TW201522015A - 列印頭模組 - Google Patents

Abstract

一種列印頭模組，包括本體、饋料滾輪組以及饋料感測器。本體包括供料管道及噴嘴。供料管道連接噴嘴。饋料滾輪組設置於供料管道以將基材傳送至噴嘴。饋料感測器設置於饋料滾輪組，以偵測饋料滾輪組是否轉動。饋料感測器耦接一控制單元，控制單元依據饋料感測器的偵測結果發出對應的一提示訊息。

Description

列印頭模組

本發明是有關於一種列印頭模組，且特別是有關於一種可感測卡料的列印頭模組。

隨著電腦輔助製造(Computer-Aided Manufacturing,CAM)的進步，製造業發展了立體列印技術，能很迅速的將設計原始構想製造出來。立體列印技術實際上是一系列快速原型成型(Rapid Prototyping,RP)技術的統稱，其基本原理都是疊層製造，由快速原型機在X-Y平面內通過掃描形式形成工件的截面形狀，而在Z座標間斷地作層面厚度的位移，最終形成立體物件。立體列印技術能無限制幾何形狀，而且越複雜的零件越顯示RP技術的卓越性，更可大大地節省人力與加工時間，在時間最短的要求下，將3D電腦輔助設計(Computer-Aided Design,CAD)軟體所設計的數位立體模型真實地呈現出來，不但摸得到，亦可真實地感受得到它的幾何曲線，更可以試驗零件的裝配性、甚至進行可能的功能試驗。

目前利用上述快速成型法形成立體物品的立體列印裝 置，多是利用列印頭模組中的饋料機構將熱熔性線材傳送至噴嘴，再經由噴嘴將其加熱熔融並逐層塗佈於基座上而形成立體物件。然而，一般立體列印裝置在饋料時，往往會因為機械結構及熱熔性線材的尺寸及性質差異，而導致熱熔性線材被夾在饋料機構的滾輪之間，而造成饋入的熱熔性線材有卡料(jam)的情形發生，或是熱熔性線材用完而造成饋料機構空轉的情形。上述的情形皆會導致立體列印的中止，而使用者需拆開立體列印裝置以檢視立體列印裝置的內部，才能得知是需補充熱熔性線材或是有卡料需要排除，因此，目前的立體列印裝置在更換、維修上仍舊十分地不便且費時，更耗費人力資源。

本發明提供一種列印頭模組，其可偵測出目前的供料狀態，並發出對應的提示訊息。

本發明的列印頭模組，包括一本體、一饋料滾輪組以及一饋料感測器。本體包括一供料管道及一噴嘴。供料管道連接噴嘴。饋料滾輪組設置於供料管道以將基材傳送至噴嘴。饋料感測器設置於饋料滾輪組，以偵測饋料滾輪組是否轉動。饋料感測器耦接一控制單元，控制單元依據饋料感測器的偵測結果發出對應的一提示訊息。

本發明的列印頭模組，包括本體、饋料滾輪組、基材感測器以及饋料感測器。本體包括供料管道及噴嘴。供料管道連接 噴嘴。饋料滾輪組設置於供料管道以將基材傳送至噴嘴。基材感測器設置於基材的傳送路徑上，以偵測基材是否通過。饋料感測器設置於饋料滾輪組，以偵測饋料滾輪組是否轉動。基材感測器以及饋料感測器耦接至一控制單元。控制單元依據基材感測器以及饋料感測器的偵測結果發出對應的一提示訊息。

在本發明的一實施例中，上述的控制單元在基材感測器偵測到基材通過，且饋料感測器偵測到饋料滾輪組並未轉動時，據此發出一卡料提示訊息。

在本發明的一實施例中，上述的控制單元在基材感測器偵測到基材未通過，且饋料感測器偵測到饋料滾輪組轉動時，據此發出一供料不足提示訊息。

在本發明的一實施例中，上述的控制單元在基材感測器偵測到基材未通過，且饋料感測器偵測到饋料滾輪組未轉動時，據此發出一供料用完提示訊息。

在本發明的一實施例中，上述的控制單元在基材感測器偵測到基材通過，且饋料感測器偵測到饋料滾輪組轉動時，據此發出一供料正常提示訊息。

在本發明的一實施例中，上述的饋料滾輪組包括一主動滾輪以及一被動滾輪，分別設置於供料管道的相對兩側。主動滾輪帶動被動滾輪轉動，以共同帶動基材沿傳送方向前進。

在本發明的一實施例中，上述的饋料感測器設置於被動滾輪處以偵測被動滾輪是否轉動。

在本發明的一實施例中，上述的基材感測器包括光學感測器(photo sensor)。

在本發明的一實施例中，上述的饋料感測器包括轉軸感測器。

在本發明的一實施例中，上述的提示訊息包括一提示音。

在本發明的一實施例中，上述的列印頭模組更包括一顯示面板。提示訊息包括一提示畫面。顯示面板用以顯示提示畫面。

在本發明的一實施例中，上述的控制單元在饋料感測器偵測到饋料滾輪組並未轉動時，據此發出一卡料提示訊息。

在本發明的一實施例中，上述的控制單元在饋料感測器偵測到饋料滾輪組轉動時，據此發出一供料正常提示訊息。

基於上述，本發明於基材的傳送路徑上設置基材感測器，以偵測基材是否通過基材感測器的感測區，並於饋料滾輪組設置饋料感測器，以饋料滾輪組是否正在轉動。如此，與基材感測器以及饋料感測器耦接的控制單元即可依據基材感測器以及饋料感測器的偵測結果而判斷出目前立體列印裝置的供料狀態，並據以發出對應的提示訊息。如此，使用者無須拆開立體列印裝置而可輕易得知目前立體列印裝置是需要更換基材或是需移除卡料，因而增加了立體列印裝置在更換以及維護上的便利性，更可節省更換以及維護上所需的時間。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10‧‧‧立體物件

20‧‧‧基材

100‧‧‧立體列印裝置

110‧‧‧基座

112‧‧‧承載面

120‧‧‧列印頭模組

122‧‧‧本體

122a‧‧‧供料管道

122b‧‧‧噴嘴

124‧‧‧饋料滾輪組

124a‧‧‧主動滾輪

124b‧‧‧被動滾輪

126‧‧‧基材感測器

128‧‧‧饋料感測器

130‧‧‧控制單元

140‧‧‧顯示面板

150‧‧‧滑軌

200‧‧‧電腦主機

L1‧‧‧供料路徑

圖1是依照本發明的一實施例的一種立體列印裝置的示意圖。

圖2是依照本發明的一實施例的一種立體列印裝置的使用情境方塊示意圖。

圖3是依照本發明的一實施例的一種立體列印裝置的方塊示意圖。

圖4是依照本發明的一實施例的一種列印頭模組的剖面示意圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之各實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而並非用來限制本發明。並且，在下列各實施例中，相同或相似的元件將採用相同或相似的標號。

圖1是依照本發明的一實施例的一種立體列印裝置的示意圖。圖2是依照本發明的一實施例的一種立體列印裝置的使用情境方塊示意圖。請參照圖1以及圖2，本實施例的列印頭模組 120適用於如圖1以及圖2所示的立體列印裝置100，其中，立體列印裝置100適於依據一數位立體模型資訊列印出一立體物件10。立體列印裝置100可包括一基座110、一列印頭模組120以及一控制單元130。在本實施例中，控制單元130可用以讀取一數位立體模型資訊，其中，數位立體模型資訊可為一數位立體圖像檔案，其例如由一電腦主機200透過電腦輔助設計(computer-aided design,CAD)或動畫建模軟體等建構而成。

承上述，立體列印裝置100的基座110如圖1所示具有一承載面112，用以承載列印頭模組120所提供的流體材料。列印頭模組120可移動地設置於基座130的上方，並經配置以沿著一滑軌150來回滑動，而基座110亦可例如平行且相對於列印頭模組120移動。控制單元130耦接列印頭模組120並用以讀取與處理數位立體模型資訊。如此，控制單元130可依據此數位立體模型資訊控制列印頭模組120沿著滑軌150移動，而列印頭模組120則可在移動的過程中將流體材料逐層成形於承載面112上而形成多個積層材料層。積層材料層彼此堆疊而形成立體物件10。

圖3是依照本發明的一實施例的一種立體列印裝置的方塊示意圖。圖4是依照本發明的一實施例的一種列印頭模組的剖面示意圖。請同時參照圖3以及圖4，詳細而言，列印頭模組120包括一本體122、一饋料滾輪組124以及一饋料感測器128。本體122包括一供料管道122a及一噴嘴122b，其中供料管道122a連接噴嘴122b。進一步地說，供料管道122a與噴嘴122b相互對應 而形成供料路徑L1。饋料滾輪組124設置於供料管道122a與噴嘴122b之間，以將一基材20傳送至噴嘴122b。饋料感測器128則設置於饋料滾輪組124旁。

在本實施例中，基材20可為適用於光硬化(Stereolithography)、熔絲製造式(Fused Filament Fabrication,FFF)、熔化壓模式(Melted and Extrusion Modeling)、電子束熔化成形(Electron Beam Modeling)等製作方法的各種適合材料。舉例而言，基材20可為適用於熔絲製造的熱熔性線材，並例如透過列印頭模組120的噴頭122b對基材20進行加熱，以將傳送至噴頭122b的基材20熔融成熔融狀態的流體材料，再經由噴頭122b將熔融的基材擠出並逐層成型於承載面112上，以形成多個積層材料層，之後再對其進行例如硬化烘乾處理而形成立體物件10。

在本實施例中，饋料感測器128設置於饋料滾輪組124，以偵測饋料滾輪組124是否轉動。詳細而言，饋料滾輪組124可包括一主動滾輪124a以及一被動滾輪124b，其分別設置於供料路徑L1的相對兩側。主動滾輪124a可例如耦接一馬達，馬達用以驅動主動滾輪124a轉動，而主動滾輪再帶動被動滾輪124b轉動，以使主動滾輪及被動滾輪124b共同夾持基材20並帶動基材20沿供料路徑L1前進。饋料感測器128則可例如設置於被動滾輪124b處，以偵測被動滾輪124b是否轉動。在本實施例中，饋料感測器128可以是轉軸感測器、慣性感測器、磁感式感測器或是陀螺儀等。值得注意的是，本領域具有通常知識者應了解，感測器的種 類非常的多，因此設計者可依設計所需來調用多個或是不同的感測器來作為基材感測器126以及饋料感測器128。換而言之，本發明之應用不限制於此種可能的實施型態。

如此配置，饋料滾輪組124以及饋料感測器128分別耦接至例如立體列印裝置100的一控制單元130，以使控制單元130得以驅動饋料滾輪組124轉動，以將基材20從供料管道122a沿供料路徑L1而傳送至噴嘴122b，並經由噴嘴122b將基材20噴出而形成立體物件10，並使控制單元130得以依據饋料感測器128的偵測結果發出對應的一提示訊息。舉例來說，若饋料感測器128偵測到饋料滾輪組124正在轉動，代表饋料滾輪組124正在轉動以傳送基材，也就是列印頭模組120的供料狀態正常。此時，控制單元130可據此發出「供料正常」的提示訊息。

此外，若饋料感測器128偵測到饋料滾輪組124並未轉動，則代表饋料滾輪組124並未轉動，也就是饋料滾輪組124可能有卡料的情形發生。此時，控制單元130可據此發出「卡料」的提示訊息。

此外，在本實施例中，饋料滾輪組124的主動滾輪124a或被動滾輪124b可為一色輪，饋料感測器128依據其感測到的顏色是否改變來偵測饋料滾輪組124是否轉動。舉例而言，饋料滾輪組124的主動滾輪124a或被動滾輪124b可為一色輪，其可如圖4中的被動滾輪124b所示，為360度扇形且黑白相間的滾輪。如此，若饋料滾輪組124每轉動一固定間隔，饋料感測器128所 偵測到被動滾輪124b對應的顏色(黑色或白色)會產生改變，而饋料感測器128每偵測到被動滾輪124b的黑白相間圖案改變一次，即會傳送一個訊號給控制單元，控制單元累加饋料感測器128傳送訊號的次數，即可推知饋料滾輪組124的轉動量。此外，控制單元每進料一固定長度會判斷饋料感測器128傳送訊號的次數，若傳送訊號的次數為零，則代表目前可能有卡料的情形發生。若傳送訊號的次數大於零，則代表目前供料狀況正常。當然，在本發明的其他實施例中，亦可是主動滾輪124a為色輪，而饋料感測器128是對應主動滾輪124a設置，以感測主動滾輪124a是否轉動。

在本發明的其他實施例中，列印頭模組120更可包括一基材感測器126。在本實施例中，列印頭模組120是透過饋料滾輪組124的轉動而將供料管道122a內的基材20沿著供料路徑L1傳送至噴嘴122b，而基材感測器126即設置於此供料路徑L1旁，以偵測基材20是否通過。在本實施例中，基材感測器126可例如為一光學感測器(photo sensor)，以透過光束是否被遮蔽來判斷基材20是否以傳送至並通過基材感測器126的感測區。更具體而言，基材感測器126可位於饋料滾輪組124的正上方，以偵測基材20是否已傳送至饋料滾輪組124。饋料感測器128設置於饋料滾輪組124，以偵測饋料滾輪組124是否轉動。詳細而言，饋料滾輪組124可包括一主動滾輪124a以及一被動滾輪124b，其分別設置於供料路徑L1的相對兩側。主動滾輪124a可例如耦接一馬達， 馬達用以驅動主動滾輪124a轉動，而主動滾輪再帶動被動滾輪124b轉動，以使主動滾輪及被動滾輪124b共同夾持基材20並帶動基材20沿供料路徑L1前進。

承上述，饋料感測器128則可例如設置於被動滾輪124b處，以偵測被動滾輪124b是否轉動。在本實施例中，饋料感測器128可以是轉軸感測器、慣性感測器、磁感式感測器或是陀螺儀等。值得注意的是，本領域具有通常知識者應了解，感測器的種類非常的多，因此設計者可依設計所需來調用多個或是不同的感測器來作為基材感測器126以及饋料感測器128。換而言之，本發明之應用不限制於此種可能的實施型態。

如此配置，控制單元130則耦接基材感測器126及饋料感測器128，以依據基材感測器126及饋料感測器128的偵測結果發出對應的一提示訊息。舉例來說，若基材感測器126偵測到基材20通過，而饋料感測器128偵測到饋料滾輪組124正在轉動，代表基材20已送達，且饋料滾輪組124正在轉動以傳送基材，也就是立體列印裝置100的供料狀態正常。此時，控制單元可據此發出「供料正常」的提示訊息。

此外，若基材感測器126偵測到基材20通過，而饋料感測器128偵測到饋料滾輪組124並未轉動，則代表基材20已到達饋料滾輪組124，但饋料滾輪組124並未轉動，也就是饋料滾輪組124可能有卡料的情形發生。此時，控制單元可據此發出「卡料」的提示訊息。

再者，若基材感測器126偵測到基材20並未通過基材感測器126的感測區，而饋料感測器128偵測到饋料滾輪組124正在轉動，代表基材20即將用盡，也就是需要盡快更換新的基材。此時，控制單元可據此發出「供料不足」的提示訊息，並控制饋料滾輪組124停止轉動。

並且，若基材感測器126偵測到基材20並未通過基材感測器126的感測區，而饋料感測器128亦偵測到饋料滾輪組124並未轉動，代表基材20已用盡，也就是需要更換新的基材。此時，控制單元可據此發出「供料用完」的提示訊息。

此外，在本實施例中，饋料滾輪組124的主動滾輪124a或被動滾輪124b可為一色輪，饋料感測器128依據其感測到的顏色是否改變來偵測饋料滾輪組124是否轉動。舉例而言，饋料滾輪組124的主動滾輪124a或被動滾輪124b可為一色輪，其可如圖4中的被動滾輪124b所示，為360度扇形且黑白相間的滾輪。如此，若饋料滾輪組124每轉動一固定間隔，饋料感測器128所偵測到被動滾輪124b對應的顏色(黑色或白色)會產生改變，而饋料感測器128每偵測到被動滾輪124b的黑白相間圖案改變一次，即會傳送一個訊號給控制單元，控制單元累加饋料感測器128傳送訊號的次數，即可推知饋料滾輪組124的轉動量。此外，控制單元每進料一固定長度會判斷饋料感測器128傳送訊號的次數，若傳送訊號的次數為零，則代表目前可能有卡料的情形發生。若傳送訊號的次數大於零，則代表目前供料狀況正常。當然，在 本發明的其他實施例中，亦可是主動滾輪124a為色輪，而饋料感測器128是對應主動滾輪124a設置，以感測主動滾輪124a是否轉動。

在本實施例中，提示訊息可為一提示音。也就是說，控制單元130可依據基材感測器126以及饋料感測器128的偵測結果而據此發出對應且各不相同的提示音，以告知使用者目前的立體列印裝置100的供料狀態。或者，立體列印裝置100可包括多個提示燈號，使控制單元130可依據基材感測器126以及饋料感測器128的偵測結果而據此點亮對應的提示燈號。此外，在本發明的另一實施例中，立體列印裝置100更可如圖3所示包括一顯示面板140，而提示訊息可為一提示畫面。顯示面板則可用以顯示此提示畫面，以供使用者查看目前的立體列印裝置100的供料狀態。當然，本領域具有通常知識者應了解，用以呈現提示訊息的方式非常的多，因此設計者可依實際產品所需來自行做更動或調整。換而言之，本發明之應用不限制於上述可能的實施型態。

綜上所述，本發明的立體列印裝置及其列印頭模組於基材的傳送路徑上設置基材感測器，以偵測基材是否通過基材感測器的感測區，並於饋料滾輪組設置饋料感測器，以饋料滾輪組是否正在轉動。如此，與基材感測器以及饋料感測器耦接的控制單元即可依據基材感測器以及饋料感測器的偵測結果而判斷出目前立體列印裝置的供料狀態，並據以發出對應的提示訊息。如此，使用者無須拆開立體列印裝置而可輕易得知目前立體列印裝置是 需要更換基材或是需移除卡料，因而增加了立體列印裝置在更換以及維護上的便利性，更可節省更換以及維護上所需的時間。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

120‧‧‧列印頭模組

122‧‧‧本體

122a‧‧‧供料管道

122b‧‧‧噴嘴

124‧‧‧饋料滾輪組

124a‧‧‧主動滾輪

124b‧‧‧被動滾輪

126‧‧‧基材感測器

128‧‧‧饋料感測器

L1‧‧‧供料路徑

Claims (19)

1. 一種列印頭模組，用以將一基材逐層成形出一立體物件，該列印頭模組包括：一本體，包括一供料管道與一噴嘴，該供料管道對應於該噴嘴並與之形成一供料路徑；一饋料滾輪組，設置於該供料管道與該噴嘴之間；一饋料感測器，設置於該饋料滾輪組旁，用以偵測該饋料滾輪組是否轉動；以及一控制單元，耦接該饋料滾輪組與該饋料感測器，以驅使該饋料滾輪組轉動，以將該基材從該供料管道沿該供料路徑而傳送至該噴嘴，並經由該噴嘴將該基材噴出而形成該立體物件，且該控制單元依據該饋料感測器的偵測結果發出對應的一提示訊息。
2. 如申請專利範圍第1項所述的列印頭模組，其中該控制單元在該饋料感測器偵測到該饋料滾輪組並未轉動時，據此發出一卡料提示訊息。
3. 如申請專利範圍第1項所述的列印頭模組，其中該控制單元在該饋料感測器偵測到該饋料滾輪組轉動時，據此發出一供料正常提示訊息。
4. 如申請專利範圍第1項所述的列印頭模組，其中該饋料滾輪組包括一主動滾輪以及一被動滾輪，分別設置於該供料路徑的相對兩側，該主動滾輪受控於該控制單元以帶動該被動滾輪轉動，並共同帶動該基材沿該供料路徑行進。
5. 如申請專利範圍第4項所述的列印頭模組，其中該饋料感測器設置於該被動滾輪處以偵測該被動滾輪是否轉動。
6. 如申請專利範圍第1項所述的列印頭模組，其中該饋料感測器包括轉軸感測器。
7. 如申請專利範圍第1項所述的列印頭模組，其中該提示訊息包括一提示音。
8. 如申請專利範圍第1項所述的列印頭模組，更包括一顯示面板，該提示訊息包括一提示畫面，該顯示面板用以顯示該提示畫面。
9. 如申請專利範圍第1項所述的列印頭模組，其中該饋料滾輪組包括多色相間的一色輪，該饋料感測器依據其感測到的顏色是否改變來偵測該饋料液輪組是否轉動。
10. 一種列印頭模組，用以將一基材逐層成形出一立體物件，該列印頭模組包括：一本體，包括一供料管道以及一噴嘴，該供料管道對應於該噴嘴並與之形成一供料路徑；一饋料滾輪組，設置於該供料管道與該噴嘴之間；一饋料感測器，設置於該饋料滾輪組旁，用以偵測該饋料滾輪組是否轉動；一基材感測器，設置於該供料路徑旁，以偵測該基材是否通過；以及一控制單元，耦接該饋料滾輪組、該饋料感測器與該基材感 測器，以驅使該饋料滾輪組轉動，以將該基材從該供料管道沿該供料路徑而傳送至該噴嘴，並經由該噴嘴將該基材噴出而形成該立體物件，且該控制單元依據該基材感測器以及該饋料感測器的偵測結果發出對應的一提示訊息。
11. 如申請專利範圍第10項所述的列印頭模組，其中當該基材感測器偵測到該基材通過，且該饋料感測器偵測到該饋料滾輪組並未轉動時，該控制單元據此發出一卡料提示訊息。
12. 如申請專利範圍第10項所述的列印頭模組，其中當該基材感測器偵測到該基材未通過，且該饋料感測器偵測到該饋料滾輪組轉動時，該控制單元據此發出一供料不足提示訊息。
13. 如申請專利範圍第10項所述的列印頭模組，其中當該基材感測器偵測到該基材未通過，且該饋料感測器偵測到該饋料滾輪組未轉動時，該控制單元據此發出一供料用完提示訊息。
14. 如申請專利範圍第10項所述的列印頭模組，其中當該基材感測器偵測到該基材通過，且該饋料感測器偵測到該饋料滾輪組轉動時，該控制單元據此發出一供料正常提示訊息。
15. 如申請專利範圍第10項所述的列印頭模組，其中該饋料滾輪組包括一主動滾輪以及一被動滾輪，分別設置於該供料路徑的相對兩側，該主動滾輪受控於該控制單元以帶動該被動滾輪轉動，並共同帶動該基材沿該供料路徑行進。
16. 如申請專利範圍第15項所述的列印頭模組，其中該饋料感測器設置於該被動滾輪處以偵測該被動滾輪是否轉動。
17. 如申請專利範圍第10項所述的列印頭模組，其中該基材感測器包括光學感測器(photo sensor)。
18. 如申請專利範圍第10項所述的列印頭模組，其中該饋料感測器包括轉軸感測器。
19. 如申請專利範圍第10項所述的列印頭模組，其中該饋料滾輪組包括多色相間的一色輪，該饋料感測器依據其感測到的顏色是否改變來偵測該饋料滾輪組是否轉動。