一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构

【申请公布号：CN108656552A；申请权利人：武汉瑞美展览股份有限公司;发明设计人：方永忠; 罗幸恩; 黄有斌;】

摘要：

本发明涉及一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构，其包括步进电机、盒体和盖体，盒体的底部固定于步进电机的输出端且输出端伸入盒体内，盖体盖合于盒体顶部的开口处且盖体上间隔设有两个第二通孔，盒体内设有由一条同步带实现传动连接的一个主动轮和两个从动轮，主动轮固定于输出端，两个从动轮分别固定于两个转轴的下端，转轴的上端从相应的第二通孔伸出且伸出后连接一个进料齿轮，盖体上设有可调节压料压力的压料组件，压料组件包括两个压料轴承，压料轴承与进料齿轮一一对应。有益效果为，采用同步转动的两个进料齿轮进料，杜绝打滑现象；压料压力可连续调节，适用性好；降低步进电机发热对3D打印线材的影响。 

主权项：

1.一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构，其特征在于，包括步进电机（1）、盒体（2）和盖体（3），所述盒体（2）的底部固定于所述步进电机（1）的输出端所在一侧且所述盒体（2）底部开设有供所述输出端伸入所述盒体（2）内的第一通孔，所述盖体（3）盖合于所述盒体（2）顶部的开口处且所述盖体（3）上间隔设有两个第二通孔，所述盒体（2）内设有由一条同步带（4）实现传动连接的一个主动轮（5）和两个从动轮（6），所述主动轮（5）固定于所述输出端，两个所述从动轮（6）分别固定于两个转轴的下端，所述转轴的上端从相应的所述第二通孔伸出且伸出后连接一个进料齿轮（7），所述盖体（3）上设有可调节压料压力的压料组件，所述压料组件包括两个压料轴承（8），所述压料轴承（8）与所述进料齿轮（7）一一对应且两者之间形成供3D打印线材（23）穿过的缝隙。 

要求：

1.一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构，其特征在于，包括步进电机（1）、盒体（2）和盖体（3），所述盒体（2）的底部固定于所述步进电机（1）的输出端所在一侧且所述盒体（2）底部开设有供所述输出端伸入所述盒体（2）内的第一通孔，所述盖体（3）盖合于所述盒体（2）顶部的开口处且所述盖体（3）上间隔设有两个第二通孔，所述盒体（2）内设有由一条同步带（4）实现传动连接的一个主动轮（5）和两个从动轮（6），所述主动轮（5）固定于所述输出端，两个所述从动轮（6）分别固定于两个转轴的下端，所述转轴的上端从相应的所述第二通孔伸出且伸出后连接一个进料齿轮（7），所述盖体（3）上设有可调节压料压力的压料组件，所述压料组件包括两个压料轴承（8），所述压料轴承（8）与所述进料齿轮（7）一一对应且两者之间形成供3D打印线材（23）穿过的缝隙。

2.根据权利要求1所述的一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构，其特征在于，所述压料组件还包括固定件（9）和滑动件（10），所述滑动件（10）的一端的端面上设有凹槽（11）、两侧面上对称设有连接耳，每个所述连接耳的上转动连接有所述压料轴承（8），所述固定件（9）包括固定座（14）和限位板（15），所述固定座（14）与所述盖体（3）固定连接，所述固定座（14）上设有第三通孔且所述第三通孔内固定有一螺母（16），所述螺母（16）与尾螺栓（17）螺纹连接，所述尾螺栓（17）的一端穿过所述第三通孔并伸入所述凹槽（11）内，所述尾螺栓（17）上套设有弹簧（18），所述弹簧（18）的一端与所述凹槽（11）的槽底面抵接，另一端与所述螺母（16）抵接，所述限位板（15）的一端与所述固定座（14）连接，另一端伸向所述滑动件（10）远离所述凹槽（11）的一端，所述限位板（15）可对其下方的所述滑动件（10）进行限位以使所述滑动件（10）仅可在所述限位板（15）的长度方向移动。

3.根权利要求2所述的一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构，其特征在于，所述滑动件（10）远离所述凹槽（11）的一端设有滑槽（12），所述限位板（15）的底部设有凸块（19），所述凸块（19）卡入所述滑槽（12）内并与所述滑槽（12）间隙配合。

4.根据权利要求3所述的一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构，其特征在于，所述滑槽（12）在竖直方向贯穿所述滑动件（10），所述限位板（15）上设有凸块（19）的一端设有固定螺栓，所述固定螺栓贯穿所述凸块（19）后与所述盖体（3）的上表面螺纹连接。

5.根据权利要求2所述的一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构，其特征在于，所述滑动件（10）的两侧面还设有导料嘴（13），两个所述导料嘴（13）之间通过贯穿所述滑动件（10）的导料通道连通。

6.根据权利要求2所述的一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构，其特征在于，所述盖体（3）两侧对称设有进料嘴（20）和出料嘴（21）。

7.根据权利要求1所述的一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构，其特征在于，所述转轴通过两个轴承件（22）分别与所述盒体（2）及盖体（3）转动连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构，其特征在于，所述盖体（3）与所述盒体（2）之间通过螺栓连接。

9.根据权利要求1至7任一项所述的一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构，其特征在于，所述主动轮（5）和两个从动轮（6）的中心连线构成一个三角形。

10.根据权利要求2至5任一项所述的一种FDM型3D打印机的皮带传带双齿轮进料机构，其特征在于，所述滑动件（10）及固定件（9）均由硬质塑料制成。

一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构

技术领域

本发明属于3D打印机及其配件领域，具体涉及一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构。

背景技术

3D打印机又称三维3D打印机(3DP)，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维3D打印机被用来制造产品。逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。

3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料，堆叠薄层的形式有多种多样，可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些3D打印机还能结合不同介质，令打印出来的物体一头坚硬而另一头柔软。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。目前，3D打印在汽车、建筑、航空航天和医疗等领域应用十分广泛，如模具制造、零部件 加工、日用品模型加工和外形设计。FDM型3D打印机具有操作环境干净、安全，工艺简单，易 操作且不产生垃圾，尺寸精度较高，表面质量较好，易于装配和原材料种类多，费用低等优点，进料系统作为FDM型3D打印机的核心部件，直接影响到成型件的精度和质量。现有的3D打印机进料机构均为齿轮进料，其存在如下缺陷：单齿轮进料时，容易打滑和卡料，导致打印中断；单齿轮进料或者直接由步进电机套设齿轮进料时，步进电机长时间工作后产生的高温容易传递至打印材料，导致打印材料在进料过程中软化或融化，最终使得进料中断；对于较软的打印材料，单齿轮只有一个着力推进点，打印材料在进料通道内容易弯曲而出现卡料。

发明内容

本发明提供一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构，旨在克服单齿轮进料机构易卡料且易导致打印材料受热软化或融化而进料失败等技术缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构，其包括步进电机、盒体和盖体，所述盒体的底部固定于所述步进电机的输出端所在一侧且所述盒体底部开设有供所述输出端伸入所述盒体内的第一通孔，所述盖体盖合于所述盒体顶部的开口处且所述盖体上间隔设有两个第二通孔，所述盒体内设有由一条同步带实现传动连接的一个主动轮和两个从动轮，所述主动轮固定于所述输出端，两个所述从动轮分别固定于两个转轴的下端，所述转轴的上端从相应的所述第二通孔伸出且伸出后连接一个进料齿轮，所述盖体上设有可调节压料压力的压料组件，所述压料组件包括两个压料轴承，所述压料轴承与所述进料齿轮一一对应且两者之间形成供3D打印线材穿过的缝隙。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述压料组件还包括固定件和滑动件，所述滑动件的一端的端面上设有凹槽、两侧面上对称设有连接耳，每个所述连接耳的上转动连接有所述压料轴承，所述固定件包括固定座和限位板，所述固定座与所述盖体固定连接，所述固定座上设有第三通孔且所述第三通孔内固定有一螺母，所述螺母与尾螺栓螺纹连接，所述尾螺栓的一端穿过所述第三通孔并伸入所述凹槽内，所述尾螺栓上套设有弹簧，所述弹簧的一端与所述凹槽的槽底面抵接，另一端与所述螺母抵接，所述限位板的一端与所述固定座连接，另一端伸向所述滑动件远离所述凹槽的一端，所述限位板可对其下方的所述滑动件进行限位以使所述滑动件仅可在所述限位板的长度方向移动。

采用上述进一步结构改进的好处为，通过滑动件与固定件的配合，经调节弹簧的压缩程度，可连续有效且同等程度的调节两压料轴承对经过的3D打印线材的压力，以保证进料顺畅不打滑且不压坏3D打印线材。仅通过旋紧和旋松尾螺栓即可同步调整两个压料轴承的相应压力，非常方便。

进一步，所述滑动件远离所述凹槽的一端设有滑槽，所述限位板的底部设有凸块，所述凸块卡入所述滑槽内并与所述滑槽间隙配合。

采用上述进一步结构改进的好处为，凸块与滑槽的间隔配合，可保证滑块只沿限位板长度方向移动，而不沿厚度或宽度方向晃动，保证进料顺畅。

进一步，所述滑槽在竖直方向贯穿所述滑动件，所述限位板上设有凸块的一端设有固定螺栓，所述固定螺栓贯穿所述凸块后与所述盖体的上表面螺纹连接。

采用上述进一步结构改进的好处为，固定件两端均与盖体固定连接，结构上更加稳固。

进一步，所述滑动件的两侧面还设有导料嘴，两个所述导料嘴之间通过贯穿所述滑动件的导料通道连通。

采用上述进一步结构改进的好处为，两侧面设置导料嘴，则3D打印线材从两导料嘴及其之间的导料通道穿过，增强了防止3D打印线材弯折的能力，同时在进料的初始阶段，保证经过一个进料齿轮后的3D打印线材能够顺利送向另一个进料齿轮。

进一步，所述盖体两侧对称设有进料嘴和出料嘴。

采用上述进一步结构改进的好处为，保证进出料顺畅。

进一步，所述转轴通过两个轴承件分别与所述盒体及盖体转动连接。

采用上述进一步结构改进的好处为，轴承件包括座体和轴承，座体与盖体或盒体固定连接，轴承套设于转轴上（过盈配合或键连接），从而较好的实现转轴的传动功能。

进一步，所述盖体与所述盒体之间通过螺栓连接。

采用上述进一步结构改进的好处为，可拆卸，便于检修更换。

进一步，所述主动轮和两个从动轮的中心连线构成一个三角形。

采用上述进一步结构改进的好处为，传动效果更佳，同步带呈三角形状绕过主动轮和两个从动轮，减小安装空间。

进一步，所述滑动件及固定件均由硬质塑料制成。

采用上述进一步结构改进的好处为，易加工制造且成本相对较低。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）采用同步转动的两个进料齿轮进料，3D打印线材在进料机构内受到两个进料齿轮的推进作用，不会出现打滑现象；对于较软的3D打印线材，因有两个压料轴承将其压向对应的进料齿轮，且推进力是双份叠加的，故每个进料齿轮对3D打印线材的推进力减小，压料轴承对3D打印线材的压力可大大减小，不会出现3D打印线材被压断或变形的情况，同时由于每个进料齿轮对3D打印线材的推进力减小，故两个进料齿轮之间的3D打印线材保持为直线且内应力较小，不易出现弯曲情况，故可有效减少因弯曲而卡料的异常情况出现；

2）一个主动轮与两个从动轮之间通过一根同步带传动连接，有效的将步进电机长时间工作产生的高温与进料齿轮分离，且因有两个从动轮，故分摊了主动轮通过同步带传递至从动轮的热量，保证了长时间工作在进料机构内不会导致3D打印线材软化或熔化而卡料；

3）两压料轴承对经过相应缝隙的3D打印线材的压力可连续调节，适用于对不同粗细、软硬程度及摩擦系数的3D打印线材进行进料，适用性好。

附图说明

图1为本发明的提供的一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构的示意图（未显示进、出料嘴且盒体内结构采用透视方法显示）；

图2为图1所示的FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构的俯视图（包括进、出料嘴）；

图3为图1所示的FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构打开盖体后的俯视图；

图4为图1所示FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构的滑动件的示意图；

图5为图1所示FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构的固定件的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1.步进电机；2.盒体；3.盖体；4.同步带；5.主动轮；6.从动轮；7.进料齿轮；8.压料轴承；9.固定件；10.滑动件；11.凹槽；12.滑槽；13.导料嘴；14.固定座；15.限位板；16.螺母；17.尾螺栓；18.弹簧；19.凸块；20.进料嘴；21.出料嘴；22.轴承件；23.3D打印线材。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至5所示，本发明提供一种FDM型3D打印机的皮带传动双齿轮进料机构，其包括步进电机1、盒体2和盖体3，所述盒体2的底部固定于所述步进电机1的输出端所在一侧且所述盒体2底部开设有供所述输出端伸入所述盒体2内的第一通孔，所述盖体3盖合于所述盒体2顶部的开口处且所述盖体3上间隔设有两个第二通孔，所述盒体2内设有由一条同步带4实现传动连接的一个主动轮5和两个从动轮6，所述主动轮5固定于所述输出端，两个所述从动轮6分别固定于两个转轴的下端，所述转轴的上端从相应的所述第二通孔伸出且伸出后连接一个进料齿轮7，所述盖体3上设有可调节压料压力的压料组件，所述压料组件包括两个压料轴承8，所述压料轴承8与所述进料齿轮7一一对应且两者之间形成供3D打印线材23穿过的缝隙。

在本发明的一个实施例中，所述压料组件还包括固定件9和滑动件10，所述滑动件10的一端的端面上设有凹槽11、两侧面上对称设有连接耳，每个所述连接耳的上转动连接有所述压料轴承8，所述固定件9包括固定座14和限位板15，所述固定座14与所述盖体3固定连接，所述固定座14上设有第三通孔且所述第三通孔内固定有一螺母16，所述螺母16与尾螺栓17螺纹连接，所述尾螺栓17的一端穿过所述第三通孔并伸入所述凹槽11内，所述尾螺栓17上套设有弹簧18，所述弹簧18的一端与所述凹槽11的槽底面抵接，另一端与所述螺母16抵接，所述限位板15的一端与所述固定座14连接，另一端伸向所述滑动件10远离所述凹槽11的一端，所述限位板15可对其下方的所述滑动件10进行限位以使所述滑动件10仅可在所述限位板15的长度方向移动。

进一步，所述滑动件10远离所述凹槽11的一端设有滑槽12，所述限位板15的底部设有凸块19，所述凸块19卡入所述滑槽12内并与所述滑槽12间隙配合。

在本发明的另一个实施例中，限位板底部不设凸块而是在两侧设置向下延伸的挡板以形成开口向下的槽状限位结构，所述滑动件装入所述槽中，则滑动件在限位板的宽度及厚度方向也可得到有效的限位，防止摆动。

进一步，所述滑槽12在竖直方向贯穿所述滑动件10，所述限位板15上设有凸块19的一端设有固定螺栓，所述固定螺栓贯穿所述凸块19后与所述盖体3的上表面螺纹连接。

进一步，所述滑动件10的两侧面还设有导料嘴13，两个所述导料嘴13之间通过贯穿所述滑动件10的导料通道连通。

进一步，所述盖体3两侧对称设有进料嘴20和出料嘴21。

需要说明的是，为了保证压料轴承与进料齿轮之间的缝隙可连续调节，进料嘴、出料嘴、导料嘴朝向所述缝隙的一侧均设置为尖嘴状，具体如图2所示。

进一步，所述转轴通过两个轴承件22分别与所述盒体2及盖体3转动连接。

进一步，所述盖体3与所述盒体2之间通过螺栓连接。

进一步，所述主动轮5和两个从动轮6的中心连线构成一个三角形。

进一步，所述滑动件10及固定件9均由硬质塑料制成。

具体的所述硬质塑料可以为聚丙烯、聚乙烯或者聚四氟乙烯。

需要说明的是，步进电机的功率、盖体、盒体、主动轮、从动轮、进料齿轮等的型号大小等本领域普通技术人员可根据需要自己设计和选择，在本发明中不作赘述。

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