CN108215159A - 调整装置及其调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种调整装置及其调整方法。该调整装置适用于三维打印机的建构平台，包括喷头、传动机构、多个油压缸、储油罐及检测器，其中喷头相对建构平台设置，传动机构与喷头相连接，以带动该喷头于一水平位移面移动。多个油压缸设置于建构平台，以调整建构平台与水平位移面相平行。储油罐储存有液压油，且每一个油压缸经由油管与储油罐相连接。检测器设置于喷头，以于喷头于水平位移面移动时，检测喷头与多个油压缸间的多个垂直距离。借此，以减少调整建构平台所需时间，简化调整程序及机构，减少占用的空间，并达到提升调整精确度的功效。

Description

调整装置及其调整方法

技术领域

本发明涉及一种调整装置，尤其涉及一种通过油压缸对三维打印机的建构平台进行调整的调整装置及其调整方法。

背景技术

近年来，随着工业技术的提升，三维打印的成本大幅降低，使得三维打印机亦渐趋普及。一般而言，三维打印通过打印喷头作动，并于建构平台进行层层打印以成型，其中建构平台与打印喷头通常须保持等距，且于水平位移方向平行。

于实务上，建构平台可能因机器搬运或桌面不平整等因素，而失去与打印喷头互相平行的关系，使得于打印成型时，材料无法顺利附着于建构平台，或者打印喷头碰触到建构平台，造成打印品成型失败等问题，因此，往往须通过建构平台调整机制重新建立其平行关系。

于现行常用的建构平台调整机制中，通过设置螺丝以对建构平台进行调整，例如通过操作者手动进行量测并调整螺丝，或通过马达及齿轮组以对螺丝进行调整。然而，以人工手动调整的程序复杂又耗时，且调整结果并不精确，马达及齿轮组的作动方式复杂且体积庞大，占据许多空间，所需成本亦偏高。

因此，如何发展一种有别于现有技术的三维打印机的建构平台的调整装置及其调整方法，以改善现有技术中的问题与缺陷，减少调整所需时间，简化调整程序及机构，并减少占用空间，且能达到提升调整精确度的功效，实为目前技术领域中的重点课题。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种调整装置及其调整方法，以解决并改善前述现有技术的问题与缺陷。

本发明的另一目的为提供一种调整装置及其调整方法，通过设置结构简单、体积较小的油压缸，以调整三维打印机的建构平台，使得建构平台的调整程序及机构简化，并减少调整装置占用的空间。

本发明的另一目的为提供一种调整装置及其调整方法，通过电磁阀的启闭，以调控储油罐加压至油压缸，其控制电路简易且成本较低。且于电磁阀关闭时，由于液压油的不可压缩性，油压缸仍能维持调整后的状态，使得建构平台的稳定度提升。

本发明的另一目的为提供一种调整装置及其调整方法，由于油压缸的行程为定值，且油压缸可由弹簧复位至最低点的初始位置，使得油压缸的调整范围具有一定限制，以避免建构平台受调整时产生碰撞。

本发明的另一目的为提供一种调整装置及其调整方法，通过调整油压缸的活塞面积大小、油管的管径粗细，及液压油的粘滞系数，可控制调整油压缸的速率及精度，进而达到提升建构平台的调整精确度的功效。

为达上述目的，本发明的一较佳实施态样为提供一种调整装置，适用于一三维打印机的一建构平台，包括一喷头、一传动机构、多个油压缸、一储油罐以及一检测器，所述喷头相对该建构平台设置；所述传动机构与该喷头相连接，以带动该喷头于一水平位移面移动；所述油压缸设置于该建构平台，以调整该建构平台，以使该建构平台与该水平位移面相平行；所述储油罐储存有一液压油，其中每一个该油压缸经由一油管与该储油罐相连接，以使该储油罐加压至多个该油压缸；所述检测器设置于该喷头，以于该喷头于该水平位移面移动时，检测该喷头与多个该油压缸间的多个垂直距离。

为达上述目的，本发明的另一较佳实施态样为提供一种调整方法，包括以下步骤：(a)提供一建构平台、一喷头、一传动机构、多个油压缸、储油罐以及检测器，其中该喷头相对该建构平台设置，该传动机构与该喷头相连接，多个该油压缸设置于该建构平台，该储油罐储存有一液压油，每一个该油压缸经由一油管与该储油罐相连接，且该检测器设置于该喷头；(b)排除该储油罐内的气体，以使多个该油压缸复位；(c)提供气体进入该储油罐，以加压于该液压油；(d)使该传动机构沿一水平位移面移动该喷头，以使该检测器对应于多个该油压缸之一；(e)使该储油罐加压至该油压缸，以调整该建构平台；(f)以该检测器检测该喷头与该油压缸间的垂直距离；(g)判断该垂直距离是否到达一目标距离；(h)使该储油罐停止加压至该油压缸；(i)判断是否多个该油压缸皆已进行调整；以及(j)停止提供气体进入该储油罐；其中，当该步骤(g)的判断结果为是，于该步骤(g)后执行该步骤(h)，当步骤(g)的判断结果为否，于该步骤(g)后重新执行该步骤(f)及该步骤(g)；且当该步骤(i)的判断结果为是，于该步骤(i)后执行该步骤(j)，当步骤(i)的判断结果为否，于该步骤(i)后重新执行该步骤(d)至该步骤(i)。

本发明的提供的调整装置及其调整方法具有以下优点和有益效果：本发明的提供的调整装置能够减少调整建构平台所需时间，简化调整程序及机构，减少占用的空间，并达到提升调整精确度的功效。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的调整装置的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的调整装置的架构示意图。

图3为本发明较佳实施例的调整装置的喷头及检测器的结构示意图。

图4为本发明较佳实施例的调整装置的油压缸的结构示意图。

图5为本发明较佳实施例的调整方法流程图。

附图标记说明：

1：调整装置

10：喷头

11：传动机构

12：油压缸

121：第一油压缸

122：第二油压缸

133：第三油压缸

13：储油罐

131：进气口

132：排气口

133：进气电磁阀

134：排气电磁阀

14：检测器

15：控制单元

16：油压缸电磁阀

17：储气罐

2：三维打印机

3：建构平台

3A：第一侧边

3B：第二侧边

6：升降平台

X、Y：轴

D：行程

S10、S20、S30、S40、S50、S60、S70、S80、S90、S99：步骤

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的保护范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非架构于限制本发明。

请参阅图1、图2、图3及图4，图1为本发明较佳实施例的调整装置的结构示意图，图2为本发明较佳实施例的调整装置的架构示意图，图3为本发明较佳实施例的调整装置的喷头及检测器的结构示意图，以及图4为本发明较佳实施例的调整装置的油压缸的结构示意图。如图1、图2、图3及图4所示，本发明的调整装置1适用于三维打印机2的建构平台3，且调整装置1包括喷头10、传动机构11、多个油压缸12、储油罐13及检测器14，其中喷头10相对建构平台3设置，以架构于喷出材料并成型于建构平台3上。传动机构11与喷头10相连接，以带动喷头10于一水平位移面移动，例如但不限于使用螺杆、皮带或钢绳等方式以带动喷头10移动，其中水平位移面如图1中所示的X轴与Y轴所构成的平面。

多个油压缸12设置于建构平台3，以调整建构平台3，以使建构平台3与水平位移面相平行。储油罐13储存有一液压油，其中每一个油压缸12经由一油管与储油罐13相连接，即油管的数量与油压缸12的数量相等，以使储油罐13的液压油受压时可加压至多个油压缸12。检测器14设置于喷头10，以于喷头10受传动机构11带动而于水平位移面移动时，检测喷头10与多个油压缸12间的多个垂直距离。

根据本发明的构思，调整装置1还包括控制单元15及多个油压缸电磁阀16，其中控制单元15为例如但不限于控制电路板，控制单元15与传动机构11及检测器14相连接，而多个油压缸电磁阀16与控制单元15相连接，且每一个油压缸电磁阀16对应设置于每一个油管。借此，控制单元15可控制传动机构11带动喷头10移动至与油压缸12相对应的位置，以使检测器14检测与油压缸12间的垂直距离并回传至控制单元15，使控制单元15判断垂直距离是否到达所需的目标距离，以控制油压缸电磁阀16的开启与关闭，进而调控储油罐13加压或停止加压至油压缸12。

易言之，通过设置结构简单、体积较小的油压缸，以调整三维打印机的建构平台，可使得建构平台的调整程序及机构简化，并减少调整装置占用的空间。并且，通过电磁阀的启闭，以调控储油罐加压至油压缸，其控制电路简易且成本较低。且于电磁阀关闭时，由于液压油的不可压缩性，油压缸仍能维持调整后的状态，使得建构平台的稳定度提升。

根据本发明的构想，储油罐13通过液压油提供油压缸12上顶时所需的压力，由于液压油具不可压缩性，故较佳提供气体至储油罐13，通过对气体加压，以将压力均匀地传递至液压油。于一些实施例中，储油罐13还包括进气口131及排气口132，分别经由进气电磁阀133及排气电磁阀134与控制单元15相连接，以控制气体进出储油罐13，其中气体可为例如但不限于通过操作者使用人力打气筒以提供。

于一些实施例中，调整装置1还包括储气罐17，且储气罐17通过气管与储油罐13的进气口131相连接，以提供气体进入该储油罐13，以加压于液压油，但并不以此为限。而储气罐17还可具有进气嘴，以将气体注入储气罐17，例如但不限于使用人力打气筒、罐装压缩气体、空压机或是钢瓶压缩气体充气。其中压缩气体可使用压缩空气、氮气、二氧化碳等惰性气体，且储气罐17亦可连接压力表，用以监测气体存量，然皆不以此为限。

于一些实施例中，调整装置1还包括升降平台6，升降平台6与喷头10相对设置于建构平台3的两不同侧，用以对建构平台3进行升降，以使建构平台3与喷头10之间保持一定距离，而多个油压缸12连接于升降平台6及建构平台3之间。

根据本发明的构思，多个油压缸12彼此尽量远离地设置于建构平台3边缘处，且设置的位置不在同一直线上。于一些实施例中，多个油压缸12包括第一油压缸121、第二油压缸122及第三油压缸123，其中第一油压缸121设置于建构平台3的第一侧边3A，第二油压缸122设置于建构平台3的第二侧边3B的一端，且第二侧边3B为相对于第一侧边3A的一边，而第三油压缸123设置于建构平台3的第二侧边3B的另一端，然并不以此为限。于一些实施例中，可将第一油压缸121置换为不可移动及调整的固定元件，亦即仅通过调整第二油压缸122及第三油压缸123，即得以使建构平台3与水平位移面相平行，然亦不以此为限。

根据本发明的构思，油压缸12的行程D可根据建构平台3因搬运机器等外在因素可能造成的偏移量设计。举例而言，若建构平台3具有正负最大偏移量d(±d)，则每一个油压缸12的行程D较佳设计为大于两倍的最大偏移量2d，即D>2d。若将油压缸12于设置前校正至行程D的中点，则建构平台3的偏移量皆能以油压缸12具有的行程以0至D的范围进行补偿。

于一些实施例中，每一个油压缸12还具有弹簧，以于储油罐13未加压至油压缸12时，使油压缸12复位。举例而言，当油压缸12的上推力小于弹簧弹力时，油压缸12会被弹簧复位至最低点，即伸展长度0的位置。

易言之，由于油压缸的行程为定值，且油压缸可由弹簧复位至最低点的初始位置，使得油压缸的调整范围具有一定限制，以避免建构平台受调整时产生碰撞。

于一些实施例中，每一个油压缸12还具有活塞，活塞于油压缸12受储油罐13加压时而上推，且活塞的面积依油压缸12的活塞所需的上推力设计，即活塞上推力＝油压缸内压力x活塞面积。举例而言，当油压缸12的活塞受储油罐13加压而上推时，活塞负载＝建构平台对该活塞的下压力量+弹簧的下压力量+活塞本身重量+活塞的摩擦力，借此计算出适当的活塞面积，使活塞上推力大于活塞负载，并预留适当余量即可，然并不以此为限。

于一些实施例中，控制流入油压缸12的液压油油量，以进油量体积除以活塞面积即为活塞前进量。因此，通过加大活塞面积、缩小油管的管径、减少油压缸电磁阀16的口径，或增加液压油的粘滞系数，皆可降低进油流速，使调整装置1有更多时间进行反应，进而达到提高调整精准度的功效。举例而言，油压缸12采用直径为30毫米的活塞，推进0.1毫米需要70.7立方毫米的进油量，若油管的直径为2毫米，则油管内液压油需往前推进22.5毫米。于另一实施例中，油压缸12采用直径为60毫米的活塞，推进0.1毫米需要282.7立方毫米进油量，若油管的直径为2毫米，则油管内液压油需往前推进90毫米，然皆不以此为限。

借此，通过调整油压缸的活塞面积大小、油管的管径粗细，及液压油的粘滞系数，可控制调整油压缸的速率及精度，进而达到提升建构平台的调整精确度的功效。

根据本发明的构思，储油罐13内的下半部储存有液压油，且储油罐13内上半部为气体。于一些实施例中，液压油的最小储油量需大于多个油压缸12的总行程所需容量，即为油压缸12的活塞面积x行程D x油压缸数量，且储油罐13上半部气体的空间亦至少需大于多个油压缸12总行程所需容量。于另一些实施例中，可于储油罐13内液压油及气体间加入弹性隔膜，以隔绝液压油与气体，如此可避免气体中水气或其他杂质溶入液压油，以延长液压油使用寿命，并可达到防止储油罐13倾倒时液压油外泄的功效。

请再参阅图1、图2及图5，其中图5为本发明较佳实施例的调整方法流程图。如图1、图2及图5所示，本发明较佳实施例的调整装置1的调整方法包括以下步骤：首先，如步骤S10所示，提供建构平台3、喷头10、传动机构11、多个油压缸12、储油罐13以及检测器14，其中喷头10相对建构平台3设置，传动机构11与喷头10相连接，多个油压缸12设置于建构平台3，储油罐13储存有液压油，每一个油压缸12经由油管与储油罐13相连接，且检测器14设置于喷头10。

接着，如步骤S20所示，排除储油罐13内的气体，以使多个油压缸12复位，例如但不限于由弹簧复位。然后，如步骤S30所示，提供气体进入储油罐13，以加压于液压油。接着，如步骤S40所示，使传动机构11沿水平位移面移动喷头10，以使检测器14对应于多个油压缸12之一。然后，如步骤S50所示，使储油罐13加压至油压缸12，以调整建构平台3。接着，如步骤S60所示，以检测器14检测喷头10与油压缸12间的垂直距离。然后，如步骤S70所示，判断垂直距离是否到达一目标距离，例如但不限于由控制单元15于接收检测器14检测的垂直距离后，与目标距离比对以进行判断。于一些实施例中，当步骤S70的判断结果为否，于步骤S70后重新执行步骤S60及步骤S70。于另一些实施例中，当步骤S70的判断结果为是，于步骤S70后执行步骤S80，如步骤S80所示，使储油罐13停止加压至油压缸12。

然后，如步骤S90所示，判断是否多个油压缸12皆已进行调整，例如但不限于由控制单元15进行判断。于一些实施例中，当步骤S90的判断结果为否，于步骤S90后重新执行该步骤S40至该步骤S90。于另一些实施例中，当步骤S90的判断结果为是，于步骤S90后执行步骤S99，如步骤S99所示，停止提供气体进入储油罐13，以结束调整建构平台3的动作。

根据本发明的构思，每一个油管还设有油压缸电磁阀16，且储油罐13还具有进气口131及排气口132，进气口131及排气口132分别设有进气电磁阀133及排气电磁阀134。于步骤S20中，关闭进气电磁阀133，并开启排气电磁阀134及油压缸电磁阀16，且于步骤S30中，关闭排气电磁阀134及油压缸电磁阀16，并开启进气电磁阀133。而于步骤S50中，开启油压缸电磁阀16，于步骤S80中，关闭油压缸电磁阀16，且于步骤S99中，关闭进气电磁阀133。

综上所述，本发明提供一种调整装置及其调整方法，通过设置结构简单、体积较小的油压缸，以调整三维打印机的建构平台，使得建构平台的调整程序及机构简化，并减少调整装置占用的空间。并且，通过电磁阀的启闭，以调控储油罐加压至油压缸，其控制电路简易且成本较低。且于电磁阀关闭时，由于液压油的不可压缩性，油压缸仍能维持调整后的状态，使得建构平台的稳定度提升。此外，由于油压缸的行程为定值，且油压缸可由弹簧复位至最低点的初始位置，使得油压缸的调整范围具有一定限制，以避免建构平台受调整时产生碰撞。同时，通过调整油压缸的活塞面积大小、油管的管径粗细，及液压油的粘滞系数，可控制调整油压缸的速率及精度，进而达到提升建构平台的调整精确度的功效。

纵使本发明已由上述的实施例详细叙述而可由本领域技术人员在本技术构思内适当做出些修饰或更改，然均不脱离本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种调整装置，适用于一三维打印机的一建构平台，包括：

一喷头，所述喷头相对该建构平台设置；

一传动机构，所述传动机构与该喷头相连接，以带动该喷头于一水平位移面移动；

多个油压缸，所述油压缸设置于该建构平台，以调整该建构平台，以使该建构平台与该水平位移面相平行；

一储油罐，所述储油罐储存有一液压油，其中每一个该油压缸经由一油管与该储油罐相连接，以使该储油罐加压至多个该油压缸；以及

一检测器，所述检测器设置于该喷头，以于该喷头于该水平位移面移动时，检测该喷头与多个该油压缸间的多个垂直距离。

2.如权利要求1所述的调整装置，还包括：

一控制单元，所述控制单元与该传动机构及该检测器相连接；以及

多个油压缸电磁阀，所述油压缸电磁阀与该控制单元相连接，且每一个该油压缸电磁阀对应设置于每一个该油管。

3.如权利要求2所述的调整装置，其中该储油罐还包括一进气口及一排气口，分别经由一进气电磁阀及一排气电磁阀与该控制单元相连接，以控制气体进出该储油罐。

4.如权利要求3所述的调整装置，还包括一储气罐，通过一气管与该进气口相连接，以提供气体进入该储油罐，以加压于该液压油。

5.如权利要求1所述的调整装置，还包括一升降平台，多个该油压缸连接于该升降平台及该建构平台之间。

6.如权利要求1所述的调整装置，其中多个该油压缸包括：

一第一油压缸，所述第一油压缸设置于该建构平台的一第一侧边；

一第二油压缸，所述第二油压缸设置于该建构平台的一第二侧边的一端，其中该第二侧边相对于该第一侧边；以及

一第三油压缸，所述第三油压缸设置于该建构平台的该第二侧边的另一端。

7.如权利要求1所述的调整装置，其中该建构平台具有一最大偏移量，且每一个该油压缸具有一行程，其中该行程大于两倍的该最大偏移量。

8.如权利要求1所述的调整装置，其中每一个该油压缸具有一弹簧，以于该储油罐未加压至多个该油压缸时使该油压缸复位。

9.一种调整方法，包括以下步骤：

(a)提供一建构平台、一喷头、一传动机构、多个油压缸、储油罐以及检测器，其中该喷头相对该建构平台设置，该传动机构与该喷头相连接，多个该油压缸设置于该建构平台，该储油罐储存有一液压油，每一个该油压缸经由一油管与该储油罐相连接，且该检测器设置于该喷头；

(b)排除该储油罐内的气体，以使多个该油压缸复位；

(c)提供气体进入该储油罐，以加压于该液压油；

(d)使该传动机构沿一水平位移面移动该喷头，以使该检测器对应于多个该油压缸之一；

(e)使该储油罐加压至该油压缸，以调整该建构平台；

(f)以该检测器检测该喷头与该油压缸间的垂直距离；

(g)判断该垂直距离是否到达一目标距离；

(h)使该储油罐停止加压至该油压缸；

(i)判断是否多个该油压缸皆已进行调整；以及

(j)停止提供气体进入该储油罐；

其中，当该步骤(g)的判断结果为是，于该步骤(g)后执行该步骤(h)，当步骤(g)的判断结果为否，于该步骤(g)后重新执行该步骤(f)及该步骤(g)；且当该步骤(i)的判断结果为是，于该步骤(i)后执行该步骤(j)，当步骤(i)的判断结果为否，于该步骤(i)后重新执行该步骤(d)至该步骤(i)。

10.如权利要求9所述的调整方法，其中每一个该油管还设有一油压缸电磁阀，且该储油罐还具有一进气口及一排气口，该进气口及该排气口分别设有一进气电磁阀及一排气电磁阀，于该步骤(b)中，关闭该进气电磁阀，并开启该排气电磁阀及该油压缸电磁阀；且于该步骤(c)中，关闭该排气电磁阀及该油压缸电磁阀，并开启该进气电磁阀。