Feeding and returning device and 3D printer

Abstract

The present application provides a feeding and returning device and a 3D printer, the feeding and returning device includes a feeding assembly, including a filament transfer gear set and a feeding gear, the feeding gear is connected to the filament transfer gear set; a returning assembly, including a returning gear and a transmission roller which is connected to the returning gear; and a switching assembly, including a driving device and a switching device which is provided with a switching gear, the driving device is connected to the switching device and the switching gear and configured to selectively arrange the switching gear at a first position and a second position, at the first position, the switching gear is connected to the feeding gear; at the second position, the switching gear is connected to the returning gear, thereby meeting requirements of feeding and returning the filament and improving reliability.

Description

Feeding and Returning Device and 3D PrinterTechnical Field

[0001] The present application relates to the technical field of 3D printing, and in particular, to a feeding and returning device and a 3D printer.Background Art

[0002] Fused deposition modeling (FDM) is currently the most widely used 3D printing technology. An FDM-based 3D printer uses a thread-like filament for fusion, deposition, and finally modeling on a working platform. The FDM-based 3D printer has become the most widely applied and quickly promoted type of 3D printer owing to its relatively simple structure, low manufacturing, usage, and maintenance costs, and low material costs.

[0003] The filament used by existing 3D printing devices is generally wound around a feeding tray. When the filament is extruded by an extrusion mechanism, a certain tensile force is applied to the filament and the feeding tray rotates under the tensile force and then transfers the filament to the extrusion mechanism for extrusion. However, this manner can only implement a feeding of the filament. There is a relatively large risk of a filament breakage. In addition, this manner cannot meet the requirement of returning the filament, resulting in poor use effects. Therefore, how to improve feeding reliability of a filament while meeting requirements of feeding and returning the filament is an urgent problem to be solved.Summary of Invention

[0004] The present application provides a feeding and returning device and a 3D printer to solve a problem of how to improve feeding reliability of a filament while meeting requirements of feeding and returning the filament.

[0005] To solve the above-mentioned technical problem, the present application provides a feeding and returning device, including:

[0006] a feeding assembly, including a filament transfer gear set and a feeding gear, where the feeding gear is connected to the filament transfer gear set, and the filament transfer gear set is configured to extrude a filament;

[0007] a returning assembly, including a returning gear and a transmission roller, where the transmission roller is connected to the returning gear and configured to place a tray and make the tray rotate; and

[0008] a switching assembly, including a driving device and a switching device, where the switching device is provided with a switching gear, and the driving device is connected to the switching device and the switching gear,

[0009] where the driving device is configured to selectively arrange the switching gear at a first position and a second position, when the switching gear is at the first position, the switching gear is connected to the feeding gear; when the switching gear is at the second position, the switching gear is connected to the returning gear.

[0010] As a further improvement of the present application, the switching assembly further includes a drive gear, the drive gear is connected to a driving shaft of the driving device and the drive gear is engaged with the switching gear;

[0011] the switching device includes a swing member, the swing member is arranged on the driving shaft of the driving device, and the drive gear and the switching gear are arranged on the swing member; and

[0012] by driving the switching device to rotate counterclockwise or clockwise via the driving device, the switching gear is selectively engaged with the feeding gear directly or indirectly, or engaged with the returning gear directly or indirectly.

[0013] As a further improvement of the present application, the feeding assembly further includes a filament guide device; and

[0014] the filament transfer gear set includes a filament transfer drive wheel and a filament transfer driven wheel, the filament transfer drive wheel is drivingly connected to the feeding gear, the filament transfer driven wheel is arranged on the filament guide device, and a compression gap is formed between the filament transfer driven wheel and the filament transfer drive wheel.

[0015] As a further improvement of the present application, the feeding gear is drivingly connected to the filament transfer drive wheel via a first transmission rod; and

[0016] a knurl is formed at a connection between the first transmission rod and the feeding gear, and an end of the first transmission rod connected to the filament transfer drive wheel is provided as a drive shaft so that when the feeding gear rotates, the first transmission rod is driven to rotate, and the filament transfer drive wheel is driven to rotate on the first transmission rod to extrude the filament arranged between the filament transfer drive wheel and the filament transfer driven wheel.

[0017] As a further improvement of the present application, the feeding assembly further includes an adjusting device, the adjusting device is configured to adjust the compression gap, and the adjusting device includes an adjusting member; and

[0018] one end of the adjusting member penetrates through a side wall of the filament guide device, the other end of the adjusting member extends in a direction away from the feeding gear, and the adjusting member is rotated to drive the filament guide device to approach or move away from the filament transfer drive wheel, so as to reduce or increase the compression gap.

[0019] As a further improvement of the present application, the adjusting device further includes an adjusting gear, the adjusting gear is coaxially arranged with the adjusting member, and the adjusting gear is engaged with the feeding gear; and

[0020] the switching assembly is arranged between the adjusting gear and the returning gear so that the switching gear is driven by the driving device to be engaged with the adjusting gear to cooperate with an indirect engagement between the switching gear and the feeding gear.

[0021] As a further improvement of the present application, an end portion of the adjusting member is connected to the adjusting gear via a second transmission rod, the second transmission rod passes through the side wall of the filament guide device;

[0022] a knurl is formed at a connection between the second transmission rod and the filament guide device, and the adjusting member is rotated to drive the filament guide device to approach or move away from the filament transfer drive wheel, so as to reduce or increase the compression gap formed between the filament transfer drive wheel and the filament transfer driven wheel; and

[0023] an end of the second transmission rod connected to the adjusting gear is provided as a drive shaft so that the adjusting gear rotates on the second transmission rod under an action of the switching gear and drives the feeding gear to rotate.

[0024] As a further improvement of the present application, the adjusting assembly further includes an elastic member, the elastic member is arranged between the filament guide device and the adjusting member; and

[0025] one end of the elastic member abuts against the filament guide device, the other end of the elastic member abuts against the adjusting member, and the elastic member exerts a force in an opposite direction on the filament guide device and the adjusting member to maintain the compression gap formed between the filament transfer drive wheel and the filament transfer driven wheel.

[0026] As a further improvement of the present application, the feeding assembly further includes a rack, the rack is configured to erect the switching assembly and the feeding assembly;

[0027] the rack includes a first support plate, a second support plate, and a third support plate connected in sequence at a bottom thereof, the driving device is erected between the first support plate and the second support plate after passing through the first support plate, the driving shaft of the driving device is drivingly connected to the switching device and the drive gear after passing through a side wall of the second support plate, and an end portion of the driving shaft is rotatably matched with a side wall of the third support plate after passing through the third support plate; and

[0028] the filament guide device is erected between the first support plate and the second support plate, the first transmission rod is arranged between the first support plate and the third support plate, the filament transfer drive wheel is drivingly connected to the feeding gear via the first transmission rod, one end of the first transmission rod is rotatably matched with a side wall of the first support plate, and the other end of the first transmission rod is rotatably matched with the side wall of the third support plate after passing through the second support plate and the feeding gear.

[0029] As a further improvement of the present application, the returning assembly further includes a follow-up transmission roller, the follow-up transmission roller is arranged in parallel with the transmission roller, a distance between the transmission roller and the follow-up transmission roller is configured to be less than a diameter of the tray, and the tray is rotatably erected on the transmission roller and the follow-up transmission roller.

[0030] The present application further provides a 3D printer, including the feeding and returning device according to any one of the foregoing.

[0031] Compared with the prior art, the feeding and returning device and the 3D printer provided by embodiments of the present application are applied to the feeding and returning of the filament on the tray. The switching device is selectively arranged at the first position through the driving device so that the switching gear is connected to the feeding gear, the switching gear further drives the feeding gear and the filament transfer gear set coaxially arranged with the feeding gear to rotate, thereby implementing the feeding of the filament; alternatively, the switching device is selectively arranged at the second position through the driving device so that the switching gear is connected to the returning gear, the switching gear  further drives the returning gear, the transmission roller connected to the returning gear, and the tray erected on the transmission roller to rotate to cause the filament to be rewound on the tray, thereby implementing the returning of the filament. The present application improves feeding reliability and use stability of the feeding and returning device and effectively ensures 3D printing efficiency and quality.Brief Description of Drawings

[0032] To describe the technical solutions in the embodiments of the present application or in the prior art more clearly, the following briefly introduces the accompanying drawings required for describing the embodiments or the prior art. Apparently, the accompanying drawings in the following description show only some embodiments of the present application, and a person of ordinary skill in the art may still derive other drawings from these accompanying drawings without creative efforts.

[0033] FIG. 1 is a schematic structural diagram of a feeding and returning device provided by an embodiment of the present application;

[0034] FIG. 2 is a schematic structural diagram of a feeding assembly in a feeding and returning device provided by an embodiment of the present application;

[0035] FIG. 3 is a three-dimensional assembly diagram of a feeding and returning device provided by an embodiment of the present application;

[0036] FIG. 4 is a schematic structural diagram of a filament guide frame in a feeding and returning device provided by an embodiment of the present application;

[0037] FIG. 5 is a schematic structural diagram of a first transmission rod in a feeding and returning device provided by an embodiment of the present application;

[0038] FIG. 6 is a schematic structural diagram of a switching device in a feeding and returning device provided by an embodiment of the present application;

[0039] FIG. 7 is a schematic structural diagram of a filament transfer driven wheel in a feeding and returning device provided by an embodiment of the present application; and

[0040] FIG. 8 is a schematic structural diagram of a filament guide channel in a feeding and returning device provided by an embodiment of the present application.

[0041] Reference signs:

[0042] 10 -feeding assembly; 11 -filament transfer gear set; 111 -filament transfer drive wheel; 112 -filament transfer driven wheel; 12 -feeding gear; 13 -filament guide device; 131 -filament guide frame; 132 -filament guide inlet; 133 -filament guide outlet; 134 -first limiting groove; 135 -tube fitting; 136 -filament guide channel; 14 -first transmission rod; 15 -adjusting device; 151 -adjusting member; 152 -adjusting gear; 16 -second transmission rod; 17 -elastic member; 171 -compression block; 172 -pressing piece;

[0043] 20 -returning assembly; 21 -returning gear; 22 -transmission roller; 23 -follow-up transmission roller; 24 -filament support plate; 25 -end portion support frame;

[0044] 30 -switching assembly; 31 -driving device; 311 -driving shaft; 312 -drive gear; 32 -switching device; 321 -switching gear; 33 -swing member; 331 -limiting wall; 332 -switching rotating shaft;

[0045] 40 -compression gap; 41 -tray;

[0046] 50 -rack; 51 -first support plate; 52 -second support plate; 53 -third support plate; 54 -third transmission rod; 55 -extension plate; 56 -strip groove.Description of Embodiments

[0047] To make the objectives, technical solutions, and advantages of the present application more comprehensible, the present application will be further described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments. It should be understood that the embodiments described herein are only intended to explain rather than limit the present application.

[0048] In the description of the present application, "a plurality of" refers to at least two, for example, two or three, unless otherwise specifically defined. All directional indications (such as above, under, left, right, front, and rear) in the embodiments of the present application are only intended for explaining a relative position relationship, a motion condition, etc., between components in a certain posture (as shown in the accompanying drawings) , and if the posture changes, the directional indications change accordingly. In addition, the terms "including" , "having" , or any other variant thereof are intended for covering non-exclusive inclusions.

[0049] To make the description of the present disclosure more detailed and complete, the following provides illustrative descriptions of the implementation manners and embodiments of the present application. However, this is not the only form of implementing or applying the embodiments of the present application. The implementation manners cover features of multiple embodiments and method steps as well as the sequence thereof used to construct and operate these embodiments. However, other embodiments may also be used to achieve the same or equivalent function and sequence of steps.

[0050] Referring to FIGs. 1-8, in order to solve the problem in the prior art of how to improve feeding reliability of a filament while meeting requirements of feeding and returning the filament, embodiments of the present application provide a feeding and returning device  and a 3D printer. The feeding and returning device and the 3D printer are configured to implement feeding and returning of a filament on a tray 41. Referring to FIG. 1, which is a schematic structural diagram of a feeding and returning device provided by an embodiment of the present application, the feeding and returning device includes a feeding assembly 10, a returning assembly 20, and a switching assembly 30, where the feeding assembly 10 includes a filament transfer gear set 11 and a feeding gear 12, the feeding gear 12 is connected to the filament transfer gear set 11, and the filament is extruded through the filament transfer gear set 11 to implement the feeding of the filament.

[0051] As an optional implementation manner, the returning assembly 20 includes a returning gear 21 and a transmission roller 22. The transmission roller 22 is connected to the returning gear 21, the tray 41 is placed on the transmission roller 22 to meet a rotatable requirement of the tray 41. The transmission roller 22 is arranged to cooperate with the tray 41 to rotate, so as to meet the requirements of feeding and returning the filament.

[0052] Further, the switching assembly 30 includes a driving device 31 and a switching device 32. The switching device 32 is provided with a switching gear 321. The switching device 32 is connected to the switching gear 321 via the driving device 31. The driving device 31 is configured to selectively arrange the switching gear 321 at a first position and a second position. When the switching gear 321 is at the first position, the switching gear 321 is connected to the feeding gear 12, and at this time, the filament is in a feeding state. When the switching gear 321 is at the second position, the switching gear 321 is connected to the returning gear 21, and at this time, the filament is in a returning state.

[0053] In the embodiment of the present application, the tray 41 with the filament wound thereon is placed on the transmission roller 22. When the feeding of the filament needs to be implemented, the driving device 31 drives the switching device 32 to enable the switching gear 321 to be connected to the feeding gear 12 in the feeding assembly 10, and at this time, the switching gear 321 is arranged at the first position and engaged with the feeding gear 12, so as to drive the filament transfer gear set 11 to extrude the filament, thereby implementing the feeding of the filament. When the returning of the filament needs to be implemented, the driving device 31 drives the switching device 32 to enable the switching gear 321 to be connected to the returning gear 21, and at this time, the switching gear 321 is arranged at the second position and engaged with the returning gear 21, so as to drive the returning gear 21 to extract the filament, thereby implementing the returning of the filament.

[0054] Specifically, the switching assembly 30 further includes a drive gear 312. The drive gear 312 is connected to a driving shaft 311 of the driving device 31, and the drive gear 312 is engaged with the switching gear 321. In an embodiment provided by the present application, referring to FIG. 6, which is a schematic structural diagram of a switching device 32 in a feeding and returning device provided by the embodiment of the present application, the switching device 32 includes a swing member 33. The swing member 33 is arranged on the driving shaft 311 of the driving device 31, and it can be observed that the drive gear 312 and the switching gear 321 are arranged on the swing member 33.

[0055] In the present application, the driving device 31 drives the switching device 32 to rotate clockwise or counterclockwise so that the switching device 32 and the drive gear 312 arranged on the driving shaft 311 rotate. In this case, because of an engagement connection  relationship between the drive gear 312 and the switching gear 321, the drive gear 312 drives the switching gear 321 to rotate during rotation, and the driving shaft 311 further drives the swing member 33 to rotate. The switching device 32 is driven to rotate counterclockwise so that the switching gear 321 is selectively engaged with the feeding gear 12 directly or indirectly to implement the feeding of the filament, or engaged with the returning gear 21 directly or indirectly to implement the returning of the filament.

[0056] In an embodiment provided by the present application, further referring to FIG. 6, it can be observed that the swing member 33 includes two limiting walls 331. The two limiting walls 331 are correspondingly arranged so that the drive gear 312 and the switching gear 321 are rotatably clamped between the two limiting walls 331. In this case, an end portion of the driving shaft 311 passes through one limiting wall 331, the drive gear 312, and the other limiting wall 331 in sequence. In addition, because of the engagement connection relationship between the drive gear 312 and the switching gear 321, the drive gear 312 and the switching gear 321 are rotatably clamped between the two limiting walls 331.

[0057] It should be noted that the drive gear 312 is preferably arranged at a center position of the two limiting walls 331. The switching gear 321 is arranged at an end portion of the two limiting walls 331, and a switching rotating shaft 332 for rotating the switching gear 321 is further provided between the two limiting walls 331. A number of the switching rotating shafts 332 can be set to one or two so that the switching gear 321 is rotatably sleeved on one of the switching rotating shafts 332, and the switching gear 321 is rotated on the switching rotating shaft 332 by engagement with the drive gear 312. The end portion of the limiting wall 331 is configured to not exceed an external tooth profile of the switching gear 321 to avoid affecting  the engagement connection relationship between the switching gear 321 and the feeding gear 12 or the returning gear 21.

[0058] In the present application, the driving device 31 drives the driving shaft 311 to rotate so that the switching device 32 and the drive gear 312 that are arranged on the driving shaft 311 rotate. In this case, because of the engagement connection relationship between the drive gear 312 and the switching gear 321, the drive gear 312 drives the switching gear 321 to rotate during rotation and the driving shaft 311 further drives the two limiting walls 331 to rotate. The switching device 32 is driven to rotate counterclockwise so that the switching gear 321 is selectively engaged with the feeding gear 12 directly or indirectly to implement the feeding of the filament, or engaged with the returning gear 21 directly or indirectly to implement the returning of the filament.

[0059] Further, referring to FIG. 2, which is a schematic structural diagram of a feeding assembly 10 in a feeding and returning device provided by an embodiment of the present application, the feeding assembly 10 further includes a filament guide device 13. The filament guide device 13 is configured to guide the filament. The filament transfer gear set 11 includes a filament transfer drive wheel 111 and a filament transfer driven wheel 112. The filament transfer drive wheel 111 is coaxially arranged with the feeding gear 12. The filament transfer driven wheel 112 is arranged on the filament guide device 13, and a compression gap 40 is formed between the filament transfer driven wheel 112 with the filament transfer drive wheel 111.

[0060] In the present application, the filament transfer drive wheel 111 is clamped to an inner side wall of the filament guide device 13 and the filament transfer driven wheel 112 is  arranged inside the filament guide device 13 so that the compression gap 40 is formed between the filament transfer drive wheel 111 and the filament transfer driven wheel 112 for the filament to pass through. Therefore, the filament is guided to the compression gap 40 through the filament guide device 13. In this case, after entering the compression gap 40, the filament inside the filament guide device 13 abuts against an external tooth profile of the filament transfer driven wheel 112. When the switching gear 321 is engaged with the feeding gear 12, the feeding gear 12 drives the filament transfer drive wheel 111 to rotate. Since the filament abuts against the external tooth profile of the filament transfer driven wheel 112, the filament transfer drive wheel 111 is extruded downward during rotation and drives the filament transfer driven wheel 112 to rotate synchronously, so as to implement the feeding of the filament.

[0061] In an embodiment provided by the present application, referring to FIG. 4, which is a schematic structural diagram of a filament guide frame 131 in a feeding and returning device provided by the embodiment of the present application, the filament guide device 13 provided in the present application includes a filament guide frame 131. The filament guide frame 131 is provided with a filament guide inlet 132 and a filament guide outlet 133, and the filament guide inlet 132 is configured to guide the filament wound on the tray 41. Further referring to FIG. 3, which is a three-dimensional assembly diagram of a feeding and returning device provided by the embodiment of the present application, it can be observed that a side wall of the filament guide frame 131 provided in the present application is recessed inwards with a first limiting groove 134, a notch of the first limiting groove 134 is adapted to the filament transfer drive wheel 111. The filament transfer drive wheel 111 is rotatably erected at a position corresponding to the filament transfer driven wheel 112 in the filament guide frame  131 through the first transmission rod 14, and the filament transfer driven wheel 112 is rotatably erected through the third transmission rod 54 at a position corresponding to the first limiting groove 134 inside the filament guide frame 131 so that the compression gap 40 is formed between the filament transfer drive wheel 111 and the filament transfer driven wheel 112 for the filament to pass through.

[0062] In an embodiment provided by the present application, referring to FIG. 5, which is a schematic structural diagram of a first transmission rod 14 in a feeding and returning device provided by the embodiment of the present application, the feeding gear 12 is drivingly connected to the filament transfer drive wheel 111 through the first transmission rod 14, and the first transmission rod 14 is preferably arranged as a knurled drive shaft. Specifically, a knurl is formed at a connection between the first transmission rod 14 and the feeding gear 12, and an end of the first transmission rod 14 connected to the filament transfer drive wheel 111 is provided as a drive shaft. When the switching gear 321 drives the feeding gear 12 to rotate, the first transmission rod 14 is driven to rotate and the filament transfer drive wheel 111 is driven to rotate on the first transmission rod 14 to extrude the filament arranged between the filament transfer drive wheel 111 and the filament transfer driven wheel 112.

[0063] Further, the filament transfer driven wheel 112 is rotatably erected through the third transmission rod 54 at a position corresponding to the first limiting groove 134 inside the filament guide frame 131. The third transmission rod 54 provided by the present application is preferably arranged as a knurled drive shaft, and a knurl is formed at an end of the third transmission rod 54 connected to the filament guide device 13. When the filament is extruded downward under an action of the filament transfer drive wheel 111, the filament transfer driven  wheel 112 is driven to rotate synchronously so that the filament passes out from the filament guide outlet 133 and cooperates with a 3D printer to perform a model printing.

[0064] Therefore, the filament erected on the transmission roller 22 enters the compression gap 40 through the filament guide inlet 132 and then abuts against the external tooth profile of the filament transfer driven wheel 112. When the filament transfer drive wheel 111 rotates, the filament transfer driven wheel 112 is driven to rotate synchronously so that the filament arranged between the filament transfer drive wheel 111 and the filament transfer driven wheel 112 is extruded and passes out from the filament guide outlet 133.

[0065] As an optional implementation manner, referring to FIG. 7, which is a schematic structural diagram of a filament transfer driven wheel 112 in a feeding and returning device provided by an embodiment of the present application, the used amount of the filament can be calculated by detecting a number of revolutions of the filament transfer driven wheel 112. For example, a magnetic member that can be rotated synchronously with the filament transfer driven wheel 112 is arranged, a Hall sensor is fixedly arranged at a position close to the filament transfer driven wheel 112, and a corresponding pulse signal is output by the hall sensor according to an intensity of change in a magnetic field of the magnetic member. The pulse signal is transmitted to a main controller (not shown) for signal processing, so as to calculate the transferred amount of the current filament according to the pulse signal.

[0066] Specifically, the magnetic member can be arranged in a form of a permanent magnet, and the magnetic member is mounted on the filament transfer driven wheel 112 as required. The Hall sensor is fixedly arranged at a position close to the magnetic member. When the filament transfer driven wheel 112 rotates, the magnetic member arranged thereon rotates  synchronously. In this case, the magnetic member continuously passes through the Hall sensor. Because of a Hall effect, whenever either a S-pole (south pole) or a N-pole (north pole) of the magnetic member passes through the Hall sensor, the Hall sensor generates a corresponding electrical signal change according to the intensity of the change in the magnetic field of the magnetic member, thereby generating a Hall voltage.

[0067] These changed electrical signals are converted into digital pulse signals by the Hall sensor. Each pulse signal represents a certain gear rotation angle or rotation stroke, and the digital pulse signals are transmitted to the main controller for signal processing. After the main controller receives these pulse signals, according to a preset parameter such as a gear radius of the filament transfer driven wheel 112, the main controller calculates the number of revolutions of the gear per second and then converts it into a rotational speed of the gear, or the main controller calculates the transferred amount of the filament per second. Similarly, according to the number of these pulse signals accumulated and multiplied by the transferred length of the filament corresponding to each pulse, the transferred amount of the current filament can be calculated in real time, and the remaining amount of the filament can be obtained according to the transferred amount of the filament, thereby enabling to add a new filament in time. As for how the main controller calculates the transferred amount of the current filament according to the pulse signal, a widely used technology of the Hall sensor in the field of mileage calculation in the prior art is adopted and thus not elaborated herein.

[0068] Certainly, the above-mentioned manner of obtaining the feeding amount of the filament in a 3D printing process by detecting the number of revolutions of the filament transfer driven wheel 112 in conjunction with the magnetic member and the Hall sensor is only  an exemplary embodiment of the present application for obtaining the feeding amount of the filament and should not be construed as a further limitation on the present application.

[0069] Referring to FIG. 8, which is a schematic structural diagram of a filament guide channel 136 in a feeding and returning device provided by an embodiment of the present application, the filament guide inlet 132 provided by the present application is preferably arranged in a contracting shape from top to bottom to guide the filament. The filament guide inlet 132 is in communication with the compression gap 40 formed between the filament transfer drive wheel 111 and the filament transfer driven wheel 112 through a tube fitting 135. The filament guide channel 136 for the filament to pass through is arranged in the filament guide frame 131 located below the compression gap 40. The top of the filament guide channel 136 needs to be in communication with the upper compression gap 40, and the bottom of the filament guide channel 136 needs to be in communication with the filament guide outlet 133 so that the filament entering the filament guide frame 131 passes through the filament guide inlet 132, the tube fitting 135, the compression gap 40, and the filament guide channel 136 in sequence, and then passes out from the filament guide outlet 133.

[0070] To prevent the feeding and returning of the filament from being affected due to an excessively large or small compression gap 40, the present application further provides an adjusting device 15 for adjusting a relative distance of the compression gap 40. The adjusting device 15 includes an adjusting member 151 configured to penetrate through a side wall of the filament guide device 13. It can be observed that one end of the adjusting member 151 is configured to penetrate through the side wall of the filament guide device 13, and the other end of the adjusting member 151 extends in a direction away from the feeding gear 12. Since the  adjusting member 151 is configured to penetrate through the side wall of the filament guide device 13 and the filament transfer driven wheel 112 is arranged inside the filament guide frame 131, the filament guide device 13 can be driven to get close to or away from the filament transfer drive wheel 111 by rotating the adjusting member 151. When the adjusting member 151 gets close to the filament transfer drive wheel 111, the compression gap 40 formed between the filament transfer drive wheel 111 and the filament transfer driven wheel 112 is decreased. When the adjusting member 151 gets away from the filament transfer drive wheel 111, the compression gap 40 formed between the filament transfer drive wheel 111 and the filament transfer driven wheel 112 is increased, so as to meet the requirements of feeding and returning the filament.

[0071] Specifically, the compression gap 40 can be increased by rotating the adjusting member 151 to separate the filament transfer drive wheel 111 and the filament transfer driven wheel 112 so that the feeding and returning of the filament can be completed manually, and the adjusting member 151 can also be rotated again after completing the manual adjustment to decrease the compression gap 40, so that the compression gap 40 between the filament transfer drive wheel 111 and the filament transfer driven wheel 112 is just enough to compress the filament without slipping to maintain normal feeding of the filament, thereby preventing the filament from slipping due to the excessively large or small compression gap 40 in the 3D printing process to affect the filament feeding and returning effect.

[0072] Further, the adjusting device 15 further includes an adjusting gear 152 that is engaged with the feeding gear 12. In an embodiment provided by the present application, the foregoing adjusting member 151 is preferably arranged in a rod-shaped structure and the adjusting gear  152 is coaxially arranged with the adjusting member 151. An end portion of the adjusting member 151 is drivingly connected to the adjusting gear 152 via a second transmission rod 16 after passing through the side wall of the filament guide device 13. The switching assembly 30 needs to be arranged between the adjusting gear 152 and the returning gear 21. When the switching gear 321 is arranged at a first position, the switching gear 321 is driven by the driving device 31 to be engaged with the adjusting gear 152 to cooperate with an indirect engagement between the switching gear 321 and the feeding gear 12.

[0073] In an embodiment provided by the present application, further referring to FIG. 5, the end portion of the adjusting member 151 is connected to the adjusting gear 152 via the second transmission rod 16 that passes through the side wall of the filament guide device 13. The second transmission rod 16 is also provided as a knurled drive shaft, and it can be observed that a knurl is formed at a connection between the second transmission rod 16 and the filament guide device 13. The filament guide device 13 can be driven to get close to or away from the filament transfer drive wheel 111 by rotating the adjusting member 151, so as to decrease or increase the compression gap 40. An end of the second transmission rod 16 connected to the adjusting gear 152 is provided as a drive shaft so that the adjusting gear 152 rotates on the second transmission rod 16 under an action of switching gear 321 and drives the feeding gear 12 to rotate.

[0074] In this case, the driving device 31 drives the switching gear 321 to be engaged with the adjusting gear 152. Since the adjusting gear 152 is engaged with the feeding gear 12, the rotation of the switching gear 321 drives the adjusting gear 152 to rotate and further drives the feeding gear 12 to rotate. In addition, since the feeding gear 12 is coaxially arranged with the  filament transfer drive wheel 111, the filament entering the compression gap 40 is extruded downward when the filament transfer drive wheel 111 rotates and drives the filament transfer driven wheel 112 abutting against a side wall of the filament to rotate, thereby implementing the feeding of the filament. At the same time, a relative spacing of the compression gap 40 can be adjusted by rotating the adjusting member 151 to cooperate with the feeding or returning action of the filament.

[0075] It should be noted that when the adjusting gear 152 is not provided, the driving device 31 drives the switching device 32 to rotate counterclockwise, in which case the switching gear 321 is directly engaged with the feeding gear 12. When the adjusting gear 152 is provided, the driving device 31 drives the switching gear 321 to rotate counterclockwise, in which case the switching gear 321 is directly engaged with the adjusting gear 152, thereby meeting a selectively direct engagement relationship between the switching gear 321 and the feeding gear 12. The adjusting gear 152 is driven by the switching gear 321 to rotate so that the feeding gear 12 is indirectly driven to rotate, thereby meeting a selectively indirect engagement relationship between the switching gear 321 and the feeding gear 12.

[0076] Further, the adjusting device 15 provided by the present application further includes an elastic member 17. The elastic member 17 is arranged between the filament guide device 13 and the adjusting member 151. One end of the elastic member 17 abuts against the filament guide device 13, and the other end of the elastic member 17 abuts against a compression block 171 arranged on the adjusting member 151. The elastic member 17 exerts a force in an opposite direction to the adjusting member 151 on the filament guide device 13 to maintain the  compression gap 40 formed between the filament transfer drive wheel 111 and the filament transfer driven wheel 112.

[0077] Further, a rack 50 configured to erect the switching assembly 30 and the feeding assembly 10 is further included. Further referring to FIG. 3, the rack 50 includes a first support plate 51, a second support plate 52, and a third support plate 53 connected in sequence at a bottom thereof, where the driving device 31 is erected between the first support plate 51 and the second support plate 52 after passing through the first support plate 51 and the second support plate 52. The driving shaft 311 of the driving device 31 is drivingly connected to the switching device 32 and the drive gear 312 after passing through a side wall of the second support plate 52. An end portion of the driving shaft 311 is rotatably matched with a side wall of the third support plate 53 after passing through the third support plate 53 so that the driving device 31 is erected in the rack 50. The driving shaft 311 of the driving device 31 drives the switching device 32 to swing clockwise or counterclockwise and drives the drive gear 312 to rotate.

[0078] In an embodiment provided by the present application, the driving device 31 may be provided in a form of a driving motor. As long as it is capable of providing a driving force for the switching device 32 and the drive gear 312 to rotate clockwise or counterclockwise, any form of the driving device 31 selected for the feeding and returning of the filament is feasible, which is not further limited herein.

[0079] As an optional implementation manner, the filament guide device 13 may also be erected in the rack 50. Specifically, the filament guide device is erected between the first support plate 51 and the second support plate 52. In this case, the filament transfer drive wheel  111 is connected to the feeding gear 12 via the first transmission rod 14 arranged between the first support plate 51 and the third support plate 53. Further referring to FIG. 5, it can be observed that one end of the first transmission rod 14 is rotatably matched with a side wall of the first support plate 51, and the other end of the first transmission rod 14 is rotatably matched with a side wall of the third support plate 53 after passing through the second support plate 52 and the feeding gear 12. The first transmission rod 14 is a knurled drive shaft, and a knurl is formed at a connection between the first transmission rod 14 and the feeding gear 12. Therefore, when the feeding gear 12 rotates, the first transmission rod 14 is driven to rotate, and the filament transfer drive wheel 111 is further driven to rotate, so as to implement the feeding of the filament.

[0080] Further, in the present application, an extension plate 55 is provided extending outward from an outer side wall of the first support plate 51. Specifically, the extension plate 55 is arranged on the side wall of the first support plate 51 away from the second support plate 52. Since the adjusting member 151 is arranged on the outer side wall of the first support plate 51 and provided with a compression block 171, and the compression block 171 is also arranged on the outer wall of the first support plate 51, the elastic member 17 in the present application is preferably arranged between the extension plate 55 and the compression block 171 to maintain a relative gap between the filament transfer drive wheel 111 and the filament transfer driven wheel 112, so as to prevent the filament from slipping in the filament feeding and returning process.

[0081] Specifically, in the present application, a strip groove 56 is arranged between the extension plate 55 and the outer side wall of the first support plate 51 for the elastic member 17  to pass through. One end of the elastic member 17 abuts against an inner side wall of the extension plate 55 after passing through the strip groove 56. The other end of the elastic member 17 abuts against the compression block 171 arranged on the adjusting member 151. The elastic member 17 exerts a force in an opposite direction on the filament guide device 13 and the adjusting member 151 to maintain a relative gap between the filament transfer drive wheel 111 and the filament transfer driven wheel 112, so as to compress the filament and ensure that the filament does not slip in a 3D printing process.

[0082] Preferably, the elastic member 17 uses an elastically deformable spring. Of course, as long as it is capable of being arranged between the rack 50 and the adjusting member 151 and exerting a force on the rack 50 and the adjusting member 151 in an opposite direction to maintain the relative gap between the filament transfer drive wheel 111 and the filament transfer driven wheel 112, any form or structure of the elastic member 17 selected is feasible, the specific implementation manner of which is not further limited herein.

[0083] To facilitate pressing the adjusting member 151, in the present application, one end of the adjusting member 151 away from the adjusting gear 152 is provided with a pressing piece 172. The pressing piece 172 haves a relatively large area for pressing and rotating the adjusting member 151. The adjusting member 151 can be driven to rotate by pressing the pressing piece 172, thereby implementing manual feeding and returning of the filament.

[0084] The filament required for 3D printing is wound on the tray 41. In the process of feeding or returning the filament, the tray 41 rotates along an axis thereof. Therefore, in the present application, a transmission roller 22 is provided to cooperate with the rotation of the tray 41 to prevent the tray 41 from significantly shifting from a spatial position and thus  affecting the feeding and returning of the filament. In addition, to better erect the tray 41 on the transmission roller 22, the present application further provides a follow-up transmission roller 23 arranged in parallel with the transmission roller 22. The transmission roller 22 and the follow-up transmission roller 23 are rotatably arranged, and a distance between the transmission roller 22 and the follow-up transmission roller 23 is configured to be less than a diameter of the tray 41 so that the tray 41 is rotatably erected on the transmission roller 22 and the follow-up transmission roller 23. When the switching gear 321 is engaged with the returning gear 21, the transmission roller 22 is driven to rotate, and the tray 41 and the follow-up transmission roller 23 are further driven to rotate, so as to meet the requirement of returning the filament.

[0085] In addition, in an actual 3D printing process, more than one tray 41 is used. When a plurality of trays 41 are used at the same time, generally the plurality of trays 41 are erected in parallel between the corresponding transmission roller 22 and follow-up transmission roller 23. It can be observed that at the bottoms of two adjacent trays 41 are provided with a filament support plate 24, and a top of the filament support plate 24 is provided with an arc-shaped groove for the transmission roller 22 and the follow-up transmission roller 23 to rotate so that end portions of the transmission roller 22 and the follow-up transmission roller 23 arranged below the tray 41 are rotatably erected on the filament support plate 24.

[0086] As an optional implementation manner, when a plurality of trays 41 are used at the same time, each of the trays 41 needs to be provided with a corresponding feeding assembly 10, a returning assembly 20, and a switching assembly 30. Each of foregoing assemblies needs  to be arranged in one-to-one correspondence with the tray 41 at a corresponding position, thereby implementing simultaneous feeding and returning of the plurality of trays 41.

[0087] It should be noted that when the feeding and returning device provided by the present application is arranged inside a housing (not shown) for use, the end portions of the transmission roller 22 and the follow-up transmission roller 23 arranged below the tray 41 need to be rotatably connected to the inner side wall of the housing. In this case, the end portions of the transmission roller 22 and the follow-up transmission roller 23 are both provided with an end portion support frame 25 in a semi-arc structure. The end portion support frame 25 is fixedly connected to the housing, and the end portion support frame 25 is also provided with an arc-shaped groove for rotatably erecting the end portions of the transmission roller 22 and the follow-up transmission roller 23 so that the tray 41 is rotatably erected inside the housing through the end portion support frame 25.

[0088] Based on the above feeding and returning device, the present application further provides a 3D printer. The 3D printer includes the feeding and returning device provided in the above embodiments. Since the filament wound on the tray 41 needs to be applied in a 3D printing process, the feeding and returning device provided in the present application may be supplemented on a basis of a conventional 3D printer. During application, the tray 41 with the filament wound thereon is erected between the transmission roller 22 and the follow-up transmission roller 23, and one end of the filament is guided to the filament guide inlet 132 of the filament guide frame 131, passes through the tube fitting 135, the compression gap 40, and the filament guide channel 136, and then passes out from the filament guide outlet 133 for feeding the 3D printer.

[0089] When it is required to return the filament, the driving device 31 drives the switching device 32 to rotate counterclockwise so that the switching gear 321 between the swing members 33 is engaged with the returning gear 21 of the returning assembly 20. By driving the drive gear 312 to rotate, the switching gear 321 is driven to rotate and the returning gear 21 is further driven to rotate. Since the returning gear 21 is arranged on the transmission roller 22, and the tray 41 is erected between the transmission roller 22 and the follow-up transmission roller 23, the rotation of the returning gear 21 drives the transmission roller 22, the tray 41 erected on the transmission roller 22, and the follow-up transmission roller 23 to rotate so that the filament is re-wound on the tray 41, and the returning of the filament is implemented.

[0090] When it is required to feed the filament, the driving device 31 drives the switching device 32 to rotate clockwise so that the switching gear 321 between the swing members 33 is engaged with the adjusting gear 152 of the feeding assembly 10. Since the adjusting gear 152 is engaged with the feeding gear 12, and the feeding gear 12 is coaxially arranged with the filament transfer drive wheel 111, when the driving device 31 drives the drive gear 312 to rotate, the adjusting gear 152 is driven to rotate, and the feeding gear 12 and the filament transfer drive wheel 111 coaxially arranged with feeding gear 12 are further driven to rotate. Since the filament enters the compression gap 40 formed between the filament transfer drive wheel 111 and the filament transfer driven wheel 112 through the filament guide inlet 132, the filament moves downward relatively under the rotation of the filament transfer drive wheel 111 to implement the feeding of the filament.

[0091] Further, in the present application, an adjusting member 151 is further provided to implement manual feeding and returning of the filament. An end portion of the adjusting  member 151 is drivingly connected to the adjusting gear 152 after passing through the filament guide frame 131. By pressing the adjusting member 151, the filament transfer driven wheel 112 can be driven to be close to or away from the filament transfer drive wheel 111, thereby decreasing or increasing the compression gap 40 formed between the filament transfer drive wheel 111 and the filament transfer driven wheel 112 to meet requirements of manual feeding and returning of the filament.

[0092] When it is required to manually complete the feeding and returning of the filament, the filament transfer drive wheel 111 and the filament transfer driven wheel 112 can be separated from each other by pressing the adjusting member 151, and conditions of the feeding and returning of the filament can be manually adjusted. The adjusting member 151 is pressed again after the manual adjustment is completed to reduce the compression gap 40 so that the compression gap 40 between the filament transfer drive wheel 111 and the filament transfer driven wheel 112 can just compress the filament without slipping to maintain normal feeding of the filament, thereby preventing the filament from slipping or breakage due to the excessively large or small compression gap 40 in the 3D printing process to affect the filament feeding and returning effect.

[0093] For the feeding and returning device and the 3D printer provided by the embodiments of the present application, the tray with the filament wound thereon is erected between the transmission roller and the follow-up transmission roller, and one end of the filament is guided to the filament guide inlet of the filament guide frame and passes out from the filament guide outlet for feeding the 3D printer. The driving device drives the switching device to rotate counterclockwise so that the switching gear arranged on the swing member is engaged with the  returning gear of the returning assembly. By driving the drive gear to rotate, the switching gear is driven to rotate and the returning gear is further driven to rotate. The rotation of the returning gear drives the transmission roller, the tray erected on the transmission roller, and the follow-up transmission roller to rotate so that the filament is re-wound on the tray, thereby implementing the returning of the filament. The driving device drives the switching device to rotate clockwise so that the switching gear arranged on the swing member is engaged with the adjusting gear of the feeding assembly, and the feeding gear and the filament transfer drive wheel coaxially arranged with the feeding gear are further driven to rotate. Since the filament enters the compression gap formed between the filament transfer drive wheel and the filament transfer driven wheel through the filament guide inlet, the filament moves downward relatively under the rotation of the filament transfer drive wheel to implement the feeding of the filament. The adjusting member coaxially arranged with adjusting gear is arranged to implement manual feeding and returning of the filament, and a relative distance of the compression gap is adjusted by pressing the adjusting member to prevent the filament from slipping or breakage to maintain normal feeding of the filament. The elastic member is arranged between the extension plate and the adjusting member so that the elastic member exerts a force in an opposite direction on the rack and the adjusting member to maintain the compression gap formed between the filament transfer drive wheel and the filament transfer driven wheel, so as to compress the filament and prevent it from slipping during feeding, thereby improving feeding reliability and use stability of the feeding and returning device and ensuring 3D printing efficiency and quality.

[0094] It can be understood that the technical features of the above embodiments can be combined in any way. To simplify the description, not all possible combinations of the technical features in the above embodiments are described. However, as long as there is no contradiction in the combinations of these technical features, all possible combinations should be considered to fall within the scope of the specification.

[0095] The foregoing implementation manners are only exemplary for describing the principle of the present application, but the present application is not limited thereto. For a person of ordinary skill in the art, various variations and improvements can be made without departing from the spirit and essence of the present application, and these variations and improvements shall also fall within the protection scope of the present application.

Claims

1.A feeding and returning device, configured to feed and return a filament on a tray (41) , characterized in that the feeding and returning device comprises:a feeding assembly (10) , comprising a filament transfer gear set (11) and a feeding gear (12) , wherein the feeding gear (12) is connected to the filament transfer gear set (11) , and the filament transfer gear set (11) is configured to extrude the filament;a returning assembly (20) , comprising a returning gear (21) and a transmission roller (22) , wherein the transmission roller (22) is connected to the returning gear (21) and configured to place the tray (41) and make the tray (41) rotate; anda switching assembly (30) , comprising a driving device (31) and a switching device (32) , wherein the switching device (32) is provided with a switching gear (321) , and the driving device (31) is connected to the switching device (32) and the switching gear (321) ,wherein the driving device (31) is configured to selectively arrange the switching gear (321) at a first position and a second position, when the switching gear (321) is at the first position, the switching gear (321) is connected to the feeding gear (12) ; when the switching gear (321) is at the second position, the switching gear (321) is connected to the returning gear (21) .2.The feeding and returning device according to claim 1, characterized in that the switching assembly (30) further comprises a drive gear (312) , the drive gear (312) is connected to a driving shaft (311) of the driving device (31) , and the drive gear (312) is engaged with the switching gear (321) ;the switching device (32) comprises a swing member (33) , the swing member (33) is arranged on the driving shaft (311) of the driving device (31) , and the drive gear (312) and the switching gear (321) are arranged on the swing member (33) ; andby driving the switching device (32) to rotate counterclockwise or clockwise via the driving device (31) , the switching gear (321) is selectively engaged with the feeding gear (12) directly or indirectly, or engaged with the returning gear (21) directly or indirectly.3.The feeding and returning device according to claim 2, characterized in that the feeding assembly (10) further comprises a filament guide device (13) ; andthe filament transfer gear set (11) comprises a filament transfer drive wheel (111) and a filament transfer driven wheel (112) , the filament transfer drive wheel (111) is drivingly connected to the feeding gear (12) , the filament transfer driven wheel (112) is arranged on the filament guide device (13) , and a compression gap (40) is formed between the filament transfer driven wheel (112) and the filament transfer drive wheel (111) .4.The feeding and returning device according to claim 3, characterized in that the feeding gear (12) is drivingly connected to the filament transfer drive wheel (111) via a first transmission rod (14) ; anda knurl is formed at a connection between the first transmission rod (14) and the feeding gear (12) , and an end of the first transmission rod (14) connected to the filament transfer drive wheel (111) is provided as a drive shaft so that when the feeding gear (12) rotates, the first transmission rod (14) is driven to rotate, and the filament transfer drive wheel (111) is driven to rotate on the first transmission rod (14) to extrude the filament arranged between the filament transfer drive wheel (111) and the filament transfer driven wheel (112) .5.The feeding and returning device according to claim 3, characterized in that the feeding assembly (10) further comprises an adjusting device (15) , the adjusting device (15) is configured to adjust the compression gap (40) , and the adjusting device (15) comprises an adjusting member (151) ; andone end of the adjusting member (151) penetrates through a side wall of the filament guide device (13) , the other end of the adjusting member (151) extends in a direction away from the feeding gear (12) , and the adjusting member (151) is rotated to drive the filament guide device (13) to approach or move away from the filament transfer drive wheel (111) , so as to reduce or increase the compression gap (40) .6.The feeding and returning device according to claim 5, characterized in that the adjusting device (15) further comprises an adjusting gear (152) , the adjusting gear (152) is coaxially arranged with the adjusting member (151) , and the adjusting gear (152) is engaged with the feeding gear (12) ; andthe switching assembly (30) is arranged between the adjusting gear (152) and the returning gear (21) so that the switching gear (321) is driven by the driving device (31) to be engaged with the adjusting gear (152) to cooperate with an indirect engagement between the switching gear (321) and the feeding gear (12) .7.The feeding and returning device according to claim 6, characterized in that an end portion of the adjusting member (151) is connected to the adjusting gear (152) via a  second transmission rod (16) , the second transmission rod (16) passes through the side wall of the filament guide device (13) ;a knurl is formed at a connection between the second transmission rod (16) and the filament guide device (13) , and the adjusting member (151) is rotated to drive the filament guide device (13) to approach or move away from the filament transfer drive wheel (111) , so as to reduce or increase the compression gap (40) ; andan end of the second transmission rod (16) connected to the adjusting gear (152) is provided as a drive shaft so that the adjusting gear (152) rotates on the second transmission rod (16) under an action of the switching gear (321) and drives the feeding gear (12) to rotate.8.The feeding and returning device according to claim 5, characterized in that the adjusting device (15) further comprises an elastic member (17) , the elastic member (17) is arranged between the filament guide device (13) and the adjusting member (151) ; andone end of the elastic member (17) abuts against the filament guide device (13) , the other end of the elastic member (17) abuts against the adjusting member (151) , and the elastic member (17) exerts a force in an opposite direction on the filament guide device (13) and the adjusting member (151) to maintain the compression gap (40) formed between the filament transfer drive wheel (111) and the filament transfer driven wheel (112) .9.The feeding and returning device according to claim 4, characterized in that the feeding assembly (10) further comprises a rack (50) , the rack (50) is configured to erect the switching assembly (30) and the feeding assembly (10) ;the rack (50) comprises a first support plate (51) , a second support plate (52) , and a third support plate (53) connected in sequence at a bottom thereof, the driving device (31) is erected between the first support plate (51) and the second support plate (52) after passing through the first support plate (51) , the driving shaft (311) of the driving device (31) is drivingly connected to the switching device (32) and the drive gear (312) after passing through a side wall of the second support plate (52) , and an end portion of the driving shaft (311) is rotatably matched with a side wall of the third support plate (53) after passing through the third support plate (53) ; andthe filament guide device (13) is erected between the first support plate (51) and the second support plate (52) , the first transmission rod (14) is arranged between the first support plate (51) and the third support plate (53) , the filament transfer drive wheel (111) is drivingly connected to the feeding gear (12) via the first transmission rod (14) , one end of the first transmission rod (14) is rotatably matched with a side wall of the first support plate (51) , and the other end of the first transmission rod (14) is rotatably matched with the side wall of the third support plate (53) after passing through the second support plate (52) and the feeding gear (12) .10.The feeding and returning device according to claim 1, characterized in that the returning assembly (20) further comprises a follow-up transmission roller (23) , the follow-up transmission roller (23) is arranged in parallel with the transmission roller (22) , a distance between the transmission roller (22) and the follow-up transmission roller (23) is configured to be less than a diameter of the tray (41) , and the tray (41) is rotatably erected on the transmission roller (22) and the follow-up transmission roller (23) .11.A 3D printer, comprising the feeding and returning device according to any one of claims 1-10.

Images