TW201927522A - 實行及輔助積層製造之工具頭構造及裝置 - Google Patents

Abstract

一種實行及輔助積層製造之裝置包含一工具頭構造、一基座，及一控制單元，該工具頭構造包括可被控制地旋轉的一轉盤、複數安裝孔，及複數工具體，該等安裝孔分別間隔形成且環繞該轉盤的中心點，該等工具體分別可拆地插設於該等安裝孔內，且每一工具體用以執行一積層製造動作及一輔助積層製造動作之其中一者，該基座相對於該工具頭構造設置，且平行於XY軸形成的平面，該等工具體能在該基座上分別執行該積層製造動作及該輔助積層製造動作，該控制單元接收一路徑參數設定，並根據該路徑參數設定控制該工具頭構造及該基座中之至少一者水平移動。

Description

實行及輔助積層製造之工具頭構造及裝置

本發明是一種工具頭構造及裝置，特別是一種應用在實行及輔助積層製造的工具頭構造及裝置。

運用積層製造技術也就是現在最夯的3D列印，可以製造出多種客製化的成品，超乎人們的想像。這個技術是將要製作的成品在電腦內先設計出三維模型，再將三維模型分解成多層的平面切片，經由3D印表機把粉末狀、液狀、絲狀、或條狀等形狀的材料，經由3D印表機的噴頭噴出，按照切片圖形根據成品每層的材質、顏色等的設定逐層疊加，材料可為塑料、金屬、陶瓷、砂等可粘合材料，堆疊成完整的立體物體，完成成品。

一般在積層製造到完成成品的過程中，可能會需要一些輔助製造的過程，例如使用刀具微刻、紫外光照射加速固化材料等，則須執行那些步驟時，可能需更換機器使用。而現有的3D印表機若整合多種功能，往往因搭配多種工具頭，造成3D印表機的構造複雜，保養更換工具頭不易，再者，多種工具頭切換使用時的定位也不容易，需複雜的程式控制。

因此，本發明之目的，即在提供一種能任意結合多種製程功能且維修容易，並使用時容易定位的實行及輔助積層製造之工具頭構造。

該實行及輔助積層製造之工具頭構造包含可被控制地旋轉的一轉盤、複數個安裝孔，及一工具體。

該等安裝孔分別間隔形成在該轉盤上，且環繞該轉盤的中心點。

該工具體可拆地插設於該等安裝孔內之其中一者，且用以執行一積層製造動作及一輔助積層製造動作之其中一者，並包括一線材噴頭、一墨水噴頭、一鍍料噴頭、一紫外光照射單元、一監視鏡頭，及一刀具中其中一者。

進一步，該工具體以自該轉盤的中心點向該轉盤的外緣延伸的方向插設於該安裝孔，且該轉盤的水平面與XY軸形成的平面夾一個角度，當該工具體要開始做動時，該轉盤旋轉至使該工具體垂直於XY軸形成的平面。

本發明之另一目的，即在提供一種實行及輔助積層製造之工具頭構造。

該實行及輔助積層製造之工具頭構造包含可被控制地旋轉的一轉盤、複數個安裝孔，及複數個工具體。

該等安裝孔分別間隔形成在該轉盤上且環繞該轉盤的中心點。

該等工具體分別可拆地插設於該等安裝孔內，且每一工具體用以執行一積層製造動作及一輔助積層製造動作之其中一者。

進一步，每一工具體包括一線材噴頭、一墨水噴頭、一鍍料噴頭、一紫外光照射單元、一監視鏡頭，及一刀具中其中一者。

進一步，該等工具體分別以自該轉盤的中心點向該轉盤的外緣延伸的方向插設於該等安裝孔，且該轉盤的水平面與XY軸形成的平面夾一個角度，當其中一該工具體要開始做動時，該轉盤旋轉至使該工具體垂直於XY軸形成的平面。

本發明之再一目的，即在提供一種實行及輔助積層製造之裝置。

該實行及輔助積層製造之裝置包含一工具頭構造、一基座，及一控制單元。

該工具頭構造包括可被控制地旋轉的一轉盤、複數個安裝孔，及複數個工具體。

該等安裝孔分別間隔形成在該轉盤上且環繞該轉盤的中心點。

該等工具體分別可拆地插設於該等安裝孔內，且每一工具體用以執行一積層製造動作及一輔助積層製造動作之其中一者。

該基座相對於該工具頭構造設置，且平行於XY軸形成的平面，使該等工具體能在該基座上分別執行該積層製造動作及該輔助積層製造動作。

該控制單元電性連接該工具頭構造及該基座，且接收一路徑參數設定，並根據該路徑參數設定控制該工具頭構造及該基座中之至少一者水平移動。

進一步，每一工具體包括一線材噴頭、一墨水噴頭、一鍍料噴頭、一紫外光照射單元、一監視鏡頭，及一刀具中其中一者。

進一步，該等工具體分別以自該轉盤的中心點向該轉盤的外緣延伸的方向插設於該等安裝孔，且該轉盤的水平面與XY軸形成的平面夾一個角度，當其中一該工具體要開始做動時，該轉盤旋轉至使該工具體垂直於該基座，使該工具體在該基座上執行該積層製造動作及該輔助積層製造動作之其中一者。

進一步，該實行及輔助積層製造之裝置還包含一電性連接該控制單元的距離偵測單元，該距離偵測單元偵測執行動作中的該工具體與該基座的距離並產生一距離訊號，該控制單元接收該距離訊號並根據該距離訊號與該路徑參數設定控制該工具頭構造及該基座中之至少一者垂直移動。

進一步，該控制單元接收一轉盤參數設定，並根據該轉盤參數設定控制該轉盤旋轉。

根據上述技術特徵可達成以下功效：

1. 能任意使用各種能插入該安裝孔的該工具體，搭配該距離偵測單元偵測該距離訊號，因此，使用的該工具體不受限制，且更換該工具體容易、方便維修。

2. 藉由該轉盤旋轉至固定方位的該工具體開始執行動作，定位精準且方便。

3.該等工具體分別以自該轉盤的中心點以向該轉盤外緣的方向延伸插設於該等安裝孔，讓該等工具體彼此之間的距離增加，則受熱不易影響。

參閱第一圖至第三圖，本發明實行及輔助積層製造之裝置的一實施例，能經由使用者操作輸入一路徑參數設定，及一轉盤參數設定，執行噴線材、噴墨、鍍料、雕刻、加速固化、監控等動作，以完成一成品3。該實行及輔助積層製造之裝置包含一工具頭構造1、一基座2、一加熱單元4、一距離偵測單元5，及一控制單元6。

該工具頭構造1電性連接該控制單元6且包括一轉盤11、複數個安裝孔12，及至少一個工具體13。在本例中，安裝三個工具體。

該轉盤11可被該控制單元6控制旋轉，且該轉盤11的水平面與XY軸形成的平面夾一個角度θ。該等安裝孔12分別間隔形成在該轉盤11上且環繞該轉盤11的中心點。該等工具體13分別可拆地自該轉盤11的中心點向該轉盤11的外緣延伸的方向插設於該等安裝孔12內，且每一工具體13包括一線材噴頭、一墨水噴頭、一鍍料噴頭、一紫外光照射單元、一監視鏡頭，及一刀具中其中一者，並用以執行一積層製造動作或一輔助積層製造動作。因此，使用者可根據製作該成品3過程中的需求，任意更換該等工具頭13的種類，且插設該等工具頭13只需分別穿入該等安裝孔12，更換維修相當方便。

該基座2電性連接該控制單元6且相對於該工具頭構造1設置，並平行於XY軸形成的平面，當其中之一工具體13要開始動作時，該轉盤11旋轉至使該工具體13垂直於該基座2，讓該工具體13能在該基座2上執行該積層製造動作或該輔助積層製造動作。須注意的是，該轉盤11上只有一個方位的該安裝孔12能使插入的該工具體13垂直該基座，因此，當要使用某一工具體13時，該轉盤11即旋轉使該工具體13相對的該定位孔12定位到該方位，非常容易切換使用的工具體13再定位。此外，該工具頭構造1及該基座2由該控制單元6控制能相對水平移動，使動作中的該工具體13能相對於該基座2，定位在正確的位置做動。

該加熱單元4連接該工具頭構造1及電性連接該控制單元6，且受該控制單元6控制是否對做動中的工具體13加熱，例如當該工具體13為該線材噴頭時，該工具體13受熱噴射出一線狀材料堆積，若當該工具體13為該監視鏡頭時，該工具體13不會受熱。須注意的是，該等工具體13分別以自該轉盤11的中心點向該轉盤11的外緣延伸的方向插設，讓該等工具體13彼此之間的距離因此增加，則加熱中的熱氣不易影響相鄰的該等工具體13內的材料。

該距離偵測單元5電性連接該控制單元6，且偵測執行動作中的該工具體13與該基座2的距離並產生一距離訊號。因此，該距離偵測單元5能根據不同長度的該等工具體13分別產生不同的該等距離訊號。

該控制單元6接收來自於使用者設定的該路徑參數設定，並根據該路徑參數設定控制該工具頭構造1及/或該基座2水平移動，以調整該工具頭構造1與該基座2適當的相對水平位置，進一步，該控制單元6接收該距離訊號並根據該距離訊號與該路徑參數設定控制該工具頭構造1及/或該基座2垂直移動，以調整該工具頭構造1與該基座2適當的相對垂直位置。此外，該控制單元6還接收來自於使用者設定的該轉盤參數設定，並根據該轉盤參數設定控制該轉盤11旋轉，以控制在製程中分別使用該等工具體13的先後順序。

參閱第三圖至第六圖，為本例的實際操作過程，插設於該等安裝孔12的該等工具體13分別為該線材噴頭13a、該鍍料噴頭13b，及該紫外光照射單元13c。當該控制單元6接收到使用者設定的該路徑參數設定及該轉盤參數設定後，該工具頭構造1及該基座2開始移動至最佳的水平位置及垂直位置，同時，該轉盤11旋轉，使該線材噴頭13a垂直於該基座2，該加熱單元4加熱該線材噴頭13a，接著，該線材噴頭13a開始噴出一線材於該基座2上，該工具頭構造1及該基座2受該控制單元6根據該路徑參數設定移動，使該線材噴頭13a製作出一模型。

接著，該轉盤11旋轉，使該鍍料噴頭13b對應該模型噴出一鍍料，形成一保護層，最後，該轉盤11再次轉動，使該紫外光照射單元13c對應該模型照射一束紫外光，使該保護層加速固化，以完成該成品3。

因此，本發明的該工具頭構造1類似於一顯微鏡之旋轉物鏡的構造，能任意使用各種能插入該安裝孔12的該工具體13，並更換該工具體13容易，方便維修，搭配該距離偵測單元5偵測該距離訊號，使用的該工具體13的長度也不受限制，此外，更藉由該轉盤11旋轉至固定方位的該工具體13開始執行動作，定位精準且方便，更特別的是，因該等工具體13分別以自該轉盤11的中心點以輻射向外延伸的方向插設於該等安裝孔12，讓該等工具體13彼此之間的距離增加，則受熱不易影響。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

(1)‧‧‧工具頭構造

(11)‧‧‧轉盤

(12)‧‧‧安裝孔

(13)‧‧‧工具體

(13a)‧‧‧線材噴頭

(13b)‧‧‧鍍料噴頭

(13c)‧‧‧紫外光照射單元

(θ)‧‧‧角度

(2)‧‧‧基座

(3)‧‧‧成品

(4)‧‧‧加熱單元

(5)‧‧‧距離偵測單元

(6)‧‧‧控制單元

[第一圖]係本發明一實行及輔助積層製造之裝置的一工具頭構造及一基座之一實施例之一示意圖。

[第二圖]係該實施例的一工具頭構造之一示意圖。

[第三圖]係該實施例之一方塊圖。

[第四圖]係該實施例實行操作過程噴一線材之一示意圖。

[第五圖]係該實施例實行操作過程噴一鍍料之一示意圖。

[第六圖]係該實施例實行操作過程照射一束紫外光之一示意圖。

Claims (10)

1. 一種實行及輔助積層製造之工具頭構造，包含： 一轉盤，可被控制地旋轉； 複數個安裝孔，分別間隔形成在該轉盤上且環繞該轉盤的中心點；及 一工具體，可拆地插設於該等安裝孔內之其中一者，且用以執行一積層製造動作及一輔助積層製造動作之其中一者，並包括一線材噴頭、一墨水噴頭、一鍍料噴頭、一紫外光照射單元、一監視鏡頭，及一刀具中其中一者。
2. 如申請專利範圍1所述的實行及輔助積層製造之工具頭構造，其中，該工具體以自該轉盤的中心點向該轉盤的外緣延伸的方向插設於該安裝孔，且該轉盤的水平面與XY軸形成的平面夾一個角度，當該工具體要開始做動時，該轉盤旋轉至使該工具體垂直於XY軸形成的平面。
3. 一種實行及輔助積層製造之工具頭構造，包含： 一轉盤，可被控制地旋轉； 複數個安裝孔，分別間隔形成在該轉盤上且環繞該轉盤的中心點；及 複數個工具體，分別可拆地插設於該等安裝孔內，且每一工具體用以執行一積層製造動作及一輔助積層製造動作之其中一者。
4. 如申請專利範圍3所述的實行及輔助積層製造之工具頭構造，其中，每一工具體包括一線材噴頭、一墨水噴頭、一鍍料噴頭、一紫外光照射單元、一監視鏡頭，及一刀具中其中一者。
5. 如申請專利範圍3所述的實行及輔助積層製造之工具頭構造，其中，該等工具體分別以自該轉盤的中心點向該轉盤的外緣延伸的方向插設於該等安裝孔，且該轉盤的水平面與XY軸形成的平面夾一個角度，當其中一該工具體要開始做動時，該轉盤旋轉至使該工具體垂直於XY軸形成的平面。
6. 一種實行及輔助積層製造之裝置，包含： 一工具頭構造，包括 一轉盤，可被控制地旋轉， 複數個安裝孔，分別間隔形成在該轉盤上且環繞該轉盤的中心點，及 複數個工具體，分別可拆地插設於該等安裝孔內，且每一工具體用以執行一積層製造動作及一輔助積層製造動作之其中一者； 一基座，相對於該工具頭構造設置，且平行於XY軸形成的平面，使該等工具體能在該基座上分別執行該積層製造動作及該輔助積層製造動作；及 一控制單元，電性連接該工具頭構造及該基座，且接收一路徑參數設定，並根據該路徑參數設定控制該工具頭構造及該基座中之至少一者水平移動。
7. 如申請專利範圍6所述的實行及輔助積層製造之裝置，其中，每一工具體包括一線材噴頭、一墨水噴頭、一鍍料噴頭、一紫外光照射單元、一監視鏡頭，及一刀具中其中一者。
8. 如申請專利範圍6所述的實行及輔助積層製造之裝置，其中，該等工具體分別以自該轉盤的中心點向該轉盤的外緣延伸的方向插設於該等安裝孔，且該轉盤的水平面與XY軸形成的平面夾一個角度，當其中一該工具體要開始做動時，該轉盤旋轉至使該工具體垂直於該基座，使該工具體在該基座上執行該積層製造動作及該輔助積層製造動作之其中一者。
9. 如申請專利範圍6所述的實行及輔助積層製造之裝置，還包含一電性連接該控制單元的距離偵測單元，該距離偵測單元偵測執行動作中的該工具體與該基座的距離並產生一距離訊號，該控制單元接收該距離訊號並根據該距離訊號與該路徑參數設定控制該工具頭構造及該基座中之至少一者垂直移動。
10. 如申請專利範圍6所述的實行及輔助積層製造之裝置，其中，該控制單元接收一轉盤參數設定，並根據該轉盤參數設定控制該轉盤旋轉。