一种3D打印机针头与打印面定位装置论文和设计-季清华

全文摘要

本实用新型提供了一种3D打印机针头与打印面定位装置，包括打印面定位装置，打印面定位装置与打印针筒通过连接板固定在3D打印机Z轴模组的运动部件上，针头定位装置置于打印平台一侧；打印面定位装置包括气缸缸体，伸出气缸缸体的气缸活塞端部连接滑台，滑台通过传感器连接块可拆卸连接第一接触式传感器；针头定位装置包括第二接触式传感器，第二接触式传感器通过传感器支架安装在打印平台一侧；第一接触式传感器和第二接触式传感器的触头分别置于打印平台所形成的平面上。本实用新型所述的一种3D打印机针头与打印面定位装置，以采用自动化的模式通过简单的结构配合实现针头与打印面的精确定位。

主设计要求

1.一种3D打印机针头与打印面定位装置，其特征在于：包括打印面定位装置，所述打印面定位装置与打印针筒通过连接板固定在3D打印机Z轴模组的运动部件上，针头定位装置置于打印平台一侧；所述打印面定位装置包括气缸缸体，伸出所述气缸缸体的气缸活塞端部连接滑台，带动所述滑台向靠近或远离所述气缸缸体的方向运动，所述滑台通过传感器连接块可拆卸连接第一接触式传感器；所述针头定位装置包括第二接触式传感器，所述第二接触式传感器通过传感器支架安装在所述打印平台一侧。

设计方案

1.一种3D打印机针头与打印面定位装置，其特征在于：包括打印面定位装置，所述打印面定位装置与打印针筒通过连接板固定在3D打印机Z轴模组的运动部件上，针头定位装置置于打印平台一侧；

所述打印面定位装置包括气缸缸体，伸出所述气缸缸体的气缸活塞端部连接滑台，带动所述滑台向靠近或远离所述气缸缸体的方向运动，所述滑台通过传感器连接块可拆卸连接第一接触式传感器；

所述针头定位装置包括第二接触式传感器，所述第二接触式传感器通过传感器支架安装在所述打印平台一侧。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印机针头与打印面定位装置，其特征在于：所述滑台设有伸出的部分，置于所述气缸缸体侧壁，且与所述气缸缸体滑动连接，所述气缸缸体和所述滑台上还分别设有第一机械限位和第二机械限位以限制所述第一接触式传感器的位移，用于保证在所述气缸活塞每次顶出时，所述第一接触式传感器的触头平面处于同一位置。

3.根据权利要求2所述的一种3D打印机针头与打印面定位装置，其特征在于：所述第一接触式传感器的触头平面与打印针头端部最小距离为20mm。

4.根据权利要求2所述的一种3D打印机针头与打印面定位装置，其特征在于：所述气缸活塞伸出部分通过两件螺母固定在所述滑台上，端盖安装在所述气缸缸体远离伸出端的端部，并通过第一弹性挡圈固定，所述端盖设有密封圈，确保气缸不漏气，所述端盖上还设有内螺纹，用于安装气管接头，复位弹簧套在气缸活塞杆且置于所述气缸缸体内，导向套通过第二弹性挡圈固定在所述气缸缸体端部。

5.根据权利要求2所述的一种3D打印机针头与打印面定位装置，其特征在于：气缸缸体外侧通过螺钉安装滑轨，与所述滑轨配合的滑块通过所述螺钉安装在所述滑台伸出的部分，从而使所述滑台相对所述气缸缸体运动。

6.根据权利要求5所述的一种3D打印机针头与打印面定位装置，其特征在于：所述第一接触式传感器设有外螺纹，配合第一锁紧螺母固定在所述传感器连接块上，所述传感器连接块通过所述螺钉安装在滑台上，所述第二接触式传感器设有外螺纹，配合第二锁紧螺母可调节连接在所述传感器支架上，所述传感器支架通过所述螺钉安装在所述打印平台一侧。

7.根据权利要求6所述的一种3D打印机针头与打印面定位装置，其特征在于：所述第二接触式传感器触头平面通过螺纹调节，确保与打印平台处于同一平面，并通过所述第二锁紧螺母固定防松。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于3D打印设备技术领域，尤其是涉及一种3D打印机针头与打印面定位装置。

背景技术

3D打印技术又称快速成型技术或增材制造技术，它的基本原理为“逐层打印、层层叠加”，首先由三维软件生成三维模型，然后由上位机切片软件对三维模型进行切片并规划路径，并生成G-code文件，将文件导入给下位机控制器，由控制器控制3D打印机逐层打印，再现三维实体模型。

其中，3D打印机针头与打印玻片的准确定位是打印准备阶段重要的一环，由于针头及打印玻片种类繁多，制造精度差，因堵塞、损坏或添加材料等原因需要频繁拆装更换针头和玻片，使得每次更换后，针头与打印玻片的相对位置难以准确定位。目前针头与打印玻片的定位以人工定位为主，但人工定位的准确性差，影响效率，且容易导致工伤。因此，有必要提供一种针头与打印面准确定位装置及方法来解决上述问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种3D打印机针头与打印面定位装置，以采用自动化的模式通过简单的结构配合实现针头与打印面的精确定位。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种3D打印机针头与打印面定位装置，包括打印面定位装置，所述打印面定位装置与打印针筒通过连接板固定在3D打印机Z轴模组的运动部件上，针头定位装置置于打印平台一侧；

所述针头定位装置包括第二接触式传感器，所述第二接触式传感器通过传感器支架安装在所述打印平台一侧；

进一步的，所述滑台设有伸出的部分，置于所述气缸缸体侧壁，且与所述气缸缸体滑动连接，所述气缸缸体和所述滑台上还分别设有第一机械限位和第二机械限位以限制所述第一接触式传感器的位移，用于保证在所述气缸活塞每次顶出时，所述第一接触式传感器的触头平面处于同一位置。

进一步的，所述第一接触式传感器的触头平面与打印针头端部最小距离为20mm。

进一步的，所述气缸活塞伸出部分通过两件螺母固定在所述滑台上，端盖安装在所述气缸缸体远离伸出端的端部，并通过第一弹性挡圈固定，所述端盖设有密封圈，确保气缸不漏气，所述端盖上还设有内螺纹，用于安装气管接头，复位弹簧套在气缸活塞杆且置于所述气缸缸体内，导向套通过第二弹性挡圈固定在所述气缸缸体端部。

进一步的，所述气缸缸体外侧通过螺钉安装滑轨，与所述滑轨配合的滑块通过所述螺钉安装在所述滑台伸出的部分，从而使所述滑台相对所述气缸缸体运动。

进一步的，所述第一接触式传感器设有外螺纹，配合第一锁紧螺母固定在所述传感器连接块上，所述传感器连接块通过所述螺钉安装在滑台上，所述第二接触式传感器设有外螺纹，配合第二锁紧螺母可调节连接在所述传感器支架上，所述传感器支架通过所述螺钉安装在所述打印平台一侧。

进一步的，所述第二接触式传感器触头平面通过螺纹调节，确保与打印平台处于同一平面，并通过所述第二锁紧螺母固定防松。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种3D打印机针头与打印面定位装置具有以下优势：

本实用新型所述的一种3D打印机针头与打印面定位装置，通过对针头及打印玻片的两次准确定位，实现自动控制打印针头与打印玻片之间的距离，同时，为了保证定位的准确性，通过接触式传感器的加以配合，从结构上提高了配合的精度，进一步提高定位的准确性。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的一种3D打印机针头与打印面定位装置的安装示意图；

图2为本实用新型实施例所述的一种3D打印机打印面定位装置的装配图；

图3为本实用新型实施例所述的一种3D打印机打印面定位装置的剖视图；

图4为本实用新型实施例所提供的3D打印机针头定位装置的装配图。

附图标记说明：

1-打印面定位装置，101-第一接触式传感器，102-第一锁紧螺母，103-传感器连接块，104-气缸缸体，105-第一机械限位，106-滑块,107-滑台，108-第二机械限位，109-气缸活塞，110-第一弹性挡圈，111-端盖，112-复位弹簧，113-滑轨，114-导向套，115-第二弹性挡圈，2-针头定位装置，201-第二接触式传感器，202-传感器支架，203-第二锁紧螺母，204-螺钉，3-打印玻片，4-打印针头，5-打印平台，6-打印针筒，7-紧定螺钉，8-针筒调节装置，9-连接板，10-Z轴模组，11-X轴模组，12-Y轴模组，13-Y轴辅助导轨。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1、图2、图3和图4所示，一种3D打印机针头与打印面定位装置，包括打印面定位装置1，打印面定位装置1与打印针筒6通过连接板9固定在3D打印机Z轴模组10的运动部件上，针头定位装置置于打印平台5一侧；打印面定位装置1包括气缸缸体104，伸出气缸缸体104的气缸活塞109端部连接滑台107，带动滑台107向靠近或远离气缸缸体104的方向运动，滑台107通过传感器连接块103可拆卸连接第一接触式传感器101；针头定位装置2包括第二接触式传感器201，第二接触式传感器201通过传感器支架202安装在打印平台一侧；通过接触式传感器的加以配合，从结构上提高了配合的精度，进一步提高定位的准确性。

作为优选，第一接触式传感器101设于打印平台之上，第二接触式传感器201的触头置于打印平台5所形成的平面。以保证在移动过程中的定位精度。

作为优选，滑台107设有伸出的部分，置于气缸缸体104侧壁，且与气缸缸体104滑动连接，气缸缸体104和滑台107上还分别设有第一机械限位105和第二机械限位108以限制第一接触式传感器101的位移，用于保证在气缸活塞109每次顶出时，第一接触式传感器101的触头平面处于同一位置。通过机械限位，以保证较好的限位效果，提高移动的精度，保证定位的精度。

作为优选，第一接触式传感器101的触头平面与打印针头4端部伸出时最小距离为20mm。以适应性的配合打印针头4的位置，以保证伸出工作时第一接触式传感器101的触头平面与打印平面有固定的距离，以保证定位精度。

作为优选，气缸活塞109伸出部分通过两件螺母116固定在滑台107上，端盖111安装在气缸缸体104远离伸出端的端部，并通过第一弹性挡圈110固定，端盖111设有密封圈，确保气缸不漏气，端盖111上还设有内螺纹，用于安装气管接头，复位弹簧112套在气缸活塞109杆且置于气缸缸体104内，导向套114通过第二弹性挡圈115固定在气缸缸体104端部。两个弹性挡圈分别安装在气缸两端，用于防止端盖111及导向套114沿气缸活塞109轴向移动，采用此种具体的结构对气缸缸体104内部的结构做了进一步的限定，确保气缸缸体104的密封性能和推动气缸活塞109运动时的稳定性，保证沿气缸缸体104的轴线运动，减小移动过程中的偏移，从而提高移动后的定位精度。

作为优选，气缸缸体104外侧通过螺钉204安装滑轨113，与滑轨113配合的滑块通过螺钉204安装在滑台107伸出的部分，从而使滑台107相对气缸缸体104运动。采用滑轨113和滑块106的配合形式，用于气缸活塞109顶出退回时起导向作用。

作为优选，第一接触式传感器101设有外螺纹，配合第一锁紧螺母102固定在传感器连接块103上，传感器连接块103通过螺钉204安装在滑台107上，第二接触式传感器201设有外螺纹，配合第二锁紧螺母203可调节连接在传感器支架202上，传感器支架202通过螺钉204安装在打印平台5一侧，第二接触式传感器201触头平面通过螺纹调节，确保与打印平台5处于同一平面，并通过第二锁紧螺母203固定防松。开拆卸的螺纹连接的形式，便于拆卸，能够根据实际需求进行相应的位置调整。

本申请还提供一种3D打印机针头与打印面定位装置的使用方法，在利用上述装置的基础上，包括以下步骤，

(a)在3D打印机上安装好打印针筒6、打印针头4及打印玻片3；

(b)点击开始，打印机X轴模组11和Y轴模组12运动，使打印针头4从打印机原点位置水平移动至所述针头定位装置2正上方；

(c)Z轴模组10以一定速度下行，当打印针头4与针头定位装置2的接触式传感器201触头接触时，传感器发讯，Z轴模组10停止下行，同时将此时Z轴运动部件所处高度Z1反馈给控制装置,之后Z轴模组10返回初始高度，完成针头定位；

(d)打印机X轴模组11和Y轴模组12运动，使打印面定位装置1的接触式传感器101水平移动至打印玻片3正上方；

(e)Z轴模组10以一定速度下行，同时打印面定位装置1气缸顶出，当打印面定位装置1的接触式传感器101触头与打印玻片3接触时，传感器发讯，Z轴模组10停止下行，同时将此时Z轴运动部件所处高度Z2反馈给控制装置,之后Z轴模组10返回初始高度，同时气缸活塞109在复位弹簧112作用下返回初始位置，完成打印面定位。最后，X轴模组11和Y轴模组12返回原点位置；

(f)假设打印面定位装置1气缸顶出至下极限，接触式传感器101触头与打印平台5接触时，Z轴运动部件所处高度为Z3。当打印时需要打印针头4与打印玻片3相距Z高度时，Z轴运动部件应运动至位置X＝Z+[Z1+(Z2-Z3)]。

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

设计图

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