CN1970278A - 光固化成形机液槽补液装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光固化成形机液槽补液装置，该装置将螺旋式树脂泵设置在溢出式主液槽边的副液槽中，在计算机控制下螺旋式树脂泵抽取副液槽中的树脂，注入主液槽中。当主液槽充满树脂，液面高度超过主液槽的溢出口时，树脂通过主液槽外围的连通沟槽流回副液槽中。不断运转中的螺旋式树脂泵又将树脂抽取补充入主液槽中，如此循环使主液槽的液面得以始终保持所设定的高度，满足光固化成形过程的需要。这种用计算机控制的螺旋式树脂泵具有控制精度高、流量稳定、成本低的特点。

Description

光固化成形机液槽补液装置

技术领域

本发明属于快速成形技术中的光固化成形技术，具体涉及一种光固化成形机液槽补液装置。

背景技术

光固化成形技术(StereoLithography，SL)是目前世界上研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的一种快速成形方法。以光敏树脂为成形材料，用紫外光或其它光源照射，引发光化学反应，使被曝光的液态光敏树脂固化成形，通过一层层固化叠加成形制作出原型件。

SL的基本原理为：以光敏树脂为原料，采用计算机控制紫外激光逐点扫描树脂，使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成一定厚度的固化薄层，并与前一层粘结；一层扫描固化完成后，工作台向下移一个层厚的距离，即使已固化层与液面间形成0.1mm的间隙，再进行下一层的扫描、固化，如此反复，层层堆积，直至整个三维原型制作结束。在这种成形方式中，液面高度的变化对成形精度有很大影响，而在成形过程中，由于材料固化产生的收缩以及承托工件的工作板在槽内的上下运动，都会使液面产生波动。美国3D SYSTEM公司早期使用主、副液槽结构，在主、副液槽底部开一窗口互相连通，使主、副液槽的液面处在同等高度、同升降的状态，并在副液槽设置一浮筒装置由电机控制浮筒的升降，以此来调节主液槽液面的高度。这种方式的缺点是无法及时给主液槽补充缺少的树脂。因此3D SYSTEM公司抛弃了这种方法改为现在的一个液槽并用电机驱动控制液槽的升降，以此来直接调整液面的相对高度。这种方式由于用了一套昂贵的驱动系统使得设备造价和运行成本提高。

国内上海联泰科技有限公司开发的光固化成形机采用主、副液槽加电机驱动齿型皮带，将副液槽中的树脂带入主槽的方法调整液面高度。陕西恒通智能机器有限公司开发的光固化成形机采用主、副液槽加电机驱动一个实心轮，将副液槽中的树脂带入主槽的方法调整液面高度。上述两种方法流量有限，很难及时精确地控制液面高度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种光固化成形机液槽补液装置，该装置可以准确地控制液面高度。

本发明提供的光固化成形机液槽补液装置，包括包括螺旋式树脂泵、主液槽、副液槽、液位传感器和计算机；其中，螺旋式树脂泵包括驱动电机、连轴器、轴承、螺旋杆和泵体，螺旋杆通过轴承安装在泵体内，泵体的下部设有吸入口，泵体的顶部安装有出液管；连轴器的一端与螺旋杆上部相连，其另一端与驱动电机相连。光固化成形机的液槽作为主液槽，在主液槽的一侧设副液槽、其余三侧设置沟槽，沟槽与副液槽相通，主液槽还设置有溢出口。工作时，螺旋式树脂泵的泵体伸入到副液槽的底部，泵体的出液管管口伸入至主液槽，液位传感器设置在主液槽液面上方，并通过A/D转换器与计算机相连，驱动电机通过D/A转换器与计算机相连。

本发明采用螺旋式树脂泵作为动力源，使树脂通过主液槽外围的沟槽在主液槽和副液槽间循环流动，始终保持主液槽中的液面处在设定的高度，满足光固化成形过程的需要。用计算机控制螺旋式树脂泵的流量，从而可以控制主槽中树脂液面的高度。具有而言，本发明具有如下技术优点：

(1)本发明装置结构简单、易于操作，用液位传感器监测主液槽液面的高度变化，同时用计算机控制螺旋泵驱动电机的转速，可精确控制液面的高度。

(2)螺旋式树脂泵结构简单，可输送黏度大的流体，维护简便。

(3)螺旋式树脂泵的整个补液过程非常平稳，不存在周期性的冲击。

(4)螺旋式树脂泵可用伺服电机、步进电机、调频电机或普通电机驱动。

附图说明

图1为本发明光固化成形机液槽补液装置的整体结构示意图；

图2为螺旋式树脂泵的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：

如图1所示，光固化成形机液槽补液装置，主要包括螺旋式树脂泵1、主液槽2、副液槽3、液位传感器4和计算机5。

如图2所示，螺旋式树脂泵1主要由驱动电机6、连轴器19、轴承20、螺旋杆21和泵体8组成。其中螺旋杆21的外径和泵体8的内径一样大，螺旋杆21通过轴承20安装在泵体8内，泵体8的下部设有吸入口9，泵体8的顶部安装有出液管10。连轴器19的一端与螺旋杆21上部相连，其另一端与驱动电机6相连，驱动电机6通过连轴器19带动螺旋杆21在泵体8内旋转，从而将树脂从吸入口9吸入，树脂在泵内上升后由出液管10管口流出。

如图1所示，光固化成形机的液槽作为主液槽2，在主液槽的一侧设副液槽3，在主液槽2的另一侧设置溢出口11，在主液槽2的除副液槽3那侧的其余三侧设置沟槽13，沟槽13与副液槽3相通，可以把溢出口11溢出的树脂导入副液槽3中。螺旋式树脂泵1通过支架7安装在光固化成形机外围的床身上，螺旋式树脂泵1的泵体8伸入到副液槽3的底部，使副液槽的树脂液面22漫过泵体的吸入口9，泵体的出液管10管口伸到主液槽2的液面12上方。液位传感器4安装在主液槽2上，并通过数据线14接到A/D转换器15上，A/D转换器15再与计算机5相连。驱动电机6通过数据线17接到D/A转换器16上，D/A转换器16再与计算机5相连。液位传感器4用于采集液面高度信息，并传送给计算机5，计算机5对接收的数据进行处理，控制驱动电机6的运转。

下面对本发明的工作过程作进一步详细的说明。

环境温度变化等因素会影响树脂的黏度和表面张力的变化，从而影响液面的高度。

当受各种因素影响导致树脂液面高度变低，而不符合设定的高度时，液位传感器4测出高度偏差值，检测到的偏差值经A/D转换器15转换为数字信号并通过数据线传入计算机5，计算机5对数据进行处理后发出数字控制指令，此数字控制指令经D/A转换器16转换为模拟控制信号，模拟控制信号控制驱动电机6的转速，驱动电机6通过连轴器19带动螺旋杆21旋转，从而将副液槽3中的树脂通过吸入口9进入泵体8，树脂在泵体内上升并由出液管10的管口流出，注入主液槽2。直到主液槽液面12高度达到要求时，液位传感器4反馈信号给计算机5，计算机5控制驱动电机6停止转动。树脂不再补充到主液槽2。

当受各种因素影响导致液面高度变高时，主液槽2内的树脂会经溢出口11溢出，使主液槽2液面保持一个平衡的高度。而溢出的树脂又经沟槽13导入副液槽3，实现树脂的补充循环。

Claims (1)

1、一种光固化成形机液槽补液装置，其特征在于：该装置包括包括螺旋式树脂泵(1)、主液槽(2)、副液槽(3)、液位传感器(4)和计算机(5)；其中，螺旋式树脂泵(1)包括驱动电机(6)、连轴器(19)、轴承(20)、螺旋杆(21)和泵体(8)，螺旋杆(21)通过轴承(20)安装在泵体(8)内，泵体(8)的下部设有吸入口(9)，泵体(8)的顶部安装有出液管(10)；连轴器(19)的一端与螺旋杆(21)上部相连，其另一端与驱动电机(6)相连；

以光固化成形机的液槽作为主液槽(2)，在主液槽的一侧设副液槽(3)、其余三侧设置沟槽(13)，沟槽(13)与副液槽(3)相通，主液槽(2)还设置有溢出口(11)；

工作时，螺旋式树脂泵(1)的泵体(8)伸入到副液槽(3)的底部，泵体的出液管(10)管口伸入至主液槽(2)，液位传感器(4)设置在主液槽(2)液面上方，并通过A/D转换器(15)与计算机(5)相连，驱动电机(6)通过D/A转换器(16)与计算机(5)相连。

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