本發(fā)明涉及打印機(jī)噴嘴清理，具體涉及一種3D打印機(jī)噴嘴清理裝置。

背景技術(shù)：

目前，增材制造技術(shù)發(fā)展迅速，3D打印在工業(yè)生產(chǎn)所占比例逐步增大，尤其在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，包括飛機(jī)制造行業(yè)以及醫(yī)學(xué)研究等各個領(lǐng)域，3D打印技術(shù)已經(jīng)滲透到我們生活的各個方面，甚至制作漢堡包、Pizza等食品行業(yè)也采用3D打印技術(shù)。3D打印最終將會與我們的生活形影不離，3D打印技術(shù)在工業(yè)制造方面將會代替某些傳統(tǒng)加工方式，為加工復(fù)雜工藝的零件提供簡單、快速的加工方式。

國內(nèi)外3D打印的發(fā)展速度非?？?，其中熔融沉積式(FDM)3D打印使用范圍最廣，但是熔融沉積式3D打印在噴嘴堵塞這個問題上都沒有特別高效的方法，目前一般都采用以下三種方法清理噴嘴：

1、將噴頭加熱至250℃，手動向堵塞噴嘴中擠壓絲料，噴嘴能夠出絲后拔出膠絲，再次將絲料擠壓至噴嘴中，待絲料熔化后拔出絲料，使用半熔狀態(tài)的絲料將殘留的絲料帶出，重復(fù)操作直至清理干凈；

2、利用丙酮溶液可以溶解塑料這一特性，將堵塞的噴嘴放如丙酮溶液中，再用0.3mm鐵絲對浸泡過的噴嘴進(jìn)行疏通；

3、機(jī)械取出凝料，在常溫下，利用鑷子等小工具將凝固在噴嘴中的凝料掏出。

以上方法均存在清堵不干凈、清理所用時間長、操作復(fù)雜且效率低，甚至影響打印機(jī)工作精度的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種3D打印機(jī)噴嘴清理裝置，使用高溫將堵塞在噴嘴中的材料熔融，再用熱風(fēng)將其吹出。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種3D打印機(jī)噴嘴清理裝置，包括檢測控制系統(tǒng)和噴嘴清理結(jié)構(gòu)；所述檢測控制系統(tǒng)連接并控制噴嘴清理結(jié)構(gòu)；

所述檢測控制系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)；

所述硬件系統(tǒng)包括控制模塊、電源模塊、溫度檢測模塊、溫度顯示模塊、繼電器驅(qū)動模塊、報警模塊、加熱模塊；所述控制模塊分別連接電源模塊、溫度檢測模塊、溫度顯示模塊、繼電器驅(qū)動模塊、報警模塊、加熱模塊；

所述控制模塊是單片機(jī)最小系統(tǒng)，繼電器驅(qū)動模塊通過單片機(jī)控制繼電器的通斷切換加熱風(fēng)槍里的風(fēng)扇工作電壓，達(dá)到控制吹出加熱風(fēng)速的要求；

所述報警模塊是由單片機(jī)判斷檢測的溫度達(dá)到設(shè)定所需工作溫度，進(jìn)行報警提示；

所述溫度檢測模塊是單片機(jī)通過控制AD芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，利用K型熱電偶采集加熱風(fēng)槍的工作溫度；

所述溫度顯示模塊是由單片機(jī)對采集的工作溫度顯示在數(shù)碼管上，以明確該系統(tǒng)當(dāng)前工作狀態(tài)；

所述噴嘴清理結(jié)構(gòu)包括夾具結(jié)構(gòu)和外包裝結(jié)構(gòu)；

所述軟件系統(tǒng)包括溫度檢測程序模塊、數(shù)碼顯示程序模塊、繼電器驅(qū)動程序模塊、蜂鳴器驅(qū)動程序模塊。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的3D打印機(jī)噴嘴清理裝置，結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便，穩(wěn)定性高，克服了傳統(tǒng)的清理打印機(jī)使用時間長、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了噴嘴清理的自動化，具有清理干凈、速度快、系統(tǒng)穩(wěn)定的特點(diǎn)。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1是本發(fā)明的一種3D打印機(jī)噴嘴清理裝置結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明的一種3D打印機(jī)噴嘴清理裝置的檢測控制系統(tǒng)的電源模塊電路圖；

圖3是本發(fā)明的一種3D打印機(jī)噴嘴清理裝置的檢測控制系統(tǒng)的繼電器電路圖；

圖4是本發(fā)明的一種3D打印機(jī)噴嘴清理裝置的檢測控制系統(tǒng)的主控模塊電路圖；

圖5是本發(fā)明的一種3D打印機(jī)噴嘴清理裝置的檢測控制系統(tǒng)的蜂鳴器電路圖；

圖6是本發(fā)明的一種3D打印機(jī)噴嘴清理裝置的檢測控制系統(tǒng)的散熱風(fēng)扇電路圖；

圖7是本發(fā)明的一種3D打印機(jī)噴嘴清理裝置的檢測控制系統(tǒng)的接口電路圖；

圖8是本發(fā)明的一種3D打印機(jī)噴嘴清理裝置的噴嘴清理結(jié)構(gòu)圖；

圖9是本發(fā)明的一種3D打印機(jī)噴嘴清理裝置的軟件系統(tǒng)流程圖。

附圖標(biāo)記：

1為風(fēng)槍固定圈、2為風(fēng)機(jī)、3為噴嘴夾具、4為溫度傳感器、5為噴嘴、6為凝料槽、7為噴嘴固定圈、8為標(biāo)尺、9為滑塊、10為導(dǎo)軌。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參考圖1，如圖1所示的一種3D打印機(jī)噴嘴清理裝置，包括檢測控制系統(tǒng)和噴嘴清理結(jié)構(gòu)；所述檢測控制系統(tǒng)連接并控制噴嘴清理結(jié)構(gòu)；

參考圖2至圖7，如圖2至圖7所示，所述檢測控制系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)；所述硬件系統(tǒng)包括控制模塊、電源模塊、溫度檢測模塊、溫度顯示模塊、繼電器驅(qū)動模塊、報警模塊、加熱模塊；所述控制模塊分別連接電源模塊、溫度檢測模塊、溫度顯示模塊、繼電器驅(qū)動模塊、報警模塊、加熱模塊；

所述控制模塊是51單片機(jī)系統(tǒng)，繼電器驅(qū)動模塊通過單片機(jī)控制繼電器的通斷切換加熱風(fēng)槍里的風(fēng)扇工作電壓，達(dá)到控制吹出加熱風(fēng)速的要求；

所述報警模塊是由單片機(jī)判斷檢測的溫度達(dá)到設(shè)定所需工作溫度，進(jìn)行報警提示；

所述溫度檢測模塊是單片機(jī)通過控制AD芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，利用K型熱電偶采集加熱風(fēng)槍的工作溫度；

所述溫度顯示模塊是由單片機(jī)對采集的工作溫度顯示在數(shù)碼管上，以明確該系統(tǒng)當(dāng)前工作狀態(tài)；

所述噴嘴清理結(jié)構(gòu)包括夾具結(jié)構(gòu)和外包裝結(jié)構(gòu)；

所述軟件系統(tǒng)包括溫度檢測程序模塊、數(shù)碼顯示程序模塊、繼電器驅(qū)動程序模塊、蜂鳴器驅(qū)動程序模塊。

控制模塊：

使用STC89C52單片機(jī)作為基于FDM的3D打印機(jī)噴嘴清理裝置的檢測控制核心。

顯示模塊：

顯示模塊是單片機(jī)將溫度傳感器采集到的溫度值顯示在數(shù)碼管上，該電路使用74HC573鎖存器進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存與發(fā)送，節(jié)約了單片機(jī)大量I/O口資源且便于操作。

繼電器驅(qū)動模塊：

為實(shí)現(xiàn)STC89C52控制風(fēng)速大小，采用型號為JQC-3F-12VDC-1ZS的繼電器。

報警模塊：

系統(tǒng)在溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值報警溫度時報警模塊報警提示關(guān)閉系統(tǒng)，該模塊使用蜂鳴器進(jìn)行報警。

加熱模塊：

加熱模塊使用電阻絲加熱，可分為金屬和非金屬兩類。常用幾種鎳鉻合金電熱體的型號有Cr20Ni80、Cr15Ni60，多用于1000℃以下的溫度。

電源模塊：

電源模塊該系統(tǒng)使用電源包括加熱模塊使用220V，繼電器控制渦輪風(fēng)扇工作電壓在30V與10V之間切換以及單片機(jī)工作電壓5V。為了操作方便以及系統(tǒng)工作穩(wěn)定，本系統(tǒng)設(shè)計需要將所有電源進(jìn)行集成。使用變壓器產(chǎn)生30V與10V電壓交流低壓后使用整流橋進(jìn)行整流，產(chǎn)生的直流電進(jìn)行穩(wěn)壓后供給單片機(jī)。

變壓器利用電磁感應(yīng)這一原理，通過一組或多組線圈來改變交流電壓、電流的元件。變壓器的作用通常有：變換電壓、匹配阻抗、電壓隔離等。

使用變壓器為220V降壓到30V和10V的變壓器。

2W10整流橋

使用到的電壓有交流220V，直流30V和直流10V，為了簡化電路方便操作，直流10V和30V需要由變壓器先轉(zhuǎn)為交流10V和30V，后經(jīng)過整流橋?qū)⒃摻涣麟娬鳛橄鄳?yīng)需要的直流電。

電源模塊：

該系統(tǒng)使用220V電源接口接入變壓器，經(jīng)過變壓器降壓后通過2W10整流橋?qū)⒔涣麟妷赫鳛橹绷?，再?0V經(jīng)過7805穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓至5V供單片機(jī)使用。

參考圖8，如圖8所示，其中噴嘴通過螺紋和噴嘴夾具固連，噴嘴夾具裝夾在噴嘴固定圈中，通過螺母加緊；噴嘴固定圈裝在滑塊上，通過螺栓連接；凝料槽通過螺栓連接在滑塊上；風(fēng)槍安裝在風(fēng)槍固定圈內(nèi)，進(jìn)而通過螺栓固定在滑塊上；滑塊與導(dǎo)軌之間為滑動摩擦；噴嘴夾具通過螺栓固定在噴嘴固定圈上。

溫度傳感器與控制系統(tǒng)中的熱電偶數(shù)字轉(zhuǎn)換器相連，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后送入MCU。MCU根據(jù)實(shí)時溫度控制，通過繼電器控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

參考圖9，如圖9所示

溫度檢測程序：

52單片機(jī)I/O口默認(rèn)為高電平，初始化P3，則P0，P1，P2端口為高電平。當(dāng)溫度檢測傳感器檢測到溫度發(fā)生變化是時，將檢測到的模擬信號送人A/D轉(zhuǎn)換模塊，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊后，將模擬信號轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可用的數(shù)字信號并將數(shù)字信號送人單片機(jī)，其通過P3口讀取采集值。

數(shù)碼顯示程序：

52單片機(jī)供電后，所有I/O口默認(rèn)為高電平，故應(yīng)先初始化。保證系統(tǒng)穩(wěn)定后，通過程序檢測P0口的數(shù)字信號，并通過計算，計算出當(dāng)前的溫度值，并顯示當(dāng)前的溫度值。

繼電器驅(qū)動程序：

52單片機(jī)I/O口默認(rèn)為高電平，但因為該繼電器模塊所需電流較大，因此若設(shè)置為高電頻觸發(fā)，電流達(dá)不到繼電器耦合要求，無法達(dá)到控制電路的作用，所以設(shè)置繼電器模塊為低電平觸發(fā)。保證系統(tǒng)穩(wěn)定后，通過主程序判斷溫度是否達(dá)到了預(yù)設(shè)溫度，如果達(dá)到預(yù)設(shè)溫度，那么主程序調(diào)用該程序。

蜂鳴器驅(qū)動程序：

52單片機(jī)I/O口默認(rèn)為高電平，所以要使用低電平觸發(fā)。保證系統(tǒng)穩(wěn)定后，通過主程序判斷溫度達(dá)到了預(yù)設(shè)，達(dá)到設(shè)定溫度則調(diào)用該程序。

該裝置清理堵塞噴嘴可保證噴嘴精度，同時節(jié)約大量資源，快速有效地解決了熔融沉積式3D打印噴嘴堵塞問題，大大地提高了3D打印效率，為3D打印的提供了一套必不可缺的輔助設(shè)備。隨著3D打印技術(shù)地不斷發(fā)展，3D打印工作效率不斷提高，基于FDM的3D打印噴嘴清理裝置將和3D打印技術(shù)有著同樣的發(fā)展前景。

本發(fā)明的3D打印機(jī)噴嘴清理裝置，結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便，穩(wěn)定性高，克服了傳統(tǒng)的清理打印機(jī)使用時間長、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了噴嘴清理的自動化，具有清理干凈、速度快、系統(tǒng)穩(wěn)定的特點(diǎn)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。