CN114311660B - 一种应用于3d打印的自动化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光固化3D打印设备技术领域，具体涉及一种应用于3D打印的自动化装置。具体技术方案为：一种应用于3D打印的自动化装置，包括可升降的成型平台、位于成型平台下方的料槽和设置在料槽下方的光源，位于所述料槽的旁侧设置有顶部开口的水箱，所述水箱的上方设置有可上下移动的转换组件，并通过所述转换组件将成型平台固定在该转换组件上；所述水箱内设置有将所述成型平台上的模型取下的刮刀组件。本发明解决了现有技术中需要人工拆卸清洗模型的问题。

Description

一种应用于3D打印的自动化装置

技术领域

本发明涉及光固化3D打印设备技术领域，具体涉及一种应用于3D打印的自动化装置。

背景技术

现有的光固化3D打印，大都是采用DLP或LCD光源照射光敏树脂形成固化层，层层堆叠成模型。每次打印需要成型平台上升或下降一定距离，但是模型最终都会留在成型面板上，需要人工取下来，进行后续的清洗固化，在面板清洗完成前需要更换另一个面板打印，或等待清洗完成再打印，或增加一定成本浪费时间。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于3D打印的自动化装置，解决了现有技术中需要人工拆卸清洗模型的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种应用于3D打印的自动化装置，包括可升降的成型平台、位于成型平台下方的料槽和设置在料槽下方的光源，位于所述料槽的旁侧设置有顶部开口的水箱，所述水箱的上方设置有可上下移动的转换组件，并通过所述转换组件将成型平台固定在该转换组件上；所述水箱内设置有将所述成型平台上的模型取下的刮刀组件。

优选的，所述水箱的内壁上对应设置有支撑板，所述刮刀组件设置在两个所述支撑板之间且沿所述支撑板移动。

优选的，所述刮刀组件包括设置在其中一个支撑板上且适配有滑块的直线导轨，另一个所述支撑板上设置有由第一电机驱动的第一丝杆，所述第一丝杆上适配有第一丝母，所述第一丝母和滑块上设置有刮刀。

优选的，所述转换组件包括第一Z轴运动模组和与其对应的活动柱，所述活动柱上竖直设置有与第一Z轴运动模组对应且适配有第一Z轴滑块的第一Z轴滑轨，所述第一Z轴滑块和第一Z轴运动模组之间横向设置有连接板，所述连接板上可拆卸设置有至少一个替换板，所述替换板的底部设置有替换成型平台。

优选的，所述转换组件通过水平运动组件使其朝向成型平台移动并将成型平台固定到连接板上，然后将替换成型平台固定到成型平台的位置上。

优选的，所述水平运动组件包括Y轴运动模组和与其平行设置且适配有Y轴滑块的Y轴滑轨，所述活动柱固定在所述Y轴运动模组上，所述第一Z轴运动模组固定在所述Y轴滑块上。

优选的，所述成型平台设置在X轴运动模组上，所述X轴运动模组通过升降组件实现其升降；所述X轴运动模组设置在固定板上，所述X轴运动模组包括设置在固定板上由第二电机驱动的第二丝杆，所述第二丝杆上适配有第二丝母，所述第二丝母上设置有固定件，所述固定件上可拆卸设置有立柱，所述成型平台设置在立柱的底部。

优选的，所述升降组件包括第二Z轴运动模组和与其对应的固定柱，所述固定柱上竖直设置有与第二Z轴运动模组对应且适配有第二Z轴滑块的第二Z轴滑轨，所述固定板的一端设置在第二Z轴滑块上，另一端设置在所述第二Z轴运动模组上。

优选的，所述立柱相对应的两侧面分别设置有磁吸件，所述磁吸件上设置有凸起，所述固定件的板面上设置有与磁吸件适配的限位槽以及与凸起适配的凹槽。

优选的，所述水平运动组件和料槽均设置操作平台上，所述水箱设置在所述操作平台的下方且顶部贯穿所述操作平台。

本发明具备以下有益效果：

本发明通过所公开的自动化装置能够实现自动化打印、清洗以及能够自动更换成型平台，从而有效的节约了时间成本。具体的：在带有升降功能的成型平台的基础上，在其一侧设置有由第一Z轴运动模组控制升降运动的连接板以及设置在连接板上的替换成型平台，而整个第一Z轴运动模组则通过Y轴运动模组使其朝向成型平台运动，同时，将成型平台与X轴运动模组可拆卸连接，替换成型平台与连接板之间设置成可拆卸连接，从而使带有模型的成型平台能够固定到连接板上，然后通过X轴运动模组调节固定成型平台的第二丝母的位置，从而将替换成型平台固定到第二丝母上的固定件上，从而实现成型平台和替换成型平台在X轴运动模组和连接板之间进行交换，从而实现自动化加工，而且，通过设置在水箱内的刮刀组件对成型平台上的模型刮下，整个过程由程序控制，最大程度的节约了人力物力。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明另一视角结构示意图；

图3为水箱和刮刀组件的结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为成型平台和立柱的连接结构示意图；

图6为固定件的结构示意图；

图中：成型平台1、料槽2、光源3、水箱4、替换成型平台5、支撑板6、滑块7、直线导轨8、第一电机9、刮刀10、第一Z轴运动模组11、活动柱12、第一Z轴滑块13、第一Z轴滑轨14、连接板15、替换板16、Y轴滑块17、Y轴滑轨18、固定板19、第二电机20、第二丝杆21、第二丝母22、固定件23、立柱24、第二Z轴运动模组25、固定柱26、第二Z轴滑块27、第二Z轴滑轨28、磁吸件29、凸起30、限位槽31、凹槽32、操作平台33、清洗箱34、固定位35、第二电机36、电动滑轨37、固定块38、滑槽39、遮光片40、第一限位开关41、第二限位开关42、壳体43、第一支撑柱44、第二支撑柱45、支撑杆46。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

若未特别指明，实施举例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

参考图1-图6，本发明公开了一种应用于3D打印的自动化装置，包括可升降的成型平台1、位于成型平台1下方的料槽2和设置在料槽2下方的光源3，成型平台1、料槽2和光源3为现有的光固化3D打印设备，料槽2设置操作平台33上，光源3设置在操作平台33的下方，光源3发出的光照射到料槽的底部，从而对料槽内的光敏树脂进行固化，此时，不难理解，成型平台1位于料槽2的正上方，随着成型平台的上升，逐渐在成型平台的板面上形成设定好的模型。

进一步的，为了将成型平台上的模型取下并进行清洗，在位于料槽2的旁侧设置有顶部开口的水箱4，即水箱4设置在操作平台33的下方且顶部贯穿操作平台33，操作平台33的底部可通过设置多根支撑杆46实现对操作平台的支撑；水箱4的上方设置有可上下移动的转换组件，并通过转换组件将成型平台1固定在转换组件上；水箱4内设置有将成型平台1上的模型取下的刮刀组件。需要说明的是：转换组件主要将已经打印好模型的成型平台转接到上面，再使其向下运动，伸进水箱内，启动刮刀组件，将成型平台上的模型刮下，掉落到水箱内，对模型进行清洗，因此，不难理解的是：水箱内的水位于刮刀组件的下方，避免刮刀组件上的电气设备进水，使其损坏。

进一步的，水箱4的内壁上对应设置有支撑板6，刮刀组件设置在两个支撑板6之间且沿支撑板6移动。作为本实施例的其中一种优选方案：支撑板6设置在水箱4的内壁上且沿其长度方向设置，主要用于支撑刮刀组件；同时，由于水箱4内的水位位于刮刀组件的下方，所以，支撑板6的顶部靠近水箱的顶部开口处。

具体的：刮刀组件包括设置在其中一个支撑板6上且适配有滑块7的直线导轨8，另一个支撑板6上设置有由第一电机9驱动的第一丝杆，第一丝杆上适配有第一丝母，第一丝母和滑块7上设置有刮刀10。需要说明的是：无论是直线滑轨8还是第一丝杆，均设置在支撑板6的顶部且沿其长度方向设置，第一电机6在启动时，启动刮刀10沿着支撑板6长度方向运动。直线滑轨8和第一丝杆的长度根据成型平台的尺寸确定即可。在需要将成型平台上的模型刮下时，转换组件朝向水箱4内运动，直至刮刀10成型平台1的底面齐平；然后，启动第一电机9，使刮刀沿着直线导轨8运动，从而将成型平台上的模型刮下，而刮下的模型则掉落在水箱内进行清洗。最后，转换组件进行复位。

更进一步的，为了更好的对刮下的模型进行清洗，在水箱4的底部设置有清洗组件(图中未示出)，清洗组件包括设置在水箱4底部并与水箱4连通的清洗箱34，清洗箱内设置有由电机或电动马达驱动的搅拌装置，搅拌装置为现有设备，由搅拌轴和搅拌叶片组成，在驱动其转动时，可形成涡流从而对模型进行清洗；当然，也可对成型平台进行清洗，在刮下模型后，固定该成型平台的转换组件在避开刮刀10的情况下带着该成型平台继续朝向水箱内运动，直至成型平台的底面接触或浸入水内，使形成的涡流对成型平台进行清洗。

进一步的，转换组件包括第一Z轴运动模组11和与其对应的活动柱12，具体的：第一Z轴运动模组11和活动柱12设置在水箱4宽度方向上的两侧且对称设置，如图1、2所示。在活动柱12上朝向第一Z轴运动模组11的侧面上竖直设置有与第一Z轴运动模组11对应且适配有第一Z轴滑块13的第一Z轴滑轨14，第一Z轴滑块13和第一Z轴运动模组11之间横向设置有连接板15，即连接板15的一端固定在第一Z轴滑块13，另一端固定在第一Z轴运动模组11上。在连接板15上朝向成型平台1的侧壁上可拆卸设置有至少一个替换板16，替换板16的底部设置有替换成型平台5；同时，在连接板15上设置有固定成型面板1的固定位35。

需要说明的是：为了避免带有模型的成型平台1在固定到连接板15上的过程中，与替换成型平台5相碰，相邻替换板16之间的距离大于等于成型平台1的长度，替换成型平台5与成型平台1大小形状相同。如果替换板16的高度均不相同，则相邻替换板16的间距则没有要求，通过替换成型平台5的高度差实现替换成型平台5和成型平台1的位置的交换或转移；另外，如果采用人工手动操作的方式将带有模型的成型平台固定到连接板15上，将替换成型平台5固定到原先成型平台的固定位置上，则相邻替换板16的间距也没有要求。同时，成型平台1固定到连接板15上，是固定到连接板15上的固定位35上。如果采用自动化的方式将替换成型平台5固定到原先成型平台1的位置上，当带有模型的成型平台已经固定到连接板15上后，需要通过移动最初固定成型面板1的设备，使其与替换成型平台5对应，从而将替换成型平台固定到原先成型平台的位置上。

进一步的，本发明采用自动化的方式将转换组件朝向成型平台方向移动，即转换组件通过水平运动组件使其朝向成型平台1移动并将成型平台1固定到连接板15上，然后将替换成型平台5固定到成型平台1的位置上，水平运动组件设置在操作平台33上。

具体的：水平运动组件包括Y轴运动模组和与其平行设置且适配有Y轴滑块17的Y轴滑轨18，水平运动组件设置在操作平台33上，即Y轴运动模组和Y轴滑轨18分别位于水箱4宽度方向的两侧且沿水箱4宽度方向设置，从而带着第一Z轴运动模组11、活动柱12和连接板15朝向成型平台1或料槽2的方向运动，进而完成替换成型平台5和成型平台1位置的交换，即活动柱12靠近其底端的侧壁固定在Y轴运动模组上，第一Z轴运动模组11固定在Y轴滑块17上。当Y轴运动模组启动时，第一Z轴运动模组11和活动柱12同时平稳的沿着Y轴滑轨18运动。

作为本实施例的其中一种优选方案，Y轴运动模组包括由第二电机36驱动的电动滑轨37，第二电机36可以是减速电机，电动滑轨37上自带固定块38，电动滑轨37设置的方向为：其固定块38朝向活动柱12设置，即活动柱12靠近其底端的侧壁与固定块38固定。

进一步的，在电动滑轨37的顶部，或，顶部和底部设置有滑槽39，滑槽39内滑动设置有遮光片40和第一限位开关41，第一限位开关41设置在靠近成型平台1的一端，而固定块38设置在遮光片40的一侧，当第二电机36启动时，固定块38带着活动柱12沿着电动滑轨37运动时，会带着遮光片40沿着滑槽运动，并逐渐靠近第一限位开关41，直至遮光片40运行到第一限位开关41处，遮挡第一限位开关41上的红外线信号后，会根据程序设定，停止移动或往回移动。

进一步的，成型平台1设置在X轴运动模组上，实现成型平台在Y轴运动模组和Y轴滑轨之间的方向上往复移动，同时，X轴运动模组通过升降组件实现其升降。具体的：X轴运动模组设置在固定板19上，固定板19的两端设置在升降组件上，其中，X轴运动模组包括设置在固定板19上由第二电机20驱动的第二丝杆21，第二丝杆21的另一端通过支撑座固定在固定板19上，第二丝杆21上适配有第二丝母22，第二丝母22上设置有固定件23，固定件23上可拆卸设置有立柱24，成型平台1固定设置在立柱24的底部。需要说明的是：连接板15和固定板19处于相互平行的状态，即两者之间的间距一致，参考图1、图2所示，活动柱12和第一Z轴运动模组11与第二Z轴运动模组25和固定柱26相互对应，即第二Z轴运动模组25和固定柱26设置在料槽2的两侧。

具体的：升降组件包括第二Z轴运动模组25和与其对应的固定柱26，固定柱26上朝向第二Z轴运动模组25的侧面上竖直设置有与第二Z轴运动模组25对应且适配有第二Z轴滑块27的第二Z轴滑轨28，固定板19的一端设置在第二Z轴滑块27上，另一端设置在第二Z轴运动模组25上，从而实现X轴运动模组的升降。

需要说明的是：第一Z轴运动模组11和第二Z轴运动模组25的结构相同且均为现有设备，都是由电机、丝杆和丝母组成；即连接板15的一端固定在第一Z轴运动模组11上丝母上，固定板19的一端固定在第二Z轴运动模组25的丝母上，从而实现连接板和固定板的升降。同时，在第一Z轴运动模组11和第二Z轴运动模组25均竖直设置有多个第二限位开关42，从而控制第一Z轴运动模组11和第二Z轴运动模组25的运行行程，第一限位开关41和第二限位开关42均为现有设备，在涉及到运动的设备上均可根据实际需要进行安装。

进一步的，为了对第一丝杆、第一Z轴运动模组11和第二Z轴运动模组25进行保护以及便于安装，第一丝杆、第一Z轴运动模组11和第二Z轴运动模组25上的丝杆均设置在壳体43内对其进行保护，同时，在壳体43的侧壁上开设安装第二限位开关42的孔以及供刮板10、固定板19和连接板15运行的通道。同时，为了增加第一Z轴运动模组11和第二Z轴运动模组25运行的稳定性，在第一Z轴运动模组11的壳体43的侧壁上固定设置有第一支撑柱44，且第一支撑柱44的底端固定在Y轴滑块上；第二Z轴运动模组25的壳体43的侧壁上固定设置有第二支撑柱45，第二支撑柱45固定在操作平台33上。对于第一Z轴运动模组11和第二Z轴运动模组25上电机的安装方向根据实际情况进行设置即可。

更进一步的，为了实现替换板和连接板的可拆卸连接，以及立柱和固定件的可拆卸连接，在立柱24相对应的两侧面分别设置有磁吸件29，磁吸件29上设置有凸起30，固定件23的板面上设置有与磁吸件29适配的限位槽31以及与凸起30适配的凹槽32。作为本实施例的其中一种优选方案，磁吸件29优选为呈“╋”字形，且优选为电磁铁，当然，限位槽31也是与磁吸件29适配的“╋”字形，凸起30设置在磁吸件29的中间位置，凹槽32设置在限位槽31的中间位置，通过控制磁吸件29的电源，可达到吸附或断开的功能，同时限位槽31可以辅助成型平台1定位，凸起30则能帮助成型平台1调整水平。

同理，替换板16与立柱24的形状大小相同，且同样设置有相同大小的磁吸件和凸起，而连接板15与替换板16的连接面上也同样设置有限位槽31和凹槽32，即固定位35，从而将替换板15通过电磁吸附的方式固定在连接板上。因此，可以理解为：立柱24与固定件23的固定方式和替换板16和连接板15的固定方式相同，也同样都是通过控制电源来控制替换板16和立柱24的吸附和断开功能。另外，立柱24两侧面可分别设置成磁吸件和限位槽，固定件上设置磁吸件或限位槽，而连接板上的固定位35设置磁吸件还是限位槽根据立柱的情况进行相应设置即可，所以，对于立柱、替换板、固定件和连接板上磁吸件和限位槽的设置非常灵活，根据实际情况和需要进行相应变换即可。

在使用本发明时，正常3D打印过程中，第二Z轴运动模组25配合第二Z轴滑轨28带动X轴运动模组进行上下往复运动，从而带动成型平台1上下往复运动，一层层固化树脂直至打印完成。打印完成后，X轴运动模组上的第二丝杆21将成型平台1移动到与固定位35对应的位置上(即可替换槽位)；Y轴运动模组带着第一Z轴运动模组11朝向靠近第二Z轴运动模组25的方向运动到指定位置，使成型平台1上的立柱24上的磁吸件29伸进固定位35内，并使磁吸件通电后固定在固定位35内；然后，X轴运动模组上的第二丝杆21将固定件23移动到与替换成型平台5对应的位置上，即替换板16上的磁吸件伸进固定件23上的限位槽31内，并使磁吸件通电后将替换板16连带着替换成型平台5与固定件23固定，从而完成新的成型平台的替换。然后，通过X轴运动模组将替换后的成型平台移动至指定位置(即与料槽对应的位置)，Y轴运动模组带着第一Z轴运动模组11朝向远离第二Z轴运动模组25的方向运动到指定位置，即复位，并保证复位后，成型平台位于料槽2的正上方，从而开始新的打印工作。

同时，第一Z轴运动模组11将打印有模型或产品的成型平台，朝向水箱4运动到指定位置，并启动第一电机9，带着刮刀10运动，从而将成型平台上的模型刮下，掉落至水箱内并落至清洗箱内，启动搅拌叶片进行清洗，同时，成型平台继续朝向水箱内运动，使其与水接触，进而对成型平台进行清洗。清洗完成后，第一Z轴运动模组11带着成型平台进行复位，等待下一次更换，最后从清洗箱内取出模型即可。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种应用于3D打印的自动化装置，包括可升降的成型平台（1）、位于成型平台（1）下方的料槽（2）和设置在料槽（2）下方的光源（3），其特征在于：位于所述料槽（2）的旁侧设置有顶部开口的水箱（4），所述水箱（4）的上方设置有可上下移动的转换组件，并通过所述转换组件将成型平台（1）固定在该转换组件上；所述水箱（4）内设置有将所述成型平台（1）上的模型取下的刮刀组件；所述转换组件包括第一Z轴运动模组（11）和与其对应的活动柱（12），所述活动柱（12）上竖直设置有与第一Z轴运动模组（11）对应且适配有第一Z轴滑块（13）的第一Z轴滑轨（14），所述第一Z轴滑块（13）和第一Z轴运动模组（11）之间横向设置有连接板（15），所述连接板（15）上可拆卸设置有至少一个替换板（16），所述替换板（16）的底部设置有替换成型平台（5）；

所述转换组件通过水平运动组件使其朝向成型平台（1）移动并将成型平台（1）固定到连接板（15）上，然后将替换成型平台（5）固定到成型平台（1）的位置上；

所述水平运动组件包括Y轴运动模组和与其平行设置且适配有Y轴滑块（17）的Y轴滑轨（18），所述活动柱（12）固定在所述Y轴运动模组上，所述第一Z轴运动模组（11）固定在所述Y轴滑块（17）上；

所述Y轴运动模组包括由第二电机（36）驱动的电动滑轨（37），所述电动滑轨（37）上自带固定块（38），在所述电动滑轨（37）的顶部，或，顶部和底部设置有滑槽（39），所述滑槽（39）内滑动设置有遮光片（40）和第一限位开关（41），所述第一限位开关（41）设置在靠近成型平台（1）的一端，当第二电机（36）启动时，固定块（38）带着活动柱（12）沿着电动滑轨（37）运动时，会带着遮光片（40）沿着滑槽（39）运动。

2.根据权利要求1所述的一种应用于3D打印的自动化装置，其特征在于：所述水箱（4）的内壁上对应设置有支撑板（6），所述刮刀组件设置在两个所述支撑板（6）之间且沿所述支撑板（6）移动。

3.根据权利要求1所述的一种应用于3D打印的自动化装置，其特征在于：所述刮刀组件包括设置在其中一个支撑板（6）上且适配有滑块（7）的直线导轨（8），另一个所述支撑板（6）上设置有由第一电机（9）驱动的第一丝杆，所述第一丝杆上适配有第一丝母，所述第一丝母和滑块（7）上设置有刮刀（10）。

4.根据权利要求1所述的一种应用于3D打印的自动化装置，其特征在于：所述成型平台（1）设置在X轴运动模组上，所述X轴运动模组通过升降组件实现其升降；所述X轴运动模组设置在固定板（19）上，所述X轴运动模组包括设置在固定板（19）上由第二电机（20）驱动的第二丝杆（21），所述第二丝杆（21）上适配有第二丝母（22），所述第二丝母（22）上设置有固定件（23），所述固定件（23）上可拆卸设置有立柱（24），所述成型平台（1）设置在立柱（24）的底部。

5.根据权利要求4所述的一种应用于3D打印的自动化装置，其特征在于：所述升降组件包括第二Z轴运动模组（25）和与其对应的固定柱（26），所述固定柱（26）上竖直设置有与第二Z轴运动模组（25）对应且适配有第二Z轴滑块（27）的第二Z轴滑轨（28），所述固定板（19）的一端设置在第二Z轴滑块（27）上，另一端设置在所述第二Z轴运动模组（25）上。

6.根据权利要求4所述的一种应用于3D打印的自动化装置，其特征在于：所述立柱（24）相对应的两侧面分别设置有磁吸件（29），所述磁吸件（29）上设置有凸起（30），所述固定件（23）的板面上设置有与磁吸件（29）适配的限位槽（31）以及与凸起（30）适配的凹槽（32）。

7.根据权利要求1所述的一种应用于3D打印的自动化装置，其特征在于：所述水平运动组件和料槽（2）均设置在操作平台（33）上，所述水箱（4）设置在所述操作平台（33）的下方且顶部贯穿所述操作平台（33）。