CN108481741A - 一种三维打印机及三维打印平台调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维打印机及三维打印平台调整方法，该打印机包括在水平面内移动的打印头装置、沿垂向移动的三维打印平台、控制单元以及显示单元；打印头装置包括固定座、打印头以及压力传感器模块，压力传感器模块可拆卸安装在固定座上，打印头可拆卸安装在压力传感器模块上；三维打印平台包括三个以上调节组件、载物板和支撑台，载物板设置在多个调节组件上，多个调节组件分别穿透支撑台与载物板可拆卸连接，调节组件用于使载物板沿垂向移动。该方法通利用载物板对应第一个调节组件的位置测量第一压力值作为其他调节组件的校准基准。应用本发明可减少打印平台重量，降低成本，且能提高三维打印平台的调整精度。

Description

一种三维打印机及三维打印平台调整方法

技术领域

本发明涉及三维打印机技术领域，尤其涉及一种三维打印机以及该三维打印机的三维打印平台调整方法。

背景技术

三维打印机是一种利用快速成型技术的机器，以数字模型文件为基础，采用成型材料，通过逐层打印的方式来构造三维的实体。在打印前，需要利用计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导三维打印机逐层打印。三维打印机在产品制造业获得了广泛的应用，三维打印机的工作原理和传统打印机基本相同，由控制组件、机械组件、打印头、耗材（即成型材料）和介质等组成，打印原理也基本类似。

三维打印头通过向三维打印平台上挤出丝料，继而形成三维实体，当打印平台与打印头的喷嘴不平行时，即打印平台出现倾斜时，打印出的模型容易出现翘曲或挤出丝料连接不上问题，到时模型报废率较高。因此，从打印机出厂后，用户打印前都需要对打印平台的平整情况做调整，但是一般的调整仅仅是用卡片卡在喷嘴和打印平台之间，再直接利用目视对比来实现，这样存在判断不准确而且容易存在打印头喷嘴碰到打印平台，导致打印平台刮花等情况，严重影响用户体验。

为了解决上述问题，申请号为CN201510760769.8的中国发明专利申请，揭示了一种三维打印机，该打印机包括在水平面内移动的打印头、沿垂向移动的三维打印平台和控制单元，其中，三维打印平台包括至少三个支撑组件和载物板，载物板设置在多个支撑组件上，支撑组件包括压力传感器和调节组件，压力传感器与载物板邻接，调节组件用于使压力传感器沿垂向移动。该发明专利申请还公开了一种三维打印平台调整方法，将需要调平的载物板设置在支撑组件上，并通过依次至少三个支撑组件进行调整，并利用压力传感器采集的压力值作为校准的基准，有效地提高校准准确性以及便利性，继而更为有效地直观地将载物板调平，继而提高成型品质。但这种将压力传感器设置在三维打印平台的方式，不但会给打印平台增加重量，可能出现打印平台变形从而影响打印品质，而且由于打印平台设置有加热板，压力传感器设置在靠近加热板的位置容易导致压力信号线异常，引起压力传感信号不稳定等问题。同时，该三维打印平台的调整方法，利用预设压力值作为基准对所有的支撑点进行调节，不利于实际应用，例如，设备零件更换或部件老化等使得预设压力值与实际的压力测量值出现偏差，容易造成调整精度不准。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种减少打印平台重量，降低成本，且能提高调整精度的三维打印机。

本发明的主要目的是提供一种提高调整精度的三维打印机用的三维打印平台调整方法。

为了实现上述主要目的，本发明提供的三维打印机包括在水平面内移动的打印头装置、沿垂向移动的三维打印平台、控制单元以及显示单元，控制单元用于控制打印头装置和三维打印平台移动，控制单元与显示单元电连接；打印头装置包括固定座、打印头以及压力传感器模块，压力传感器模块可拆卸安装在固定座上，打印头可拆卸安装在压力传感器模块上；三维打印平台包括三个以上调节组件、载物板和支撑台，载物板设置在多个调节组件上，多个调节组件分别穿透支撑台与载物板可拆卸连接，调节组件用于使载物板沿垂向移动；压力传感器模块向控制单元输出采集信号，控制单元根据采集信号向显示单元输出当前压力值。

由上述方案可见，本发明的三维打印机通过将压力传感器模块设置在打印头装置上，避免增加三维打印平台的重量，影响打印品质，同时，避免将压力传感器设置在靠近加热板的位置容易导致压力信号线异常，引起压力传感信号不稳定等问题。此外，利用打印头测量压力值，可减少设置压力传感器的数量，节约成本。

进一步的方案中，压力传感器模块包括上压板、压力传感器件以及安装座，压力传感器件安装在安装座的安装槽内，上压板盖压在压力传感器件上，打印头安装在上压板。

由此可见，将上压板盖压在压力传感器件上，且打印头安装在上压板，可通过获取压力传感器件受到上压板的压力大小，判断打印头与载物板接触时打印头所受到的压力。

进一步的方案中，安装槽的两个侧壁分别设置有阶台，阶台的上表面到安装座正对上压板的表面的高度与压力传感器件的厚度相同；压力传感器件设置有弹性部以及固定部，弹性部与固定部一体成型，固定部安装在阶台上，弹性部悬空设置；上压板压盖在弹性部上。

由此可见，设置阶台，避免压力传感器件的厚度大于阶台的上表面到安装座正对上压板的表面的高度，从而使上压板或其他组件触压到压力传感器件造成测量误差。另外，上压板仅压盖在压力传感器件的弹性部，可将力度集中在弹性部，提高测量精度。

进一步的方案中，压力传感器件的数量为两个，两个压力传感器件通过桥式电路连接。

由此可见，设置两个压力传感器件，并通过桥式电路进行连接，可提高压力传感器模块的测量精度。

进一步的方案中，调节组件包括螺栓和弹簧件，弹簧件套装在螺栓上，弹簧件的两端分别与载物板和支撑台抵接。

由此可见，在螺栓上套装弹簧件并将弹簧件的两端分别与载物板和支撑台抵接，可利于在调节时进行细微的操作，使调节更加精准。

进一步的方案中，载物板包括玻璃层和加热层，玻璃层和加热层可拆卸连接，加热层与调节组件可调节连接。

由此可见，在进行打印时，打印平台温度较低，打印材料温度较高，如不对打印平台进行加热，则打印出的物体容易出现翘曲或出现打印材料无法粘接在打印平台上，模型报废率较高，因此，设置加热层，对玻璃层进行加热，使挤出的打印材料可较好的粘接在打印平台上。

进一步的方案中，三维打印平台还包括相对设置的两个支架，两个支架相对的侧壁上均设置有多个安装槽，支撑台的两个侧壁上设置有与安装槽相应数量的凸块，凸块与安装槽过盈配合。

由此可见，支架和支撑台利用凸块和安装槽的过盈配合进行安装连接，便于拆卸检修。

为了实现上述另一目的，本发明提供一种三维打印机用的三维打印平台调整方法，该方法包括：将打印头装置移动至载物板对应第一个调节组件的上方后，载物板以预设分辨率朝向打印头装置移动至预设零点位置并使打印头与载物板处于接触状态，控制单元向显示单元输出第一压力值；以第一压力值为基准，依次对剩余调节组件所对应的位置进行压力校准。

由上述方案可见，本发明的三维打印平台调整方法通过利用载物板对应第一个调节组件的位置测量第一压力值作为其他调节组件的校准基准，可便于对数据进行调节，简化设计流程，同时，利用测量所得的第一压力值作为校准基准，而不是利用预设的压力值作为基准，可更贴近于实时应用情况，防止在打印机老化后基准值出现偏差，造成调整误差。

进一步的方案中，依次对剩余调节组件所对应的位置进行压力校准，包括：打印头装置移动至载物板对应待校准调节组件的上方；载物板以预设分辨率朝向打印头装置移动至预设零点位置；控制单元向显示单元输出第二压力值。

由此可见，通过与第一个调节组件相同的压力测量方式，获得第二压力值，可利用第二压力值与第一压力值进行比较，便于进一步作出调整手段。

进一步的方案中，依次对剩余调节组件所对应的位置进行压力校准，包括：控制单元根据第一压力值与第二压力值的比较结果向显示单元输出提示操作信息。

由此可见，在对调节组件进行调节时，显示单元根据实时第一压力值与第二压力值的比较结果进行提示，便于用户进行调节，提高调节效率。

附图说明

图1是本发明三维打印机实施例的结构图。

图2是本发明三维打印机实施例中打印头装置和三维打印平台的结构分解图。

图3是本发明三维打印机实施例中打印头装置的结构图。

图4是本发明三维打印机实施例中压力传感器模块的结构分解图。

图5是本发明三维打印机实施例中上压板的结构图。

图6是本发明三维打印机实施例中载物板的结构分解图。

图7是本发明三维打印机实施例中调节组件的结构图。

图8是本发明三维打印机实施例中支架和支撑台的结构图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

如图1所示，本发明的三维打印机包括均安装在三维打印机的框体1 内的打印头装置2和三维打印平台3。其中，打印头装置2可在水平面内移动，三维打印平台3可沿垂向移动。三维打印机还包括控制单元（未示出）以及显示单元4，控制单元用于控制打印头装置2和三维打印平台3移动，控制单元与显示单元4电连接。

参见图2和图3，打印头装置2包括固定座6、打印头5以及压力传感器模块7，压力传感器模块7可拆卸安装在固定座6上，打印头5可拆卸安装在压力传感器模块7上。打印头装置2还包括可拆卸安装在固定座6的驱动电机8，驱动电机8用于带动打印材料由上往下去地输送。

参见图4，压力传感器模块7包括上压板73、压力传感器件72以及安装座71，压力传感器件72安装在安装座71的安装槽711内，上压板73盖压在压力传感器件72上，打印头5安装在上压板73上。安装槽711的两个侧壁分别设置有阶台7111，阶台7111的上表面到安装座71正对上压板73的表面713的高度与压力传感器件72的厚度相同。压力传感器件72设置有弹性部722以及固定部721，弹性部722与固定部721一体成型，固定部721安装在阶台7111上，弹性部722悬空设置，上压板73压盖在弹性部722上。本实施例中，压力传感器件72的数量为两个，安装座71对应设置两个安装槽711，两个安装槽711分别设置在安装座71的两端，两个压力传感器件72通过桥式电路连接，压力传感器通过桥式电路连接为公知技术，在此不再赘述。

参见图5，上压板73的中部区域设置有安装孔731和固定螺孔732，安装孔731和固定螺孔732垂直且相通设置，打印头5可插入安装孔731，固定螺孔732可装入螺钉（未示出），通过螺钉固定打印头5。上压板73还设置有两个穿孔733，上压板73通过两个穿孔733与驱动电机8可拆卸连接。上压板73还设置有凸块734，凸块734与压力传感器件72的弹性部722对应设置，本实施例中，凸块734设置有4个，凸块734压盖在弹性部722上。安装座71与安装孔731相对的位置设置有容纳孔712，打印头5穿过容纳孔712与上压板73连接，容纳孔712比安装孔731大，便于调整上压板73与压力传感器件72的位置。

从图1和图2中可以看出，三维打印平台3包括三个以上调节组件31、载物板33和支撑台32，载物板33设置在多个调节组件31上，多个调节组件31分别穿透支撑台32与载物板33可拆卸连接，调节组件31用于使载物板33沿垂向移动。本实施例中，调节组件31的数量为3个。参见图6，载物板33包括玻璃层331和加热层332，玻璃层331和加热层332可拆卸连接，加热层332 通电加热后可对玻璃层331传递热量。加热层332设置有螺孔333，加热层332与调节组件31可调节连接。参见图7，调节组件31包括螺栓311和弹簧件312，弹簧件312套装在螺栓311上，弹簧件312的两端分别与载物板33和支撑台32抵接。

参见图8，三维打印平台3还包括相对设置的两个支架34，两个支架34相对的侧壁上均设置有多个安装槽341，支撑台32的两个侧壁上设置有与安装槽341相应数量的凸块321，凸块321与安装槽341过盈配合。支撑台32还设置有可安装螺栓311的螺孔322，螺孔322的数量与螺栓311数量相同。

为了更好的说明本发明，下面对本发明三维打印机的三维打印平台的调整方法进行描述。

本发明在进行三维打印平台3的调整时，首先，控制单元获取打印头5与载物板33非接触状态时压力传感器件73所受到的压力，将对应的压力值作为初始压力值。打印头5与载物板33处于接触状态时，压力传感器件73所受到的压力所受到的压力会响应的减小，可通过压力减小的幅度计算出打印头5所受到的压力大小。

接着，将打印头装置2移动至载物板33对应第一个调节组件31的上方。在进行三维打印平台3的调整时，主要通过调节组件31进行调节，因此只需要测量调节组件31所对应的位置的压力值即可。第一个调节组件31可以是所有调节组件31调节组件31中的任意一个，可由程序开发人员自行定义。

将打印头装置2移动至载物板33对应第一个调节组件31的上方后，控制载物板33以预设分辨率朝向打印头装置2移动至预设零点位置，控制单元向显示单元4输出第一压力值。其中，预设分辨率和预设零点位置可以是由程序开发人员自行定义，例如，控制载物板33以0.01 毫米的分辨率缓慢上升至预设零点位置。载物板33移动至零点位置后，控制单元获取压力传感器件73的采集数据并根据采集数据向显示单元4输出第一压力值。若第一压力值与初始压力值相等，则认为打印头5与载物板33处于非接触状态，需要重新调整第一个调节组件31，使打印头5与载物板33处于接触状态；若第一压力值小于初始压力值，则认为打印头5与载物板33处于接触状态，将第一压力值保存。

获得第一压力值后，以第一压力值为基准，依次对剩余调节组件31所对应的位置进行压力校准。

依次对剩余调节组件31所对应的位置进行压力校准的步骤包括：打印头装置2移动至载物板33对应待校准调节组件31的上方，载物板33以预设分辨率朝向打印头装置2移动至预设零点位置，控制单元向显示单元4输出第二压力值。当然，在每一次更换测量位置时，载物板33需先下降预定的距离，例如，0.5毫米，避免载物板33在打印头5移动过程中被损坏。

获得第二压力值后，以第一压力值为基准，对打印头装置2当前所正对的调节组件31进行调节，使第二压力值与第一压力值相等。在获得第二压力值时，显示单元4同时显示第一压力值和第二压力值，便于用户进行调节组件31的调整。

依次对剩余调节组件31所对应的位置进行压力校准的步骤还包括：控制单元根据第一压力值与第二压力值的比较结果向显示单元4输出提示操作信息。例如，当第一压力值比第二压力值大时，输出提示操作信息“请向下调节载物板”；当第一压力值比第二压力值小时，输出提示操作信息“请向上调节载物板”。

当调节完剩余的调节组件31后，为了提高检测的准确性，还需重新对载物板33上对应第一个调节组件31的位置进行检测，确保两次检测的压力值相等，从而完成三维打印平台的调平操作。

由上述可知，本发明的三维打印机通过将压力传感器模块设置在打印头装置上，避免增加三维打印平台的重量，影响打印品质，同时，避免将压力传感器设置在靠近加热板的位置容易导致压力信号线异常，引起压力传感信号不稳定等问题。此外，利用打印头测量压力值，可减少设置压力传感器的数量，节约成本。本发明的三维打印平台调整方法通过利用在第一个支撑点测量的第一压力值作为其他支撑点的校准基准，可便于对数据进行调节，简化设计流程，同时，利用测量所得的第一压力值作为校准基准，而不是利用预设的压力值作为基准，可更贴近于实时应用情况，防止在打印机老化后基准值出现偏差，造成调整误差。

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三维打印机，包括在水平面内移动的打印头装置、沿垂向移动的三维打印平台、控制单元以及显示单元，所述控制单元用于控制所述打印头装置和所述三维打印平台移动，所述控制单元与所述显示单元电连接；

其特征在于：

所述打印头装置包括固定座、打印头以及压力传感器模块，所述压力传感器模块可拆卸安装在所述固定座上，所述打印头可拆卸安装在所述压力传感器模块上；

所述三维打印平台包括三个以上调节组件、载物板和支撑台，所述载物板设置在多个所述调节组件上，多个所述调节组件分别穿透所述支撑台与所述载物板可拆卸连接，所述调节组件用于使所述载物板沿垂向移动；

所述压力传感器模块向所述控制单元输出采集信号，所述控制单元根据所述采集信号向所述显示单元输出当前压力值。

2.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于，

所述压力传感器模块包括上压板、压力传感器件以及安装座，所述压力传感器件安装在所述安装座的安装槽内，所述上压板盖压在所述压力传感器件上，所述打印头安装在所述上压板。

3.根据权利要求2所述的三维打印机，其特征在于，

所述安装槽的两个侧壁分别设置有阶台，所述阶台的上表面到所述安装座正对上压板的表面的高度与所述压力传感器件的厚度相同；

所述压力传感器件设置有弹性部以及固定部，所述弹性部与所述固定部一体成型，所述固定部安装在所述阶台上，所述弹性部悬空设置；

所述上压板压盖在所述弹性部上。

4.根据权利要求2所述的三维打印机，其特征在于，

所述压力传感器件的数量为两个，两个所述压力传感器件通过桥式电路连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的三维打印机，其特征在于，

所述调节组件包括螺栓和弹簧件，所述弹簧件套装在所述螺栓上，所述弹簧件的两端分别与所述载物板和所述支撑台抵接。

6.根据权利要求1至4任一项所述的三维打印机，其特征在于，

所述载物板包括玻璃层和加热层，所述玻璃层和所述加热层可拆卸连接，所述加热层与所述调节组件可调节连接。

7.根据权利要求1至4任一项所述的三维打印机，其特征在于，

所述三维打印平台还包括相对设置的两个支架，

两个所述支架相对的侧壁上均设置有多个安装槽，所述支撑台的两个侧壁上设置有与所述安装槽相应数量的凸块，所述凸块与所述安装槽过盈配合。

8.一种三维打印机用的三维打印平台调整方法，应用于权利要求1至7任一项所述的三维打印机，其特征在于，所述方法包括：

将所述打印头装置移动至所述载物板对应第一个所述调节组件的上方后，所述载物板以预设分辨率朝向所述打印头装置移动至预设零点位置并使所述打印头与所述载物板处于接触状态，所述控制单元向所述显示单元输出第一压力值；

以所述第一压力值为基准，依次对剩余所述调节组件所对应的位置进行压力校准。

9.根据权利要求8所述的三维打印平台调整方法，其特征在于，

所述依次对剩余所述调节组件所对应的位置进行压力校准包括：

所述打印头装置移动至所述载物板对应待校准调节组件的上方；

所述载物板以所述预设分辨率朝向所述打印头装置移动至所述预设零点位置；

所述控制单元向所述显示单元输出第二压力值。

10.根据权利要求9所述的三维打印平台调整方法，其特征在于，

所述依次对剩余所述调节组件所对应的位置进行压力校准还包括：

所述控制单元根据所述第一压力值与所述第二压力值的比较结果向所述显示单元输出提示操作信息。