CN110884117A - 一种带有自动调平装置的3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带有自动调平装置的3D打印机，包括打印平台，底部设有用于打印模型的成型面；调节板，沿水平方向延伸，打印平台浮动支撑在调节板上；调平机构，包括设置在调节板上的至少三个定位部件以及动力组件，打印平台通过至少三个定位部件浮动支撑在调节板上，至少三个定位部件始终与打印平台点接触，三个定位部件与打印平台的接触点不共线且限定一与成型面相平行的校正面，其中，三个定位部件中的至少一个定位部件被配置成在上下方向上是可移动的，动力组件被配置成驱动可移动的至少一个定位部件沿上下方向移动，以使得校正面与水平面相平行。与现有技术中相比，本案能够实现成型面的自动调平，调平效率更高、操作更加便捷。

Description

一种带有自动调平装置的3D打印机

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，特别涉及一种能够对打印平台进行自动调平的3D打印机。

背景技术

3D打印机是通过激光照射一定层厚的树脂液体材料，使其固化粘结在打印平台上，然后打印平台在升降机构的驱动下先上升再下降，上升和下降的差值为一个层厚距离后，则继续下一个层厚距离的打印过程，层层堆叠直至打印完成。在打印过程中，打印平台为承载部分，模型的每层成型前，打印平台受到升降机构向下的驱动力以及液槽内树脂溶液的浮力等作用力，每层模型成型后,打印平台受到升降机构向上的驱动力以及打印平台的成型面与液槽底部平面间的拉拔力等作用力，以上因素都会导致打印平台与树脂液槽底部平面间的相对位置会有偏差，从而打印平台相对水平面产生一定的倾斜，需要频繁调平平台，方能继续打印，否则模型难以成型或模型成型时产生角度错位，产生次品。

现有的3D打印机在对打印平台进行调平操作时，普遍的做法是，需要人工以树脂液槽底部平面为基准，一般使用螺丝组件调节打印平台并将打印平台与调节板相固定。如公开号为CN107399079A的中国专利公开的调平结构，将打印平台通过螺丝组件与调节板连接，并在打印平台的四个角下部设置压力传感器，需要人工反复操作，手动调平，直至四个压力传感器的实测压力值全部相等或相差不大，才完成打印平台的调平，由于需要调平的压力数据参数过多，需要频繁重复操作，操作起来比较繁琐，且每次调平都是人工手动调平，逐个比对参数，劳动强度高，效率低下。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够自动调平、调平效率更高、操作更加便捷的一种带有自动调平装置的3D打印机。

为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种带有自动调平装置的3D打印机，包括：

打印平台，底部设有用于打印模型的成型面；

调节板，沿水平方向延伸，所述的打印平台浮动支撑在调节板上；

调平机构，包括设置在所述调节板上的至少三个定位部件以及动力组件，所述的打印平台通过所述的至少三个定位部件浮动支撑在调节板上，至少三个所述的定位部件始终与打印平台点接触，三个所述定位部件与打印平台的接触点不共线且限定一与成型面相平行的校正面，其中，三个所述定位部件中的至少一个定位部件被配置成在上下方向上是可移动的，所述的动力组件被配置成驱动可移动的至少一个定位部件沿上下方向移动，以使得校正面与水平面相平行。

上述技术方案中，优选的，还包括控制单元，控制单元包括控制器、用于检测校正面是否水平的检测组件，所述的控制器与检测组件信号连接，所述的控制器与动力组件控制连接，所述的控制器被配置成基于检测组件反馈的检测结果来控制动力组件工作。

上述技术方案中，优选的，所述的检测组件包括安装在打印平台上的倾角传感器，所述的控制器内预设有水平面倾角标准值，所述的控制器被配置成基于倾角传感器反馈的倾角信号与水平面倾角标准值的比较结果来控制动力组件工作。

上述技术方案中，优选的，所述的检测组件包括至少一对压力传感器，所述的三个定位部件中，其中一个定位部件固定设置在调节板上，其余两个定位部件被配置成在上下方向上是可移动的，一对所述的压力传感器分别设置在可移动的两个定位部件与打印平台的接触点位置，所述的控制器内预设有压差标准值，所述的控制器被配置成基于一对压力传感器反馈的压力信号的差值与压差标准值的比较结果来控制动力组件工作。

上述技术方案中，优选的，所述的控制器与3D打印机的升降机构控制连接，所述的控制器内预设有压力阈值，所述的控制器被配置成基于至少一个压力传感器反馈的压力信号与压力阈值的比较结果来控制升降机构工作。

上述技术方案中，优选的，所述的升降机构包括沿上下方向延伸的滑轨、滑动连接在滑轨上的滑座、升降电机以及传动连接在升降电机与滑座之间的丝杆，所述的调节板具有沿上下方向延伸的固定部，所述的固定部与滑座相固定。

上述技术方案中，优选的，所述的调节板具有水平中心线，其中一个定位部件位于水平中心线上，其余两个定位部件沿水平中心线的两侧对称分布。

上述技术方案中，优选的，所述打印平台的顶部设有带有插槽的浮动连接部，所述的调节板上设有与插槽相配合的插接部。

上述技术方案中，优选的，所述的动力组件包括电机、齿轮以及调平升降块，所述的齿轮同轴固定在电机的输出轴上，所述的调节板上贯穿设置有限位孔，所述的调平升降块滑动配合在限位孔内，所述的调平升降块具有与齿轮相互啮合的弧形齿条部，其中一个定位部件固定设置在调节板上，其余两个定位部件均与所述的调平升降块相固定。

上述技术方案中，优选的，所述的调节板上贯穿设置有螺丝孔，固定设置在所述调节板上的定位部件为螺纹连接在螺丝孔内的顶丝。

本发明通过在调节板上设置至少三个定位部件和动力组件，打印平台通过至少三个定位部件浮动支撑在调节板上，至少三个定位部件始终与打印平台点接触，三个定位部件与打印平台的接触点不共线且限定一与成型面相平行的校正面，其中，三个定位部件中的至少一个定位部件被配置成在上下方向上是可移动的，动力组件被配置成驱动可移动的至少一个定位部件沿上下方向移动，以使得校正面与水平面相平行，与现有技术中采用手动多次重复调平的结构相比，本案通过动力组件来调节三个定位部件中的至少一个，从而实现成型面的自动调平，调平效率更高、操作更加便捷。

附图说明

图1是本发明自动调平装置的立体图一；

图2是本发明自动调平装置的立体图二；

图3是本发明自动调平装置的主视透视图；

图4是本发明自动调平装置的右视透视图；

图5是本发明自动调平装置的俯视透视图；

图6是本发明自动调平装置的调节板的立体图一；

图7是本发明自动调平装置的调节板的立体图二；

图8是本发明自动调平装置的调节板的主视透视图；

图9是本发明自动调平装置的调节板的右视透视图；

图10是本发明自动调平装置的调节板的俯视透视图；

其中：1、打印平台；11、成型面；12、浮动连接部；121、插槽；

2、调节板；21、固定部；22、水平中心线；23、插接部；24限位孔；25、螺丝孔；

3、调平机构；31、第一定位部件；32、第二定位部件；33、第三定位部件；34、动力组件；341、电机；342、齿轮；343、调平升降块；3431、弧形齿条部；

41、第一压力传感器；42、第二压力传感器。

具体实施方式

为详细说明发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。其中，本实施例中所述的上、下、左、右、前、后位置关系与图1、图6中所示的各个位置关系分别相对应。

本发明的自动调平装置主要用于3D打印机，具体可用于DLP类型3D打印机上对打印平台进行自动调平，调平效率更高，操作更简便。

如图1、图6所示，自动调平装置包括打印平台1、调节板2以及调平机构3以及控制单元（图未示）。

如图2、图7所示，打印平台1的底部设置有用于打印模型的成型面11。打印平台1的顶部设有带有插槽121的浮动连接部12，调节板2沿前后方向延伸且具有与插槽121相配合的插接部23。打印平台1通过浮动连接部12与调节板2相插接配合，从而浮动支撑在调节板2上。调节板2与3D打印机的升降机构（图未示）相连接。具体的，升降机构包括沿上下方向延伸的滑轨、滑动连接在滑轨上的滑座、升降电机以及传动连接在升降电机与滑座之间的丝杆，调节板2具有沿上下方向延伸的固定部21，固定部21与滑座相固定。当然，在其他实施例中，打印平台与调节板之间的浮动连接结构不限于采用插接配合的结构，也可采用悬挂的结构。

如图3、图4、图8、图9所示，调平机构3包括设置在调节板2上的第一定位部件31、第二定位部件32、第三定位部件33以及动力组件34。打印平台1通过三个定位部件浮动支撑在调节板2上，三个定位部件始终与打印平台1点接触，三个定位部件与打印平台1的接触点不共线且限定一与成型面11相平行的校正面A，其中一个定位部件是固定设置在调节板上的，其余两个定位部件被配置成在上下方向上是可移动的。动力组件配置成驱动可移动的两个定位部件沿上下方向移动，以使得校正面A与水平面相平行。具体的，动力组件34包括电机341、齿轮342以及调平升降块343，齿轮342同轴固定在电机341的输出轴上，调节板2上贯穿设置有限位孔24，调平升降块343沿上下方向滑动配合在限位孔24内，调平升降块343具有与齿轮342相互啮合的弧形齿条部3431，其中，第一定位部件31固定设置在调节板2上，其余两个定位部件均与调平升降块343相固定。调节板2上贯穿设置有螺丝孔25，固定设置在调节板2上的第一定位部件31为螺纹连接在螺丝孔25内的顶丝。在其他实施例中，三个定位部件中的至少一个定位部件被配置成在上下方向上是可移动的，动力组件被配置成驱动可移动的至少一个定位部件沿上下方向移动，以使得校正面A与水平面相平行即可。换言之，有如下几种具体调平方案，第一种情形是，其中一个定位部件固定设置在调节板上，并且该固定的定位部件与打印平台的接触点形成一个支点，其余两个定位部件活动设置在调节板上并且在上下方向是可移动的，并且该两个可移动的定位部件与打印平台的接触点作为调平点，通过动力组件驱动该两个定位部件移动，从而改变该两个调平点的上下位置来调节校正面，使校正面与水平面相平行。第二种情形是，其中两个定位部件固定设置在调节板上，并且该固定的两个定位部件与打印平台的接触点形成两个支点，剩余的一个定位部件活动设置在调节板上并且在上下方向是可移动的，并且该可移动的定位部件与打印平台的接触点作为调平点，通过动力组件驱动该定位部件移动，从而改变该调平点的上下位置来调节校正面，使校正面与水平面相平行。第三种情形是，三个定位部件均活动设置在调节板上并且在上下方向上是可移动的，并且该三个定位部件与打印平台的接触点均作为调平点，通过动力组件分别驱动该三个定位部件移动，从而改变该三个调平点的上下位置来调节校正面，使校正面与水平面相平行。除此之外，上述所述的定位部件不限于三个，可以设置更多个，使得打印平台的校正调平过程更加顺畅、精度更高。

调节板2具有水平中心线22，为了便于同步调节第二定位部件32和第三定位部件33，第一定位部件31位于水平中心线22上，第二定位部件32与第三定位部件33沿水平中心线22的两侧对称分布。

控制单元包括控制器、用于检测校正面是否水平的检测组件，控制器与检测组件信号连接，控制器与动力组件34控制连接，控制器被配置成基于检测组件反馈的检测结果来控制动力组件34工作。具体的，检测组件包括第一压力传感器41和第二压力传感器42，第一压力传感器41设置在第一定位部件31与打印平台1的接触点位置，第二压力传感器42设置在第二定位部件32与打印平台1的接触点位置。控制器内预设有压差标准值，控制器被配置成基于一对压力传感器反馈的压力信号的差值与压差标准值的比较结果来控制动力组件34工作。当两压力传感器反馈的实测压力值的差值大于压差标准值时，则控制器控制动力组件34开启工作，从而驱动并调节第一定位部件31和第二定位部件32的上下位置，使校正面趋于水平，直至两压力传感器反馈的实测压力值的差值小于或等于压差标准值时，则控制器控制动力组件34停止工作。

在其他实施例中，检测组件不限于采用上述所述的压力传感器的检测结构，也可采用现有技术中已知的倾角传感器，例如，将倾角传感器安装在打印平台上，水平安装或垂直安装均可，控制器内预设有水平面倾角标准值，控制器被配置成基于倾角传感器反馈的倾角信号与水平面倾角标准值的比较结果来控制动力组件工作。具体的，当倾角传感器反馈的实测倾角值大于倾角标准值时，则控制器控制动力组件开启工作，从而驱动并调节两定位部件的上下位置，使校正面趋于水平，直至倾角传感器反馈的实测倾角值小于或等于倾角标准值时，则控制器控制动力组件停止工作。

为了避免打印平台在打印过程中，由于意外而与工作台或液槽之外的实物之间产生较大的撞击，控制器与3D打印机的升降机构控制连接，控制器内预设有压力阈值，控制器被配置成基于至少一个压力传感器反馈的压力信号与压力阈值的比较结果来控制升降机构工作。具体的，当第一压力传感器41与/或第二压力传感器42反馈的实测压力值大于或等于压力阈值时，则控制器控制升降机构停止工作。

自动调平装置的工作原理如下：控制单元控制升降机构工作，升降机构驱动打印平台1下降，打印平台1下降至与液槽的内底壁相接触，从而控制单元即能够接收到第一压力传感器41和第二压力传感器42发送的实测压力值，控制单元基于两压力传感器的实测压力值的差值与其内部预设的压差标准值进行比较，当两压力传感器的实测压力值的差值大于压差标准值时，则控制单元控制调平机构的电机341开启工作，从而齿轮342与调平升降块343的弧形齿条部3431啮合传动，两压力传感器的实测压力值趋于接近，直至两压力传感器的实测压力值的差值小于或等于控制单元内部预设的压差标准值时，则控制单元控制电机341停止，齿轮342与弧形齿条部3431保持锁止状态，即可完成打印平台的调平作业。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有自动调平装置的3D打印机，包括：

打印平台（1），底部设有用于打印模型的成型面（11）；

调节板（2），沿水平方向延伸，所述的打印平台（1）浮动支撑在调节板（2）上；其特征在于，还包括，

调平机构（3），包括设置在所述调节板（2）上的至少三个定位部件（31；32；33）以及动力组件（34），所述的打印平台（1）通过所述的至少三个定位部件（31；32；33）浮动支撑在调节板（2）上，至少三个所述的定位部件（31；32；33）始终与打印平台（1）点接触，三个所述定位部件（31；32；33）与打印平台（1）的接触点不共线且限定一与成型面（11）相平行的校正面，其中，三个所述定位部件（31；32；33）中的至少一个定位部件被配置成在上下方向上是可移动的，所述的动力组件（34）被配置成驱动可移动的至少一个定位部件沿上下方向移动，以使得校正面与水平面相平行。

2.根据权利要求1所述的一种带有自动调平装置的3D打印机，其特征在于：还包括控制单元，控制单元包括控制器、用于检测校正面是否水平的检测组件，所述的控制器与检测组件信号连接，所述的控制器与动力组件（34）控制连接，所述的控制器被配置成基于检测组件反馈的检测结果来控制动力组件（34）工作。

3.根据权利要求2所述的一种带有自动调平装置的3D打印机，其特征在于：所述的检测组件包括安装在打印平台（1）上的倾角传感器，所述的控制器内预设有水平面倾角标准值，所述的控制器被配置成基于倾角传感器反馈的倾角信号与水平面倾角标准值的比较结果来控制动力组件（34）工作。

4.根据权利要求2所述的一种带有自动调平装置的3D打印机，其特征在于：所述的检测组件包括至少一对压力传感器（41；42），所述的三个定位部件（31；32；33）中，其中一个定位部件固定设置在调节板（2）上，其余两个定位部件被配置成在上下方向上是可移动的，一对所述的压力传感器（41；42）分别设置在可移动的两个定位部件与打印平台（1）的接触点位置，所述的控制器内预设有压差标准值，所述的控制器被配置成基于一对压力传感器（41；42）反馈的压力信号的差值与压差标准值的比较结果来控制动力组件（34）工作。

5.根据权利要求4所述的一种带有自动调平装置的3D打印机，其特征在于：还包括升降机构，所述的控制器与升降机构控制连接，所述的控制器内预设有压力阈值，所述的控制器被配置成基于至少一个压力传感器反馈的压力信号与压力阈值的比较结果来控制升降机构工作。

6.根据权利要求5所述的一种带有自动调平装置的3D打印机，其特征在于：所述的升降机构包括沿上下方向延伸的滑轨、滑动连接在滑轨上的滑座、升降电机以及传动连接在升降电机与滑座之间的丝杆，所述的调节板（2）具有沿上下方向延伸的固定部（21），所述的固定部（21）与滑座相固定。

7.根据权利要求1所述的一种带有自动调平装置的3D打印机，其特征在于：所述的调节板（2）具有水平中心线（22），其中一个定位部件位于水平中心线（22）上，其余两个定位部件沿水平中心线（22）的两侧对称分布。

8.根据权利要求1所述的一种带有自动调平装置的3D打印机，其特征在于：所述打印平台（1）的顶部设有带有插槽（121）的浮动连接部（12），所述的调节板（2）上设有与插槽（121）相配合的插接部（23）。

9.根据权利要求1或4所述的一种带有自动调平装置的3D打印机，其特征在于：所述的动力组件（34）包括电机（341）、齿轮（342）以及调平升降块（343），所述的齿轮（342）同轴固定在电机（341）的输出轴上，所述的调节板（2）上贯穿设置有限位孔（24），所述的调平升降块（343）沿上下方向滑动配合在限位孔（24）内，所述的调平升降块（343）具有与齿轮（342）相互啮合的弧形齿条部（3431），其中一个定位部件固定设置在调节板（2）上，其余两个定位部件均与所述的调平升降块（343）相固定。

10.根据权利要求9所述的一种带有自动调平装置的3D打印机，其特征在于：所述的调节板（2）上贯穿设置有螺丝孔（25），固定设置在所述调节板（2）上的定位部件为螺纹连接在螺丝孔（25）内的顶丝。

Images