CN108705773B - 一种增材制造快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于增材制造成型设备的涂覆刮刀精确调整装置，属于光固化快速成型设备涂覆领域，包括涂覆刮刀组件和涂覆刮刀安装基座组件，涂覆刮刀组件设置在涂覆刮刀安装基座组件的底部。涂覆刮刀安装基座组件包括安装基准横梁、真空管道支撑架、球头螺栓盖板、球端顶调螺钉和锁紧螺钉；涂覆刮刀组件包括涂覆刮刀本体、球头螺栓、球头螺栓固定板、防松螺母、液位视窗、嵌入式定心顶调片和真空气管接头。本发明装置可以解决增材制造成型设备的涂覆刮刀与液面平行度误差过大的问题，还能解决因涂覆刮刀双向刀口与液面不平行造成涂覆刮刀刮坏制件的问题，还解决了液面汽泡过多影响制件质量的问题。

Description

一种增材制造快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置

技术领域

本发明属于光固化快速成型设备涂覆领域，尤其涉及一种适用于光固化成型设备(也即增材制造成型设备)的涂覆刮刀精确调整装置。

背景技术

光固化快速成形型技术是一种多学科交叉的系统工程技术，在以液态光敏树脂材料作为成型原料的快速成型技术中，其成型过程必然包含有液态光敏树脂材料原料的存储、供给、涂覆及回收工作。现有的光固化快速成型设备经常会出现材料涂覆不匀、缺液的问题，当涂覆刮刀双向刀口与液面平行度精度不够时，会容易造成涂覆刮刀不能完全收集液面汽泡，影响制件质量及在制件的过程中涂覆刮刀刮坏制件的现象。

目前,市场上比较主流的刮刀涂覆工艺主要是采用真空吸附方式，其原理是涂覆刮刀上有一储液内腔，其内腔与真空源连接，涂覆刮刀底面与光敏树脂液面接触，使涂覆刮刀内腔吸入一定量的光敏树脂，对固化过的液面正常形成的凹面进行液态树脂填充。

中国专利申请201410412461.X《用于光固化快速成型的涂覆刮刀及涂覆装置》公开了一种一体式的涂覆刮刀结构，包括安装横梁以及与所述安装横梁相连的刮刀本体，所述刮刀本体带有向下开口的长槽，且沿着长槽长度方向的两侧均设有刀刃。这种一体式的涂覆刮刀装置集成了安装结构和刮刀本体，从原理上没有太大问题，但大大地增加了加工的难度及整体尺寸精度控制。

中国专利申请201720565389.3《一种用于光固化3D打印机的刮刀装置》，公开了刮刀主体结构，其结构包括刮刀支架以及固定在刮刀支架上的刮刀。刮刀支架加工量非常大，加工过程中容易形成应力集中造成刮刀支架形变，故而影响刮刀本体的安装精度，特别是随着成型台面加大，为了抵抗刮刀支架在加工过程中形成的内应力造成刮刀支架形变的情况，只有加强支架的刚性，继而增加了动力源的负载等相关问题。

因此，需要开发一种可解决上述问题的适用于光固化快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置，要求其能保证光敏树脂涂覆的精度和液面汽泡的收集效果，且工作可靠性高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种增材制造快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置，其拆卸方便、结构紧凑、使用操作简单，能有效避免或改善光固化成型设备的涂覆刮刀与液面平行度误差过大的问题，能保证光敏树脂涂覆的精度和液面汽泡的收集效果，且工作可靠性高。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：适用于光固化快速成型设备的涂覆刮刀精确调整机构，包括涂覆刮刀组件、涂覆刮刀安装基座组件，涂覆刮刀组件设置在安装基座的底部。其中，涂覆刮刀安装基座组件包括安装基准横梁、真空管道支撑架、球头螺栓盖板、球端顶调螺钉和锁紧螺钉。涂覆刮刀组件包括涂覆刮刀本体、球头螺栓、球头螺栓固定板、防松螺母、液位视窗、嵌入式定心顶调片和真空气管接头。

所述涂覆刮刀安装基准横梁加工量少，形状规则，能有效避免加工过程中应力变形；且在两端设有水平调整及锁紧固定装置，可根据需要对此基准横梁进行水平调节，以更好的保证涂覆刮刀双向刀口与光敏树脂液面平行度精度作精细调整。在基准横梁的质心处设有涂覆刮刀防脱螺栓孔，在此孔两侧沿基准横梁长度方向分别设有三个调节螺孔及一个锁紧通孔，中间孔为涂覆刮刀组件调整时的定心孔，其余四孔为X轴和Y轴两个方向的水平度调节螺孔，水平精度调好后必须锁紧。基准横梁的后侧配有真空气管支架安装螺孔，保证气管有效固定走向且美观大方。

所述涂覆刮刀本体的质心点偏上部加工有半球面凹槽，球头螺栓置于凹槽内，然后用设有球面孔的球头螺栓盖板固定球头螺栓，使其球头螺栓在一个相对封闭的球形腔体内灵活转动即可，转动范围为以Z轴为轴心可作360°旋转，X轴Y轴摆动幅度0°～15°。

所述涂覆刮刀本体设有跑道形长凹槽，凹槽长度超过成型台面两侧各3～5mm，凹槽容积大约为整个成型台板下降单层厚度最大值的1.5～2倍(一般层厚范围0.05～0.15mm)避免涂覆过程中出现缺液现象。

涂覆刮刀本体设有的跑道形长凹槽形成光敏树脂储存腔体，所述涂覆刮刀腔体左侧顶端设有真空气管接头安装孔，主要作用是为腔体内提供真空环境的接口。所述涂覆刮刀本体正面设有液位视窗，通过视窗显示所吸入的光敏树脂的液位变化，进行精确调整腔体内真空压力，以保证树脂涂覆的精准性。

所述涂覆刮刀本体的上部两端设有嵌入式定心顶调片安装槽及与基准横梁锁紧固定的螺孔，嵌入式定心顶调片置于槽中与基准横梁上的定心螺孔和顶调螺孔对应，定心调整片顶部设有定心球面，基准横梁上的球面端螺栓顶入定心球面，从而实现精确调节。

所述球头螺栓盖板主要是在涂覆刮刀精度调整完成后，把球头螺栓安装位封闭，有效避免光敏树脂进入球头螺栓装配位置内部，对后续涂覆刮刀组件的调整带来不便。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明可以解决光固化快速成型设备的涂覆刮刀与液面平行度误差过大的问题，简化结构，便于加工与装配；解决因涂覆刮刀双向刀口与液面不平行，造成涂覆刮刀刮坏制件的问题；解决液面汽泡过多，影响制件质量的问题；具有制造加工更经济、装配操作更容易的优点。

附图说明

图1为本发明实施例的光固化快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置的主视图；

图2为本发明实施例的光固化快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置的俯视图；

图3为图2中沿A-A的剖视图；

图4为图2中沿B-B的剖视图；

图5为图2中沿C-C的剖视图；

图6为本发明实施例的光固化快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置中涂覆刮刀组件的防脱球头关节部位剖视放大图；

图7为本发明实施例的光固化快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置中涂覆刮刀组件的轴测图；

图8为本发明实施例的光固化快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置中涂覆刮刀本体的轴测图；

图9为本发明实施例的光固化快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置的球头螺栓固定板的轴测图；

图10为本发明实施例的光固化快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置中嵌入式定心调节片的轴测图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-1基准横梁 1-2气管支撑架 1-3球头螺栓盖板

1-4锁紧螺钉 1-5球端顶调螺钉

2-1涂覆刮刀本体 2-2球头螺栓 2-3球头螺栓固定板

2-4防松螺母 2-5嵌入式定心调节板 2-6液位视窗

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明实施例的光固化快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置的主视图；图2为本发明实施例的光固化快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置的俯视图；图3为图2中沿A-A的剖视图；图4为图2中沿B-B的剖视图；图5为图2中沿C-C的剖视图，由图1至图4所示，本发明的适用于光固化快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置包括涂覆刮刀组件和涂覆刮刀安装基座组件，所述涂覆刮刀组件设置在涂覆刮刀安装基座组件的底部。

所述涂覆刮刀组件由涂覆刮刀本体2-1、球头螺栓2-2、球头螺栓固定板2-3、防松螺母2-4、嵌入式定心调节板2-5、液位视窗2-6和真空气管接头2-7组成。

图6为本发明实施例的光固化快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置中涂覆刮刀组件的防脱球头关节部位剖视放大图，图7为本发明实施例的光固化快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置中涂覆刮刀组件的轴测图；

图8为本发明实施例的光固化快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置中涂覆刮刀本体的轴测图，由图可知，球头螺栓2-2的球头端内嵌入涂覆刮刀本体2-1的球面凹槽内，球头螺栓固定板2-3穿入球头螺栓2-2后抵接基准横梁1-1底端面，以螺钉将球头螺栓固定板2-3锁紧在基准横梁1-1底端面和涂覆刮刀本体2-1顶端面之间，球头螺栓2-2以涂覆刮刀本体2-1的球面凹槽为支撑面可灵活转动；液位视窗2-6采用密封胶嵌装到涂覆刮刀本体2-1设定的视窗口卡槽内，真空气管接头2-7以密封胶安装到涂覆刮刀本体2-1腔体接气源的螺孔中。

图9为本发明实施例的光固化快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置的球头螺栓固定板的轴测图，图10为本发明实施例的光固化快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置嵌入式定心调节片的轴测图，进一步结合其他附图以及图9和图10可知，嵌入式定心调节板2-5卡装到涂覆刮刀本体2-1顶端面的定位卡槽内，至此涂覆刮刀组件组装完成。防松螺母2-4设置在球头螺栓2-2与球头端相对的一端。球头螺栓2-2的杆部设置有螺纹，该杆部贯穿基准横梁1-1，基准横梁1-1的顶端面处开设有凹槽，以用于球头螺栓2-2杆部伸出后螺旋固定防松螺母2-4，球头螺栓盖板1-3盖合固定在基准横梁1-1的凹槽处。实质上，球头螺栓2-2连接了涂覆刮刀组件和涂覆刮刀安装基座组件。

所述涂覆刮刀安装基座组件由基准横梁1-1、气管支撑架1-2、球头螺栓盖板1-3、锁紧螺钉1-4和球端顶调螺钉1-5组成。球端顶调螺钉1-5拧到基准横梁1-1对应的螺孔内并与涂覆刮刀组件的涂覆刮刀本体2-1连接。

具体的，基准横梁1-1呈长条状，所述涂覆刮刀安装基准横梁加工量少，形状规则，能有效避免加工过程中应力变形，气管支撑架1-2设置在基准横梁1-1侧壁上，基准横梁1-1两端均分别设有用于水平调整的球端顶调螺钉1-5及锁紧固定用的锁紧螺钉1-4，可根据需要对此基准横梁进行水平调节，以更好的保证涂覆刮刀双向刀口与光敏树脂液面平行度精度作精细调整。

所述涂覆刮刀精确调整机构的组装过程为：

把组装好的涂覆刮刀组件上的球头螺栓2-2的螺杆部穿过基准横梁1-1质心处的涂覆刮刀防脱螺栓孔，并将防松螺母2-4旋到球头螺栓2-2上，但须保证涂覆刮刀组件可沿球头螺栓2-2的轴向位移距离为3mm；将锁紧螺钉1-4穿过基准横梁1-1上的锁紧通孔并旋进涂覆刮刀本体2-1上的锁紧螺孔中，至此涂覆刮刀精确调整机构的组装基本完成，待涂覆刮刀调节到所需的精度时，把球头螺栓盖板1-3安装到基准横梁1-1上即可。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种增材制造快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置，其特征在于，其包括涂覆刮刀组件和涂覆刮刀安装基座组件，涂覆刮刀组件设置在涂覆刮刀安装基座组件上，

所述涂覆刮刀组件包括涂覆刮刀本体(2-1)、球头螺栓(2-2)、球头螺栓固定板(2-3)、防松螺母(2-4)和嵌入式定心调节板(2-5)，

所述涂覆刮刀安装基座组件包括基准横梁(1-1)、球头螺栓盖板(1-3)、锁紧螺钉(1-4)和球端顶调螺钉(1-5)，

其中，球头螺栓(2-2)具有球头和与球头连接的杆部，球头内嵌入涂覆刮刀本体(2-1)的球面凹槽内，球头螺栓固定板(2-3)穿入球头螺栓(2-2)后抵接基准横梁(1-1)底端面，球头螺栓固定板(2-3)固定在基准横梁(1-1)底端面和涂覆刮刀本体(2-1)顶端面之间，以使球头螺栓(2-2)的球头在一个相对封闭的球形腔体内，球头螺栓(2-2)以涂覆刮刀本体(2-1)的球面凹槽为支撑面可灵活转动，嵌入式定心调节板(2-5)卡装在涂覆刮刀本体(2-1)顶端面的定位卡槽内，所述定心调节板(2-5)顶部设有定心球面，防松螺母(2-4)设置在球头螺栓(2-2)杆部上，球头螺栓(2-2)的杆部设置有螺纹，该杆部贯穿基准横梁(1-1)，基准横梁(1-1)的顶端面处开设有凹槽，以用于球头螺栓(2-2)杆部伸出后螺旋固定防松螺母(2-4)，球头螺栓盖板(1-3)盖合固定在基准横梁(1-1)的凹槽处，

基准横梁(1-1)两端均设有用于水平调整的球端顶调螺钉(1-5)和锁紧固定用的锁紧螺钉(1-4)，球端顶调螺钉(1-5)设置在基准横梁(1-1)对应的螺孔内并且球端顶调螺钉(1-5)的球面端抵接在定心调节板(2-5)的定心球面处，从而能实现位置调节。

2.如权利要求1所述的增材制造快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置，其特征在于，基准横梁(1-1)呈长条状矩形体，所述涂覆刮刀安装基准横梁加工量少，形状规则，以能有效避免加工过程中应力变形。

3.如权利要求2所述的增材制造快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置，其特征在于，基准横梁(1-1)的顶端面处开设的凹槽位于基准横梁质心处。

4.如权利要求3所述的增材制造快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置，其特征在于，基准横梁(1-1)两端各具有三个球端顶调螺钉(1-5)，三个球端顶调螺钉(1-5)并列设置，两端的球端顶调螺钉(1-5)关于基准横梁(1-1)的质心对称。

5.如权利要求4所述的增材制造快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置，其特征在于，所述涂覆刮刀安装基座组件还包括气管支撑架(1-2)，基准横梁(1-1)的后侧配有气管支撑架(1-2)的安装螺孔，以保证气管有效固定。

6.如权利要求5所述的增材制造快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置，其特征在于，球头螺栓转动范围为以Z轴为轴心可作360°旋转，X轴Y轴摆动幅度0°～15°。

7.如权利要求6所述的增材制造快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置，其特征在于，所述涂覆刮刀本体设有跑道形凹槽，凹槽长度超过外界成型台面两侧各3～5mm，凹槽容积为整个成型台板下降单层厚度所需胶液体积最大值的1.5～2倍，从而能避免涂覆过程中出现缺液现象。

8.如权利要求7所述的增材制造快速成型设备的涂覆刮刀精确调整装置，其特征在于，所述涂覆刮刀组件还包括液位视窗(2-6)和真空气管接头(2-7)，液位视窗(2-6)嵌装在涂覆刮刀本体(2-1)凹槽外壁的视窗口卡槽内，真空气管接头(2-7)安装在涂覆刮刀本体(2-1)腔体接气源的螺孔中。

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