[发明专利]三维打印机的挤出装置及其光学检测机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种挤出装置，尤其涉及一种三维打印机的挤出装置及其光学检测机构。

背景技术

近年来随着三维打印(3D printing)，又称积层制造(Additive Manufacturing，AM)的普及化，其中熔融沉积式(Fused deposition modeling，FDM)积层制造广泛应用于众多机台之中，此种类型的积层制造主要原理为以三轴工具机配合挤出喷头来挤出塑料或其他材料成形，挤出喷头大都使用棘轮夹持材料线材，利用摩擦力带动线状热熔性材料往喷嘴推进，并在喷嘴端加热至一定温度，可使线状热熔性材料熔化成熔融状态，经由细小喷嘴喷出细线，将细线填满工件切层区域，如此层层堆栈成形。

由于熔融沉积式(FDM)积层制造的入料方式为棘轮夹持材料线材推进入料，所以容易发生不可预知的异常入料状况，如材料线材打结、材料线材断裂、材料线材用罄、棘轮打滑及喷头堵塞等等。目前大部分市售的三维打印机产品，打印时并无法得知异常入料状况发生，机台会持续运作，导致喷头空烧积碳和棘轮磨粉等后遗症产生。

虽然目前技术发展已有往此方向开发，例如于中华人民共和国专利案CN203496156U中，公开了一种3D打印机送料故障检测装置，其虽可以通过设置于耦合轮内的速度传感器监控耦合轮的转动速度，然该方式仅能得知入料状态是否正常，而仍无法得知如材料线材打结、材料线材断裂、棘轮打滑及喷头堵塞等状况，无法有效解决现有的三维打印机所常见的问题。

故此，如何发展一种能在入料异常发生时实时得知异常发生，可使机台暂停，并待异常排除后接续打印，以有效解决异常入料导致打印失败及喷头堵塞的三维打印机的挤出装置及其光学检测机构，实为目前尚待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种三维打印机的挤出装置及其光学检测机构，以解决并改善前述现有技术的问题与缺点。

本发明的另一目的为提供一种三维打印机的挤出装置及其光学检测机构，通过光学检测机构的设置，可感测感测区域的热熔性材料或导引组件反射波段光所产生的影像，以进一步监控热熔性材料的移动速度、移动量并检测是否存在热熔性材料，进而达到完整监控机台正常运转与否的技术效果。

本发明的另一目的为提供一种三维打印机的挤出装置及其光学检测机构，通过将光学检测机构设置于供料转盘以及棘轮与加压惰轮之间，不论异常状态在何处发生，皆可被检测并停机，以等待异常排除后接续打印，同时避免打印失败而需要重新打印的问题，不仅可节省时间，更可提高作业效率。

为达到上述目的，本发明的一较佳实施方式为提供一种三维打印机的挤出装置，包括：一棘轮；一喷头，邻设于该棘轮；一加压惰轮，邻设于该棘轮，并与该棘轮共同夹持一热熔性材料，且对该热熔性材料加压，使该热熔性材料与该棘轮紧密接触；一供料转盘，其中该热熔性材料是由该供料转盘供料并经该棘轮及该加压惰轮至该喷头；以及一光学检测机构，包括：一导引组件，于该热熔性材料的供料路径上设置于该棘轮及该供料转盘之间；以及一光学感测组件，邻设于该导引组件；其中，当该棘轮旋转时，该热熔性材料是受该棘轮及该热熔性材料间的摩擦力带动经过该导引组件、该棘轮及该加压惰轮，并通过该喷头挤出，该导引组件是导引该热熔性材料，使该热熔性材料部分地设置于一感测区域，且该光学感测组件是对该感测区域发出一波段光，并感测该感测区域反射该波段光所产生的影像。

为达到上述目的，本发明的另一较佳实施方式为提供一种光学检测机构，适用于一三维打印机的挤出装置，该三维打印机的挤出装置包括一棘轮、一喷头、一加压惰轮及一供料转盘，其中该喷头邻设于该棘轮，该加压惰轮邻设于该棘轮并与该棘轮共同夹持一热熔性材料，且该热熔性材料是由该供料转盘供料并经该棘轮及该加压惰轮至该喷头，该光学检测机构包括：一导引组件；以及一光学感测组件，邻设于该导引组件；其中，该导引组件是导引该热熔性材料，使该热熔性材料部分地设置于一感测区域，且该光学感测组件是对该感测区域发出一波段光，并感测该感测区域反射该波段光所产生的影像。

本发明的有益效果在于，本发明提出的三维打印机的挤出装置及其光学检测机构，通过光学检测机构的设置，可感测感测区域的热熔性材料或导引组件反射波段光所产生的影像，以进一步监控热熔性材料的移动速度、移动量并检测是否存在热熔性材料，进而达到完整监控机台正常运转与否的技术效果。同时，通过将光学检测机构设置于供料转盘以及棘轮与加压惰轮之间，不论异常状态在何处发生，皆可被检测并停机，以等待异常排除后接续打印，同时避免打印失败而需要重新打印的问题，不仅可节省时间，更可提高作业效率。