CN111907059B - 积层成形系统 - Google Patents

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Abstract

一种积层成形系统，包含用于将多个片状、粉状或粒状的塑料基材加热熔融成熔胶物质并输出的熔胶输送单元、喷嘴单元，及载台单元。所述喷嘴单元包括界定出热浇道的模头，所述热浇道具有供所述熔胶物质通过的入口，及供所述熔胶物质输出的出口。所述载台单元包括可受控制而相对于所述模头移动的滑台。所述熔胶输送单元可直接加入不须预先加工的塑料基材，并可将所述塑料基材熔融成熔胶物质后，经所述热浇道挤出至所述滑台上后冷却固化成形，由于不需预先加工，且可使用各种不同的片状、粉状或粒状塑料基材而不受限制，自由度大。

Description

积层成形系统
技术领域
本发明涉及一种成形系统，特别是涉及一种可直接使用片状、粉状或粒状的塑料基材作为原料的积层成形系统。
背景技术
积层制造成形技术是近来发展十分快速并受到重视的技术，其主要是以数字的模型文件为基础，并运用粉末金属或塑料等可黏合的材料，以逐层累积的加法方式来构造物体。一般以塑料作为材料的积层成形系统仅能以预先加工的塑料线材做为基材，这些塑料线材与一般塑料加工常用的塑料颗粒不同，因此必须另外将塑料颗粒加工成塑料线材，步骤较繁复，且并非所有种类的塑料颗粒都可加工成塑料线材，导致所述积层成形系统的塑料基材种类受限，因此仍具有可进步的空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可直接使用片状、粉状或粒状的塑料基材的积层成形系统。
本发明积层成形系统，所述积层成形系统包含用于将多个片状、粉状或粒状的塑料基材加热熔融成熔胶物质并输出的熔胶输送单元、喷嘴单元，及载台单元，所述喷嘴单元包括界定出热浇道的模头，所述热浇道具有连通所述熔胶输送单元以供所述熔胶物质通过的入口，及相反于所述入口并供所述熔胶物质输出的出口，所述载台单元包括用于承载所述喷嘴单元的模头所输出的熔胶物质且可受控制而相对于所述模头移动的滑台。
较佳地，前述积层成形系统，其中所述喷嘴单元的热浇道还具有连通所述入口及所述出口的连通段，所述模头具有一连通所述连通段的通道，所述喷嘴单元还包括穿过所述通道而伸置于所述连通段内的阀针，所述阀针可受控制地沿所述通道相对于所述模头滑移，并改变所述连通段的截流面积。
较佳地，前述积层成形系统，其中所述熔胶输送单元包括可控制温度且连通所述喷嘴单元的入口的料管、可旋转地设置于所述料管内且沿所述料管的轴向延伸的押料螺杆，及可带动所述押料螺杆旋转以将所述熔胶物质沿所述料管输送的驱动模块。
较佳地，前述积层成形系统，其中所述熔胶输送单元还包括可侦测所述料管内压力的压力传感器，所述积层成形系统还包含控制单元，所述控制单元包括可感测所述喷嘴单元的热浇道内的压力并控制所述喷嘴单元的阀针移动的压力监控模块。
较佳地，前述积层成形系统，其中所述载台单元还包括可带动所述滑台的三轴驱动器，所述控制单元还包括电性连接所述压力监控模块及所述三轴驱动器的人机接口模块。
本发明的有益的效果在于：所述熔胶输送单元可直接加入片状、粉状或粒状的塑料基材，并可将所述塑料基材熔融成熔胶物质后，经所述喷嘴单元的热浇道挤出至所述滑台上后冷却固化成形，由于可直接使用片状、粉状或粒状之塑料基材，因此不需预先加工，且可使用各种不同的塑料基材而不受限制，自由度大。
附图说明
图1是示意图，说明本发明积层成形系统的实施例；
图2是俯视图，图2中并未显示本实施例的控制单元；及
图3是示意图，说明本实施例中之一喷嘴单元及一控制单元。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图1、图2，及图3，本发明积层成形系统的一个实施例，包含一个熔胶输送单元1、一个连接所述熔胶输送单元1的喷嘴单元2、一个设置于所述喷嘴单元2下方的载台单元3，及一个电性连接所述喷嘴单元2及所述载台单元3的控制单元4。所述熔胶输送单元1包括一个可控制温度的料管11、一个可旋转地同轴设置于所述料管11内且沿所述料管11的轴向方向延伸的押料螺杆12、一个可带动所述押料螺杆12旋转的驱动模块13，及一个可侦测所述料管11内压力的压力传感器14。所述料管11可将加入的多个片状、粉状或粒状的塑料基材加热熔融成一个熔胶物质，通过所述驱动模块13带动所述押料螺杆12旋转，可将所述熔胶物质沿所述料管11输送。在本实施例中，所述料管11通过数字温控表PID管控温度，并通过所述压力传感器14监测及借由所述押料螺杆12的转速控制所述料管11内的压力，所述押料螺杆12的转速约为1～36RPM，押出量为0.12～4kg/hr，所述驱动模块13为750W的回授型马达，可控制所述押料螺杆12的转速。
所述喷嘴单元2包括一个界定出一条热浇道210且连接所述熔胶输送单元1的料管11的模头21，及一根位于所述模头21内且可相对于所述模头21上下滑移的阀针22。所述模头21由顶面凹陷形成一条由顶面向下延伸并连通所述热浇道210的通道211。所述热浇道210具有一个连通所述料管11的入口212、一个相反于所述入口212且朝向所述载台单元3的出口213，及一个连接所述通道211、所述入口212，及所述出口213且沿上下方向延伸的连通段214。所述连通段214的下端是逐渐收拢而概呈锥状。所述阀针22是由上而下地穿过所述通道211并伸置于所述连通段214内，所述阀针22的底端逐渐收拢而形成尖锥状。在本实施例中，所述出口213的直径为1mm，所述模头21为可替换式设计，可根据需求更换以改变所述出口213的孔径。所述阀针22是通过伺服马达配合螺杆机构来带动所述阀针22上下移动，其导程小于等于5mm。当所述阀针22被带动时，会沿所述通道211相对于所述模头21上下移动，从而使伸置于所述连通段214内的长度增加或减少，进而改变所述连通段214的截流面积。所述阀针22呈尖锥状的底端及所述连通段214呈锥状的下端相互对应，当阀针22向下移动而使两者靠近时，所述阀针22会使所述连通段214的截流面积减少，进而使所述入口212及所述出口213的压力差增加；反过来说，当所述阀针22向上移动时，会使所述入口212及所述出口213的压力差减少，通过改变压力差可调整由所述出口213输出的熔胶物质的流量。
所述载台单元3包括一个水平设置且位于所述喷嘴单元2的出口213正下方的滑台31，及一个可带动所述滑台31沿三个轴向移动的三轴驱动器32。在本实施例中，所述滑台31为CKD ETS电动滑台31，尺寸为300x300x400mm，所述三轴驱动器32具有20bit分辨率马达，并通过战车链条带动所述滑台31移动。所述控制单元4包括一个可感测所述喷嘴单元2的热浇道210内的压力并控制所述喷嘴单元2的阀针22移动的压力监控模块41，及一个电性连接所述压力监控模块41及所述三轴驱动器32的人机接口模块42。所述压力监控模块41在测得所述热浇道210内的压力后，可与所述熔胶输送单元1的压力传感器14所设定的压力值相减，从而得出两者的压力差，此压力差即为连接所述料管11的入口212及所述出口213的压力差，通过控制前述的压力差可控制所述熔胶物质于所述热浇道210的输出流量。
本实施例可直接放入片状、粉状或粒状的塑料基材，并通过所述熔胶输送单元1将其转变为熔胶物质，再通过控制所述阀针22的上下移动调整开度，可控制所述熔胶物质经过所述热浇道210后挤出的流量，挤出后的熔胶物质会成形于所述滑台31上，所述三轴驱动器32会根据事前输入的数字文件带动所述滑台31，以使所述滑台31相对于所述喷嘴单元2移动，进而控制所述熔胶物质在所述滑台31上成形为所需的外型。
综上所述，所述熔胶输送单元1可直接使用片状、粉状或粒状的塑料基材，不需另外将塑料基材加工为塑料线材，材料较不受限制，且通过所述阀针22上下位移可调整开度，进而控制熔胶物质的输出流量，故确实能达成本发明的目的。

Claims (2)

1.一种积层成形系统，其特征在于：所述积层成形系统包含用于将多个片状、粉状或粒状的塑料基材加热熔融成熔胶物质并输出的熔胶输送单元、喷嘴单元、载台单元及控制单元，所述喷嘴单元包括界定出热浇道的模头，所述热浇道具有连通所述熔胶输送单元以供所述熔胶物质通过的入口，及相反于所述入口并供所述熔胶物质输出的出口，所述喷嘴单元的热浇道还具有连通所述入口及所述出口的连通段，所述模头具有一连通所述连通段的通道，所述喷嘴单元还包括穿过所述通道而伸置于所述连通段内的阀针，所述阀针可受控制地沿所述通道相对于所述模头滑移，并改变所述连通段的截流面积，所述载台单元包括用于承载所述喷嘴单元的模头所输出的熔胶物质且可受控制而相对于所述模头移动的滑台，所述熔胶输送单元包括可控制温度且连通所述入口的料管、可旋转地设置于所述料管内且沿所述料管的轴向延伸的押料螺杆、可带动所述押料螺杆旋转以将所述熔胶物质沿所述料管输送的驱动模块，及可侦测所述料管内压力的压力传感器，所述控制单元包括可感测所述热浇道内的压力并控制所述阀针移动的压力监控模块，所述压力监控模块在测得所述热浇道内的压力后，可与所述熔胶输送单元的压力传感器所设定的压力值相减，从而得出连接所述料管的所述入口及所述出口的压力差，所述压力监控模块通过控制所述阀针移动来控制前述的压力差，进而控制所述熔胶物质于所述热浇道的输出流量。
2.根据权利要求1所述的积层成形系统，其特征在于：所述载台单元还包括可带动所述滑台的三轴驱动器，所述控制单元还包括电性连接所述压力监控模块及所述三轴驱动器的人机接口模块。
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