軸的中心軸線轉(zhuǎn)動，銷軸與撥動槽相匹配并且銷軸繞電機(jī)輸出端的中心軸線轉(zhuǎn)動過程中可撥動球面槽輪繞其中心軸線轉(zhuǎn)動，當(dāng)銷軸撥動球面槽輪繞其中心軸線轉(zhuǎn)動時(shí)，銷輪的圓弧表面與槽口相脫離；空間槽輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)越性在于，銷輪的圓弧表面與槽口相匹配時(shí)，銷輪可對球面槽輪起到鎖止的作用，避免噴頭的晃動，并且還具備傳動的單向性優(yōu)點(diǎn)。

支撐體底部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起，引料腔沿旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起的中心軸線方向穿設(shè)于其壁部，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起的中心處設(shè)置有型腔，旋轉(zhuǎn)座的頂面設(shè)置有與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起相匹配的旋轉(zhuǎn)槽，旋轉(zhuǎn)座的頂面位于旋轉(zhuǎn)槽外部的環(huán)狀體為外環(huán)體，旋轉(zhuǎn)座的頂面位于旋轉(zhuǎn)槽內(nèi)部的環(huán)狀體為連接體，設(shè)置于旋轉(zhuǎn)座頂面中心處的連接體位于型腔內(nèi)；旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起的底壁部與旋轉(zhuǎn)槽槽底壁緊密貼合并且引料腔的卸料端與導(dǎo)料孔相接通。

進(jìn)一步改進(jìn)，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起的壁部還開設(shè)有與其共軸線布置的內(nèi)槽，旋轉(zhuǎn)槽內(nèi)還設(shè)置有與旋轉(zhuǎn)座共軸線布置并且與內(nèi)槽相匹配的環(huán)狀分隔板。

進(jìn)一步的改進(jìn)，引料管的頂部連接于進(jìn)料管的出口處，進(jìn)料管的外部設(shè)置有散熱裝置a，所述的散熱裝置a優(yōu)選為間隔分布的散熱片；電機(jī)的外部還套接有與支撐體連接的包裹體，包裹體的外部設(shè)置有散熱裝置b，所述的散熱裝置b優(yōu)選為間隔分布的散熱片。

進(jìn)一步的改進(jìn)，旋轉(zhuǎn)座的底部設(shè)置有四個(gè)沿其圓周方向均勻間隔布置的連接座，噴頭以可拆卸的方式安裝于連接座，連接座的中心軸線與旋轉(zhuǎn)座的中心軸線所在的平面為分隔面，相鄰的分隔面之間的夾角為90度，四個(gè)噴頭的噴料口的截面形狀和/或尺寸不同。

本發(fā)明的優(yōu)越性在于，可實(shí)現(xiàn)噴頭的快速、自動切換，以適應(yīng)不同打印對象的要求，并且根據(jù)打印對象的實(shí)際形狀，可顯著縮短打印的時(shí)間；本發(fā)明還提供了多噴頭傾斜布局的設(shè)計(jì)方案，利用傾斜式分布，可避免非工作狀態(tài)下的噴頭與打印對象發(fā)生干涉。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為包裹體與電機(jī)相連接的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為支撐體與噴頭切換機(jī)構(gòu)、加熱體相連接的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為支撐體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為電機(jī)與噴頭切換機(jī)構(gòu)相連接的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為安裝板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為空間槽輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為旋轉(zhuǎn)座的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為旋轉(zhuǎn)座的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為旋轉(zhuǎn)座的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)示為：

10、支撐體；110、引料管；120、型腔；130、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起；140、內(nèi)槽；

20、進(jìn)料管；

30、包裹體；

40、加熱體；

50、噴頭切換機(jī)構(gòu)；510、旋轉(zhuǎn)座；510a、軸孔；510b、旋轉(zhuǎn)槽；510c、分隔板；510d、卡槽；510e、連接座；510f、導(dǎo)料孔；510g、噴頭；

60、電機(jī)；610、傳動軸；

70、安裝板；710、夾板a；720、夾板b；730、夾持口a；740、夾持口b；

80、空間槽輪機(jī)構(gòu)；810、主動旋轉(zhuǎn)體；810a、銷輪；810b、銷軸；820、球面槽輪；820a、槽口；820b、撥動槽。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例以在3d打印機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行描述，本發(fā)明的多噴頭自動切換系統(tǒng)在擠塑機(jī)、塑料擠出設(shè)備、食品加工設(shè)備等領(lǐng)域中的應(yīng)用，其基本原理與在3d打印機(jī)中的應(yīng)用相同，故不再贅述。

參見附圖1-5，多噴頭自動切換系統(tǒng)，其包括支撐體10、用于耗材熔化的加熱體、活動安裝于支撐體10并且可繞自身軸線轉(zhuǎn)動的噴頭切換機(jī)構(gòu)50、支撐體10上還設(shè)置有用于驅(qū)動噴頭切換機(jī)構(gòu)50旋轉(zhuǎn)的電機(jī)60。

參見附圖4，支撐體10上安裝有引料管110，支撐體10底部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起130，引料管110內(nèi)設(shè)置有引料腔并且引料腔的底部穿設(shè)于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起130的壁部，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起130的中心處設(shè)置有型腔120；優(yōu)選地，引料腔沿旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起130的中心軸線方向穿設(shè)于其壁部。

參加附圖3、4，引料管110的頂部連接于進(jìn)料管20的出口處，加熱體40安裝于支撐體10并且用于將處于引料腔內(nèi)的耗材熔化；耗材經(jīng)過進(jìn)料管20的引導(dǎo)并延伸至引料管110內(nèi)，在加熱體40的作用下，對位于引料腔內(nèi)的耗材進(jìn)行熔化處理并從引料管110的底部出口處排出；為降低加熱體40產(chǎn)生的熱能對進(jìn)料管20內(nèi)的耗材產(chǎn)生影響，即為了避免位于進(jìn)料管20的耗材發(fā)生熔化或者改變物理狀態(tài)，進(jìn)料管20的外部設(shè)置有散熱裝置a，所述的散熱裝置a優(yōu)選為間隔分布的散熱片。

參見附圖1、2，電機(jī)60的外部還套接有與支撐體10連接的包裹體30，包裹體30的外部設(shè)置有散熱裝置b，所述的散熱裝置b優(yōu)選為間隔分布的散熱片；降低加熱體40散發(fā)的熱能對電機(jī)的影響。

參見附圖3-5、8，噴頭切換機(jī)構(gòu)50包括旋轉(zhuǎn)座510，旋轉(zhuǎn)座510的頂面設(shè)置有與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起130相匹配的旋轉(zhuǎn)槽510b，旋轉(zhuǎn)座510的頂面位于旋轉(zhuǎn)槽510b外部的環(huán)狀體為外環(huán)體，旋轉(zhuǎn)座510的頂面位于旋轉(zhuǎn)槽510b內(nèi)部的環(huán)狀體為連接體，設(shè)置于旋轉(zhuǎn)座510頂面中心處的連接體位于型腔120內(nèi)；利用外環(huán)體與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起130圓環(huán)形外壁的滑動配合，可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)座510繞旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起130的中心軸線轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起的底壁部與旋轉(zhuǎn)槽槽底壁緊密貼合，利用緊密貼合可防止處于熔融狀態(tài)下的耗材濺射于旋轉(zhuǎn)槽內(nèi)，影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)行；如圖4、8、9所示，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起130的壁部還開設(shè)有與其共軸線布置的內(nèi)槽140，旋轉(zhuǎn)槽510b內(nèi)還設(shè)置有與旋轉(zhuǎn)座510共軸線布置并且與內(nèi)槽140相匹配的環(huán)狀分隔板510c；利用分隔板510c與內(nèi)槽140的配合，可以提高旋轉(zhuǎn)座510與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起130的同心度，并且增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

參見附圖8-10，旋轉(zhuǎn)座510的底部設(shè)置有若干個(gè)沿其圓周方向均勻間隔布置的連接座510e，連接座510e上安裝有噴頭510g，旋轉(zhuǎn)槽510b內(nèi)底面處還開設(shè)有與連接座510e內(nèi)腔、噴頭510g內(nèi)腔相接通的導(dǎo)料孔510f；優(yōu)選地，導(dǎo)料孔510f與連接座510e、噴頭510g均共軸線布置；如圖3、4、8-10所示，旋轉(zhuǎn)座510的底部設(shè)置有四個(gè)沿其圓周方向均勻間隔布置的連接座510e，連接座510e的中心軸線與旋轉(zhuǎn)座510的中心軸線所在的平面為分隔面，相鄰的分隔面之間的夾角相同，即相鄰的分隔面之間的夾角為90度。

上述的連接座510e與噴頭510g之間優(yōu)選采用可拆卸方式進(jìn)行連接，例如采用螺紋配合的方式進(jìn)行連接。

參見附圖3-6，旋轉(zhuǎn)座510通過安裝板70與支撐體10連接，外環(huán)體的外壁部設(shè)置有與其共軸線布置的圓環(huán)狀定位環(huán)，安裝板由夾板a710、夾板b720組成，夾板a710上設(shè)置有一端開口的弧狀夾持口a730，夾板b720上設(shè)置有一端開口的弧狀夾持口b740，弧狀夾持口a730與弧狀夾持口b740開口相向設(shè)置圍合成圓環(huán)狀夾持孔，圓環(huán)狀夾持孔套接于外環(huán)體的外部并且位于定位環(huán)的下方，安裝板70通過螺釘?shù)染o固件與支撐體10連接，并將定位環(huán)安裝于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向凸起130外部的槽孔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)座510與支撐體10的定位。

旋轉(zhuǎn)座510上還設(shè)置有與電機(jī)輸出軸連接的傳動機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)座510中心處的連接體連接于傳動機(jī)構(gòu)的從動件，電機(jī)輸出軸連接于傳動機(jī)構(gòu)的主動件，由電機(jī)提供動力，并經(jīng)過傳動機(jī)構(gòu)的傳動，旋轉(zhuǎn)座每次旋轉(zhuǎn)的角度為相鄰的分隔面之間的夾角的整數(shù)倍，并且引料管110底部的出口處始終與其中一個(gè)導(dǎo)料孔510f接通。

經(jīng)過熔化后的耗材在引料管110底部的出口處排出并從與之接通的導(dǎo)料孔流入噴頭內(nèi)，并從噴頭的出料口噴出，當(dāng)需要更換噴頭時(shí)，由電機(jī)提供動能并經(jīng)過傳動機(jī)構(gòu)的傳動，使得旋轉(zhuǎn)座510旋轉(zhuǎn)特定角度，所述的特定角度為相鄰的分隔面之間的夾角的整數(shù)倍，旋轉(zhuǎn)座510旋轉(zhuǎn)后，引料管110底部的出口處與設(shè)置于更換后的噴頭頂部并且與更換后的噴頭相接通的導(dǎo)料孔接通，達(dá)到快速更換噴頭目的。

參見附圖5、7、8，上述的傳動機(jī)構(gòu)為平面槽輪機(jī)構(gòu)或者空間槽輪機(jī)構(gòu)80，優(yōu)選地，上述的傳動機(jī)構(gòu)為空間槽輪機(jī)構(gòu)80，具體地，空間槽輪機(jī)構(gòu)80的主動件與電機(jī)60之間還連接有傳動軸610，空間槽輪機(jī)構(gòu)80的從動件與旋轉(zhuǎn)座的連接體連接，空間槽輪機(jī)構(gòu)80為間歇式傳動機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)角度的定量化控制，空間槽輪機(jī)構(gòu)80的主動件為主動旋轉(zhuǎn)體810，空間槽輪機(jī)構(gòu)80的從動件為球面槽輪820，球面槽輪820的形狀為中空的半球體，球面槽輪820開口端部的壁部上設(shè)置有若干個(gè)沿其圓周方向均勻交錯(cuò)間隔分布并且數(shù)目相同的槽口820a、撥動槽820b，槽口820a的中心平分線與球面槽輪820中心軸線所在的平面為基面a，撥動槽820b的中心平分線與球面槽輪820中心軸線所在的平面為基面b，相鄰的基面a之間的夾角、相鄰的基面b之間的夾角、相鄰的分隔面之間的夾角均相同，主動旋轉(zhuǎn)體810包括銷輪810a、通過銷臂與銷輪810a連接的銷軸810b，銷輪810a為扇形結(jié)構(gòu)并且其圓弧表面與槽口820a相匹配，銷輪810a與傳動軸610的輸出端連接并且可繞傳動軸610的中心軸線轉(zhuǎn)動，銷軸810b與撥動槽820b相匹配并且銷軸810b繞傳動軸610的中心軸線轉(zhuǎn)動過程中可撥動球面槽輪820繞其中心軸線轉(zhuǎn)動，當(dāng)銷軸810b撥動球面槽輪820繞其中心軸線轉(zhuǎn)動時(shí)，銷輪810a的圓弧表面與槽口820a相脫離；空間槽輪機(jī)構(gòu)80的優(yōu)越性在于，銷輪810a的圓弧表面與槽口820a相匹配時(shí)，銷輪810a可對球面槽輪820起到鎖止的作用，避免噴頭的晃動，并且還具備傳動的單向性。

參見附圖10，四個(gè)噴頭的噴料口的截面形狀或者尺寸均不相同，可針對加工件的要求進(jìn)行自由切換，例如，當(dāng)采用噴料口的截面為矩形的噴頭時(shí)，采用刷式進(jìn)行打印，可顯著縮短對厚壁部分的打印時(shí)間。

在3d打印領(lǐng)域，由于工件在豎直方向上存在高度的要求，多噴頭采用平面式布局存在較大的弊端，容易與部分高度參差不齊的工件產(chǎn)生干涉，為此，本發(fā)明采用傾斜式布局方式，工作狀態(tài)下的噴頭與非工作狀態(tài)下的噴頭進(jìn)行高度上的分隔，解決干涉問題。

具體地，參見附圖1、3、5、8，旋轉(zhuǎn)座510傾斜安裝于支撐體10，旋轉(zhuǎn)座510的中心軸線與豎直平面之間的夾角為α，優(yōu)選地，10度≤α≤70度，噴頭510g以傾斜的方式安裝于旋轉(zhuǎn)座510，噴頭510g中心軸線與旋轉(zhuǎn)座510中心軸線之間的夾角為β，優(yōu)選地，夾角α等于夾角β，并且與引料管110接通的噴頭的中心軸線呈豎直方向布置；當(dāng)夾角α等于夾角β時(shí)，可實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)下的噴頭處于豎直方向布置，避免因?yàn)閲婎^傾斜放置影響3d打印效果，避免耗材的堆積不勻稱。