Печатающая головка струйного 3D принтера

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области пишущих или наборно-пишущих машин, или принтеров, отличающихся способом печатания или маркирования, для которого они предназначены, а именно к печатающим головкам 3D принтеров.
Уровень техники
Известна печатающая головка струйного 3D принтера (RU 161249 U1, опубл. 10.04.2016 г.), содержащая выполненную в едином корпусе подвижную платформу с размещенными на ней двумя соплами с нагревателями и механизм переключения сопел, положение которой определяется датчиком положения подвижной платформы и ограничивается позиционным ограничителем, причем печатающая головка струйного 3D принтера снабжена клапаном для сопел, выполненном с возможностью прогиба, обеспечивающим запирание одного из сопел и открывание другого при переключении сопел, при этом сопла выполнены с возможностью перемещения относительно клапана, который выполнен неподвижным. Кроме того механизм переключения сопел содержит эксцентрик, приводимый от мотора эксцентрика, управляемого модулем управления принтера, ведомые шестерни первого и второго сопел, последовательно входящие в зацепление с ведущей шестерней. Недостатком указанного аналога является технологически сложная конструкция устройства, а именно необходимость использования при переключении сопел печатающей головки, датчика положения, позиционного ограничителя и механизма переключения сопел, которое выполнено из множества конструктивных элементов, таких как шестерни первого и второго сопел, и ведущей шестерни. Что сказывается на надежности изделия в целом, так как выход из строя даже одного из вышеперечисленных элементов (датчика положения, позиционного ограничителя, заклинивание шестерней) приводит к поломке устройства.
Раскрытие полезной модели
Технический результат заключается в повышении надежности механизма переключения экструдеров, за счет механического запирания эксцентрика самозапирающимся механизмом, который выполнен в виде пластины с профилированным вырезом, и как следствие исключения из конструкции таких элементов как позиционный ограничитель, шестерни и датчик положения.
Заявленный результат достигается за счет заявленной печатающей головки струйного 3D принтера, которая включает основание, на котором закреплен механизм подачи печатающего материала, двигатель, выполненный с возможностью вращения эксцентрика, который приводит в движение единую платформу, клапаны, выполненные с возможностью запирания неактивного экструдера, единую платформу, которая содержит два легкосъемных экструдера с нагревательными элементами, самозапирающийся механизм переключения, выполненный с возможностью позиционирования сопел в рабочем положении, и подпружиненные ролики, выполненные с возможностью прижимания материала к подающему механизму для активного в данный момент экструдера, при этом самозапирающийся механизм выполнен в виде пластины с профилированным вырезом, выполненный с возможностью самозапирания эксцентрика, фиксирующегося в одном из рабочих положений в профилированном вырезе пластины, установленной на единой платформе.
Согласно полезной модели механизм подачи печатающего материала включает двигатель и зубчатую шестеренку, закрепленную на валу двигателя.
Согласно полезной модели подпружиненные ролики выполнены в виде роликов которые подпружинены таким образом, что одна сторона пружины подсоединена к ролику, а вторая упирается в единую платформу, при этом данный ролик прижимает печатающий материал к подающему механизму в момент когда экструдер активен.
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой приведена схема предпочтительного варианта осуществления заявленной печатающей головки струйного 3D принтера.
Осуществление полезной модели
На фигуре изображена печатающая головка струйного 3D принтера включающая основание 1, на котором закреплен механизм подачи печатающего материала, двигатель 2, выполненный с возможностью вращения эксцентрика 3, который приводит в движение единую платформу 4, клапаны 5, выполненные с возможностью запирания неактивного экструдера 6, единую платформу 4, которая закреплена, например, на оси основания 1 и выполнена с возможностью движения вокруг нее, причем единая платформа 4 содержит два легкосъемных экструдера 6 с нагревательными элементами, самозапирающийся механизм переключения, выполненный с возможностью позиционирования сопел в рабочем положении, и подпружиненные ролики 7, выполненные с возможностью прижимания материала к подающему механизму для активного в данный момент экструдера 6, при этом самозапирающийся механизм выполнен в виде пластины 8 с профилированным вырезом, выполненный с возможностью самозапирания эксцентрика 3, фиксирующегося в одном из рабочих положений в профилированном вырезе пластины 8, установленной на единой платформе 4.
Механизм переключения в частном варианте осуществления может быть выполнен в виде самозапирающегося эксцентрика 3, фиксирующегося в одном из рабочих положений в профилированном вырезе пластины 8, установленной на единой платформе 4, и подпирающегося пружиной.
В качестве подпирающих пружин могут быть использованы пружины прижимного ролика 7 первого или второго сопел, установленного на рычаге, закрепленном на единой платформе 4.
Механизм подачи печатающего (расходного) материала в частном варианте осуществления может быть выполнен в виде прижимного ролика 7, расположенного на рычаге, установленном на единой платформе 4, и шестерни подачи закрепленной на оси шагового электродвигателя 2.
Единая платформа 4 может приводится в движение вокруг установленной на неподвижном основании 1 осевой бобышки, расположение которой будет определять траекторию движения единой платформы 4.
Клапаны 5 запирающие неактивное сопло могут быть выполнены в виде регулируемых по высоте пластин или поворотных пластин.
Двигатель в частном варианте осуществления может быть выполнен в виде электродвигателя и управляться модулем управления принтера или блоком управления.
Кроме того, в частном варианте осуществления профилированный вырез пластины 8 выполнен в виде отверстия с дугообразной стороной в которой фиксируется эксцентрик 3 в верхнем своем положении за счет упора. Причем дугообразная сторона отверстия, в который упирается эксцентрик 3 выполнена таким образом, что конструктивно расположена ниже предельного хода эксцентрика 3 в верхнем положении, а внизу наоборот отверстие пластины ниже или глубже нижнего хода эксцентрика, что позволяет ему переключать, при необходимости сопла.
Печатающая головка струйного 3D принтера работает следующим образом. Стационарно головка струйного 3D принтера находится в одном из двух рабочих положений. Эксцентрик 3, установленный на валу двигателя 2, зафиксированного на неподвижном основании 1, зажат в профилированном вырезе пластины 8 установленной на единой платформе 4, пружиной прижимного ролика. Печатающий материал первого сопла с нагревательным элементом прижат к шестерне подачи, установленной на валу шагового двигателя 2, прижимным роликом 7, установленным на рычаге, установленном на единой платформе 4, в то время как печатный материал вместе с прижимным роликом 7 второго сопла отведен в сторону от шестерни подачи. Неактивное сопло закрыто клапаном 5. В момент переключения печатающего сопла с нагревательным элементом происходит вращение единой платформы 4 вокруг осевой бобышки, установленной на неподвижном основании 1, за счет вращения эксцентрика 3 в профилированном вырезе пластины 8, в то же время происходит отведение прижимного ролика 7 с печатающим материалом первого сопла с нагревательным элементом от шестерни подачи и подвод прижимного ролика 7 с печатающим материалом второго сопла с нагревательным элементом к шестерне подачи, при этом происходит открытие второго сопла с нагревательным элементом и закрытие первого сопла с нагревательным элементом клапаном 5. В момент завершения переключения между соплами с нагревательными элементами эксцентрик 3 принимает зафиксированное положение в профилированном вырезе пластины 8 и поджат пружиной прижимного ролика 7 активного сопла с нагревательным элементом. Для замены или прочистки сопла необходимо ослабить фиксацию прижимным винтом сопла с нагревательным элементом на единой платформе 4, отключить электроразъем нагревательного элемента, расположенный на печатной плате, закрепленной на неподвижном основании 1 и извлечь сопло с нагревательным элементом, сборку производить в обратном порядке. При установке сопел различных по размеру и высоте необходимо ослабить крепежный винт и выставить клапан по высоте до касания сопла. Регулировка клапанов каждого из сопел производится отдельно.
Следует отметить, что в частном варианте осуществления устройство печатающей головки, может содержать, например: датчик фиксирующий самозапирающее положение экцентрика позволяющий улучшить работу механизма снижая либо отключая ток подаваемый на мотор экцентрика с целью уменьшения износа редуктора; датчик положения прорези экцентрика, фиксирующий наступление момента самозапирания эксцентрика в прорези и позволяющий снизить или отключить ток двигателя эксцентрика, что приводит к снижению нагрузки на механику устройства и увеличивает ее надежность; датчик фиксирующий переход эксцентрика в зону самозапирания, в которой усилие двигателя вращающего эксцентрик уже не играет роли для фиксации подвижного основания и позволяющий отключить двигатель эксцентрика до момента его упора в прорези, что способствует снижению нагрузки на механизм и повышению его долговечности. Подобный датчик может быть выполнен с использованием датчика холла, оптическим, индуктивным датчиком или иным датчиком закрепленным на неподвижном основании таким образом, что при движении пластины эксцентрика она воздействует на датчик в своих крайних положениях сигнализируя о переходе эксцентрика в зону самозапирания до того как произошел упор эксцентрика в прорези. Например, датчик Холла может быть закреплен непосредственно над пластиной, а на самой пластине может быть размещен один или два магнита, удаление либо приближение которых вызывает его срабатывание. В другом частном варианте оптический датчик может быть размещен сбоку от пластины, а на пластине может быть размещен флажок, открывающий оптопару датчика в одном из крайних положений. В ином частном варианте осуществления индуктивный датчик будет срабатывать при наличии металла в непосредственной близости от него, который может быть размещен в любом удобном для конструирования месте таким образом, что воздействие на датчик изменяется в каждом из крайних положений подвижной платформы вызывая его срабатывание.