CN105666864A - 用于三维物体打印系统的喷射器头部清洁推车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于三维物体打印系统的清洁推车，其擦拭喷射器头部以从喷射器头部去除碎片。清洁推车包括平台，所述平台具有配置成在打印系统的轨道上移动平台的多个轴承。清洁机构可移动地安装到平台，并且致动器安装到平台。致动器配置成相对于平台移动清洁机构以使清洁机构能够清洁与打印系统的轨道相对定位的喷射器头部。

Description

用于三维物体打印系统的喷射器头部清洁推车

技术领域

该文献中所公开的系统和方法涉及产生三维物体的打印机，并且更特别地，涉及这样的打印机中的清洁机构。

背景技术

数字三维制造也称为数字增材制造，是从数字模型制造实质上任何形状的三维固体物体的过程。三维打印是增材过程，其中一个或多个打印头在衬底上以不同形状喷射材料的连续层。典型地，类似于文档打印机中的打印头的喷射器头部包括联接到材料供给的喷射器的阵列。单个喷射器头部内的喷射器可以联接到不同材料源或者每个喷射器头部可以联接到不同材料源以使喷射器头部中的所有喷射器能够喷射相同材料滴。变为正在产生的物体的一部分的材料被称为构建材料，而用于为物体形成提供结构支撑、但是以后从物体去除的材料被称为支撑材料。三维打印与主要依赖通过减材过程从工件去除材料的传统物体形成技术(如切割或钻孔)可区分。

在图12中显示现有技术的三维物体打印系统10。在该图所示的视图中，称为推车的平台14包括轮子18(图11)，所述轮子骑跨在导轨22上以使推车能够在过程方向P上在打印站(例如图12中所示的打印站26)之间移动。打印站26包括四个喷射器头部30，如图中所示，但是可以在打印站中使用更少或更多的喷射器头部。一旦推车14到达打印站26，推车14过渡到使轴承34能够在精密轨道38上滚动。精密轨道38是圆柱形轨道部段，其在紧密公差内制造以帮助保证推车14在喷射器头部30下方的精确放置和操纵。线性电动马达设在外壳42内并且可操作地连接到推车14的轮子18以沿着导轨22移动推车并且连接到轴承34以在精密轨道38上操纵推车14。一旦推车14在打印站26下方，与推车的运动同步地发生材料的喷射。当在物体中形成材料的层时外壳42中的电动马达也配置成在平行于喷射器头部30的X-Y平面中移动推车。当材料的层积累以形成物体时附加马达(未显示)相对于推车14竖直地移动打印站26。替代地，当在推车的顶表面上形成物体时可以提供机构以相对于轨道38竖直地移动推车14。一旦将由打印站执行的打印完成，推车14移动到另一打印站以用于另一部分形成或用于层固化或其它处理。

在图11中显示现有技术的系统10的端视图。该视图更详细地描绘轮子18，推车14在所述轮子上骑跨导轨22。推车14的轴承34以便于构建台板精确定位在推车14上的布置定位在精密轨道38上。具体地，轴承34彼此成直角定位在轨道38中的一个上以消除推车14的4个自由度，同时其它轴承34靠置在另一轨道38上以消除又一个自由度。线性马达操作以在外壳42的上表面50之上移动推车14。马达具有在外壳42内的固定马达段和安装到推车14的下侧的磁体46。重力以及固定马达段和磁体46之间的磁吸引保持轴承34与轨道38相接触。

当推车不存在于喷射器头部30下方时，漫游材料滴会从喷射器头部下落并且在精密轨道38和外壳42上产生非期望碎片和污染。而且，环境中的空气传播污染物(如灰尘或其它微粒物质)会下落和收集在轨道38和外壳42上。当这些污染物和碎片位于轴承34和轨道38之间的任何界面处时，推车的线性速度被破坏并且打印物体的质量被影响。类似地，当这些材料在外壳42的顶表面50和磁体46之间的间隙内时，磁吸引会被影响并且使推车受到较少的限制。另外，材料滴收集在外壳42的顶部上也会影响热从马达的消散并且导致运动质量扰动，影响马达的性能和可靠性。为了产生具有可接受质量的三维物体，推车14在喷射器头部30下方的运动需要是精确的。所以，有助于消除影响推车的放置和运动的精度的紧密轨道和马达外壳上的污染的三维打印系统的改进将是有益的。

发明内容

一种用于三维物体打印系统的喷射器头部清洁推车从喷射器头部收集喷射材料和其它碎片。所述喷射器头部清洁推车包括：平台，所述平台包括配置成在所述打印系统的轨道上移动所述平台的多个轴承，可移动地安装到所述平台的清洁机构，以及安装到所述平台的致动器。所述致动器配置成相对于所述平台移动所述清洁机构以使所述清洁机构能够清洁与所述打印系统的轨道相对定位的喷射器头部。

一种包含改进的清洁推车的三维物体打印系统包括至少一个轨道，与所述至少一个轨道相对定位的喷射器头部，以及清洁推车。所述清洁推车包括：平台，所述平台包括配置成接合所述至少一个轨道以在所述至少一个轨道上移动所述平台的多个轴承，可移动地安装到所述平台的清洁机构，以及安装到所述平台的致动器。所述致动器配置成相对于所述平台移动所述清洁机构以使所述清洁机构能够清洁所述打印系统的所述喷射器头部。

一种清洁三维物体打印系统的喷射器头部的方法从喷射器头部收集喷射材料和其它碎片。所述方法包括：将清洁推车在过程方向上移动到第一推车位置，在所述第一推车位置所述清洁推车的清洁机构邻近喷射器头部定位；将所述喷射器头部从与所述清洁机构间隔开的初始喷射器头部位置移动到第一喷射器头部位置，在所述第一喷射器头部位置所述喷射器头部接触所述清洁机构；以及将所述清洁机构相对于所述清洁推车的平台从第一清洁机构位置移动到第二清洁机构位置使得所述清洁机构移动跨过所述喷射器头部以从所述喷射器头部去除材料。

附图说明

在结合附图进行的以下描述中解释有助于消除从喷射器头部收集材料和其它碎片的推车的前述方面和其它特征。

图1是三维物体打印系统的喷射器头部清洁推车的后视透视图。

图2是图1的喷射器头部清洁推车的前视透视图。

图3是包括图1的喷射器头部清洁推车的三维物体打印系统的控制器、马达和致动器的示意图。

图4是图3的三维物体打印系统的侧视立面图，其中喷射器头部清洁推车与第一喷射器头部相对地定位。

图5是图3的三维物体打印系统的侧视立面图，其中第一喷射器头部与喷射器头部清洁推车的擦拭器和挠曲构件接合。

图6是图3的三维物体打印系统的侧视立面图，其中喷射器头部清洁推车的擦拭器在擦拭喷射器头部之后正接触挠曲构件。

图7是图3的三维物体打印系统的侧视立面图，显示从喷射器头部清洁推车的擦拭器和挠曲构件缩回并且间隔开的打印头。

图8是图3的三维物体打印系统的侧视立面图，显示移动远离挠曲构件的喷射器头部清洁推车的擦拭器。

图9是图3的三维物体打印系统的侧视立面图，显示邻近第二喷射器头部移动的喷射器头部清洁推车。

图10是清洁三维物体打印系统的喷射器头部的方法的流程图。

图11是现有技术的三维物体打印系统前视立面图。

图12是图10的三维物体打印系统的侧视透视图。

具体实施方式

为了本文中所公开的系统和方法的环境以及系统和方法的细节的一般理解，参考附图。在附图中，相似的附图标记标示相似的要素。

图1和图2示出用于三维打印系统的喷射器头部清洁推车100。清洁推车100包括平台104，致动器或马达108(在本文中也称为清洁推车马达)，线性滑动件112，擦拭器116，以及储存器120。平台104具有六个轴承124A-124F，其中的四个轴承124A-124D接触打印系统的第一轨道128A，并且其它两个轴承124E和124F接触第二轨道128B。当线性马达132(图3)旋转轴承124A-F以沿着轨道128A、128B移动平台104时轴承124A-124F配置成在轨道128A、128B上支撑平台104。

马达108固定地安装在平台104上并且包括在擦拭器116的方向上从马达向外延伸的导螺杆140。在图1和图2的实施例中，导螺杆140在过程方向P上延伸，但是在其它实施例中导螺杆可以在不同方向上从马达延伸。在一个实施例中，马达108是配置成以指定间隔旋转导螺杆140的步进马达。

线性滑动件112包括固定支撑件148，滑动构件152，以及螺纹环156。固定支撑件148固定地安装到平台104。滑动构件152可滑动地安装在固定支撑件148上使得滑动构件152可以仅仅在一个线性方向上移动。在图1和图2的实施例中，滑动构件152仅仅在过程方向上可移动，但是在其它实施例中滑动构件配置成在不同方向上移动。附连到滑动构件152的螺纹环156围绕导螺杆140螺纹连接使得在马达108的启动期间导螺杆140的旋转在线性方向上沿着导螺杆140的螺纹移动螺纹环156，由此在线性方向上移动滑动构件152。

擦拭器116包括擦拭器安装件160，擦拭器构件164，和擦拭器刀片168。擦拭器安装件160固定地附连到线性滑动件112的滑动构件152使得滑动构件152相对于平台104的线性运动在线性方向上移动擦拭器安装件160。擦拭器构件164安装在擦拭器安装件160中使得擦拭器构件164相对于垂线成角地向上延伸。在一个实施例中，擦拭器构件164相对于垂线成大约45度的角向上延伸。擦拭器刀片168与擦拭器安装件160相对地附连到擦拭器构件164的边缘。擦拭器刀片168由可变形弹性体材料(例如，聚氨酯)形成从而当压靠在喷射器头部上时使擦拭器能够变形为喷射器头部的形状。

储存器120关于擦拭器116与马达108相对地固定地安装在平台104上并且包括储存器盘176和挠曲构件180。储存器盘176限定收集的碎片储存在其中的内部体积184。挠曲构件180具有从储存器盘176的侧壁大体竖直地延伸的第一部分188，以及与垂线成角地延伸的第二部分192。在一个实施例中，第二部分相对于垂线成大约60度的角延伸。挠曲构件180的最上缘196基本上与擦拭器刀片168处于相同平面中。在图1和图2的实施例中，挠曲构件180的最上缘196和擦拭器刀片168所处的平面平行于平台104在过程方向P上在其中移动的水平面。

清洁推车100配置成用于三维物体打印系统200(图4-图9)中。打印系统200包括具有两个喷射器头部208、212的喷射器头部单元204。喷射器头部单元204可操作地连接到喷射器头部致动器216，所述喷射器头部致动器配置成在竖直方向上移动喷射器头部单元204以将喷射器头部208、212定位在期望位置。

打印系统200包括控制器220(图3)，所述控制器可操作地连接到清洁推车100的马达108、线性马达132和喷射器头部致动器216。控制器220配置成将电信号传输到马达108、线性马达132和喷射器头部致动器216以操作马达108、132和致动器216并且移动可操作地连接到马达的部件。

借助于控制器220执行打印系统200的各种部件和功能的操作和控制。控制器220用执行编程指令的通用或专用可编程处理器实现。在一些实施例中，控制器包括一个以上的通用或专用可编程处理器。执行编程功能所需的指令和数据存储在与控制器关联的存储器单元中。处理器、存储器和接口电路将控制器220配置成执行下面所述的功能和过程。这些部件可以设在印刷电路卡上或者作为专用集成电路(ASIC)中的电路被提供。每个电路可以用独立处理器实现或者多个电路可以在相同处理器上实现。替代地，电路可以用设在VLSI电路中的分立部件或电路实现。而且，本文中所述的电路可以用处理器、ASIC、分立部件或VLSI电路的组合实现。

图10示出清洁三维物体打印系统中的喷射器头部的方法300。为了示例性目的本文中的方法300的论述参考上面描述的且在图1-图9中显示的打印系统200和清洁推车100进行描述。

方法300开始于控制器220操作线性马达132以将清洁推车100在过程方向P上移动到与喷射器头部208相对的位置(方块304)，如图4中所示。接着，控制器220操作喷射器头部致动器216以移动喷射器头部单元204直到喷射器头部204的面接触擦拭器刀片168和挠曲构件180的边缘196(方块308)，如图5中所示。控制器220然后操作清洁推车马达108以旋转导螺杆140，在过程方向P上相对于清洁推车100的平台104移动螺纹环156、滑动件152和擦拭器116(方块312)。擦拭器刀片168移动跨过喷射器头部208的面，当擦拭器刀片168移动到图6中所示的位置时从喷射器头部168擦拭碎片。由擦拭器刀片168擦拭的固体碎片颗粒从喷射器头部208下落到储存器盘176中或夹带在喷射器头部208上的液体中。喷射器头部208上的液体然后擦拭到挠曲构件180上，在该处毛细作用将液体和夹带的颗粒沿挠曲构件180向下运载到储存器盘176中。

一旦喷射器头部208的面已被擦拭，控制器220操作喷射器头部致动器216以将喷射器头部单元204移动脱离与擦拭器刀片168和挠曲构件180接合到达图7中所示的位置(方块316)。控制器220操作清洁推车马达108以在与过程方向相反的方向上移动擦拭器116远离挠曲构件180到达初始位置(方块320)，如图8中所示。控制器220确定是否将清洁附加喷射器头部(方块324)。如果将清洁附加喷射器头部，例如图9中的喷射器头部212，则通过操作线性马达132以将清洁推车100移动到与下一个喷射器头部相对，过程在方块304继续(图9)。如果将不再清洁喷射器头部，则过程完成(方块328)。

Claims (10)

1.一种用于三维物体打印系统的清洁推车，其包括：

平台，所述平台包括配置成在所述打印系统的轨道上移动所述平台的多个轴承；

可移动地安装到所述平台的清洁机构；以及

安装到所述平台的致动器，所述致动器配置成相对于所述平台移动所述清洁机构以使所述清洁机构能够清洁与所述打印系统的轨道相对定位的喷射器头部。

2.根据权利要求1所述的清洁推车，所述清洁机构还包括：

包括擦拭器刀片的擦拭器，当所述致动器相对于所述平台移动所述清洁机构时所述擦拭器刀片配置成擦拭所述喷射器头部。

3.根据权利要求2所述的清洁推车，其还包括：

安装在所述平台上的储存器盘；以及

挠曲构件，所述挠曲构件从所述储存器盘延伸并且配置成使从所述喷射器头部去除的液体能够流动到所述储存器盘中。

4.根据权利要求1所述的清洁推车，其还包括：

安装到所述平台的线性滑动件，所述清洁机构安装在所述线性滑动件上；并且

所述致动器包括步进马达，所述步进马达配置成沿着所述线性滑动件移动所述清洁机构以相对于所述平台移动所述清洁机构从而使所述清洁机构能够清洁所述喷射器头部。

5.根据权利要求4所述的清洁推车，所述致动器包括导螺杆，所述导螺杆由所述马达驱动并且可操作地连接到所述清洁机构以相对于所述平台移动所述清洁机构。

6.一种三维物体打印系统，其包括：

至少一个轨道；

与所述至少一个轨道相对定位的喷射器头部；以及

清洁推车，所述清洁推车包括：

平台，所述平台包括配置成接合所述至少一个轨道以在所述至少一个轨道上移动所述平台的多个轴承；

可移动地安装到所述平台的清洁机构；以及

安装到所述平台的致动器，所述致动器配置成相对于所述平台移动所述清洁机构以使所述清洁机构能够清洁所述打印系统的所述喷射器头部。

7.根据权利要求6所述的打印系统，其还包括：

轨道致动器系统，所述轨道致动器系统配置成沿着所述至少一个轨道在过程方向上移动所述清洁推车；以及

喷射器头部致动器系统，所述喷射器头部致动器系统配置成相对于所述清洁推车竖直地移动所述喷射器头部。

8.根据权利要求7所述的打印系统，其还包括：

控制器，所述控制器可操作地连接到所述致动器、所述轨道致动器系统和所述喷射器头部致动器系统，所述控制器配置成操作所述轨道致动器系统以将所述清洁推车在过程方向上移动到第一推车位置，在所述第一推车位置所述清洁机构位于所述喷射器头部之下，操作所述喷射器头部致动器系统以将所述喷射器头部从与所述清洁机构间隔开的初始喷射器头部位置移动到第一喷射器头部位置，在所述第一喷射器头部位置所述喷射器头部接触所述清洁机构，以及操作所述致动器以相对于所述平台将所述清洁机构从第一清洁机构位置移动到第二清洁机构位置使得所述清洁机构移动跨过所述喷射器头部以从所述喷射器头部去除材料。

9.一种清洁三维打印系统的喷射器头部的方法，其包括：

将清洁推车在过程方向上移动到第一推车位置，在所述第一推车位置所述清洁推车的清洁机构邻近喷射器头部定位；

将所述喷射器头部从与所述清洁机构间隔开的初始喷射器头部位置移动到第一喷射器头部位置，在所述第一喷射器头部位置所述喷射器头部接触所述清洁机构；以及

将所述清洁机构相对于所述清洁推车的平台从第一清洁机构位置移动到第二清洁机构位置使得所述清洁机构移动跨过所述喷射器头部以从所述喷射器头部去除材料。

10.根据权利要求9所述的方法，移动所述清洁机构还包括：

相对于所述平台移动所述清洁机构的擦拭器刀片使得所述擦拭器刀片擦拭所述喷射器头部的面以从所述喷射器头部去除材料。