直角换向型动力装置及3D打印笔技术领域
本发明涉及一种动力装置，尤其是直角换向型动力装置以及包括该直角换
向型动力装置的3D打印笔。
背景技术
随着科技的进步，现在人们大多采用3D打印实现立体艺术品等的制作。
3D打印笔通常包括加热系统和输料系统，而目前输料系统一般分为两种：
直齿轮传动、蜗杆传动。
但是，直齿传动由于存在结构上的缺陷，即马达输出轴必须与3D打印笔笔
身方向垂直，直齿传动的输料系统限制了笔杆体积，使其只能放置在笔的末端。
此后，输料系统采用蜗杆传动，虽然解决了上述问题，但是蜗杆传动效率损耗
较大，且蜗杆加工成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供直角换向型动力装置及3D打印笔，旨在解决现有技
术中，3D打印笔的动力装置限制了笔杆体积以及传动效率损耗较大的问题。
本发明是这样实现的：
直角换向型动力装置，包括外壳、动力源以及换向传动结构，所述换向传
动结构包括换向齿轮组、转轴以及中间设有料棒的传动齿轮组，所述换向齿轮
组以及所述动力源分别位于所述外壳内，所述转轴位于外壳内，且外端朝上延
伸，穿过所述外壳，所述转轴与位于所述外壳上的传动齿轮组连接；所述换向
齿轮组包括主动齿轮、用于实现动力呈90°换向的皇冠齿轮，所述主动齿轮与
所述动力源连接，所述皇冠齿轮位于所述转轴上，且所述主动齿轮与所述皇冠
齿轮啮合。
进一步地，所述外壳包括上端开口的下壳以及下端开口的上盖，所述上盖
封盖在所述下壳的上端开口处，且所述上盖与所述下壳之间围合形成有容腔，
所述换向齿轮组以及所述动力源分别放置在所述容腔内。
进一步地，所述传动齿轮组包括从动齿轮以及轴承，所述从动齿轮与所述
轴承并列布置，且所述从动齿轮与所述轴承之间形成有供棒料传动的间隙。
进一步地，所述上盖的上端面凸设有用于固定所述轴承的凸柱。
进一步地，所述上盖的上端面凸设有固定柱，所述固定柱内设有通槽，所
述从动齿轮与所述轴承分别位于所述固定柱的前方，且所述从动齿轮与所述轴
承之间的间隙与所述通槽对齐。
本发明还提供了3D打印笔，包括笔头固定座、笔头以及上述的直角换向型
动力装置，所述笔头固定座连接在所述上盖的前端，所述笔头连接在所述笔头
固定座的前端。
进一步地，所述固定柱的前方设有安装条，所述安装条内设有输送槽，所
述从动齿轮与所述轴承分别位于所述安装条以及所述固定柱之间，且所述从动
齿轮与所述轴承之间的间隙与所述通槽对齐，且所述笔头固定座嵌入所述安装
槽内，且所述笔头固定座位于所述安装条的前端。
进一步地，所述3D打印笔包括导料结构，所述导料结构上设有导料口，所
述导料结构连接在所述固定柱的后端。
进一步地，所述导料结构包括导料头以及输送管，所述导料头连接在所述
输送管的后端，所述输送管的前端嵌入在所述固定柱的通槽中，且所述导料口
形成在所述导料头中。
与现有技术相比，本发明提供的直角换向型动力装置，通过采用皇冠齿轮
与主动齿轮的配合，实现将动力源输出的动力换向，再由皇冠齿轮与转轴以及
传动齿轮组的配合，实现料棒的传动和运输，且皇冠齿轮与主动齿轮实现的动
力换向，使得动力源的位置与料棒的位置平行，从而使动力源输出方向与笔身
平行，极大地减少了笔杆的体积，又能保证传动效率。
本发明提供的3D打印笔采用上述的直角换向型动力装置输送的棒料经过笔
头固定座加热后，传输到笔头处，由笔头输出，实现3D打印的效果，并且笔杆
以及笔头与动力源平行，减少了笔杆的体积，并且传动效率高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的直角换向型动力装置的立体爆炸结构图；
图2是本发明实施例提供的3D打印笔的内部立体结构图；
图3是图2的爆炸立体图；
图4是本发明实施例提供的3D打印笔的外形立体结构图；
图5是本发明实施例提供的3D打印笔的侧面结构图及其局部放大图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实
施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅
仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
参照图1-5，为本发明提供的较佳实施例。
本实施例提供的直角换向型动力装置10，可以运用在3D打印机中，实现材
料的运输和传送；当然，也可以运用在打胶机等设备中。
直角换向型动力装置10，包括外壳、动力源103以及换向传动结构，其中，
换向传动结构包括换向齿轮组、转轴108以及中间设有料棒的传动齿轮组，换
向齿轮组以及动力源103分别位于外壳内，转轴108位于外壳内，且外端朝上
延伸，穿过外壳，与位于外壳上的传动齿轮组连接，换向齿轮组包括主动齿轮
107、用于实现动力呈90°换向的皇冠齿轮106，其中主动齿轮107与动力源103
连接，皇冠齿轮106位于转轴108上，且主动齿轮107与皇冠齿轮106啮合。
这样，动力源103转动，带动主动齿轮107转动，由于主动齿轮107与皇冠齿
轮106啮合，皇冠齿轮106也随之转动，通过皇冠齿轮106传动带动转轴108转动，
转轴108转动带动传动齿轮组之间的料棒移动，从而实现料棒的传动。
上述的直角换向型动力装置10，通过采用皇冠齿轮106与主动齿轮107的配合
(皇冠齿轮106可以位于主动齿轮107的上方，还也可以位于其下方)，实现将
动力源103输出的动力换向，再由皇冠齿轮106与转轴108以及传动齿轮组的配
合，实现料棒的传动和运输，且皇冠齿轮106与主动齿轮107实现的动力换向，
使得动力源103的位置与料棒的位置平行，从而使动力源103输出方向与笔身平
行，极大地减少了笔杆的体积，又能保证传动效率。
具体地，上述的外壳包括上端开口的下壳102以及下端开口的上盖101，上盖
101封盖在下壳102的上端开口处，且上盖101与下壳102之间围合形成有容腔
100，上述的换向齿轮组以及动力源103分别放置在容腔100内。其中的动力源103
包括电机1031和与电机固定联接的减速齿轮机构1032。为了便于安装固定，以
及后期的维护更换，容腔100分别用于安装固定减速齿轮机构1032的减速腔100a
和用容置换向齿轮组的换向腔110b。为提高使用寿命，转轴108优选设在换向腔
的中间。
在本实施例中，传动齿轮组包括从动齿轮104以及轴承105，从动齿轮104与
轴承105并列布置，且从动齿轮104与轴承105之间形成有供棒料传动的间隙，这
样，棒料位于从动齿轮104与轴承105之间的间隙中，当从动齿轮104转动，棒料
在上述间隙之间，受到从动齿轮104的传动力，朝前移动，实现棒料的传动。
为了便于安装轴承105，上盖101的上端面凸设有用于固定轴承105的凸柱
1013。
在本实施例中，为了便于棒料的放置和传输，上盖101的上端面凸设有固定
柱1011，该固定柱1011内设有通槽1014，从动齿轮104与轴承105分别位于固定
柱1011的前方，且从动齿轮104与轴承105之间的间隙与通槽1014对齐。这样，
棒料穿过通槽1014内，即可直接到达从动齿轮104与轴承105之间的间隙，以便
棒料的传输。
本实施例还提供了3D打印笔，该3D打印笔包括笔头固定座12、笔头11以及上
述的直角换向型动力装置10，笔头固定座12连接在上盖101的前端，笔头11连接
在笔头固定座12的前端，笔头11设有出料孔，还包括位于后端的加热部(为
一体式结构)，笔头优先采用陶瓷材料。这样，3D打印笔采用上述的直角换
向型动力装置10输送的棒料经过笔头固定座12后，传输到笔头11处，由笔头11
输出，实现3D打印，并且笔杆以及笔头11与动力源103平行，减少了笔杆的体积，
并且传动效率高。
具体地，固定柱1011的前方还设有安装条1012，该安装条1012内设有输送槽，
从动齿轮104与轴承105分别位于安装条1012以及固定柱1011之间，且从动齿轮
104与轴承105之间的间隙与通槽1014对齐，且笔头固定座12嵌入安装槽内，且
笔头固定座12位于安装条1012的前端。这样，笔头11即可与动力源103的输出方
向与笔身平行，极大地减少了笔杆的体积。
在本实施例中，3D打印笔包括导料结构，导料结构上设有导料口1321，导料
结构连接在固定柱1011的后端，这样，棒料从导料口1321进入固定柱1011的通
槽1014内，在进入到从动齿轮104以及轴承105之间的间隙，以便棒料的传输。
为了便于棒料输送到直角换向型动力装置10中，上述的导料结构包括导料头
132以及输送管131，导料头132连接在输送管131的后端，输送管131的前端嵌入
在固定柱1011的通槽1014中，且上述的导料口1321形成在导料头中。
如图4-5所示，本发明3D打印笔采用中间粗两头细的形状(可以理解为海豚、
飞船或气艇等形状)的壳体，包括固定联接的上壳体91和下壳体92，上壳体91
的中后部位置设有控制按钮911，下壳体92的前端设有固定块921，可以将笔头
11的前端从固定块921中间穿过。其中的固定块921的侧边还设有散热孔922。为
了更好地出料，方便操作者使用3D打印笔，笔头11的前端面111不是与出料孔垂
直，而是成10-50度的斜角，当打印笔立体作画时，笔身呈一定倾角，斜角喷嘴
(即出料孔会呈一定的斜度)有利于打印料的垂直堆积，不易形成横向喷料，
提高立体作画的精准度。上壳体和下壳体整体上呈现弯曲向上拱起的形状，有
利于位于上壳体91尾部的进料口912与下壳体92前端的固定块处于直线位置，方
便将棒料装入，又不影响外壳造型。其中，散热孔922优先选用两侧各三个，并
且直径逐步减少，有助于分等级地散热，并且不影响棒料的流动性。上壳体与
下壳体在固定块921外侧面位置形成有一个上下间距小于手指直径的散热槽，不
足以伸入手指，使手指不容易触碰到笔头，有保护防烫功能。
于其它实施例中，可以在从动齿轮的旁边增加计数传感器，以计算从动齿轮
的旋转圈数，以计算棒料的用量或移送距离，为使用者提供用料的信息。
于其它实施例中，还可以在壳体前端设有旋转式联接的保护罩(左右对开式
的分体式结构)，不使用时，保护罩旋转至笔头的前方，保护使用者不会因为不
小心而触到高温的笔头；使用者，保护罩对开式旋转至笔头的侧方，不会影响
3D打印的操作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明
的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的
保护范围之内。