CN106079431A - 易卸型粘物台及用其所制造的fdm快速成型机 - Google Patents
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Abstract
本发明易卸型粘物台及用其所制造的FDM快速成型机，属于机械结构领域，目前已有的2种FDM‑3D打印机的成型粘物台使用时要么不牢要么难以取下物件，将成型物件从粘物台表面取下有时也是一件很麻烦的事情，尤其尺寸相对较大的薄型成型物件，使用工具强行撬出，往往会造成很大的变形或损坏；本技术利用，将粘物台分为上层板及下层板，通过调节机构使得上层板及下层板可以相互位移，用顶柱方式或陷落方式使得下层板的柱体移动将进入孔洞内的凝固成型物料推出，结果推出了整个成型物件或使上层板或下层板陷落一定的距离，再反向拧动锁紧装置，更换跌落板件，推出另外一半嵌套的成型物件部分,使得成型物件容易被脱离,方便实用。
Description
[所属领域]
本发明属于机械结构领域，确切的讲是通过机械方式实现对组成粘物台的部件之间的相对运动，来完成对粘贴在粘物台表面的物件进行脱离的特殊构造的粘物台。
[技术背景]
目前解决FDM-3D打印机(FDM快速成型机)的成型物件与粘物台表面的粘接方法有2种：热控胶面粘物台及多孔粘物台：对于热控胶面粘物台使用时，往往先贴上双面胶带，并需要加热来控制黏度及热膨胀度，冷却之后更易于取下；多孔粘物台是一块多孔的板状物，孔有一定的深度且对表面导热率由一定的要求，在使用时(尤其在形成物件支撑的过程)也需要被保持一定的温度，才能使得融融状态下的物料能流入微坑内。
目前的技术难题，是难以解决物件与粘物台的热变形率的失调问题，目前的解决办法除了维持粘物台一定的温度外，多层支撑构造也是缓冲热变形率的失调影响的方法之一。
目前的不足是：将成型物件从粘物台表面取下有时也是一件很麻烦的事情，尤其尺寸相对较大的薄型成型物件，使用工具强行撬出，往往会造成很大的变形或损坏。
[技术方案]
本发明的目的就在于克服目前的技术不足之处，使得成型物件易于从粘物台上被移出。
本发明是利用，将粘物台分为上层板及下层板，通过调节机构使得上层板及下层板可以相互位移，其具体的实施方法有2种：顶柱方式或陷落方式。
顶柱方式的结构特点：双层粘物台的上层为分布数量众多的微孔板件，下层为分布数量众多的微柱板件，其下层的微柱与上层的微坑一一对应、可以自由插入及拔出；其基本原理为：当上层微孔板与下层微柱板被锁紧后，下层微柱板的微柱的上端面与上层微孔板的上表面可以被保有着一段距离，一般可以约为1-5MM，并使用螺丝保持这一距离；这样在粘物台的表层就形成了大量的微坑，3D打印机挤出头挤出热的熔融流质材料将能流入粘物台的表面的微坑内，形成嵌入构造，使其支撑构造牢牢地抓住粘物台，拆卸时只要拧动锁紧机构就可以减少粘物台的上层与下层的距离，使得下层板的柱体移动将进入微坑内的凝固成型物料推出，结果推出了整个成型物件。
陷落方式结构特点：双层粘物台部件均为表面多坑板件，粘物台上部的上层微孔板为多孔板件且孔的尺度远远大于坑的尺度，下部的下层微孔板为多柱构 造，其柱的尺度形状与上层板的孔的尺度相等或略小，保证其能穿过该孔，下层板的凸柱与上层板的孔是一一对应的，可以保证互相自由插入及拔出；凸柱的表面与上层板的表面高度一样，也是多坑状态的且处于同一个平面上，通过锁紧结构保持粘物台的下层板与上层板的距离；其使用原理亦为：打印时3D打印机挤出头挤出热的熔融流质材料将能流入粘物台暴露的表层表面的微坑内，形成嵌入构造，使其支撑构造牢牢地抓住粘物台，拆卸时只要拧动锁紧机构就可以使上层板或下层板陷落一定的距离，该距离大于或等于表面上微坑的深度，使得凝固的成型物料从下落板的表层微坑内被推出。之后可以直接反向拧动锁紧装置，更换跌落板件，推出另外一半嵌套的成型物件部分；也可以使得上板及下板沿着与板表面平面平行的方向错动微坑间距的一半左右距离，再反向拧动锁紧装置，更换跌落板件，推出另外一半嵌套的成型物件部分。
对于加热方来说亦是可有可无的，如果使用加热的话，可以选择对上层或下层直接供热，即：直接埋入加热棒传热或表面接触式传热方式，也可以使用加热板加热粘物台下层的底面。在粘物台的上层表面温度较高或上层表面温度常温下但表面热导率较低的情况下。
技术关键详述为:
顶柱方式自脱型粘物台技术关键:主要是由上层微孔板(1)、下层微柱板(3)、微柱(4)、锁紧螺丝或旋动凸轮组成；其基本装配关系及工作原理为：上层微孔板(1)与下层微柱板(3)是通过锁紧螺丝或旋动凸轮装配在一起的；具体装配为：锁紧螺丝穿过下层微柱板(3)的下层微孔板螺丝过孔(7)旋入哑螺孔(11),当不断旋紧锁紧螺丝时下层微柱板(3)的微柱(4)甚至会穿出上层微孔板(1)的微孔(2)，2个板件所加工的螺丝过孔与哑螺孔可以互换加工，使得锁紧螺丝的装配方向反向；或者通过旋动凸轮来连接装配上层微孔板(1)与下层微柱板(3)的，旋动凸轮是以上层微孔板(1)或下层微柱板(3)为固定转轴的旋动的凸轮面触动下层微柱板(3)或上层微孔板(1)使得2板之间产生周期性位移；在逐层堆积成型物件前，通过旋转锁紧螺丝或旋动凸轮调节2层板之间的距离，使得微柱与上层微孔板(1)的表面还有一定的距离，形成众多微坑，为挤出装置的所堆积的熔融物料添入微坑后使得凝固的物料有着强的附着能力；当逐层打印完成后，再次通过旋动锁紧螺丝或旋动凸轮装置来减少2层板之间的距离，使得微柱(4)能略微突出上层微孔板(1)的表面，顶出成型物件；其本质特征：用以添充物料的微坑的形成是通过下层微柱板(3)上的微柱(4)顶面与上层微孔板(1)的柱面所形成的众多体积元；通过锁紧螺丝或旋动凸轮来位移2板之间的距离来减少该众多体积元的体积使物料排除脱离粘物台。
陷落方式自脱型粘物台技术关键；主要是由上层微坑板(20)、下层微坑板(22)、位移调整螺丝(24)丝或旋动凸轮组成；其基本装配关系及工作原理为：上层微坑板(20)与下层微坑板(22)是通过位移调整螺丝(24)丝或旋动凸轮连接装配在一起的；具体装配为：位移调整螺丝(24)穿过下层微坑板(22)的调整螺丝卡孔(25)旋入哑螺孔(30),当旋进位移调整螺丝(24)时,下层微坑板(22)上升,等效于上层微坑板(20)沉降；反之,当反向旋出位移调整螺丝(24)时,下层微坑板(22)下沉降,等效于上层微坑板(20)上升，使用前是将上层微坑板(20)的微坑表面与下层微坑板(22)的微坑表面调整在同一平面内；位移调整螺丝(24)的构造可以使得上层微坑板(20)与下层微坑板(22) 的距离保持一定,只要不旋动螺丝该距离不会改变,一般来讲；位移调整螺丝(24)的可以分成2部分制造,利用铆、焊、螺紧、粘接等工艺使其结合在一起；或或者通过旋动凸轮来连接装配上层微坑板与下层微坑板的，旋动凸轮是以上层微坑板或下层微坑板为固定转轴的旋动的凸轮面触动下层微坑板或上层微坑板使得2板之间产生周期性位移；需要指出:打印物件与粘物台表面的剥离是分2个过程来实现，1个过程是旋动位移调整螺丝(24)，完成约50％接触面的剥离，另1个过程是再反向旋动位移调整螺丝(24)，完成剩下的50％的接触面的剥离；调整螺丝卡孔(25)的孔可以略大些,使得能在其中位移调整螺丝(24)平动,当开始旋进或旋出位移调整螺丝(24)时,会首先将成型物件剥离上层微坑板(20)或下层微坑板(22),如果再直接改变旋向,旋出或旋进位移调整螺丝(24)时,原来已经分离的支架部分的柱状构造又回归嵌到微坑中,影响分离,如果要使原来已经分离的支架部分的柱状构造不再回归嵌入到微坑中,而是柱体触及到了微坑(21)之间的平坦地带，将首先完成第一次剥离的成型物件后的上层微坑板(20)与下层微坑板(22)组成平移相当于微坑(21)间距的50％左右的距离后；也就是：将上层微坑板(20)与下层微坑板(22)上的多个孔与1块多个凸柱的嵌套配合间隙大于微坑(21)间距的50％左右，再接改变旋向,旋出或旋进位移调整螺丝(24)，完成第2次剥离；当将位移调整螺丝(24)反向安装；即:将微坑板螺丝卡孔加工在上层微坑板(20),将哑螺孔加工在位移调整螺丝(24)上时,就不用在松开与载物平台紧固上层微坑板固定脚(23)的固定螺丝情况下,正向/反向旋动位移调整螺丝(24)来取下打印物件；在逐层堆积成型物件前，通过旋转锁紧螺丝或旋动凸轮调节2层板之间的距离，使得2层板的微坑面在同一平面内；其本质特征：用以添充物料的微坑的平面是由下层微坑板及上层微坑板共同组成的，即一块多孔板与另一块多凸柱板嵌套方式组成的；通过锁紧螺丝或旋动凸轮来改变2块板之间的距离来使成型物件粘接面依次脱离粘物台；上层微坑板(20)与下层微坑板(22)上的多个孔与凸柱的嵌套配合关系:即可以是紧密配合，无需产生横向相对位移(此时不需要旋动拨杆(28),或手动平移,结构将简化),也可以是具有大于微坑间距50％的缝隙值的可以横向串动的配合关系；对于可以横向串动的配合情况下:即可以使用手动串动方式也可以使用斜槽或斜台与旋动拨杆或旋动凸轮配合方式来完成.需要指出:位移调整螺丝(24)和旋动拨杆(38),需要预先制成2体构建,否则是无法安装在孔内的.
另一种近似构造:作为多凸柱板的下层微坑板(22)的凸柱的宽度可以选取较小,材质可以考虑为金属,仅仅作为推出成型物件.其表面可以无微坑,由于面积较小,推出成型物件后可以容易手动取下.
带有自脱型粘物台的FDM-3D打印机技术关键；通用的,通常是由自脱型粘物台(32)安装在载物平台(31)上,耗材物料(36)由物料挤出机(33)热熔融后被挤出,逐层堆积成成型物件(35),(34)为结构壳体部分；其特征就在于：在该FDM-3D打印机中使用了顶柱方式自脱型粘物台或陷落方式自脱型粘物台。
*需要着重阐明：旋动凸轮是非常有效且方便的微动驱动方式：其基本构造是使旋动凸轮(轴)能绕者上层板或下层板的固定圆孔约束做定轴转动，而凸轮面则可以触及下层板或上层板的底面或孔洞的内壁；而能使得下层板相对于上层板的获得需要的周期性位移；由于可以只需要在正面调整，因而很方便。
[实施案例]
以下结合附图就较佳实施例对本发明作进一步说明：
图1顶柱方式自脱型粘物台结构示意图。
图2陷落方式自脱型粘物台结构示意图。
图3带有自脱型粘物台的FDM-3D打印机构造示意图。
[附图说明]
(1)上层微孔板
(2)微孔
(3)下层微柱板
(4)微柱
(5)上层板固定脚
(6)间距调整螺丝
(7)下层微孔板螺丝过孔
(10)孔洞
(11)哑螺孔
(20)上层微坑板
(21)微坑
(22)下层微坑板
(23)上层微坑板固定脚
(24)位移调整螺丝
(25)螺丝卡孔
(27)斜槽
(28)旋动拨杆
(29)凸台
(30)哑螺孔
(31)载物平台
(32)自脱型粘物台
(33)物料挤出机
(34)结构壳体部分
(35)成型物件
(36)固定螺丝
如图1所示：
顶柱方式自脱型粘物台结构的分为上下2层；由上层微孔板(1),下层微柱板(3)组成,它们通过间距调整螺丝(6)连接在一起；间距调整螺丝(6)穿过下层微柱板(3)的下层微孔板螺丝过孔(7)旋入哑螺孔(11),当旋紧间距调整螺丝(6)时下层微柱板(3)的微柱(4)会穿出上层微孔板(1)的微孔(2).在实际使用中,上层板固定脚(5)与3D载物平台(10)通过固定螺丝(9)紧固在一起,取下安装都很方便.
间距调整螺丝(6)的旋进罗纹量值应使得下层微柱板(3)的微柱(4)柱顶面低于上层微孔板(1)的表面1.5-2.0毫米左右,形成1.5-2.0毫米的微坑, 用以填充来自挤出机喷口的熔融物料,生成根系支撑构造.
加热板(8)是选用器件,可以不使用.使用时可以放置在粘物台下面.
尺寸原则:微柱(4)的高度应该略大于上层微孔板(1)的厚度,这样锁紧间距调整螺丝(6)后才能微微露出表面,将成型物件推出.
如图2所示：
结构的爆炸图如图2(a)所示，组装图如图2(b)所示。
陷落方式自脱型粘物台结构也分上下2层；由上层微坑板(20),下层微坑板(22)组成；在上层微坑板(20)的表面上加工有孔洞(10)，在下层微坑板(22)加工有凸台(29)；它们通过位移调整螺丝(24)连接在一起；位移调整螺丝(24)穿过下层微坑板(22)的调整螺丝卡孔(25)旋入哑螺孔(30),当旋进位移调整螺丝(24)时,下层微坑板(22)上升,等效于上层微坑板(20)沉降；反之,当反向旋出位移调整螺丝(24)时,下层微坑板(22)下沉降,等效于上层微坑板(20)上升，使用前是将上层微坑板(20)的微坑表面与下层微坑板(22)的微坑表面调整在同一平面内.
位移调整螺丝(24)的构造可以使得上层微坑板(20)与下层微坑板(22)的距离保持一定,只要不旋动螺丝该距离不会改变,一般来讲；位移调整螺丝(24)的可以分成2部分制造,利用铆、焊、螺紧、粘接等工艺使其结合在一起.
需要指出:打印物件与粘物台表面的剥离是分2个过程来实现，1个过程是旋动位移调整螺丝(24)，完成约50％接触面的剥离，另1个过程是再反向旋动位移调整螺丝(24)，完成剩下的50％的接触面的剥离。
调整螺丝卡孔(25)的孔可以略大些,使得能在其中位移调整螺丝(24)平动,当开始旋进或旋出位移调整螺丝(24)时,会首先将成型物件剥离上层微坑板(20)或下层微坑板(22),如果再直接改变旋向,旋出或旋进位移调整螺丝(24)时,原来已经分离的支架部分的柱状构造又回归嵌到微坑中,影响分离,如果要使原来已经分离的支架部分的柱状构造不再回归嵌入到微坑中,而是柱体触及到了微坑(21)之间的平坦地带，将首先完成第一次剥离的成型物件后的上层微坑板(20)与下层微坑板(22)组成平移相当于微坑(21)间距的50％左右的距离；完成这一点可以通过在下板所加工的斜槽(27)与旋动拨杆(28)的配合,旋动旋动拨杆(28)可以拉动下板的水平串动,由于斜槽(27)有足够的深度空间来容纳拨杆,因而不妨碍2层板件之间垂直方向的位移.之后再接改变旋向,旋出或旋进位移调整螺丝(24)，完成第2次剥离。
当将位移调整螺丝(24)反向安装；即:将微坑板螺丝卡孔加工在上层微坑板(20),将哑螺孔加工在位移调整螺丝(24)上时,就不用在松开与载物平台紧固上层微坑板固定脚(23)的固定螺丝情况下,正向/反向旋动位移调整螺丝(24)来取下打印物件.
如图3所示：
通用的,带有自脱型粘物台的FDM-3D打印机构造:自脱型粘物台(32)安装在载物平台(31)上,耗材物料由物料挤出机(33)热熔融后被挤出,逐层堆积成成型物件(35),(34)为结构壳体部分，(36)为固定螺丝。
Claims (3)
1.顶柱方式自脱型粘物台技术关键:主要是由上层微孔板(1)、下层微柱板(3)、微柱(4)、锁紧螺丝或旋动凸轮组成；其基本装配关系及工作原理为：上层微孔板(1)与下层微柱板(3)是通过锁紧螺丝或旋动凸轮装配在一起的；具体装配为：锁紧螺丝穿过下层微柱板(3)的下层微孔板螺丝过孔(7)旋入哑螺孔(11),当不断旋紧锁紧螺丝时下层微柱板(3)的微柱(4)甚至会穿出上层微孔板(1)的微孔(2)，2个板件所加工的螺丝过孔与哑螺孔可以互换加工，使得锁紧螺丝的装配方向反向；或者通过旋动凸轮来连接装配上层微孔板(1)与下层微柱板(3)的，旋动凸轮是以上层微孔板(1)或下层微柱板(3)为固定转轴的旋动的凸轮面触动下层微柱板(3)或上层微孔板(1)使得2板之间产生周期性位移；在逐层堆积成型物件前，通过旋转锁紧螺丝或旋动凸轮调节2层板之间的距离，使得微柱与上层微孔板(1)的表面还有一定的距离，形成众多微坑，为挤出装置的所堆积的熔融物料添入微坑后使得凝固的物料有着强的附着能力；当逐层打印完成后，再次通过旋动锁紧螺丝或旋动凸轮装置来减少2层板之间的距离，使得微柱(4)能略微突出上层微孔板(1)的表面，顶出成型物件；其特征就在于：用以添充物料的微坑的形成是通过下层微柱板(3)上的微柱(4)顶面与上层微孔板(1)的柱面所形成的众多体积元；通过锁紧螺丝或旋动凸轮来位移2板之间的距离来减少该众多体积元的体积使物料排除脱离粘物台。
2.陷落方式自脱型粘物台技术关键；主要是由上层微坑板(20)、下层微坑板(22)、位移调整螺丝(24)丝或旋动凸轮组成；在上层微坑板(20)的表面上加工有孔洞(10)，在下层微坑板(22)加工有凸台(29)；其基本装配关系及工作原理为：上层微坑板(20)与下层微坑板(22)是通过位移调整螺丝(24)丝或旋动凸轮连接装配在一起的；具体装配为：位移调整螺丝(24)穿过下层微坑板(22)的调整螺丝卡孔(25)旋入哑螺孔(30),当旋进位移调整螺丝(24)时,下层微坑板(22)上升,等效于上层微坑板(20)沉降；反之,当反向旋出位移调整螺丝(24)时,下层微坑板(22)下沉降,等效于上层微坑板(20)上升，使用前是将上层微坑板(20)的微坑表面与下层微坑板(22)的微坑表面调整在同一平面内；位移调整螺丝(24)的构造可以使得上层微坑板(20)与下层微坑板(22)的距离保持一定,只要不旋动螺丝该距离不会改变,一般来讲；位移调整螺丝(24)的可以分成2部分制造,利用铆、焊、螺紧、粘接等工艺使其结合在一起；或或者通过旋动凸轮来连接装配上层微坑板与下层微坑板的，旋动凸轮是以上层微坑板或下层微坑板为固定转轴的旋动的凸轮面触动下层微坑板或上层微坑板使得2板之间产生周期性位移；需要指出:打印物件与粘物台表面的剥离是分2个过程来实现，1个过程是旋动位移调整螺丝(24)，完成约50％接触面的剥离，另1个过程是再反向旋动位移调整螺丝(24)，完成剩下的50％的接触面的剥离；调整螺丝卡孔(25)的孔可以略大些,使得能在其中位移调整螺丝(24)平动,当开始旋进或旋出位移调整螺丝(24)时,会首先将成型物件剥离上层微坑板(20)或下层微坑板(22),如果再直接改变旋向,旋出或旋进位移调整螺丝(24)时,原来已经分离的支架部分的柱状构造又回归嵌到微坑中,影响分离,如果要使 原来已经分离的支架部分的柱状构造不再回归嵌入到微坑中,而是柱体触及到了微坑(21)之间的平坦地带，将首先完成第一次剥离的成型物件后的上层微坑板(20)与下层微坑板(22)组成平移相当于微坑(21)间距的50％左右的距离后；也就是：将上层微坑板(20)与下层微坑板(22)上的多个孔与1块多个凸柱的嵌套配合间隙大于微坑(21)间距的50％左右，再接改变旋向,旋出或旋进位移调整螺丝(24)，完成第2次剥离；当将位移调整螺丝(24)反向安装；即:将微坑板螺丝卡孔加工在上层微坑板(20),将哑螺孔加工在位移调整螺丝(24)上时,就不用在松开与载物平台紧固上层微坑板固定脚(23)的固定螺丝情况下,正向/反向旋动位移调整螺丝(24)来取下打印物件；在逐层堆积成型物件前，通过旋转锁紧螺丝或旋动凸轮调节2层板之间的距离，使得2层板的微坑面在同一平面内；需要指出:位移调整螺丝(24)和旋动拨杆(28),需要预先制成2体构建,否则是无法安装在孔内的；另一种近似构造:作为多凸柱板的下层微坑板(22)的凸柱的宽度可以选取较小,材质可以考虑为金属,仅仅作为推出成型物件.其表面可以无微坑,由于面积较小,推出成型物件后可以容易手动取下；*需要着重阐明：旋动凸轮是非常有效且方便的微动驱动方式：其基本构造是使旋动凸轮(轴)能绕者上层板或下层板的固定圆孔约束做定轴转动，而凸轮面则可以触及下层板或上层板的底面或孔洞的内壁；而能使得下层板相对于上层板的获得需要的周期性位移；由于可以只需要在正面调整，因而很方便；其特征就在于：用以添充物料的微坑的平面是由下层微坑板及上层微坑板共同组成的，即一块多孔板与另一块多凸柱板嵌套方式组成的；通过锁紧螺丝或旋动凸轮来改变2块板之间的距离来使成型物件粘接面依次脱离粘物台；上层微坑板(20)与下层微坑板(22)上的多个孔与凸柱的嵌套配合关系:即可以是紧密配合，无需产生横向相对位移(此时不需要旋动拨杆(38),或手动平移,结构将简化),也可以是具有大于微坑间距50％的缝隙值的可以横向串动的配合关系；对于可以横向串动的配合情况下:即可以使用手动串动方式也可以使用斜槽或斜台与旋动拨杆或旋动凸轮配合方式来完成。
3.带有自脱型粘物台的FDM-3D打印机；通用的,通常是由自脱型粘物台(32)安装在载物平台(31)上,耗材物料(36)由物料挤出机(33)热熔融后被挤出,逐层堆积成成型物件(35),(34)为结构壳体部分；其特征就在于：在该FDM-3D打印机中使用了顶柱方式自脱型粘物台或陷落方式自脱型粘物台。
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