CN107443743A - 吸附式托盘装置和系统及3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种吸附式托盘装置和系统及3D打印机，涉及3D打印技术领域。该吸附式托盘装置用于与真空泵系统连接，吸附式托盘装置包括吸附平台、平台支撑联动机构及托盘。平台支撑联动机构与吸附平台连接，用于支撑并带动吸附平台。托盘贴合于吸附平台上，并与吸附平台之间形成吸附空腔，吸附空腔用于与真空泵系统连通，以在真空泵系统的作用下形成真空吸附环境，并对托盘进行吸附。本发明提供的吸附式托盘系统及3D打印机采用了上述吸附式托盘装置。该吸附式托盘装置通过真空泵系统能够在托盘与吸附平台之间的吸附空腔形成真空吸附环境，从而对托盘进行吸附，能够保证托盘稳固，使用和拆装更换都非常方便，并且成本低廉。

Description

吸附式托盘装置和系统及3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体而言，涉及一种吸附式托盘装置和系统及3D打印机。

背景技术

随着制造业的不断发展及科技的不断进步，3D打印技术蓬勃发展，已成为制造业一门热门技术。国内的3D打印技术参差不齐，制造成本也较高，后期的维护成本较大成为3D打印技术的瓶颈，如何让3D打印技术成为一个既保证其经济性又发挥其高标准性能是当今3D制造技术的难题。

打印托盘系统是3D打印机的核心机构，其简易的机构能提高打印的效率，便利的更换方式能重复利用节省成本。目前国内多采用的是塑料或者玻璃托盘，玻璃托盘易碎且价格相对较高，重量较沉并不利于存放。纯塑料托盘难安装，更换较为困难。成型后在托盘的表面会留下痕迹，不利于二次打印，属极易消耗品。在这种环境下，寻找一种既经济，性能又出众的托盘结构是一个迫切解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种吸附式托盘装置，其吸附效果好，使用和拆装更换都非常方便，并且成本低廉，提高了经济性。

本发明的另一目的在于提供一种吸附式托盘系统，其吸附效果好，使用和拆装更换都非常方便，并且成本低廉，提高了经济性。

本发明的又一目的在于提供一种3D打印机，其吸附效果好，使用和拆装更换都非常方便，并且成本低廉，提高了经济性。

本发明的实施例是这样实现的：

一种吸附式托盘装置，用于与真空泵系统连接，所述吸附式托盘装置包括吸附平台、平台支撑联动机构及托盘。所述平台支撑联动机构与所述吸附平台连接，用于支撑并带动所述吸附平台。所述托盘贴合于所述吸附平台上，并与所述吸附平台之间形成吸附空腔，所述吸附空腔用于与所述真空泵系统连通，以在所述真空泵系统的作用下形成真空吸附环境，并对所述托盘进行吸附。

进一步地，所述吸附式托盘装置还包括压紧机构，所述压紧机构与所述吸附平台转动连接，所述压紧机构用于相对所述吸附平台转动并压持所述托盘。

进一步地，所述压紧机构包括固定件和压持件，所述固定件与所述吸附平台固定连接，所述压持件与所述固定件铰接，所述压持件用于相对所述固定件转动并压持所述托盘。

进一步地，所述压紧机构还包括弹性件，所述弹性件的一端与所述吸附平台连接，另一端与所述压持件连接，所述弹性件用于在所述压持件压持所述托盘时对所述压持件施加弹性力，以增大所述压持件压持所述托盘的作用力。

进一步地，所述吸附平台上设置有纵横交错的多条凹槽，所述吸附平台的中部设置有真空泵接口孔，用于与所述真空泵系统连通，所述多条凹槽与所述真空泵接口孔连通，所述吸附平台的中部由内至外依次设置有多条环状槽，所述环状槽与所述多条凹槽连通，所述托盘设置于所述吸附平台并遮蔽所述多条凹槽及所述环状槽，所述吸附空腔由所述托盘与所述多条凹槽及所述环状槽共同形成。

进一步地，所述吸附式托盘装置还包括高度感应装置，所述高度感应装置安装于所述平台支撑联动机构的一侧。

一种吸附式托盘系统，包括真空泵系统和吸附式托盘装置，所述吸附式托盘装置包括吸附平台、平台支撑联动机构及托盘；所述平台支撑联动机构与所述吸附平台连接，用于支撑并带动所述吸附平台；所述托盘贴合于所述吸附平台上，并与所述吸附平台之间形成吸附空腔，所述吸附空腔与所述真空泵系统连通，以在所述真空泵系统的作用下形成真空吸附环境，并对所述托盘进行吸附。

进一步地，所述真空泵系统包括真空泵装置、气管及电子控制系统，所述真空泵装置通过所述气管与所述吸附空腔连通，所述电子控制系统与所述真空泵装置连接，用于控制所述真空泵装置。

进一步地，所述真空泵装置包括真空压缩机、真空过滤器、四通接头、真空开关、气压表及冷却线圈，所述真空压缩机与所述真空过滤器连接，所述真空过滤器、所述真空开关、所述气压表及所述冷却线圈分别与所述四通接头的四个接头连接，所述冷却线圈与所述气管连接，所述气压表分别与所述电子控制系统连接，所述气压表用于检测真空值，所述电子控制系统用于依据所述真空值判断所述托盘是否吸紧。

一种3D打印机，包括吸附式托盘装置。所述吸附式托盘装置包括吸附平台、平台支撑联动机构及托盘。所述平台支撑联动机构与所述吸附平台连接，用于支撑并带动所述吸附平台。所述托盘贴合于所述吸附平台上，并与所述吸附平台之间形成吸附空腔，所述吸附空腔用于与所述真空泵系统连通，以在所述真空泵系统的作用下形成真空吸附环境，并对所述托盘进行吸附。

本发明实施例提供的吸附式托盘装置、吸附式托盘系统及3D打印机的有益效果是：通过真空泵系统能够在托盘与吸附平台之间的吸附空腔形成真空吸附环境，从而对托盘进行吸附，其吸附效果好，能够保证托盘稳固，使用和拆装更换都非常方便，并且成本低廉，提高了托盘的经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的吸附式托盘系统的结构框图；

图2为本发明实施例提供的吸附式托盘装置的整体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的吸附式托盘装置的分解结构示意图；

图4为本发明实施例提供的吸附式托盘装置的吸附平台的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的吸附式托盘装置的平台支撑联动机构的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的吸附式托盘装置的压紧机构压持吸附平台时的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的吸附式托盘装置的压紧机构压持吸附平台时的局部结构示意图；

图8为本发明实施例提供的吸附式托盘系统的真空泵装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的吸附式托盘系统的气管和接口件的结构示意图。

图标：10-吸附式托盘系统；100-吸附式托盘装置；110-吸附平台；111-沉孔；112-凹槽；113-真空泵接口孔；114-环状槽；115-延伸部；116-连接部；1161-连接杆；1162-横杆；120-平台支撑联动机构；121-支撑架；1211-侧板；1212-端面板；1213-连接柱；122-联动架；1221-立柱；1222-安装柱；130-托盘；140-压紧机构；141-固定件；142-压持件；1421-缺口；1422-固定环；143-弹性件；1431-第一连接环；1432-第二连接环；150-高度感应装置；160-驱动装置；200-真空泵系统；210-真空泵装置；211-真空压缩机；212-真空过滤器；213-四通接头；214-真空开关；215-气压表；216-冷却线圈；220-气管；230-接口件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参阅图1，本实施例提供了一种吸附式托盘系统10，其主要应用于3D打印机。该吸附式托盘系统10包括相互连接的吸附式托盘装置100和真空泵系统200，真空泵系统200用于对吸附式托盘装置100作用，以形成真空吸附环境。

请结合参阅图2和图3，该吸附式托盘装置100包括吸附平台110、平台支撑联动机构120、托盘130、压紧机构140及高度感应装置150。其中，平台支撑联动机构120与吸附平台110连接，用于支撑并带动吸附平台110。托盘130贴合于吸附平台110上，并与吸附平台110之间形成吸附空腔，吸附空腔用于与真空泵系统200连通，以在真空泵系统200的作用下形成真空吸附环境，并对托盘130进行吸附。压紧机构140与吸附平台110转动连接，压紧机构140用于相对吸附平台110转动并压持托盘130。压紧机构140用于当托盘130发生变形而无法通过真空吸紧时，翻转并压持托盘130，通过加工腔体内温度烘烤软化，从而达到吸紧效果。高度感应装置150安装于平台支撑联动机构120的一侧，用于对吸附式托盘装置100的高度进行校对，当平台支撑联动机构120移动至高度感应装置150与3D打印机的喷嘴触碰时，感应平台支撑联动机构120到位，从而计算出吸附式托盘装置100所处的高度位置。

通过真空泵系统200能够在托盘130与吸附平台110之间的吸附空腔形成真空吸附环境，从而对托盘130进行吸附，其吸附效果好，能够保证托盘130稳固，使用和拆装更换都非常方便，并且成本低廉，提高了托盘130的经济性。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，也可以取消压紧机构140和高度感应装置150。

请参阅图4，其中，吸附平台110为矩形的板状结构，其在四角的位置各开设有一沉孔111，用于通过螺栓与平台支撑联动机构120固定连接。作为优选，吸附平台110为钢板结构，其可以预先经过抛光打磨表面，以使其表面光滑平整。

吸附平台110上设置有纵横交错的多条凹槽112，任意相互交错的两条凹槽112之间相互连通，使得吸附平台110上由多条凹槽112分隔形成行列排布的多个小方块结构。作为优选，本实施例中，该凹槽112的宽度和深度均为2mm，当然，该凹槽112的宽度和深度也可以为其他数值，并且，也可以不相等。

吸附平台110的中部设置有真空泵接口孔113，用于与真空泵系统200连通，作为优选，真空泵接口孔113设置于吸附平台110的几何中心处。多条凹槽112与真空泵接口孔113连通。

另外，吸附平台110的中部由内至外依次设置有多条环状槽114，环状槽114与多条凹槽112连通。应当理解的是，多条环状槽114成同心设置，且其圆心即为真空泵接口孔113的位置，多条环状槽114两两间距均匀，其从内至外依次发散分布，形成涟漪状结构。通过设置多条环状槽114，能够使真空更易扩散。

托盘130设置于吸附平台110并遮蔽多条凹槽112及环状槽114，吸附空腔由托盘130与多条凹槽112及环状槽114共同形成。当真空泵系统200工作时，在真空泵系统200的作用下，由真空泵接口孔113处进行抽取，通过多条凹槽112及环状槽114逐渐由吸附平台110的中部向边缘扩散，从而使整个吸附空腔形成真空环境，以使托盘130吸附牢靠。

吸附平台110的四周设置有延伸部115，用于与压紧机构140连接。本实施例中，吸附平台110其中三个侧边的延伸部115上分别设置有连接部116。该连接部116向着吸附平台110远离凹槽112的一侧延伸，该连接部116包括两根相对设置的连接杆1161和连接于两根连接杆1161之间的横杆1162，两根连接杆1161的一端与吸附平台110远离凹槽112的一侧连接，另一端分别与横杆1162的两个端部连接，从而使得连接部116成倒U形结构。作为优选，本实施例中，吸附平台110设有连接部116的侧边上均设有两个连接部116，两个连接部116并行设置。

请参阅图5，平台支撑联动机构120为框架结构，其包括相互连接的支撑架121和联动架122。支撑架121与吸附平台110连接，用于支撑吸附平台110；联动架122用于与驱动装置160(例如驱动丝杆)连接，以在驱动装置160的驱动下带动支撑架121并带动吸附平台110在高度方向上运动。需要说明的是，驱动装置160可以是吸附式托盘装置100的一个部件，也可以是独立于吸附式托盘装置100的一个装置。

其中，支撑架121包括两个相对设置的侧板1211和两个相对设置的端面板1212，两个端面板1212均连接于两个侧板1211之间，并形成矩形框结构。两个侧板1211分别与联动架122连接。两个端面板1212的两端均设置有连接柱1213，连接柱1213用于与穿过吸附平台110四角的沉孔111的螺栓连接，从而使吸附平台110与平台支撑联动机构120连接。另外，支撑架121的底部设置有调节装置，用于微调平台支撑联动机构120的高度。本实施例中，调节装置为调节螺栓，调节螺栓设置于侧板1211的底部。另外，其中一个侧板1211上设置有感应装置固定位，用于固定高度感应装置150。

联动架122包括两个相对设置的立柱1221和两个相对设置的安装柱1222，两个安装柱1222的两端分别与两个立柱1221的同一端连接，从而形成矩形框结构。本实施例中，立柱1221与侧板1211连接。位于上方的安装柱1222用于与驱动装置160连接，以在驱动装置160的带动下带动整个平台支撑联动机构120沿高度方向运动。

请继续参阅图2，托盘130优选采用耐高温塑料托盘130，其为耐高温透明PP塑胶材料制成，能够达到耐高温而不易变形的效果，价格低廉，更换便利。托盘130根据吸附平台110的不同尺寸通过剪裁成型得到相应的尺寸大小。

请结合参阅图6和图7，压紧机构140与吸附平台110转动连接，压紧机构140用于相对吸附平台110转动并压持托盘130。本实施例中，压紧机构140为三个，分别设置于吸附平台110的三个侧边，其中吸附平台110未连接有压紧机构140的一侧与高度感应装置150对应。

每个压紧机构140均包括固定件141、压持件142及弹性件143。其中，固定件141与吸附平台110固定连接，压持件142与固定件141铰接，压持件142用于相对固定件141转动并压持托盘130。

本实施例中，固定件141为矩形板状结构，其通过螺栓与吸附平台110的侧边固定连接。压持件142为矩形板状结构，其长度大于固定件141的长度，每个压持件142上均设置有缺口1421，用于在转动时避让弹性件143，本实施例中，缺口1421为两个。另外，每个压持件142上用于压持托盘130的一侧面上均设置有固定环1422，用于与弹性件143连接。本实施例中，固定环1422设置于对应缺口1421的位置，其数量与缺口1421的数量一致。

弹性件143的一端与吸附平台110连接，另一端与压持件142连接，弹性件143用于在压持件142压持托盘130时对压持件142施加弹性力，以增大压持件142压持托盘130的作用力。

本实施例中，弹性件143的一端设置有第一连接环1431，第一连接环1431穿过固定环1422，从而将弹性件143与压持件142连接；弹性件143的另一端设置有第二连接环1432，第二连接环1432套设在横杆1162上，从而将弹性件143与吸附平台110连接。

需要说明的是，当在压持件142压持托盘130时，弹性件143对压持件142施加弹性力，起到拉动作用，使得压持件142下压托盘130，从而增大压持件142压持托盘130的作用力。在本发明的其他实施例中，也可以取消设置弹性件143，只要能够保证压持件142对托盘130的作用力合适即可。

请参阅图8，真空泵系统200包括真空泵装置210、气管220及电子控制系统(图未示)，真空泵装置210通过气管220与吸附空腔连通，电子控制系统与真空泵装置210连接，用于控制真空泵装置210，控制气体的交换与传输，从而实现气体传输的可调性、精准性。

真空泵装置210包括真空压缩机211、真空过滤器212、四通接头213、真空开关214、气压表215及冷却线圈216，真空压缩机211与真空过滤器212连接，真空过滤器212、真空开关214、气压表215及冷却线圈216分别与四通接头213的四个接头连接，冷却线圈216与气管220连接，气压表215分别与电子控制系统连接，气压表215用于检测真空值，电子控制系统用于依据真空值判断托盘130是否吸紧。

电子控制系统可以与一显示屏(图未示)电连接，当电子控制系统判断托盘130吸紧时，在显示屏上显示“√”图标，并允许打印程序执行。若没吸紧，显示屏上显示“×”图标。该电子控制系统有电子控制，具有准确度高的特点。

请参阅图9，本实施例中，气管220的一端设置有接口件230，接口件230安装于真空泵接口孔113处，用于将吸附空间形成真空环境。接口件230优选为标准件，为检查及更换零件提供便利性。接口件230在托盘130的加工空间部分首先用合金管道连接，托盘130的非加工区域再通过气管220与真空泵装置210连接。另外，气管220可以固定于平台支撑联动机构120的侧板1211上。

综上所述，本实施例提供的吸附式托盘系统10的工作过程如下：

根据调试方法对吸附平台110进行调平校准。开启3D打印机，真空泵装置210开始工作，放入托盘130，托盘130与吸附平台110贴合，真空泵装置210通过气管220使托盘130与吸附平台110之间的吸附空间形成真空环境，从而将托盘130吸紧。当气压表215检测真空值达到预设值，即吸附力达到设定压力时，真空开关214通电，将信号传输到电子控制系统，电子控制系统判断托盘130吸紧，在显示屏上显示“√”图标，并允许打印程序执行。当吸附力未达到设定压力时，电子控制系统判断托盘130未吸紧，显示屏上显示“×”图标。此时，将压紧件翻转，压紧件压持于托盘130，并关上3D打印机的机门，打印腔体内温度不断升高，使托盘130软化，重新吸紧托盘130。托盘130被吸紧后，可以将压紧机构140回复原位。在3D打印机打印时，将文件导入打印系统开始执行打印工作。打印完毕后，打开机门，穿上隔热手套，手动掀开托盘130，由于真空泄露，轻松即可移除托盘130。

本实施例提供的吸附式托盘系统10，通过真空泵系统200能够在托盘130与吸附平台110之间的吸附空腔形成真空吸附环境，从而对托盘130进行吸附，其吸附效果好，能够保证托盘130稳固，使用和拆装更换都非常方便，并且成本低廉，提高了托盘130的经济性。

第二实施例

本实施例提供了一种3D打印机(图未示)，其包括打印系统(图未示)和第一实施例中的吸附式托盘装置100，其中，打印系统与吸附式托盘装置100连接。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种吸附式托盘装置，用于与真空泵系统连接，其特征在于，所述吸附式托盘装置包括吸附平台、平台支撑联动机构及托盘；

所述平台支撑联动机构与所述吸附平台连接，用于支撑并带动所述吸附平台；

所述托盘贴合于所述吸附平台上，并与所述吸附平台之间形成吸附空腔，所述吸附空腔用于与所述真空泵系统连通，以在所述真空泵系统的作用下形成真空吸附环境，并对所述托盘进行吸附。

2.根据权利要求1所述的吸附式托盘装置，其特征在于，所述吸附式托盘装置还包括压紧机构，所述压紧机构与所述吸附平台转动连接，所述压紧机构用于相对所述吸附平台转动并压持所述托盘。

3.根据权利要求2所述的吸附式托盘装置，其特征在于，所述压紧机构包括固定件和压持件，所述固定件与所述吸附平台固定连接，所述压持件与所述固定件铰接，所述压持件用于相对所述固定件转动并压持所述托盘。

4.根据权利要求3所述的吸附式托盘装置，其特征在于，所述压紧机构还包括弹性件，所述弹性件的一端与所述吸附平台连接，另一端与所述压持件连接，所述弹性件用于在所述压持件压持所述托盘时对所述压持件施加弹性力，以增大所述压持件压持所述托盘的作用力。

5.根据权利要求1所述的吸附式托盘装置，其特征在于，所述吸附平台上设置有纵横交错的多条凹槽，所述吸附平台的中部设置有真空泵接口孔，用于与所述真空泵系统连通，所述多条凹槽与所述真空泵接口孔连通，所述吸附平台的中部由内至外依次设置有多条环状槽，所述环状槽与所述多条凹槽连通，所述托盘设置于所述吸附平台并遮蔽所述多条凹槽及所述环状槽，所述吸附空腔由所述托盘与所述多条凹槽及所述环状槽共同形成。

6.根据权利要求1所述的吸附式托盘装置，其特征在于，所述吸附式托盘装置还包括高度感应装置，所述高度感应装置安装于所述平台支撑联动机构的一侧。

7.一种吸附式托盘系统，其特征在于，包括真空泵系统和如权利要求1-6任一项所述的吸附式托盘装置，所述吸附空腔与所述真空泵系统连通。

8.根据权利要求7所述的吸附式托盘系统，其特征在于，所述真空泵系统包括真空泵装置、气管及电子控制系统，所述真空泵装置通过所述气管与所述吸附空腔连通，所述电子控制系统与所述真空泵装置连接，用于控制所述真空泵装置。

9.根据权利要求8所述的吸附式托盘系统，其特征在于，所述真空泵装置包括真空压缩机、真空过滤器、四通接头、真空开关、气压表及冷却线圈，所述真空压缩机与所述真空过滤器连接，所述真空过滤器、所述真空开关、所述气压表及所述冷却线圈分别与所述四通接头的四个接头连接，所述冷却线圈与所述气管连接，所述气压表分别与所述电子控制系统连接，所述气压表用于检测真空值，所述电子控制系统用于依据所述真空值判断所述托盘是否吸紧。

10.一种3D打印机，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的吸附式托盘装置。