CN207432784U - 一种用于sla 3d打印机的真空刮刀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置，包括刮刀本体、连接部、连接管、拖链、压差开关、三通接头和真空发生器。本方案通过刮刀本体上的连接部安装在料槽两边的导轨上，由同步机构带动刮刀本体的两端同时前进或后退，刮刀本体上的刀刃用于切除高于液面的树脂，从而避免料槽上部分液面高低出现高低不平的现象，影响打印质量；另外，刮刀本体内的压力腔时刻保持一定压力，将一部分液态光敏树脂吸进并维持在腔内，当刮刀经过切片层上的凹坑时，腔内的树脂便会落入凹坑内，而刀刃的底部会将坑内的树脂抹平和压实，使切片层内外液面的高度保持一致，从而提高工件的整体打印质量。本实用新型还具有结构简单、安装方便、维修容易的优点。

Description

一种用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置

技术领域

本实用新型涉及SLA 3D打印设备领域，尤其涉及一种用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置。

背景技术

立体光固化成型即SLA是采用液态光敏树脂原料激光打印工件原型的技术。首先CAD设计三维的工件实体原型，再将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据控制激光扫描器和承载树脂的工作台运动，工作台上覆盖有特定厚度的树脂，激光扫描固化后，再覆盖新的树脂进行固化，如此层层叠加形成工件原型。在新树脂覆盖已固化树脂上时，因树脂具有粘性、已固化树脂表面张力作用等因素，仅靠树脂自然流动达到液面平整需要较长时间，所以SLA快速成型机里一般配备树脂刮板，特别对于已固化层面积较大的情况，借助刮板辅助液面快速流平，能大幅度提高涂层效率。以往刮板水平调节需把刮板和调节板之间的螺栓和螺母进行调节和固定，螺栓调节尺寸误差大，且只能通过肉眼观察确认调节量以使刮板水平，十分不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、能够有效提高打印质量的用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置，该刮刀装置主要包括刮刀本体、用于连接导轨的连接部、用于连接刮刀本体与真空发生器之间的连接管、用于保护连接管的拖链、用于控制刮刀本体内部压力的压差开关、三通接头、以及真空发生器。由于拖链具有较高的耐磨性以及较长的使用寿命，因此所述连接管安装在拖链内，可以极大地保护连接管不被折弯和折断，从而延长连接管的使用寿命。所述连接管的一端与刮刀本体连通，另一端与三通接头连接。所述三通接头的第二端和第三端分别与压差开关和真空发生器连通，使刮刀本体内的气压与压差开关和真空发生器直接相通。所述压差开关与真空发生器电连接，用于控制真空发生器的抽吸压力。工作时，真空发生器启动将刮刀本体内的气体抽走一部分，使刮刀本体内的压力减少，从而吸取一部分料槽中的液态光敏树脂，而压差开关则用于检测并反馈刮刀本体内部与大气压之间的压力差，从而控制真空发生器的工作状态，使刮刀本体内部时刻保持一定压力。

具体的，所述连接部分别固定在刮刀本体的两端，与刮刀本体一体设置，该连接部用于支撑刮刀本体的重量，使刮刀本体在料槽中来回运动时与液面保持平衡。所述刮刀本体采用底部开口设计，包括用于吸取部分液态光敏树脂的压力腔、用于刮平工件上表面的刀刃、以及用于观察压力腔液面的观察窗。所述压力腔设置在刮刀本体内部。所述刀刃分别设置在底部开口的前端和后端，所述刀刃的刃部朝外，来回运动时将凸起的树脂刮平。前后刀刃的设置一方面可以提高打印的效率，单次向前或向后运动便可以抚平液面，为下一轮打印做准备；另一方面可以提高打印质量，前端刀刃将高于液面的树脂刮平，后端刀刃在压力腔补充切片层的树脂后将树脂抚平，使其与切片层外的液面齐平，从而进入下一轮打印扫描。所述观察窗设置在刮刀本体的前端，用于直观观察压力腔内部的光敏树脂液面高低，从而判断机器是否正常工作。所述刮刀本体的一端还设有用于连接真空发生器的连接孔，所述连接孔通过与连接管端部固定连接，实现压力腔与真空发生器连通。压力腔位于刮刀本体内部，为相对封闭的空腔，压力腔的一侧通过连接孔与真空发生器连接，压力腔的底部通过刮刀本体底部的开口与外界连通。当刮刀本体浸入液态光敏树脂后，连接压力腔的真空发生器通过压差开关的控制，可以从刮刀底部的开口处吸入部分液态光敏树脂，并保持压力腔内的压力恒定，从而使压力腔内时刻保持有液态光敏树脂。这样设计的目的在于，当上一轮打印完成后，网板(支撑工件的平台)便会下降一个打印距离，这时切片层的高度要低于液面高度，由于下降的距离很小，所以在液体表面张力的作用下，位于切片层边缘的液面就会形成凸起，因此刮刀从切片层上刮过时，刀刃会把高出液面的树脂铲除，从而使液面高度保持一致；另一方面，由于网板下降后切片层低于液面而形成凹坑，当刮刀从切片层上刮过时，压力腔中的液态光敏树脂在重力作用下落入凹坑内，并被后端的刀刃底部抚平，后端刀刃圆倒角的设置更有利于平顺地将液态光敏树脂抚平，从而使得凹坑内的液面与料槽液面持平，并为下一轮打印扫描做好准备。

作为本实用新型的优选方案，所述刀刃采用平底式刀刃结构，所述刀刃的一个刃面水平，另一个刃面与水平面之间的刃角为30°至60°。该平底式刀刃一方面能够将切片层边缘凸出的树脂铲掉，使液面整体保持水平，另一方面能够抚平凹坑内的液态光敏树脂，使切片层内外的液面搞到保持一致。优选的，为了增强刀刃去除凸出树脂的效果，本实用新型所述刃角设为45°。刀刃经过凸出树脂(高出液面的树脂)时会将凸出部分刮掉，并使其留在刀刃上，在刀刃回程时，留在刀刃上的部分树脂会滑落到料槽中，与料槽中的液态树脂重新混合使用，从而减少液态光敏树脂的浪费，实现循环使用。

进一步的，为了使液态光敏树脂能够更平滑地填补切片层下降所形成的凹坑，本实用新型所述刀刃底部的末端还设有用于抚平液态光敏树脂的倒角，所述倒角采用半径为2毫米的圆倒角。切片层下降后，当刮刀从凹坑上经过时，压力腔内的液态光敏树脂便会填充凹坑，随着刮刀向前运动，后端刀刃的圆倒角与凹坑内的液态光敏树脂接触并对其抚平，接着后端刀刃的底部会将凹坑内的液态光敏树脂进一步抚平和压平，从而使液态光敏树脂填补当前切片层下降所形成的空缺，保持切片层内外液面的一致水平，进一步提高工件的打印质量。

作为本实用新型的优选方案，为了更好地观察压力腔本体内的液面高度，本实用新型所述观察窗采用矩形结构，并在观察窗外面嵌入一块透明亚克力板。与现有技术相比，该观察窗的尺寸较大，工作人员安装调试时容易观察，维修时也能够容易、直观地看到液面的高低变化，从而反馈检修结果。

进一步的，为了使刮刀本体与液态光敏树脂的液面平行，本实用新型所述刮刀本体上还设有用于调节刮刀本体水平的探针，所述探针设为两组，分别设置在刮刀本体的两端上，所述探针的探头(尖端)朝下安装，两组所述探针等高安装，使两组探针的尖端所组成的直线与刀刃平行，以方便后续刮刀本体的调平工作。调节平衡时，先调节刮刀本体的一端，让这一端的探头刚好与液面接触后回调一段距离(根据不同机器设定该回调值)，然后，调节另一端的探头，同样使该端探头与液面刚好接触并回调一段距离，这样反复调整2至3次即可实现刮刀本体的刀刃与液面平行。探针的设置可以进一步方便工作人员对刮刀本体和刀刃的调节，提高调节精度，并使刀刃与液面保持平行。

进一步的，由于拖链的工作行程较长，刮刀从起始位置运动到终点位置的过程中，拖链容易出现左右往复摆动的情况，从而与其他部件产生干涉，为了限制拖链的摆动范围，本实用新型所述刮刀及真空装置还包括用于放置拖链的拖链槽。所述拖链槽安装在底板上，其截面为U型结构，所述拖链安装在拖链槽内，拖链槽的两侧边与拖链直接接触并限制拖链的摆动范围。

作为本实用新型的优选方案，为了适应更大工件的打印尺寸，本实用新型所述刮刀本体的长度为520毫米，宽度为30毫米，高度为66毫米。该尺寸的设计有助于进一步提高工件的最大打印尺寸，从而提高打印机器的打印性能。

本实用新型的工作过程和原理是：本实用新型所提供的刮刀通过刮刀本体上的连接部安装在料槽两边的导轨上，由同步机构带动刮刀本体的两端同时前进或后退，刮刀本体上的刀刃用于切除高于液面的树脂，从而避免料槽上部分液面高低出现高低不平的现象，影响打印质量；另外，刮刀本体内的压力腔通过真空发生器和压差开关的作用，时刻保持一定压力，将一部分液态光敏树脂吸进并维持在腔内，当刮刀经过切片层上的凹坑时，腔内的树脂便会落入凹坑内，而刀刃的底部会将坑内的树脂抹平和压实，使切片层内外液面的高度保持一致，从而提高工件的整体打印质量。本实用新型还具有结构简单、安装方便、维修容易的优点。

与现有技术相比，本实用新型还具有以下优点：

(1)本实用新型所提供的用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置采用压差开关控制真空发生器的方式控制压力腔与大气压的压力差，使压力腔内时刻保持有液态光敏树脂，从而更好地填补和抚平凹坑，获得更好的打印质量。

(2)本实用新型所提供的用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置采用连接管安装在拖链内部的方式，并利用拖链具有较高的耐磨性和使用寿命的特点，从而避免了连接管在刮刀往复运动过程中发生折弯和折断现象，有效地保护了连接管，延长了连接管的使用寿命。

(3)本实用新型所提供的用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置采用平底式刀刃结构，一方面有助于方便调整刮刀本体的水平，另一方面可以抚平凹坑内的液态光敏树脂，使切片层内外液面的高度保持一致，从而有效提高打印质量。

(4)本实用新型所提供的用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置利用压力腔将部分液态光敏树脂吸进并维持在腔内，当液面出现凹坑时，腔内的液态光敏树脂会自动进行填补，以确保整体液面的高度保持一致，从而提高打印质量。

(5)本实用新型所提供的用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置采用大尺寸观察窗设计，工作人员能够直观地看到压力腔内的液面高度，从而方便调试和维修。

附图说明

图1是本实用新型所提供的刮刀的立体图。

图2是本实用新型所提供的刮刀及真空装置的主视图。

图3是本实用新型所提供的刮刀本体的剖视立体图。

图4是本实用新型所提供的刮刀的仰视图。

图5是本实用新型所提供的拖链及拖链槽的立体图。

上述附图中的标号说明：

1-刮刀本体，2-连接部，3-压力腔，4-刀刃，5-观察窗，6-连接孔，7- 探针，8-连接管，81-三通接头，9-真空发生器，10-压差开关，11-拖链，12- 拖链槽。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实用新型公开了一种用于SLA 3D 打印机的真空刮刀装置，该刮刀装置主要包括刮刀本体1、用于连接导轨的连接部2、用于连接刮刀本体1与真空发生器9之间的连接管8、用于保护连接管的拖链11、用于控制刮刀本体1内部压力的压差开关10、三通接头81、以及真空发生器9。由于拖链11具有较高的耐磨性以及较长的使用寿命，因此所述连接管8安装在拖链11内，可以极大地保护连接管8不被折弯和折断，从而延长连接管8的使用寿命。所述连接管8的一端与刮刀本体1连通，另一端与三通接头81连接。所述三通接头81的第二端和第三端分别与压差开关10和真空发生器9连通，使刮刀本体1内的气压与压差开关10和真空发生器9直接相通。所述压差开关9与真空发生器10电连接，用于控制真空发生器10的抽吸压力。工作时，真空发生器10启动将刮刀本体1内的气体抽走一部分，使刮刀本体1内的压力减少，从而吸取一部分料槽中的液态光敏树脂，而压差开关10则用于检测并反馈刮刀本体1内部与大气压之间的压力差，从而控制真空发生器9的工作状态，使刮刀本体1内部时刻保持一定压力。

具体的，所述连接部2分别固定在刮刀本体1的两端，与刮刀本体1一体设置，该连接部2用于支撑刮刀本体1的重量，使刮刀本体1在料槽中来回运动时与液面保持平衡。所述刮刀本体1采用底部开口设计，包括用于吸取部分液态光敏树脂的压力腔3、用于刮平工件上表面的刀刃4、以及用于观察压力腔3液面的观察窗5。所述压力腔3设置在刮刀本体1内部。所述刀刃4分别设置在底部开口的前端和后端，所述刀刃4的刃部朝外，来回运动时将凸起的树脂刮平。前后刀刃4的设置一方面可以提高打印的效率，单次向前或向后运动便可以抚平液面，为下一轮打印做准备；另一方面可以提高打印质量，前端刀刃4将高于液面的树脂刮平，后端刀刃4在压力腔3补充切片层的树脂后将树脂抚平，使其与切片层外的液面齐平，从而进入下一轮打印扫描。所述观察窗5设置在刮刀本体1的前端，用于直观观察压力腔3 内部的光敏树脂液面高低，从而判断机器是否正常工作。所述刮刀本体1的一端还设有用于连接真空发生器的连接孔6，所述连接孔6通过与连接管8 端部固定连接，实现压力腔3与真空发生器9连通。压力腔3位于刮刀本体 1内部，为相对封闭的空腔，压力腔3的一侧通过连接孔6与真空发生器连接，压力腔3的底部通过刮刀本体1底部的开口与外界连通。当刮刀本体1 浸入液态光敏树脂后，连接压力腔3的真空发生器通过压差开关的控制，可以从刮刀底部的开口处吸入部分液态光敏树脂，并保持压力腔3内的压力恒定，从而使压力腔3内时刻保持有液态光敏树脂。这样设计的目的在于，当上一轮打印完成后，网板(支撑工件的平台)便会下降一个打印距离，这时切片层的高度要低于液面高度，由于下降的距离很小，所以在液体表面张力的作用下，位于切片层边缘的液面就会形成凸起，因此刮刀从切片层上刮过时，刀刃4会把高出液面的树脂铲除，从而使液面高度保持一致；另一方面，由于网板下降后切片层低于液面而形成凹坑，当刮刀从切片层上刮过时，压力腔3中的液态光敏树脂在重力作用下落入凹坑内，并被后端的刀刃4底部抚平，后端刀刃4圆倒角的设置更有利于平顺地将液态光敏树脂抚平，从而使得凹坑内的液面与料槽液面持平，并为下一轮打印扫描做好准备。

作为本实用新型的优选方案，所述刀刃4采用平底式刀刃4结构，所述刀刃4的一个刃面水平，另一个刃面与水平面之间的刃角为30°至60°。该平底式刀刃4一方面能够将切片层边缘凸出的树脂铲掉，使液面整体保持水平，另一方面能够抚平凹坑内的液态光敏树脂，使切片层内外的液面搞到保持一致。优选的，为了增强刀刃4去除凸出树脂的效果，本实用新型所述刃角设为45°。刀刃4经过凸出树脂(高出液面的树脂)时会将凸出部分刮掉，并使其留在刀刃4上，在刀刃4回程时，留在刀刃4上的部分树脂会滑落到料槽中，与料槽中的液态树脂重新混合使用，从而减少液态光敏树脂的浪费，实现循环使用。

进一步的，为了使液态光敏树脂能够更平滑地填补切片层下降所形成的凹坑，本实用新型所述刀刃4底部的末端还设有用于抚平液态光敏树脂的倒角，所述倒角采用半径为2毫米的圆倒角。切片层下降后，当刮刀从凹坑上经过时，压力腔3内的液态光敏树脂便会填充凹坑，随着刮刀向前运动，后端刀刃4的圆倒角与凹坑内的液态光敏树脂接触并对其抚平，接着后端刀刃 4的底部会将凹坑内的液态光敏树脂进一步抚平和压平，从而使液态光敏树脂填补当前切片层下降所形成的空缺，保持切片层内外液面的一致水平，进一步提高工件的打印质量。

作为本实用新型的优选方案，为了更好地观察压力腔3本体内的液面高度，本实用新型所述观察窗5采用矩形结构，并在观察窗5外面嵌入一块透明亚克力板。与现有技术相比，该观察窗5的尺寸较大，工作人员安装调试时容易观察，维修时也能够容易、直观地看到液面的高低变化，从而反馈检修结果。

进一步的，为了使刮刀本体1与液态光敏树脂的液面平行，本实用新型所述刮刀本体1上还设有用于调节刮刀本体1水平的探针7，所述探针7设为两组，分别设置在刮刀本体1的两端上，所述探针7的探头(尖端)朝下安装，两组所述探针7等高安装，使两组探针7的尖端所组成的直线与刀刃 4平行，以方便后续刮刀本体1的调平工作。调节平衡时，先调节刮刀本体1 的一端，让这一端的探头刚好与液面接触后回调一段距离(根据不同机器设定该回调值)，然后，调节另一端的探头，同样使该端探头与液面刚好接触并回调一段距离，这样反复调整2至3次即可实现刮刀本体1的刀刃4与液面平行。探针7的设置可以进一步方便工作人员对刮刀本体1和刀刃4的调节，提高调节精度，并使刀刃4与液面保持平行。

进一步的，由于拖链11的工作行程较长，刮刀从起始位置运动到终点位置的过程中，拖链11容易出现左右往复摆动的情况，从而与其他部件产生干涉，为了限制拖链11的摆动范围，本实用新型所述刮刀及真空装置还包括用于放置拖链11的拖链槽12。所述拖链槽12安装在底板上，其截面为U型结构，所述拖链11安装在拖链槽12内，拖链槽12的两侧边与拖链11直接接触并限制拖链11的摆动范围。

作为本实用新型的优选方案，为了适应更大工件的打印尺寸，本实用新型所述刮刀本体1的长度为520毫米，宽度为30毫米，高度为66毫米。该尺寸的设计有助于进一步提高工件的最大打印尺寸，从而提高打印机器的打印性能。

本实用新型的工作过程和原理是：本实用新型所提供的刮刀通过刮刀本体1上的连接部2安装在料槽两边的导轨上，由同步机构带动刮刀本体1的两端同时前进或后退，刮刀本体1上的刀刃4用于切除高于液面的树脂，从而避免料槽上部分液面高低出现高低不平的现象，影响打印质量；另外，刮刀本体1内的压力腔3通过真空发生器9和压差开关10的作用，时刻保持一定压力，将一部分液态光敏树脂吸进并维持在腔内，当刮刀经过切片层上的凹坑时，腔内的树脂便会落入凹坑内，而刀刃4的底部会将坑内的树脂抹平和压实，使切片层内外液面的高度保持一致，从而提高工件的整体打印质量。本实用新型还具有结构简单、安装方便、维修容易的优点。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置，其特征在于，包括刮刀本体、用于连接导轨与刮刀的连接部、连接管、用于保护连接管的拖链、用于控制刮刀本体内部压力的压差开关、三通接头、以及真空发生器；所述连接管安装在拖链内，连接管的一端与刮刀本体连通，另一端与三通接头连接，所述三通接头的第二端和第三端分别与压差开关和真空发生器连通，所述压差开关与真空发生器电连接；

所述连接部分别固定在刮刀本体的两端，与刮刀本体一体设置；所述刮刀本体采用底部开口设计，包括用于吸取部分液态光敏树脂的压力腔、用于刮平工件上表面的刀刃、以及用于观察压力腔液面的观察窗；所述压力腔设置在刮刀本体内部，所述刀刃分别设置在底部开口的前端和后端，所述刀刃的刃部朝外，所述观察窗设置在刮刀本体的前端；所述刮刀本体的一端还设有用于连接真空发生器的连接孔，所述连接孔通过与连接管端部固定连接，实现压力腔与真空发生器连通。

2.根据权利要求1所述的用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置，其特征在于，所述刀刃采用平底式刀刃结构，所述刀刃的一个刃面水平，另一个刃面与水平面之间的刃角为30°至60°。

3.根据权利要求2所述的用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置，其特征在于，所述刃角设为45°。

4.根据权利要求1所述的用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置，其特征在于，所述刀刃底部的末端还设有用于抚平液态光敏树脂的倒角，所述倒角采用半径为2毫米的圆倒角。

5.根据权利要求1所述的用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置，其特征在于，所述观察窗采用矩形结构，外面嵌入一块亚克力板。

6.根据权利要求1所述的用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置，其特征在于，所述刮刀本体上还设有用于调节刮刀本体水平的探针，所述探针设为两组，分别设置在刮刀本体的两端上，两组所述探针等高安装。

7.根据权利要求1所述的用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置，其特征在于，所述刮刀及真空装置还包括用于放置拖链的拖链槽，所述拖链槽固定安装在底板上，其截面为U形结构，所述拖链安装在拖链槽内。

8.根据权利要求1所述的用于SLA 3D打印机的真空刮刀装置，其特征在于，所述刮刀本体的长度为520毫米，宽度为30毫米，高度为66毫米。