本發(fā)明屬于3D打印機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種3D打印機(jī)安全防護(hù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，現(xiàn)有的3D打印機(jī)，其工作原理多采用FDM（熔融沉積成型），即通過打印機(jī)的帶有加熱裝置的噴頭模塊，加熱并融化打印材料，并且按照一定路徑噴涂融化的打印材料，最終形成打印模型。

采用以上工作原理進(jìn)行工作的3D打印機(jī)，在工作時，其噴頭具有較高的溫度。當(dāng)操作人員或者其他人員尤其是小孩子在打印機(jī)工作過程中碰到噴頭時，很容易被噴嘴燙傷。為此，現(xiàn)有的3D打印機(jī)多采用在打印機(jī)箱體上設(shè)置箱體門來避免用戶燙傷。但很多箱體門沒有可靠的安全控制系統(tǒng)，用戶可以隨意打開艙門觸碰噴嘴，給用戶帶來危險。

另一方面，剛工作完的噴嘴還是具有較高的溫度，而現(xiàn)有的噴頭罩殼雖然能夠遮住大部分的噴頭結(jié)構(gòu)，但是噴頭的金屬噴嘴仍然有一部分暴漏在外面，用戶仍然可以接觸到，容易造成傷害。同時，加熱融化的材料具有流滯性，在3D打印機(jī)處于非工作時間時，在重力的作用下，殘留在噴頭內(nèi)的打印材料會流下并殘留在打印機(jī)內(nèi)部，這樣會對后面的打印過程造成干擾。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種3D打印機(jī)安全防護(hù)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)打印機(jī)噴頭的安全防護(hù)，避免噴頭對人員造成燙傷，同時，也起到在打印機(jī)工作時保護(hù)噴頭免收外力干擾的作用。

為解決上述問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種3D打印機(jī)安全防護(hù)系統(tǒng)，用于3D打印機(jī)噴頭的防護(hù)，包括：

電子鎖止機(jī)構(gòu)，用于鎖閉或解鎖打印機(jī)箱體門；

第一傳感器，用于檢測打印機(jī)箱體門是否打開，并于打印機(jī)箱體門打開/關(guān)閉時發(fā)出門開/門閉信號；

以及，連接所述電子鎖止機(jī)構(gòu)和第一傳感器的控制模塊，所述控制模塊用于于接收到門閉信號后控制所述電子鎖止機(jī)構(gòu)鎖閉，并發(fā)出安全信號，

或者于接收到門開信號后發(fā)出告警信號，以使打印機(jī)噴頭停止工作并移動到安全位置。

上述的3D打印機(jī)安全防護(hù)系統(tǒng)，通過在打印機(jī)箱體門上設(shè)置電子鎖止機(jī)構(gòu)，以及與之對應(yīng)的第一傳感器和控制模塊，使得打印機(jī)在工作狀態(tài)下保持箱體門鎖閉；同時，在箱體門被打開時，控制模塊發(fā)出告警信號，以使噴頭停止工作并回到安全位置，從而避免了人員打開箱體門碰觸到噴頭造成燙傷。

為了進(jìn)一步提高安全性，上述3D打印機(jī)安全防護(hù)系統(tǒng)還包括：

第二傳感器，所述第二傳感器連接所述控制模塊，用于檢測所述電子鎖止機(jī)構(gòu)是否鎖閉，并于電子鎖止機(jī)構(gòu)鎖閉/解鎖時發(fā)出鎖閉/鎖開信號；

所述控制模塊用于于接收到門閉信號以及鎖閉信號后發(fā)出安全信號；

或者，于接收到門閉信號和鎖開信號后控制所述電子鎖止機(jī)構(gòu)鎖閉，并于接收到鎖閉信號后發(fā)出安全信號；

或者，于接收到門開信號后發(fā)出告警信號，以使打印機(jī)噴頭停止工作并移動到安全位置。

第二傳感器的設(shè)置，使得控制模塊在確認(rèn)門關(guān)、鎖閉后才發(fā)出安全信號，而在門關(guān)、鎖未閉時主動閉鎖，之后才發(fā)出安全信號，從而避免了箱體門關(guān)閉后鎖止機(jī)構(gòu)未能閉鎖的情況發(fā)生，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的安全性。

進(jìn)一步的，上述3D打印機(jī)安全防護(hù)系統(tǒng)還包括：

第三傳感器，所述第三傳感器連接所述控制模塊，用于檢測打印機(jī)噴頭是否位于安全位置，并于打印機(jī)噴頭位于安全位置時發(fā)出復(fù)位信號；

所述控制模塊還用于于接收到所述復(fù)位信號后控制電子鎖止機(jī)構(gòu)解鎖。

通過第三傳感器，控制模塊可在打印機(jī)噴頭回到安全位置后主動解鎖，提高了系統(tǒng)的智能化水平和便捷度。同時，也使打印機(jī)噴頭在偏離安全位置時控制模塊始終控制鎖止機(jī)構(gòu)保持鎖閉，以提高系統(tǒng)的安全性。

進(jìn)一步的，所述電子鎖止機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動部、鎖止部和鎖舌；所述鎖止部包括殼體及殼體內(nèi)連接驅(qū)動部的鎖止件，所述鎖止部/鎖舌分別安裝于打印機(jī)箱體和打印機(jī)箱體門上，所述驅(qū)動部驅(qū)動所述鎖止件往復(fù)運(yùn)動卡住或松開鎖舌，使所述打印機(jī)箱體門鎖閉或解鎖；所述第一傳感器和第二傳感器設(shè)于所述殼體內(nèi)，且第一傳感器與所述鎖舌相對應(yīng)，用于檢測鎖舌的位置；第二傳感器與所述鎖止件相對應(yīng)，用于檢測鎖止件的位置。

優(yōu)選的，所述鎖止件為安裝于鎖止部殼體內(nèi)滑槽上的滑塊，所述滑塊上設(shè)有供鎖舌進(jìn)出的第一出入口和用于卡固鎖舌的擋塊，所述鎖舌經(jīng)第一出入口插入滑塊，并于滑塊移動后被擋塊卡固。

采用上述設(shè)計(jì)，該電子鎖止機(jī)構(gòu)能夠在控制模塊的控制下完成箱體門的自動鎖閉和解鎖，并且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，體積小且可靠性好，便于安裝和使用。

進(jìn)一步的，所述電子鎖止機(jī)構(gòu)還包括鎖舌固定件，所述鎖舌的一端軸接于所述鎖舌固定件上，所述滑塊上還設(shè)有第二出入口，所述鎖舌在鎖止?fàn)顟B(tài)下可繞軸旋轉(zhuǎn)經(jīng)所述第二出入口脫出滑塊。

在緊急情況下，操作人員能夠手動打開箱體門，避免意外情況發(fā)生。

優(yōu)選的，所述第一傳感器、第二傳感器和第三傳感器為位置傳感器、光學(xué)傳感器或壓力傳感器中的任意一種或幾種。

進(jìn)一步的，還包括用于在打印機(jī)噴頭位于安全位置時遮蔽噴嘴的保護(hù)件。

優(yōu)選的，所述保護(hù)件為一擋板，所述擋板安裝于打印機(jī)箱體上，所述打印機(jī)噴頭位于安全位置時，所述擋板遮蔽噴嘴。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述擋板設(shè)有凹型通道，所述凹型通道用于當(dāng)打印機(jī)噴頭移動到安全位置時供噴嘴通過。

優(yōu)選的，所述保護(hù)件為一盒體，所述盒體上設(shè)置有用于將該盒體裝配至打印機(jī)箱體的連接件，所述盒體頂端的開口處開設(shè)有凹槽，所述凹槽匹配打印機(jī)噴頭的噴嘴，以用作噴頭相對于盒體進(jìn)出的通道。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述連接件為凸起的卡扣，用于插入打印機(jī)箱體上相應(yīng)的凹槽并進(jìn)行固定。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述盒體的底端設(shè)有用于盛接殘留在噴嘴內(nèi)的物料的殘料收集盒，所述殘料收集盒和盒體為一體式結(jié)構(gòu)。

上述保護(hù)件的設(shè)置，進(jìn)一步增強(qiáng)了本發(fā)明的防護(hù)系統(tǒng)的安全性。防護(hù)件的主要作用是在打印機(jī)噴頭剛回到安全位置時遮蔽依舊處于高溫狀態(tài)的噴嘴，以避免人員因觸碰而造成燙傷。當(dāng)保護(hù)件為擋板時，為了使保護(hù)件和噴頭之間的空檔更小，可以在擋板上設(shè)置凹型通道，以使噴嘴在回到安全位置時通過。相應(yīng)的，當(dāng)保護(hù)件為盒體時，在盒體頂端的開口處開設(shè)有凹槽，以用作噴頭相對于盒體進(jìn)出的通道。

另一方面，為了避免殘留在噴頭內(nèi)的打印材料流下并殘留在打印機(jī)內(nèi)部，對后面的打印過程造成干擾，上述的盒體還在底部一體地設(shè)置了殘料收集盒，以收集殘料，避免影響后續(xù)打印過程。

本發(fā)明還提供了一種3D打印機(jī)，包括箱體以及設(shè)于箱體上的可開閉的打印機(jī)箱體門，以及設(shè)于箱體內(nèi)的打印機(jī)噴頭和用于控制打印機(jī)噴頭工作的控制中心，所述打印機(jī)噴頭具有至少一個安全位置；所述3D打印機(jī)設(shè)有如上所述的3D打印機(jī)安全防護(hù)系統(tǒng)，所述控制中心連接所述3D打印機(jī)安全防護(hù)系統(tǒng)的控制模塊，并于啟動打印機(jī)噴頭時先確認(rèn)控制模塊發(fā)出的安全信號，或者于收到控制模塊發(fā)出的告警信號后控制打印機(jī)噴頭停止工作并移動到安全位置。

本發(fā)明的3D打印機(jī)，通過設(shè)置上述的安全防護(hù)系統(tǒng)，控制中心在控制噴頭工作前，需要確認(rèn)收到防護(hù)系統(tǒng)控制模塊發(fā)出的安全信號后才開始工作，而當(dāng)箱體門打開時，能夠及時控制噴頭停止工作并移動到安全位置，從而能夠有效避免相關(guān)人員被燙傷，同時避免噴頭在工作時受到外力的干擾。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的3D打印機(jī)安全防護(hù)系統(tǒng)實(shí)施例的組件連接示意圖。

圖2為本發(fā)明的3D打印機(jī)安全防護(hù)系統(tǒng)中電子鎖止機(jī)構(gòu)較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2實(shí)施例中驅(qū)動部和鎖止部的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖2實(shí)施例中的電子鎖止機(jī)構(gòu)進(jìn)一步改進(jìn)后的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的3D打印機(jī)安全防護(hù)系統(tǒng)中保護(hù)件實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明的3D打印機(jī)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為圖6中實(shí)施例的內(nèi)部示意圖。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。

如圖1所示，本發(fā)明的3D打印機(jī)安全防護(hù)系統(tǒng)，在其實(shí)施例中，包括電子鎖止機(jī)構(gòu)、第一傳感器和控制模塊。其中，電子鎖止機(jī)構(gòu)用于鎖閉或解鎖打印機(jī)箱體門；第一傳感器用于檢測打印機(jī)箱體門是否打開，并在打印機(jī)箱體門打開/關(guān)閉時發(fā)出相應(yīng)的門開/門閉信號；控制模塊連接電子鎖止機(jī)構(gòu)和第一傳感器，用于在接收到門閉信號后控制電子鎖止機(jī)構(gòu)鎖閉，并發(fā)出安全信號，或者在接收到門開信號后發(fā)出告警信號，以使打印機(jī)噴頭停止工作并移動到安全位置。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)，上述的安全防護(hù)系統(tǒng)還包括連接控制模塊的第二傳感器。該第二傳感器用于檢測電子鎖止機(jī)構(gòu)是否鎖閉，并于電子鎖止機(jī)構(gòu)鎖閉/解鎖時發(fā)出鎖閉/鎖開信號。此時，控制模塊用于在接收到門閉信號以及鎖閉信號后發(fā)出安全信號；或者，在接收到門閉信號和鎖開信號后控制電子鎖止機(jī)構(gòu)鎖閉，并在接收到鎖閉信號后發(fā)出安全信號；亦或者，在接收到門開信號后發(fā)出告警信號，以使打印機(jī)噴頭停止工作并移動到安全位置。

第二傳感器的設(shè)置，使得控制模塊在接收到門閉信號后進(jìn)一步確認(rèn)鎖閉時，才發(fā)出安全信號，從而防止門閉而鎖未閉的情況發(fā)生造成意外，進(jìn)一步提高了上述安全防護(hù)系統(tǒng)的安全性。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)，上述的安全防護(hù)系統(tǒng)還包括連接控制模塊的第三傳感器，該第三傳感器用于檢測打印機(jī)噴頭是否位于安全位置，并在打印機(jī)噴頭位于安全位置時發(fā)出復(fù)位信號。此時，控制模塊還用于在接收到復(fù)位信號后控制電子鎖止機(jī)構(gòu)解鎖。

在此情況下，當(dāng)打印機(jī)噴頭偏離安全位置時（包括工作時或其它意外情況下），控制模塊未接收到第三傳感器的復(fù)位信號，將使電子鎖止機(jī)構(gòu)始終保持鎖閉狀態(tài)，只有接收到復(fù)位信號后才會解鎖，從而進(jìn)一步提高了上述安全防護(hù)系統(tǒng)的安全性。

作為優(yōu)選實(shí)施方案，上述的第一傳感器、第二傳感器和第三傳感器可以為位置傳感器、光學(xué)傳感器或壓力傳感器中的任意一種或幾種。

上述實(shí)施例中的電子鎖止機(jī)構(gòu)，是由電信號控制驅(qū)動的鎖止機(jī)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)和原理可以采用多種形式，比如由電機(jī)驅(qū)動機(jī)械鎖舌或采用電磁式閉鎖方式，以實(shí)現(xiàn)其功能。

如圖2和圖3所示，提供了電子鎖止機(jī)構(gòu)的較佳實(shí)施例，包括鎖止部、驅(qū)動部42和鎖舌48。其中，鎖止部具有殼體41，殼體41由拼合的殼體一41a和殼體二41b兩部分組成，殼體內(nèi)設(shè)有滑軌，滑軌上安裝有滑塊44，滑塊44上設(shè)有供鎖舌48進(jìn)出的第一出入口44a和用于卡固鎖舌48的擋塊44b。驅(qū)動部42包括機(jī)殼42a和電機(jī)42b，驅(qū)動部42通過撥桿43連接滑塊44。鎖舌48的頭部48a與滑塊44上的第一出入口44a和擋塊44b相匹配。同時，殼體41內(nèi)還設(shè)置了第一傳感器45和第二傳感器46，其中，第一傳感器45與鎖舌48相對應(yīng)，用于檢測鎖舌48的位置；第二傳感器46與滑塊44相對應(yīng)，用于檢測滑塊44的位置。優(yōu)選的，上述第一傳感器45和第二傳感器46均為位置傳感器，組成位置傳感模塊。

實(shí)際使用時，該電子鎖止機(jī)構(gòu)的驅(qū)動部和鎖止部通過殼體41上的安裝部安裝在鎖止部安裝件47或直接安裝在打印機(jī)箱體上，鎖舌48安裝在打印機(jī)箱體門上。顯而易見地，也可以是驅(qū)動部和鎖止部安裝于門上，鎖舌安裝于打印機(jī)箱體上，在此不作具體的限制。當(dāng)鎖舌48經(jīng)第一出入口44a進(jìn)入滑塊44時，驅(qū)動部42通過撥桿43帶動滑塊44水平往復(fù)運(yùn)動，使擋塊44b卡住或松開卡舌48，實(shí)現(xiàn)打印機(jī)箱體門的鎖閉和解鎖。當(dāng)鎖舌48進(jìn)入滑塊44時，將接觸位置傳感模塊的第一傳感器45，第一傳感器45反饋門關(guān)信號；當(dāng)鎖舌48進(jìn)一步被鎖止時，滑塊44按壓第二傳感器46，第二傳感器46反饋鎖閉信號。在打印機(jī)噴頭工作過程中，需保證兩個傳感器均反饋關(guān)閉信號，一旦任一傳感器狀態(tài)改變（即鎖打開，或者門打開），將停止打印過程，確保安全。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方案，如圖4所示，上述的電子鎖止機(jī)構(gòu)還包括鎖舌固定件49，鎖舌48的另一端通過轉(zhuǎn)軸48b和接口49a軸接于鎖舌固定件49上，使鎖舌48可繞轉(zhuǎn)軸48b旋轉(zhuǎn)。同時，滑塊上還設(shè)有第二出入口44c，外殼的殼體二41b上也設(shè)置了相應(yīng)的缺口。采用上述設(shè)計(jì)，在緊急情況下，操作人員用頂針等工具可使鎖舌48在鎖止?fàn)顟B(tài)下繞轉(zhuǎn)軸48b旋轉(zhuǎn)經(jīng)第二出入口44c脫出滑塊，從而手動打開箱體門，避免意外情況發(fā)生。

由于打印機(jī)噴頭的噴嘴在剛工作完時溫度還是很高，作為進(jìn)一步的改進(jìn)，上述的安全防護(hù)系統(tǒng)還包括保護(hù)件，該保護(hù)件用于在打印機(jī)噴頭位于安全位置時遮蔽噴嘴。

在一種實(shí)施方式中，上述的保護(hù)件為一個擋板。該擋板安裝在打印機(jī)箱體上，并且靠近打印機(jī)噴頭的安全位置。當(dāng)打印機(jī)噴頭位于安全位置時，該擋板可以遮蔽打印機(jī)噴頭，以防止相關(guān)人員碰觸到噴嘴而造成燙傷。實(shí)際使用時，當(dāng)打印機(jī)噴頭位于安全位置時，該擋板位于打印機(jī)噴頭的下方，且靠近打印機(jī)噴頭，與噴頭之間的間隙較小，以起到遮蔽噴嘴的效果。

進(jìn)一步的改進(jìn)方案中，為了進(jìn)一步減小擋板和噴頭之間的間隙，以起到更好的遮蔽效果，該擋板上設(shè)置了凹型通道，該凹型通道用于噴嘴在回到安全位置時通過。此時，擋板也可以被設(shè)計(jì)成波紋型，且波紋的凹部對應(yīng)噴嘴位置。當(dāng)然，也可以設(shè)計(jì)成其它能夠?qū)崿F(xiàn)其功能的形狀，在此不一一贅述。

或者，在另外的實(shí)施方式中，上述的保護(hù)件被設(shè)計(jì)成一個盒體。如圖4所示的實(shí)施例中，該盒體5上設(shè)置有用于將盒體5裝配至打印機(jī)箱體的連接件，該連接件為盒體的兩相對側(cè)分別設(shè)置的凸起的卡扣52，該卡扣52用于插入打印機(jī)箱體上相應(yīng)的凹槽并進(jìn)行固定。盒體5頂端的開口處開設(shè)有凹槽51，該凹槽51匹配打印機(jī)噴頭的噴嘴，以用作噴頭相對于盒體進(jìn)出的通道。需要說明的，本實(shí)施例中用于將該盒體固定到打印機(jī)箱體上的連接件不局限于上述凸起卡扣的固定方式，也可以采用其它例如固定支架的方式等等，且具體可以根據(jù)使用的需求將盒體安裝到打印機(jī)箱體上對應(yīng)的任何位置。

進(jìn)一步的改進(jìn)方案中，該盒體5的底端一體式地設(shè)有殘料收集盒6，以盛接殘留在噴嘴內(nèi)的物料。當(dāng)打印機(jī)噴頭在非工作狀態(tài)時，其噴頭容納在盒體5內(nèi)，并可用殘料收集盒6來收集殘留在噴頭內(nèi)的物料，以防止因噴頭內(nèi)殘留的物料流出并污染打印機(jī)的環(huán)境。

優(yōu)選的，在本實(shí)施例中，為了使該盒體貼合打印機(jī)箱體設(shè)置，將盒體上的殘料收集盒的橫截面具體設(shè)置為矩形。進(jìn)一步地，該盒體相對于3D打印機(jī)的外側(cè)轉(zhuǎn)角設(shè)置為圓角結(jié)構(gòu)，這樣可以防止用戶被盒體上的尖角戳傷。

下面對設(shè)有上述安全防護(hù)系統(tǒng)的3D打印機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖5和圖6所示的實(shí)施例中，該3D打印機(jī)為熔融擠出型3D打印機(jī)，包括箱體1，箱體1上設(shè)有可開閉的打印機(jī)箱體門2，打印機(jī)噴頭3設(shè)置在箱體1內(nèi)。為了更直觀地表現(xiàn)出箱體、箱體門及噴頭的位置，圖5中打印機(jī)噴頭處的箱體門未畫出，實(shí)際中箱體門2和箱體1形成一個整體以保護(hù)箱體內(nèi)部的部件；基于同樣的理由，圖6中的箱體門未畫出，但不應(yīng)認(rèn)為其不存在。箱體1內(nèi)還設(shè)有用于控制打印機(jī)噴頭工作的控制中心（圖中未畫出），并且打印機(jī)噴頭3具有至少一個安全位置。該安全位置是打印機(jī)噴頭復(fù)位時的位置或其它位置，一般為打印機(jī)停止工作時噴頭所處的位置。

前述的安全防護(hù)系統(tǒng)，其電子鎖止機(jī)構(gòu)4設(shè)置在打印機(jī)箱體1上，且對應(yīng)打印機(jī)箱體門2，使之可以對打印機(jī)箱體門2進(jìn)行鎖閉或解鎖，且只有解鎖后，打印機(jī)箱體門2才能打開。安全防護(hù)系統(tǒng)的控制模塊連接上述控制中心。工作中，控制中心啟動打印機(jī)噴頭時，先確認(rèn)控制模塊發(fā)出的安全信號后才會啟動噴頭工作。另一方面，控制中心在收到控制模塊發(fā)出的告警信號后控制打印機(jī)噴頭停止工作并移動到安全位置，從而確保噴頭工作時，不會有人員碰到噴嘴造成燙傷，或者干擾噴頭工作。

同時，作為保護(hù)件的盒體5安裝在箱體1上，且當(dāng)打印機(jī)噴頭3位于安全位置時，盒體5的開口與噴頭相對應(yīng)，以對噴嘴31進(jìn)行遮蔽。盒體5開口處的凹槽51可在噴頭回到安全位置時供噴嘴31通過。與盒體5一體式設(shè)置的殘料收集盒6，可以收集殘留在噴頭內(nèi)的物料，以防止噴頭內(nèi)殘留的物料流出。

以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。