CN104647745A - 一种快速成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种快速成型设备，包括：壳体，上述壳体分隔为打印舱、操作舱和至少一电路舱；打印材料承载机构；送料机；X方向运动机构，带动打印头做X方向运动；Y方向运动机构，带动打印头做Y方向运动；Z方向运动机构，带动运动平台做Z方向运动；送料机、打印头与运动平台配合，将打印材料从打印头中加热熔融挤出，使其逐层堆积在运动平台上，形成三维立体模型；控制系统；上述打印材料承载机构和送料机装设在操作舱中；上述X方向运动机构、Y方向运动机构、Z方向运动机构、运动平台和打印头均装设在打印舱中；上述控制系统装设在上述至少一电路舱中，至少一电路舱的各面均设有舱壁，上述舱壁阻断液体流入电路舱。

Description

一种快速成型设备

技术领域

本发明涉及快速成型技术，更具体地说，涉及一种快速成型设备。

背景技术

现有技术中已有多种快速成型设备。其中采用熔融沉积法(FDM)工艺的快速成型设备最为普及，目前已有桌面和家用快速成型设备产品。熔融沉积法(FDM)工艺是将丝状的热熔性打印材料加热融化，根据三维图形数据将打印材料选择性地涂敷在平台上，快速冷却后形成一层截面。打印材料逐层堆积直至形成符合三维图形数据的三维立体模型。

现有多种快速成型设备均采用底座结合支撑架的结构，底座中装设电路板，打印头在支撑架上运动。当有液体、粉尘等异物泼洒在快速成型设备上将可能损坏底座下的电路板，严重的还可能发生漏电、短路等危险。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提出一种快速成型设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种快速成型设备，包括：壳体，上述壳体分隔为打印舱、操作舱和至少一电路舱；打印材料承载机构，承载打印材料线条，使打印材料可由送料机送出；送料机，夹持线状的打印材料，将打印材料向打印头方向送出；X方向运动机构，带动打印头做X方向运动；Y方向运动机构，带动打印头做Y方向运动；Z方向运动机构，带动运动平台做Z方向运动；送料机、打印头与运动平台配合，将打印材料从打印头中加热熔融挤出，使其逐层堆积在运动平台上，形成三维立体模型；控制系统，控制上述送料机、X方向运动机构、Y方向运动机构、Z方向运动机构、运动平台和打印头工作；上述打印材料承载机构和送料机装设在操作舱中；上述X方向运动机构、Y方向运动机构、Z方向运动机构、运动平台和打印头均装设在打印舱中；上述控制系统装设在上述至少一电路舱中，至少一电路舱的各面均设有舱壁，上述舱壁阻断液体流入电路舱。

优选地，上述打印舱的至少一侧壁设打印舱门，上述打印舱门采用升降结构；上述打印舱门降下，在上述快速成型设备执行快速成型任务过程中遮蔽打印舱的至少一侧壁；上述打印舱门在上述快速成型设备完成快速成型任务后升起，露出打印舱。

优选地，上述控制系统包括：控制快速成型设备工作的微处理器；加热模块，包括加热驱动器、加热器件、温度传感器和温度信号转换器；上述加热驱动器根据微处理器的控制驱动加热器件，对上述打印头中的打印材料进行加热；上述温度传感器设置于打印头中，检测打印头的加热温度；上述温度信号转换器将温度传感器测得的温度转换为电信号，发送给微处理器；运动模块，包括X方向运动驱动器、Y方向运动驱动器、Z方向运动驱动器、送料机驱动器；上述X方向运动驱动器根据微处理器的控制，驱动X方向运动机构做X方向运动；上述Y方向运动驱动器根据微处理器的控制，驱动Y方向运动机构做Y方向运动；上述Z方向运动驱动器根据微处理器的控制，驱动Z方向运动机构做Z方向运动；上述送料机驱动器根据微处理器的控制，驱动送料机将打印材料向打印头方向推动；安全防护模块，包括打印舱门驱动模块，上述打印舱门驱动模块根据微处理器的控制驱动打印舱门的升起或降下。

优选地，上述打印舱门与上述打印舱结合部设有锁具；当上述打印舱门降下，上述锁具自动将打印舱门与打印舱锁紧；当上述快速成型设备完成快速成型任务后，上述锁具自动松开。

优选地，上述控制系统还包括锁具控制器，上述锁具控制器根据微处理器的控制实现对锁具的控制，实现锁具的锁紧或松开。

优选地，上述打印舱门为弯曲的矩形，可遮蔽打印舱的二侧壁。

优选地，快速成型设备还包括同步带和手动旋钮，上述手动旋钮设于操作舱内，上述同步带经操作舱和打印舱连接打印舱门；上述手动旋钮旋转带动同步带，同步带带动打印舱门，使打印舱门升起或降下。

优选地，上述一电路舱设置于操作舱的下方，电路舱和操作舱之间设有舱壁，上述舱壁阻断操作舱中的液体流入电路舱。

优选地，上述控制系统还包括人机交互模块和数据接口模块；上述人机交互模块根据微控制器的控制实现与用户的交互，接受用户指令，向用户输出信息；上述数据接口模块通过但不限于连接数据存储器件、外部总线、无线连接的方式接收三维图形数据，向外部设备输出信息；上述微控制器根据三维图形数据和用户指令控制快速成型设备完成快速成型，形成三维立体模型。

优选地，上述人机交互模块和数据接口模块设于另一电路舱，上述电路舱设置于操作舱的一侧壁；上述操作舱的侧壁设置通孔，供人机交互模块的人机交互器件和数据接口模块的数据接口器件露出壳体外。

 本发明的控制系统装设在半封闭的至少一电路舱中，不在打印头下方。即便有液体、粉尘等异物泼洒在本发明的快速成型设备的打印舱中，也不会流入或渗入电路舱。本发明实现了对控制系统的保护，避免漏电、短路等危险的发生，相对于现有技术极大减少了安全隐患。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例的快速成型设备的结构示意图；

图2是本发明一实施例的快速成型设备的结构示意图；

图3是本发明一实施例的快速成型设备的结构示意图；

图4是本发明一实施例的快速成型设备的电路结构示意图；

图5是本发明一实施例的快速成型设备结构示意图；

图6是本发明一实施例的快速成型设备结构示意图。 

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。

参照图1和图3，本发明一实施例给出一种快速成型设备，包括：

壳体2，壳体2分隔为打印舱21、操作舱22和至少一电路舱23；

打印材料承载机构3，承载打印材料线条，使打印材料可由送料机4送出；

送料机4，夹持线状的打印材料，将打印材料向打印头9方向送出；

X方向运动机构5，带动打印头9做X方向运动；

Y方向运动机构6，带动打印头9做Y方向运动；

Z方向运动机构7，带动运动平台8做Z方向运动；

送料机4、打印头9与运动平台8配合，将打印材料从打印头9中加热熔融挤出，使其逐层堆积在运动平台8上，形成三维立体模型；

控制系统1，控制上述送料机4、X方向运动机构5、Y方向运动机构6、Z方向运动机构7、运动平台8和打印头9工作；

打印材料承载机构3和送料机4装设在操作舱22中；

X方向运动机构5、Y方向运动机构6、Z方向运动机构7、运动平台8和打印头9均装设在打印舱21中；

控制系统1装设在至少一电路舱23中，至少一电路舱23的各面均设有舱壁，舱壁阻断液体流入电路舱23。

本发明的控制系统1装设在半封闭的至少一电路舱23中，不在打印头下方。即便有液体、粉尘等异物泼洒在本发明的快速成型设备的打印舱中，也不会流入或渗入电路舱23。本发明实现了对控制系统1的保护，避免漏电、短路等危险的发生，相对于现有技术极大的减少了安全隐患。

 在上述实施例基础上，本发明进一步提出一实施例。如图3，打印舱21的至少一侧壁设打印舱门211，打印舱门211采用升降结构；打印舱门211降下，在快速成型设备执行快速成型任务过程中遮蔽打印舱21的至少一侧壁；打印舱门211在快速成型设备完成快速成型任务后升起，露出打印舱21。

另外，操作舱22设有手动操作舱门221，供用户开启操作舱22。

目前本发明使用的熔融沉积法(FDM)工艺一般采用聚乳酸、ABS（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物）等热熔性打印材料，这类材料要求打印头具有150°C至300°C左右的加工温度。本发明设置在快速成型设备执行快速成型任务过程中打印舱门自动遮蔽打印舱，完成快速成型任务后升起，供用户拿取三维立体模型，避免用户在快速成型过程中接触打印头而被烫伤的危险，有效减轻快速成型过程中散发的噪音和气味，便于用户拿取三维立体模型，很好地避免了家用和桌面设备存在的安全隐患，提高用户使用便利。

 基于上述实施例，本发明提出一实施例。参照图4和图5，快速成型设备的控制系统1包括：控制快速成型设备工作的微处理器11。

加热模块12，包括加热驱动器121、加热器件122、温度传感器123和温度信号转换器124；加热驱动器121根据微处理器11的控制驱动加热器件122，对打印头9中的打印材料进行加热；温度传感器123设置于打印头9中，检测打印头9的加热温度；温度信号转换器124将温度传感器123测得的温度转换为电信号，发送给微处理器11。

运动模块13，包括X方向运动驱动器131、Y方向运动驱动器132、Z方向运动驱动器133、送料机驱动器134。X方向运动驱动器131根据微处理器11的控制，驱动X方向运动机构5做X方向运动。Y方向运动驱动器132根据微处理器11的控制，驱动Y方向运动机构6做Y方向运动。Z方向运动驱动器133根据微处理器11的控制，驱动Z方向运动机构7做Z方向运动。送料机驱动器134根据微处理器11的控制，驱动送料机4将打印材料向打印头9方向推动。

安全防护模块14，包括打印舱门驱动模块141，打印舱门驱动模块141根据微处理器11的控制驱动打印舱门211的升起或降下。

进一步的，控制系统1还包括位置检测模块17和电源模块18。其中位置检测模块17分别检测X方向运动机构5、Y方向运动机构6和Z方向运动机构7的位置，供微处理器11处理获得X、Y、Z方向的运动控制指令。电源模块18为快速成型设备各部件供电。

具体来说，打印头9将送料机4送来的打印材料加热熔融，经打印

头9的微细喷嘴限流成为预定直径的丝状。后方打印材料线条受送料机4的推动，将前方的丝状打印材料从打印头9的微细喷嘴中挤出。打印头9与运动平台8之间保持预定间距，将挤出的丝状打印材料按压至预定厚度，使其逐层堆积。运动平台8与打印头9配合运动，打印头9每完成一层打印材料的熔结堆积，运动平台8按预定的增量下降一个层的厚度；打印材料逐层熔结堆积在运动平台8上，完成快速成型。

 基于上述实施例，本发明提出：打印舱门211与打印舱21结合部设有锁具212。当打印舱门211降下，锁具212自动将打印舱门211与打印舱21锁紧，当快速成型设备完成快速成型任务后，锁具212自动松开。

上述控制系统1还包括锁具控制器142，锁具控制器142根据微处理器的控制实现对锁具212的控制，实现锁具212的锁紧或松开。

 参照图6所示，在上述实施例基础上，本发明进一步提出，打印舱门211为弯角矩形，可遮蔽打印舱21的二侧壁。

 参照图2和图6所示，本发明提出一种快速成型设备还包括手动旋钮25和同步带26。手动旋钮25设于操作舱22内，同步带26经操作舱22和打印舱21连接打印舱门211；手动旋钮25旋转带动同步带26，同步带26带动打印舱门211，使打印舱门211升起或降下。在快速成型设备断电情况下，本发明的手动旋钮25可供用户便捷地控制打印舱门211。

 参照图6，基于上述实施例，本发明提出一电路舱23设置于操作舱22的下方，控制系统1设于电路舱23内。电路舱23和操作舱22之间设有舱壁231，舱壁231阻断操作舱22中的液体流入电路舱23。

 参照图6，本发明还提出在操作舱22内可拆卸地设置工具盒27。该工具盒27可置于操作舱22的空闲空间中，放置用户操作快速成型设备所需的工具、零件。例如工具盒27可以置于打印材料承载机构3和舱壁231之间，在便于用户取用工具的同时，进一步起阻断作用，保护电路舱23。

本发明进一步提出，控制系统1还包括人机交互模块15和数据接口模块16。人机交互模块15根据微控制器11的控制实现与用户的交互，接受用户指令，向用户输出信息。数据接口模块16通过但不限于连接数据存储器件、外部总线、无线连接的方式接收三维图形数据，向外部设备输出信息。微控制器11根据三维图形数据和用户指令控制快速成型设备完成快速成型，形成三维立体模型。

上述人机交互模块15和数据接口模块16设于第二电路舱24，第二电路舱24设置于操作舱22的一侧壁。

操作舱22的侧壁设置通孔，供人机交互模块15的人机交互器件和数据接口模块16的数据接口器件露出壳体外。

本实施例进一步改善电路舱结构，将不同功能的电路板置于壳体2的不同位置，保证安全的同时提高用户的易用性。

 以上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。

Claims (10)

1.一种快速成型设备，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体分隔为打印舱、操作舱和至少一电路舱；

打印材料承载机构，承载打印材料线条，使打印材料可由送料机送出；

送料机，夹持线状的打印材料，将打印材料向打印头方向送出；

X方向运动机构，带动打印头做X方向运动；

Y方向运动机构，带动打印头做Y方向运动；

Z方向运动机构，带动运动平台做Z方向运动；

送料机、打印头与运动平台配合，将打印材料从打印头中加热熔融挤出，使其逐层堆积在运动平台上，形成三维立体模型；

控制系统，控制上述送料机、X方向运动机构、Y方向运动机构、Z方向运动机构、运动平台和打印头工作；

所述打印材料承载机构和送料机装设在操作舱中；

所述X方向运动机构、Y方向运动机构、Z方向运动机构、运动平台和打印头均装设在打印舱中；

所述控制系统装设在所述至少一电路舱中，至少一电路舱的各面均设有舱壁，所述舱壁阻断液体流入电路舱。

2. 如权利要求1所述的一种快速成型设备，其特征在于：

所述打印舱的至少一侧壁设打印舱门，所述打印舱门采用升降结构；

所述打印舱门降下，在所述快速成型设备执行快速成型任务过程中遮蔽打印舱的至少一侧壁；

所述打印舱门在所述快速成型设备完成快速成型任务后升起，露出打印舱。

3. 如权利要求2所述的一种快速成型设备，其特征在于，所述控制系统包括：

控制快速成型设备工作的微处理器；

加热模块，包括加热驱动器、加热器件、温度传感器和温度信号转换器；所述加热驱动器根据微处理器的控制驱动加热器件，对所述打印头中的打印材料进行加热；所述温度传感器设置于打印头中，检测打印头的加热温度；所述温度信号转换器将温度传感器测得的温度转换为电信号，发送给微处理器；

运动模块，包括X方向运动驱动器、Y方向运动驱动器、Z方向运动驱动器、送料机驱动器；所述X方向运动驱动器根据微处理器的控制，驱动X方向运动机构做X方向运动；所述Y方向运动驱动器根据微处理器的控制，驱动Y方向运动机构做Y方向运动；所述Z方向运动驱动器根据微处理器的控制，驱动Z方向运动机构做Z方向运动；所述送料机驱动器根据微处理器的控制，驱动送料机将打印材料向打印头方向推动；

安全防护模块，包括打印舱门驱动模块，所述打印舱门驱动模块根据微处理器的控制驱动打印舱门的升起或降下。

4. 如权利要求3所述的一种快速成型设备，其特征在于：

所述打印舱门与所述打印舱结合部设有锁具；

当所述打印舱门降下，所述锁具自动将打印舱门与打印舱锁紧；

当所述快速成型设备完成快速成型任务后，所述锁具自动松开。

5. 如权利要求4所述的一种快速成型设备，其特征在于：

所述控制系统还包括锁具控制器，所述锁具控制器根据微处理器的控制实现对锁具的控制，实现锁具的锁紧或松开。

6. 如权利要求1至4任意一项所述的一种快速成型设备，其特征在于：

所述打印舱门为弯曲的矩形，可遮蔽打印舱的二侧壁。

7. 如权利要求1至4任意一项所述的一种快速成型设备，其特征在于：

还包括同步带和手动旋钮，所述手动旋钮设于操作舱内，所述同步带经操作舱和打印舱连接打印舱门；所述手动旋钮旋转带动同步带，同步带带动打印舱门，使打印舱门升起或降下。

8. 如权利要求1至4任意一项所述的一种快速成型设备，其特征在于：

所述一电路舱设置于操作舱的下方，电路舱和操作舱之间设有舱壁，所述舱壁阻断操作舱中的液体流入电路舱。

9.如权利要求1至4任意一项所述的一种快速成型设备，其特征在于：

所述控制系统还包括人机交互模块和数据接口模块；

所述人机交互模块根据微控制器的控制实现与用户的交互，接受用户指令，向用户输出信息；

所述数据接口模块通过但不限于连接数据存储器件、外部总线、无线连接的方式接收三维图形数据，向外部设备输出信息；

所述微控制器根据三维图形数据和用户指令控制快速成型设备完成快速成型，形成三维立体模型。

10. 如权利要求9所述的一种快速成型设备，其特征在于：

所述人机交互模块和数据接口模块设于另一电路舱，所述电路舱设置于操作舱的一侧壁；

所述操作舱的侧壁设置通孔，供人机交互模块的人机交互器件和数据接口模块的数据接口器件露出壳体外。