CN218640335U - 一种光固化3d打印机树脂液位控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的光固化3D打印机树脂液位控制系统，包括成型槽、工作台、液位调节块、与检测单元电连接的驱动单元、检测单元，通过使液位调节块可升降地设置在成型槽内，使其一部分浸没在树脂内，在树脂液位变化时，能够通过驱动单元控制液位调节块的升降进行恢复，恢复时树脂流动的距离短，不容易产生液位差，通过使检测单元包括与外界连通的盒体、反光板、激光测量仪，在盒体底板上开设孔径小于对流孔孔径的阻尼孔，使反光板漂浮在盒体内的树脂液面上，使激光测量仪设置在盒体内并对准反光板，测量时，能够通过反光板均衡液面波动，同时，利用阻尼孔减缓树脂流速，减小液面波动，还能利用盒体隔绝外界环境光线，抗干扰能力更强、控制精准。
Description
技术领域
本实用新型涉及3D打印技术领域，具体涉及一种光固化3D打印机树脂液位控制系统。
背景技术
光固化3D打印主要采用SLA（立体光固化成型）技术，传统的SLA打印机分为上升式和下沉式两种，上升式SLA打印机要求成型槽底部透光并且还要具有离型功能，导致其可靠性不高，不适合大批量打印；下沉式SLA打印机采用设计路径的紫外光扫描工作台上的树脂液面，待其固化后，工作台下降一小段距离（0.1mm左右），使固化层位于树脂液面下方，再进行紫外光扫描固化，使后一层固化层牢固粘结在前一层固化层上，从而层层叠加形成三维工件原型。
在进行紫外线扫描时，需要使树脂液面与紫外线的焦平面相重合，以确保打印效果，而树脂（光敏树脂）固化后的体积会发生变化，在其跟随工作台下降后，会影响树脂液面高度，因此，这类设备需要配备专用的液位高度控制系统，以确保树脂液面与焦平面保持一致。
现有的液位高度控制系统大多包括成型槽和补液槽，这两个槽相互独立，工作时，用泵将补液槽里的树脂抽到成型槽里，成型槽里多余的树脂经溢流口流回到补液槽，不断循环，确保成型槽里树脂的液位高度保持不变，在实际使用时，由于树脂流动距离远，加之树脂粘性大，流动缓慢，导致成型槽里不同区域的液位差较大，控制不够精准，具体来说，靠近溢流口的地方液位低，远离溢流口的地方液位高，使成型槽内的树脂液面呈现倾斜状态，在扫描时，紫外线的焦平面难以与树脂液面相重合，打印精度及打印质量不佳，打印效果较差，若要使树脂液面水平，需要关停泵并静止较长时间，生产效率低，且水平后的树脂液面也可能与紫外线焦平面存在偏差，难以确保打印效果。
为解决这一问题，出现了通过激光测量仪测量树脂液面高度，再进行精准放/补液的技术方案，但在这类方案中，激光测量仪基本是直接照射树脂液面，测量准确度受液面波动及外界光线干扰大，准确率欠佳，根据激光测量仪的测量值控制液位高度时，实际液位与理论液位的偏差大，难以进一步提升打印效果。
发明内容
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种控制精准、抗干扰能力强的光固化3D打印机树脂液位控制系统，采用该系统进行紫外光固化3D打印时，打印精度及打印质量高，打印效果好。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是，光固化3D打印机树脂液位控制系统，包括：
用于盛放液态光敏树脂的成型槽；
可升降地设置在所述成型槽内的工作台，所述工作台上开设有多个用于所述树脂对流的对流孔，所述工作台全部浸没在所述树脂内；
该系统还包括液位调节块、驱动单元，以及用于检测树脂液位的检测单元；
所述液位调节块可升降地设置在所述成型槽内并位于所述工作台一侧，所述液位调节块的一部分浸没在所述树脂内；
所述驱动单元与所述检测单元电连接，所述驱动单元根据所述检测单元的检测值控制所述调节块的升降高度；
所述检测单元包括盒体、反光板、激光测量仪，所述盒体内的空腔与外界连通，所述盒体的上端部位于所述树脂的上方，所述盒体的下端部浸没在所述树脂内，所述盒体的底板上开设有用于所述树脂对流的阻尼孔，所述阻尼孔的孔径小于所述对流孔的孔径，所述反光板漂浮在所述盒体内的树脂液面上，所述激光测量仪设置在所述盒体内并位于所述反光板的上方，所述激光测量仪用于检测所述反光板的高度，以确定所述树脂液位。
优选地，所述阻尼孔的孔径为所述对流孔的孔径的60%-80%。
优选地，所述阻尼孔有多个，多个所述阻尼孔靠近所述盒体的底部边缘设置。
优选地，所述反光板为上表面光滑的陶瓷板。
优选地，所述液位调节块为空心长方体，所述液位调节块由不锈钢板焊接而成。
优选地，所述驱动单元包括基座、滑轨副、驱动电机、丝杆副，所述基座固定设置在所述成型槽的上方，所述滑轨副设置在所述基座上并沿上下方向延伸，所述驱动电机设置在所述基座上并位于所述滑轨副的上方，所述驱动电机用于带动所述丝杆副的丝母转动，使所述丝杆副的丝杆上下移动，所述丝杆的中部与所述滑轨副的滑块相连接，所述丝杆的下端部与所述液位调节块的顶部相连接，在所述驱动电机转动时，能够驱动所述丝杆上下移动，使所述液位调节块升降。
进一步优选地，所述驱动单元还包括行程开关和撞块，所述行程开关设置在所述基座上并位于所述滑轨的一侧，所述撞块连接在所述滑块上，在所述液位调节块移动至极限位置时，所述撞块触发所述行程开关，使所述驱动电机停止运行。
进一步优选地，所述工作台为多孔铝板，所述工作台靠近所述液位调节块的一侧连接有向上延伸的连接板，所述连接板的上端部伸出所述成型槽并与工作台升降驱动单元连接。
进一步优选地，所述工作台升降驱动单元设置在所述基座上。
进一步优选地，所述成型槽由相连通的第一槽体和第二槽体构成，所述第一槽体的深度大于所述第二槽体，所述工作台可升降地设置在所述第一槽体内，所述液位调节块可升降地设置在所述第二槽体内。
与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：
1. 在树脂液位变化时，能够通过驱动单元控制液位调节块的升降进行恢复，恢复时，树脂流动的距离短，不容易产生液位差，控制精准。
2. 在激光检测仪进行测量时，能够通过反光板均衡树脂液面的波动，同时，利用阻尼孔减缓树脂流速，减小盒体内树脂液面的波动，还能利用盒体隔绝大部分外界环境光线，抗干扰能力更强、控制更加精准。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型优选实施例的结构示意图。
图2是图1中液位调节块、驱动单元、检测单元处的结构示意图。
图3是图2的剖视示意图。
其中：10.成型槽；11.第一槽体；12.第二槽体；20.工作台；21.对流孔；22.连接板；23.工作台升降驱动单元；30.液位调节块；40.驱动单元；41.基座；42.滑轨；43.滑块；44.驱动电机；45.丝杆；46.行程开关；47.撞块；50.检测单元；51.盒体；511.阻尼孔；52.反光板；53.激光测量仪。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
如图1至3所示，本实施例的光固化3D打印机树脂液位控制系统，包括：成型槽10、工作台20、液位调节块30、驱动单元40、检测单元50，成型槽10用于盛放液态光敏树脂，工作台20可升降地设置在成型槽10内，工作台20上开设有多个用于树脂对流的对流孔21，工作台20全部浸没在树脂内；液位调节块30可升降地设置在成型槽10内并位于工作台20一侧，液位调节块30的一部分浸没在树脂内，液位调节块30为空心长方体，液位调节块30由不锈钢板焊接而成，驱动单元40与检测单元50电连接，驱动单元40根据检测单元50的检测值控制调节块30的升降高度；检测单元50用于检测成型槽10内的树脂液位，检测单元50包括盒体51、反光板52、激光测量仪53，盒体51为空心长方体，盒体51内的空腔与外界连通，盒体51的上端部位于树脂的上方，盒体51的下端部浸没在树脂内，盒体51的底板上开设有用于树脂对流的阻尼孔511，以利用连通器原理使盒体51内外的树脂液面齐平，阻尼孔511的孔径小于对流孔21的孔径，以减缓树脂从阻尼孔511内流动的流速，从而大幅度减小盒体51外树脂液面波动对盒体51内树脂液面的影响，反光板52漂浮在盒体51内的树脂液面上，激光测量仪53设置在盒体51内并位于反光板52的上方，激光测量仪53用于检测反光板52的高度，以确定树脂液位（树脂液面的高度）。
这样设置的好处在于：
1. 在成型槽内的树脂液位变化时，能够通过驱动单元控制液位调节块的升降进行恢复，恢复时，树脂流动的距离短，不容易产生液位差，控制精准。
2. 在激光检测仪进行测量时，能够通过反光板均衡树脂液面的波动，同时，利用阻尼孔减缓树脂流速，减小盒体内树脂液面的波动，还能利用盒体隔绝大部分外界环境光线，抗干扰能力更强、控制更加精准。
在本实施例中，阻尼孔511的孔径为对流孔21的孔径的60%-80%，阻尼孔511有四个，四个阻尼孔511靠近盒体51的底部边缘（边角处）设置。
在本实施例中，为避免反光板52与树脂发生化学反应，反光板52选用上表面光滑的陶瓷板，为便于漂浮，反光板52内设有浮腔。
在本实施例中，驱动单元40包括基座41、滑轨副、驱动电机44、丝杆副，基座41固定设置在成型槽10的上方，滑轨副设置在基座41上并沿上下方向延伸，驱动电机44设置在基座41上并位于滑轨副的上方，驱动电机44用于带动丝杆副的丝母转动，使丝杆副的丝杆45上下移动，丝杆45的中部与滑轨副的滑块43相连接，丝杆45的下端部与液位调节块30的顶部相连接，在驱动电机44转动时，能够驱动丝杆45上下移动，使液位调节块30升降，为避免液位调节块30升降超限，进一步地，驱动单元40还包括行程开关46和撞块47，行程开关46设置在基座41上并位于滑轨42的一侧，撞块47连接在滑块43上，在液位调节块30移动至极限位置时，撞块47触发行程开关46，使驱动电机44停止运行。
在本实施例中，工作台20为多孔铝板，工作台20靠近液位调节块30的一侧连接有向上延伸的连接板22，连接板22的上端部伸出成型槽10并与工作台升降驱动单元23连接，工作台升降驱动单元23设置在基座41上。
在本实施例中，成型槽10由相连通的第一槽体11和第二槽体12构成，第一槽体11的深度大于第二槽体12，工作台20可升降地设置在第一槽体11内，液位调节块30可升降地设置在第二槽体12内。
需要说明的是，液位调节块30的升降动作是在前次固化成型及刮板重新布料后进行的，驱动电机44采用16倍细分的步进电机，其旋转一周需要3200个脉冲信号，丝杆45导程为4毫米，驱动电机44每收到一个脉冲信号，液位调节块30在树脂内升降的距离为0.00125毫米。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光固化3D打印机树脂液位控制系统，包括：
用于盛放液态光敏树脂的成型槽；
可升降地设置在所述成型槽内的工作台，所述工作台上开设有多个用于所述树脂对流的对流孔，所述工作台全部浸没在所述树脂内；
其特征在于：
该系统还包括液位调节块、驱动单元，以及用于检测树脂液位的检测单元；
所述液位调节块可升降地设置在所述成型槽内并位于所述工作台一侧，所述液位调节块的一部分浸没在所述树脂内；
所述驱动单元与所述检测单元电连接，所述驱动单元根据所述检测单元的检测值控制所述调节块的升降高度；
所述检测单元包括盒体、反光板、激光测量仪，所述盒体内的空腔与外界连通，所述盒体的上端部位于所述树脂的上方，所述盒体的下端部浸没在所述树脂内，所述盒体的底板上开设有用于所述树脂对流的阻尼孔，所述阻尼孔的孔径小于所述对流孔的孔径，所述反光板漂浮在所述盒体内的树脂液面上，所述激光测量仪设置在所述盒体内并位于所述反光板的上方，所述激光测量仪用于检测所述反光板的高度，以确定所述树脂液位。
2.根据权利要求1所述的光固化3D打印机树脂液位控制系统，其特征在于：所述阻尼孔的孔径为所述对流孔的孔径的60%-80%。
3.根据权利要求1所述的光固化3D打印机树脂液位控制系统，其特征在于：所述阻尼孔有多个，多个所述阻尼孔靠近所述盒体的底部边缘设置。
4.根据权利要求1所述的光固化3D打印机树脂液位控制系统，其特征在于：所述反光板为上表面光滑的陶瓷板。
5.根据权利要求1所述的光固化3D打印机树脂液位控制系统，其特征在于：所述液位调节块为空心长方体，所述液位调节块由不锈钢板焊接而成。
6.根据权利要求1所述的光固化3D打印机树脂液位控制系统，其特征在于：所述驱动单元包括基座、滑轨副、驱动电机、丝杆副，所述基座固定设置在所述成型槽的上方，所述滑轨副设置在所述基座上并沿上下方向延伸，所述驱动电机设置在所述基座上并位于所述滑轨副的上方，所述驱动电机用于带动所述丝杆副的丝母转动，使所述丝杆副的丝杆上下移动，所述丝杆的中部与所述滑轨副的滑块相连接，所述丝杆的下端部与所述液位调节块的顶部相连接，在所述驱动电机转动时，能够驱动所述丝杆上下移动，使所述液位调节块升降。
7.根据权利要求6所述的光固化3D打印机树脂液位控制系统，其特征在于：所述驱动单元还包括行程开关和撞块，所述行程开关设置在所述基座上并位于所述滑轨的一侧，所述撞块连接在所述滑块上，在所述液位调节块移动至极限位置时，所述撞块触发所述行程开关，使所述驱动电机停止运行。
8.根据权利要求6所述的光固化3D打印机树脂液位控制系统，其特征在于：所述工作台为多孔铝板，所述工作台靠近所述液位调节块的一侧连接有向上延伸的连接板，所述连接板的上端部伸出所述成型槽并与工作台升降驱动单元连接。
9.根据权利要求8所述的光固化3D打印机树脂液位控制系统，其特征在于：所述工作台升降驱动单元设置在所述基座上。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的光固化3D打印机树脂液位控制系统，其特征在于：所述成型槽由相连通的第一槽体和第二槽体构成，所述第一槽体的深度大于所述第二槽体，所述工作台可升降地设置在所述第一槽体内，所述液位调节块可升降地设置在所述第二槽体内。
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|---|---|---|---|---|
| CN116587598A (zh) * | 2023-05-12 | 2023-08-15 | 纵横增材智能科技(珠海)有限公司 | 一种具有下沉式打印功能的dlp打印机 |
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2022
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