CN110587981A - 立体打印装置 - Google Patents

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倪志铭
黄澄富
李安修
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Abstract

本发明提供一种立体打印装置。立体打印装置包括基座、龙门架、成型平台、盛槽、可调整平台、驱动模块以及控制模块。龙门架与盛槽分别配置于基座，成型平台可动地组装于龙门架。可调整平台设置于龙门架与成型平台之间，或设置于盛槽与基座之间。驱动模块连接成型平台与龙门架。控制模块电性连接驱动模块，以驱动成型平台沿龙门架往复移动，而使成型平台移入或移出盛槽。在进行立体打印之前，控制模块通过驱动模块将成型平台移入并抵接盛槽，且驱动并变形可调整平台，而确认成型平台与盛槽的接触面一致。

Description

立体打印装置
技术领域
本发明涉及一种立体打印装置。
背景技术
随着科技的日益发展，许多利用逐层建构模型等加成式制造技术(additivemanufacturing technology)来建造物理三维(three-dimensional,3-D)模型的不同方法已纷纷被提出。一般而言，加成式制造技术是将利用电脑辅助设计(computer-aideddesign,CAD)等软体建构的3D模型的设计数据转换为连续堆叠的多个薄(准二维)横截面层。
目前已发展出许多可以形成多个薄横截面层的方式。举例来说，光敏树脂(photopolymer)作为多数立体打印装置所用的液态成型材，通过在液态成型材中设置成型平台，并依据3D模型的设计数据建构的X-Y-Z坐标驱动光源沿着X-Y坐标移动照射液态成型材，从而将液态成型材固化出正确的横截面层形状。接着，随着成型平台沿Z轴移动而逐渐移出盛装有液态成型材的盛槽，液态成型材便可在逐层固化及堆叠的状态下进而在成型平台上形成立体物件。
正因如此，成型平台与盛槽之间的对应位置是否达到所需的对应条件，便成为影响立体打印物件的品质的其中一项重要因素。然而，在现有立体打印装置中，不是没有提供使用者在立体打印前如何确认所述对应条件的方法，便是使用者需通过额外的工具及繁杂工序才能对所述对应条件进行确认，因此仍无法提供有效的解决手段以让成型平台与盛槽之间的对应位置符合所述对应条件。
发明内容
本发明是针对一种立体打印装置，成型平台及盛槽能进行校正。
根据本发明的实施例，立体打印装置包括基座、龙门架、成型平台、盛槽、可调整平台、驱动模块以及控制模块。龙门架与盛槽分别设置于基座。成型平台可动地组装于龙门架。可调整平台设置于龙门架与成型平台之间，或设置于盛槽与基座之间。驱动模块连接成型平台与龙门架。控制模块电性连接驱动模块。控制模块通过驱动模块驱动成型平台沿龙门架往复移动，以使成型平台移入或移出盛槽。在立体打印装置进行立体打印之前，控制模块通过驱动模块而将成型平台移入盛槽并抵接盛槽，以驱动可调整平台变形，而确认成型平台与盛槽的接触面一致。
基于上述，立体打印装置通过成型平台、盛槽与可调整平台的对应设置，而在立体打印之前，先驱动成型平台抵接于盛槽的内底面，并在持续施力的状态下进而驱动可调整平台产生变形，因而能让成型平台的成型面与盛槽的内底面保持紧贴状态，从而确认两者的接触面一致，因此能避免两者之间存在间隙或是呈非平行的相对倾斜状态而影响后续立体打印的品质。
附图说明
包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
图1是依据本发明一实施例的立体打印装置的示意图；
图2是图1的立体打印装置于另一状态的示意图；
图3是图1的立体打印装置于另一视角的部分构件示意图；
图4是立体打印装置相关构件的电性关系图；
图5是立体打印装置的简单侧视图；
图6是立体打印装置于另一状态的简单侧视图；
图7是立体打印装置的控制方法的流程图；
图8是立体打印装置的驱动模块的驱动电压示意图；
图9是本发明另一实施例的立体打印装置的简单侧视图。
附图标号说明
100：立体打印装置；
110：基座；
120：龙门架；
130：盛槽；
140：成型平台；
150：驱动模块；
151、152：马达；
160：控制模块；
170、270：可调整平台；
171：第一板件；
172：第二板件；
173A～173D、272：弹性件；
174A～174D、273：锁附件；
175A～175D：杆件
271：板件
P1：表面；
S1：成型面；
S2：内底面；
S01～S04：步骤；
T1、T2：失速警戒单元；
X-Y-Z：直角坐标。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。
图1是依据本发明一实施例的立体打印装置的示意图。图2是图1的立体打印装置于另一状态的示意图。图3是图1的立体打印装置于另一视角的部分构件示意图。图4是立体打印装置相关构件的电性关系图。同时提供直角坐标X-Y-Z以利于描述相关构件。请同时参考图1至图4，在本实施例中，立体打印装置100例如是立体光刻设备(stereolithographyapparatus,SLA)，其包括基座110、龙门架120、盛槽130、成型平台140、驱动模块150以及控制模块160。龙门架120设置于基座110且局部凸出于表面P1上，驱动模块150连接成型平台140与龙门架120，控制模块160电性连接驱动模块150，以让成型平台140通过驱动模块150而沿Z轴可动地组装于龙门架120，也就是让控制模块160通过驱动模块150而得以驱动成型平台140沿龙门架120往复移动，以让成型平台140得以移入盛槽130或移出盛槽130。盛槽130设置于基座110，且可调整平台170设置于盛槽130与基座110之间。
再者，立体打印装置100通过设置于盛槽130底部的固化光源(未示出)，以让控制模块160驱动固化光源以提供固化光线，并使固化光线穿过透明的盛槽130底部，而能对盛槽130内的液态成型材(未示出)进行照射固化。换句话说，在立体打印装置100进行立体打印时，控制模块160控制并驱动成型平台140移入盛槽130以接触(或浸入)其内的液态成型材，接着，控制模块160便依据所欲成型立体物件的轮廓的相关数字信息，而驱动固化光源提供固化光线以对特定位置的液态成型材进行扫描照射并固化，以在成型平台140的成型面S1与盛槽130的内底面S2之间形成固化层，而后让固化层从盛槽130底部脱离而留于成型平台140的成型面S1上。随着重复上述固化、脱离等动作以及成型平台140逐渐移离盛槽130的内底面S2，便能让多个固化层逐次堆叠在成型面S1上，直至完成立体物件。在此需说明的是，上述仅略说相关立体打印动作，其余未提及者已能从现有技术中得知故不再赘述。
在本实施例中，驱动模块150包括一对马达151、152，且马达151、152各具有失速警戒单元T1、T2，其中失速警戒单元T1、T2用以感测马达151、152的驱动电压并予以判断是否存在失速状态，控制模块160电性连接马达151、152及其失速警戒单元T1、T2，且控制模块160依据失速警戒单元T1、T2的感测及判断信息，而据以决定驱动成型平台140的手段。
图5是立体打印装置的简单侧视图。图6是立体打印装置于另一状态的简单侧视图。请同时参考图3、图5与图6，再者，本实施例的可调整平台170包括第一板件171、第二板件172与弹性件，在此以多个弹性件173A～173D作为例示但不以此为限，第一板件171固定于基座110，弹性件173A～173D分别配置于第一板件171上，第二板件172通过弹性件173A～173D而浮动地配置于第一板件171上，盛槽130配置于第二板件172上。进一步地说，可调整平台170还包括杆件175A～175D与锁附件174A～174D(其对应前述弹性件173A～173D的数量)，杆件175A～175D设置于第二板件172且穿过弹性件173A～173D与第一板件171，锁附件174A～174D位于第一板件171背对第二板件172的一侧且锁附于杆件175A～175D。在此，杆件175A～175D具有螺纹，而锁附件174A～174D例如是螺帽，用以将第一板件177、弹性件173A～173D与第二板件172锁固在一起，也就是说，当使用者将螺帽松离第一板件171时，盛槽130通过可调整平台170而呈浮动状态。在另一未示出的实施例中，第二板件172可与盛槽130形成一体结构，也就是相当于将盛槽130直接组装并抵接于弹性件173A～173D上。
图7是立体打印装置的控制方法的流程图。图8是立体打印装置的驱动模块的驱动电压示意图。请参考图7、图8并对照图5与图6，在本实施例中，为让成型平台140与盛槽130是呈现彼此一致而无相对倾斜的状态，藉以在进行立体打印时获得较佳的立体打印品质。在此，立体打印装置100的控制方法包括：步骤S01，控制模块160驱动成型平台140移入盛槽130并抵接盛槽130，也就是让成型平台140的成型面S1与盛槽130的内底面S2得以相互接触，如图5所示，由于考量到成型平台140的成型面S1与盛槽130的内底面S2在刚接触时并非是彼此平行的状态，因此接着于步骤S02中，控制模块160持续驱动成型平台140朝负Z轴方向下压，此时已接触内底面S2的部分会因此驱动且变形可调整平台170，而成型平台140原本尚未接触内底面S2的部分则可望抵接至内底面S2，以达到如图6所示状态。
也就是说，由于本实施例的盛槽130是通过可调整平台170而先以浮动状态配置于基座110，因此在步骤S02的过程中，控制模块160通过驱动模块150而让成型平台140抵接盛槽130并持续下压施力时，盛槽130与可调整平台170的第二板件172便会因此持续下移(移向第一板件171)，并进而造成弹性件173A～173D变形。在执行步骤S02的同时，控制模块160也会依据失速警戒单元T1、T2所取得马达151、152的状态而调整其驱动成型平台140的手段。
进一步地说，从图8所示马达的驱动电压的变化能清楚得知，本实施例的马达151、152在驱动成型平台140沿龙门架120移动但并未与盛槽130抵接时，其驱动电压的平均值约为754mv，在此定义为常设值，而马达151、152达到失速状态的驱动电压是795mv，在此定义为警戒值。因此，控制模块160便是以754mv至795mv的范围作为驱动成型平台140的依据。也就是说，控制模块160在执行步骤S02时，会控制驱动模块150移动成型平台140下移，直至驱动模块150的每个马达151、152的驱动电压皆是介于前述常设值与警戒值之间。
经由前述步骤S02，其所能达到的效果即是，控制模块160能通过驱动模块150而移动成型平台140下移并抵接盛槽130，且驱使可调整平台170产生变形，也就是让可调整平台170处于过压状态，藉此便能确保成型平台140的成型面S1与盛槽130的内底面S2是紧贴而无间隙，也就是两者的接触面(成型面S1与内底面S2)得以取得一致的状态。需提及的是，马达的驱动电压介于所述常设值与警戒值之间即是代表受该马达151或152驱动的成型平台140的局部是通过抵压盛槽130而造成可调整平台170处于过压的状态，而这些数值范围会因马达151、152的形式、成型平台140、盛槽130或可调整平台170的调整机构而有所不同。
接着，在步骤S03中，当完成确认所有马达151、152的驱动电压皆是介于所述常设值与警戒值之间后，便能驱使可调整平台170的锁附件174A～174D将第一板件177、弹性件173A～173D与第二板件172锁固在一起，也就是保持可调整平台170的变形状态，而确保盛槽130仍是与成型平台140处于彼此一致的状态。最终，在步骤S04中，控制模块160便能驱使立体打印装置100开始进行立体打印动作，且因前述步骤S01至步骤S03的执行，在立体打印动作，成型平台140逐渐移离盛槽130而使固化层逐渐堆叠成立体物件的过程中，成型平台140的成型面S1仍是处于平行于盛槽130的内底面S2的状态，因而得以取得较佳的打印品质。
图9是本发明另一实施例的立体打印装置的简单侧视图。请参考图9，与前述实施例不同的是，本实施例的立体打印装置中，可调整平台270是设置在成型平台140与龙门架120之间，更进一步地说，可调整平台270包括板件271、弹性件272与锁附件273，其中板件271固定于龙门架120的横架121上，其中横架121是受驱动模块150(马达151、152)而被移动。弹性件272配置且抵接于板件271与成型平台140之间，以使成型平台140通过弹性件272而相对于板件271呈浮动。
锁附件273穿过板件271与弹性件272而锁入成型平台140，锁附件273用以调整并固定板件271、弹性件272与成型平台140的状态。
如此一来，当控制模块160通过驱动模块150而驱动成型平台140抵压于盛槽130时，也会造成可调整平台270变形时，也就是成型平台140会朝向板件271移动且变形弹性件272的状态，此举同样能让控制模块160通过失速警戒单元T1、T2所感测到的驱动电压，而据以控制成型平台140与盛槽130之间的抵压关系而让可调整平台270达到所需的过压状态，此部分已于前述实施例提及便不再赘述。
另需说明的是，图9所述实施例与前述实施例各自用以组装及固定的相关手段(例如杆件或锁附件)可彼此通用。
综上所述，在本发明的上述实施例中，立体打印装置通过成型平台、盛槽与可调整平台的对应设置，而在立体打印之前，先驱动成型平台抵接于盛槽的内底面，并在持续施力的状态下进而驱动可调整平台产生变形，因而能让成型平台的成型面与盛槽的内底面保持紧贴状态，从而确认两者的接触面一致，因此能避免两者之间存在间隙或是呈非平行的相对倾斜状态而影响后续立体打印的品质。无论可调整平台是设置在龙门架与成型平台之间，或是设置于盛槽与基座之间，皆能通过成型平台与盛槽相互抵压的动作而达到变形，故而控制模块便能依据失速警戒单元所感测到驱动模块的驱动电压，而据以控制可调整平台的变形程度，且以此作为成型平台与盛槽过压状态的控制依据。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种立体打印装置，其特征在于，包括：
基座；
龙门架，设置于所述基座上；
成型平台，可动地组装于所述龙门架；
盛槽，设置于所述基座；
可调整平台，设置于所述龙门架与所述成型平台之间，或设置于所述盛槽与所述基座之间；
驱动模块，连接所述成型平台与所述龙门架；以及
控制模块，电性连接所述驱动模块，所述控制模块通过所述驱动模块驱动所述成型平台沿所述龙门架往复移动，以使所述成型平台移入或移出所述盛槽，在所述立体打印装置进行立体打印之前，所述控制模块通过所述驱动模块而将所述成型平台移入所述盛槽并抵接所述盛槽，以驱动所述可调整平台变形，而确认所述成型平台与所述盛槽的接触面一致，其中所述驱动模块包括至少一马达，所述马达具有失速警戒单元，电性连接所述控制模块，所述失速警戒单元用以感测并判断所述马达的驱动电压，所述控制模块依据所述失速警戒单元的感测及判断信息而驱动所述成型平台。
2.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，所述失速警戒单元提供警戒值，而当所述控制模块通过所述马达驱动所述成型平台移动但未抵接所述盛槽时，所述马达的驱动电压是常设值，当所述控制模块通过所述马达驱动所述成型平台移动且抵接所述盛槽而变形所述调整平台时，所述马达的驱动电压介于所述常设值与所述警戒值之间。
3.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，所述可调整平台设置于所述盛槽与所述基座之间，所述可调整平台包括：
第一板件，固定于所述基座；
弹性件，配置于所述第一板件上；以及
第二板件，通过所述弹性件而浮动地配置于所述第一板件上，所述盛槽配置于所述第二板件上，当所述可调整平台受驱动而变形时，所述盛槽与所述第二板件朝向所述第一板件移动且变形所述弹性件。
4.根据权利要求3所述的立体打印装置，其特征在于，所述可调整平台还包括杆件与锁附件，所述杆件设置于所述第二板件且穿过所述弹性件与所述第一板件，所述锁附件位于所述第一板件背对所述第二板件的一侧且锁附于所述杆件，所述锁附件用以固定所述第一板件、所述弹性件与所述第二板件的状态。
5.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，所述可调整平台设置于所述龙门架与所述成型平台之间，所述龙门架具有横架，受所述驱动模块而移动，所述可调整平台包括：
板件，固定于所述横架；以及
弹性件，配置且抵接于所述板件与所述成型平台之间，以使所述成型平台通过所述弹性件而相对于所述板件呈浮动，当所述可调整平台受驱动而变形时，所述成型平台朝向所述板件移动且变形所述弹性件。
6.根据权利要求5所述的立体打印装置，其特征在于，所述可调整平台还包括锁附件，所述锁附件穿过所述板件与所述弹性件而锁入该成型平台，所述锁附件用以调整并固定所述板件、所述弹性件与所述成型平台的状态。
7.根据权利要求2所述的立体打印装置，其特征在于，所述驱动模块包括多个马达，各所述马达具有所述失速警戒单元，电性耦接于所述控制模块，当所有所述马达分别产生的驱动电压皆介于所述常设值与所述警戒值之间后，所述立体打印装置进行立体打印。
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