TWI592289B

TWI592289B - 具有促進初始化的光固化機

Info

Publication number: TWI592289B
Application number: TW104142621A
Authority: TW
Inventors: 布薩托倫佐
Original assignee: Ｄｗｓ有限責任公司
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2017-07-21
Also published as: MX2017008457A; WO2016103178A1; TW201622964A; CN107107464B; EP3237180A1; CN107107464A; ES2721074T3; JP6531996B2; JP2018503534A; KR101960623B1; RU2666439C1; EP3237180B1; TR201905065T4; KR20170105526A; US20170361528A1; US10703041B2

Description

具有促進初始化的光固化機

本發明係相關於一具有很簡單的初始化的光固化機，因此係適合甚至被不熟練的操作者使用。

眾所周知，光固化機典型上包含一適合內含光敏性樹脂的貯存槽，在該貯存槽上有著一面向該底部並支撐正被形成的三度空間物體的建模板。

建模板係關連於一適合依據垂直於貯存槽的底部的移動方向移動該建模板的移動單元。

在該機能被使用以製造一三度空間物體之前，必須初始化它，使得移動單元能在離開貯存槽的任何預定距離自主並精確地配置建模板。

當一般由塑膠材料製成的貯存槽的尺寸事先並不知曉並在大小及形狀方面經受公差時，該初始化是必要的。因此，當該機第一次被使用以及每次貯存槽被置換時必須進行初始化程序。

初始化避免由建模板的不正確定位所導致的對貯存槽的損害以及來自物體的第一層對建模板的不完整的黏著的加工廢料兩者。

依據初始化程序，首先建模板被接觸地置放於貯存槽的底部，保持它從移動單元釋放，使得容許它根據貯存槽的方向定向。

為了此目的，依據該移動方向，建模板藉由給予建模板對移動單元的某種程度的相對移動的滑動手段與移動單元相關聯，如此亦容許它某些程度的傾斜。

在置放建模板接觸貯存槽之後，操作者作動於從移動單元向建模板突出的適當的可調整的隔離元件上，並伸展隔離元件直到使它們接觸建模板本身為止。

接著，操作者使用一螺絲來施予一牽引作用於建模板，如此鎖定它抵著該等隔離元件。

以此方式所得到的位置由移動單元的控制系統儲存。

就在上面所述的初始化程序具有較複雜且因此不適合由不熟練的操作者應用的缺點。

該程序具有另一缺點，來自於：若以不同力收緊各種隔離元件抵著建模板，該等隔離元件使建模板本身的定位不正確。

依據該程序，為了避免上述缺點，一紙片被放在建模板和貯存槽的底部之間。在置放建模板接觸貯存槽的底部並收緊隔離元件之後，操作者確認紙片仍能從建模板之下移除，此保證無局部壓力存在。

然而，該操作具有讓初始化程序甚至更複雜的缺點。

再者，由於紙片的介入，在初始化程序結束時建模板不完美地停駐在貯存槽的底部，而是間隔該底部一對應於紙片的厚度的距離。

當取決於所使用的紙片該厚度有很大的變化時，另一缺點被加入，由以下事實表示：一變數被引入初始化過程中，如此再一次限制能得到的精確度。

再者，該紙片的介入導致限制，該限制由以下事實表示：初始化程序不能以充滿樹脂的儲存槽進行。

為了至少部分克服該等缺點，光固化機的另一已知實施例已被發展，在該實施例中儲存槽係由彈性元件支撐，該彈性元件容許儲存槽本身在建模板的移動方向的某種程度的偏移。

當彈性元件的變形使得能夠補償貯存槽的尺寸的偏差時。該偏移避免執行初始化程序的需要。

然而，當該偏差不是事先知曉時，在三度空間物體的第一層的架構期間建模板會在相對於貯存槽的不正確位置，導致層本身的錯誤的執行。

因而，在上述的實施例中，除了嚴格相關於待得到的三度空間物體的幾何的那些層外必須製造一些“一次性”的初始層，且該等初始層在處理週期結束時則會被剔除。

為了正確剔除該等初始層，將需要介入一些容易打破的元件於層本身和物體之間，其中該等容易打破的元件佔據更多層。

顯然地，該等額外的層具有增加整體處理時間以及需要生產物體的樹脂的量的缺點。

本發明意欲克服所有的該等上述的已知形式的光固化機的典型的缺點及限制。

特別是，本發明的目的係提供一種能使用較上述簡單的程序初始化的光固化機。

本發明的又一目的係容許該機以較精確的方式被初始化，而不讓該程序更複雜。

該等目的由依據主要申請專利範圍項的光固化機達成。

有利地，較容易初始化該機的事實讓它亦適合被不熟練的操作者使用。

更有利地，容易初始化本發明的光固化機的事實較之於習知的固化機，讓進行初始化程序可更快速，如此減少機器停機。

更有利地，利用本發明的光固化機能達成的較高初始化精確度免除提供用於三度空間物體的額外初始層的需要，如此減少需要製造物體的時間以及樹脂的需求量。

該等目的及優點加上下面所述的其它將在本發明的一較佳實施例的敘述中突顯出來，該實施例係參考所附圖式經由非限制性的示例提供，其中：

1‧‧‧光固化機

2‧‧‧貯存槽

2a‧‧‧底部

3‧‧‧建模板

4‧‧‧移動單元

4a‧‧‧步進馬達

5‧‧‧耦合單元

6‧‧‧第一耦合件

7‧‧‧第二耦合件

8‧‧‧拉緊手段

9‧‧‧強制手段

10、11‧‧‧爪

12‧‧‧調整手段

13、14‧‧‧耦合單元

15‧‧‧連接部

16‧‧‧接觸面

17‧‧‧隔離元件

18‧‧‧凹槽

19‧‧‧推進手段

20‧‧‧止停手段

21‧‧‧螺絲

22‧‧‧成形體

23‧‧‧止停體

24‧‧‧撓性箔

25‧‧‧銷

26‧‧‧上板

27‧‧‧下板

28‧‧‧表面

30‧‧‧推進元件

31‧‧‧彈性環

32‧‧‧旋鈕

33‧‧‧參考體

34‧‧‧凹槽

第1圖顯示本發明的光固化機的一立體正投影圖；第2圖顯示第1圖的光固化機的一前視圖；第3圖顯示第1圖的光固化機的一立體正投影圖，其中建模板從移動單元分離；第4及5圖顯示與以不同的操作設置的第1圖的光固化機的移動單元相關聯的建模板的側剖面視圖；第6圖顯示以另一操作設置的第1圖的光固化機的一側剖面視圖；第7圖顯示與第1圖的光固化機的移動單元相關聯的建模板的一前剖面視圖；第8圖顯示第1圖的光固化機中適合連接建模板至移動單元的耦合單元的一部份的一爆炸圖；第9圖顯示第1圖的光固化機中的建模板以及適合連接建模板至移動單元的耦合單元的一爆炸圖；第10圖顯示以一不同操作設置的第1圖的光固化機的一前視圖；以及第11圖顯示以另一操作設置的第1圖的光固化機的一側視圖。

第1至3圖中整體以1表示的本發明的主題的光固化機包含一貯存槽2，適合內含一光敏性樹脂並具有一底部2a。

光固化機1亦包含一面向該底部2a且適合支撐一正形成的三度空間物體的建模板3。

還有一移動單元4，適合依據一垂直於底部2a的移動方向Z移動建模板3，能夠配置建模板3接觸底部2a本身並較佳但未必包含一步進馬達4a。

建模板3藉由一耦合單元5相關聯於移動單元4，該耦合單元5包含一與移動單元4一體成形的第一耦合件6以及一與建模板3一體成形並可依據移動方向Z相對於第一耦合件6移動的第二耦合件7，以此方式而界定複數個相互設置。

第一耦合件6和移動單元4彼此相互一體成形的事實意味著在光固化機的操作步驟的期間，第一耦合件6係由移動單元4於移動方向Z移動。

以此方式，第一耦合件6能移動與它相關聯的第二耦合件7並因此亦能依據該移動方向Z移動建模板3。

較佳地，並如第1圖所示，第一耦合件6包含一對從一移動方向Z發展的一支撐柱突伸的板狀體且利用該支撐柱板狀體係可移動地相關聯以便依據該移動方向Z被移動。

耦合單元5使得能進行上述的初始化程序，調整建模板3相對於移動單元4的位置以便補償貯存槽2的底部2a的尺寸的可能變化.

較佳地，耦合件6、7係設置成容許建模板3相對於移動單元4在移動方向Z的平移以及繞著一垂直於移動方向Z的第一軸的建模板3的轉動兩者。

更較佳地，該等耦合件6、7係設置成容許建模板3相對於移動單元4亦依照一垂直於移動方向Z和垂直於該第一軸的第二軸轉動。

有利地，建模板3的轉動使得能讓它的位置適合於貯存槽2的底部2a以補償底部2a從垂直於移動方向Z的平面的偏移，如第10及11圖所示。

較佳地，如能從第1及3圖之間的比較理解，耦合件6、7係設置成使得亦能在處理週期的結束時從移動單元4移離建模板3，使得能舒適地移離三度空間物體。

光固化機1亦包含適合被操作以便鎖住兩個耦合件6、7的相互移動的拉緊手段8，並讓建模板3及移動單元4獨立於它們的相互設置彼此一體。

該拉緊手段8使得能夠進行光固化機1的初始化。

事實上，當拉緊手段8係在釋放設置時，兩個耦合件6及7係採取該等相互設置中的任何一個相對於彼此自由移動。

在該狀況下，如上面所述，耦合件6、7使得能夠調整建模板3相對於移動單元4的位置。

反之，當拉緊手段8被操作時，它們鎖住耦合件6、7之間的相互移動，以便決定建模板3相對於移動單元4的穩定位置。

依據本發明，拉緊手段8係設置成依據垂直於建模板3的移動方向Z的一拉緊方向X，拉緊該兩個耦合件6、7靠在一起。

由於該設置，由拉緊手段8施加的力係實質平行於貯存槽2的底部2a，且因此該等力不影響建模板3於移動方向Z的定位。

特別地，拉緊手段8剛好鎖住建模板8於當建模板3被帶至接觸底部21時建模板3自然採取的位置。

因此，該拉緊手段8不導致建模板3及底部2a之間的接觸壓力的均勻性的缺乏。

因而，證實建模板3的接觸壓力的正確分配是需要的。

有助於光固化機1的初始化程序的目的如此已達成，如此讓光固化機1甚至適合被不熟練操作者使用。

因為不需要將一紙片介入建模板3和底部2a之間以證實接觸壓力的分配，可避免由於紙片不被精確地知曉所引起的定位錯誤，如此達成得到一極為精確的初始化程序的另一目的。

因而，三度空間物體的處理可被開始而無需提供“一次性”額外層。

因此，有利地，可減少需要生產物體的時間以及使用於此目的的樹脂的量。

更有利地，不用額外的層免除利用連續的精加工操作移除它們的需要，如此更增加光固化機1的容易性。

不需要使用一紙片以控制壓力的分布的事實帶來即使在貯存槽2中有樹脂亦容許初始化程序被進行，而不需清空它的另一優點。

更且，一旦建模板3已被接觸地置放於底部2a並已被固定於移動單元4時，以此方式所得到的位置能由移動單元4的控制系統直接使用作為處理週期的參考位置。

因此，可開始處理週期而不需進行任何進一步的光固化機的配置，可進一步有利於使用以及處理時間方面。

較佳地，耦合單元5係設置成界定一在該耦合單元5向底部2a移動的期間第二耦合件7相對於第一耦合件6的止停位置。

更且，耦合單元5包含設置成強制第二耦合件7於該止停位置中的強制手段9。

有利地，該強制手段9確保在初始化期間建模板3係維持接觸貯存槽2的底部2a。

該強制手段9可包含建模板3的靜負荷，該靜負荷傾向向下推動建模板3克服任何可能的摩擦。

在一情形中，強制手段9較佳包含推進手段19，該推進手段係有利地能保證建模板3與底部2a的精確接觸。

至於拉緊手段8，較佳且如第7圖中能觀察到，該拉緊手段8包含兩個彼此相對並具有對應的面向耦合件6、7的接觸面16的爪10、11。

拉緊手段8亦包含適合修正該等爪10、11的相互距離的調整手段12，從第9圖中可看出，該調整手段12較佳包含一螺絲21，該螺絲21具有分別相關聯於兩個爪10、11並較佳適合利用旋鈕32操作的兩個端部。

有利地，該等爪10、11使得能夠以一特別簡單的方式拉緊兩個耦合件6、7。

較佳地但未必，該等爪10、11係配置於相對於耦合件6、7的對應的相反側上且它們的接觸面16彼此相互面對，以此方式從外側藉由一相互靠近移動拉緊耦合件6、7。

依據一未圖示於圖式中的變化實施例，兩個爪10、11能被配置成它們的各自的接觸面16彼此相互面對，以此方式從內側藉由移動它們彼此遠離以拉緊兩個耦合件6、7。

在兩個上述的情形中，第二耦合件7較佳包含兩個依據各自的轉動軸Y1、Y2轉動地與建模板3相關聯的耦合單元13、14，兩個爪10、12係配置成它們分別面向該耦合單元13、14。

特別地，該等轉動軸Y1、Y2係垂直於移動方向Z且互相平行並互相隔離，以此方式，繞著該等軸Y1、Y2的耦合單元13、14的轉動使得能相對於移動單元4繞著先前述及的第一軸傾斜建模板3，如第10圖所示。

同時，該等耦合單元13、14亦容許建模板3繞著先前述及的第二軸旋轉，如第11圖中所述。

較佳地，耦合單元13、14旋轉連接至建模板3藉由經由各自的可繞著對應的上述的轉動軸Y1、Y2彎曲的連接部15將耦合單元13、14與建模板3相關聯可得到。

亦顯然的是，在本發明的變化實施例中，該等連接部15可被鉸鏈元件替代。

較佳地且如第7圖所示，面向對應的耦合單元13、14的每一爪10、11的接觸面16具有一凸狀。

該凸狀容許爪10、11亦在相對於耦合單元13、14的一傾斜位置上施加它們的拉緊動作，如此更有助於初始化程序。

該可能性使得亦能例如使用相同的拉緊螺絲21將每一爪10、11束縛於一對應的耦合單元13、14於垂直於拉緊方向X的方向，該拉緊螺絲21係配置成它通過屬於耦合單元13、14兩者的孔，如第9圖所示。

就在上面所述的設置使得能使用爪9、10為把持握把，該等把持握把容許於建模板3從移動單元4移離期間或之後建模板3被安全把持。

較佳地，有著適合防止爪10、11繞著該螺絲21轉動的手段並如第9圖所示，較佳地包含屬於每一爪的接觸面16並依據拉緊方向X滑動地與對應的參考體33相關聯的的凹槽34。

較佳地且如第7圖顯示，耦合單元5包含一隔離單元17，該隔離單元17介入耦合單元13、14之間並依據拉緊方向X，其寬度不超過且較佳小於依據同樣的方向的第一耦合件6的寬度，以此方式容許耦合單元13、14對著第一耦合件6真實拉緊。

隔離元件17係於垂直於拉緊方向X的方向束縛於每一耦合單元16、14，同時能相對於耦合單元13、14本身轉動。

該束縛使得能使用隔離元件17配合推進元件19以便向貯存槽2的底部2a推進建模板3。

較佳地，就在上面所述的束縛可經由複數個銷25得到，這亦可從第9圖看出，銷25的每一個具有一固定於耦合單元13、14的第一端以及可移離地插入一對應的提供於隔離元件17中的凹槽的第二相反端。

較佳地，該第二端具有一球狀，以此方式容許隔離元件17相對於耦合單元13、14的轉動及其依據拉緊方向X的平移。

移動單元4的第一耦合件6係適合被定位於耦合單元13、14之間並包含一凹槽18，該凹槽18設置成依據一入射於移動方向Z上的方向滑動地容納該隔離元件17並容許它依據移動方向Z移動。

在相對於移動軸Z的相反側上，凹槽18分別被一上板26以及被一下板27定界。特別地，對應於第二耦合件7相對於第一耦合件6的該止停位置，下板27的表面28界定隔離元件17於移動方向Z的行程的端點。

較佳地且如第7圖所示，強制第二耦合件7於止停位置的推進手段19被配置在凹槽18中並面向隔離元件17，以此方式推進隔離元件17於上述的止停位置。

更佳地並亦如第8圖所示，該推進手段19包含複數個推進元件30，較佳是3個或多於3個，該等推進元件30依據移動方向Z滑動地與第一耦合件6相關聯並保持在此一它們藉由對應彈簧的作動突入凹槽18的內側的位置。

較佳地，該等推進元件30具有一球表面，有利地，該球表面確保甚至當隔離元件17傾斜時與隔離元件17的良好接觸並更有助於在建模板3耦合於移動單元4的期間隔離元件17引入凹槽18的內側。

較佳地，推進元件30在移動方向Z的滑移係受到止停手段的限制，該止停手段防止推進元件30脫落第一耦合件6且較佳包含彈性環31。

較佳地，光固化機1亦包含止停手段20，該止停手段20設置成當第二耦合件7係相對於第一耦合件6配置在止停位置時防止拉緊手段8的啟動。

有利地，該止停手段20的出現防止當建模板3從貯存槽2的底部2a舉升時建模板3被拉緊至移動單元4。

以此方式，初始化程序期間的耦合件6和7之間的相對移動被確保，如此在建模板3下移期間避免貯存槽2的底部2a的任何損傷。

較佳地且如第4圖所示，止停手段20包含：一成形體22，在一垂直於一螺絲21的縱軸的方向從螺絲21突出；以及，一止停體23，屬於移動單元4。

成形體22以及止停體23係設置成如第4圖所示，當建模板3相對於移動單元4被配置在該止停位置時在螺絲21轉動期間它們彼此干涉，並如第6圖所示，當建模板3相對於移動單元4被配置在上述的隔離位置時它們彼此釋放。

如此可理解的是當建模板3係停駐在貯存槽2的底部2a時，移動單元4朝向貯存槽2的底部2a的足夠位移導致止停體23相對於成形體22的位移，以此方式釋放成形體22。

因而，在該位置，拉緊手段8能被操作成固定建模板3至移動單元4。

較佳地，止停體23係與移動單元4彈性地相關聯，以此方式，如第5圖所示，當螺絲21被轉動於對應於從耦合單元13、14鬆開爪10、11的方向時成形體22能從移動單元4的約束位置移動移動單元4，但在螺絲21被轉動於對應於爪10、11被拉緊抵於耦合單元13、14的轉動方向的期間則否。

有利地，該止停體23的設置容許10、11獨立於建模板3相對於移動單元4的位置鬆開，以便總能容許移離建模板3。

上述的必要條件係較佳藉由經由一較佳由諧波鋼(harmonic steel)製成的撓性箔24連接止停體23至移動單元4被滿足。

特別地，上述的光固化機1的的初始化的程序藉由配置與移動單元4相關聯並與被釋放的拉緊手段8相關聯的建模板3進行，以此方式容許該兩個構件相對於彼此的相對移動。

相繼地，如第6圖所示，操作者啟動移動單元4，以此方式配置建模板3接觸貯存槽2的底部2a。

在此狀況下，若第二耦合件7係與建模板3一體，建模板3係在一穩定位置且移動單元4的任何進一步的啟動可能僅導致第一耦合件6相對於第二耦合件7的位移。

移動單元4的啟動繼續直到第二耦合件7相對於第一耦合件7依據移動方向Z的位置係一那些容許的中間位置，且在任何情形，係使得止停手段20被釋放。

相繼地，操作者啟動拉緊手段8，以此方式固定建模板3至移動單元4。

因為光固化機1的控制系統能儲存移動單元4的位置作為處理週期的參考位置，如此可立即開始處理週期。

如此從上面敘述能理解的是上述的光固化機達成本發明的所有目的。

特別地，本發明的光固化機的拉緊手段作用於平行於貯存槽的底部的方向的事實免除用於調整建模板以及需要用於習知的光固化機的初始化的複雜連串的操作，如此讓程序遠較為簡單。

更且，拉緊手段作用於平行於貯存槽的底部的方向的事實避免可能導致建模板本身的不精確定位的建模板及貯存槽的底部之間的非均一的接觸壓力的產生以及可能引入一進一步的變數於定位中的利用一隔離元件介入建模板和貯存槽的底部之間的定位精確度的檢查的需要兩者。