TWI618624B

TWI618624B - 可收納之三維列印機

Info

Publication number: TWI618624B
Application number: TW106110291A
Authority: TW
Inventors: 劉伊; Yi Liu
Original assignee: 龍華科技大學; Lunghwa University Of Science And Technology
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2018-03-21
Also published as: CN207256883U; TW201836822A; CN108656536A

Abstract

一種可收納之三維列印機，包括：固定架，包括：左、右穩定件，分別連接左、右鎖定件；第一方向移動模組，其安裝在固定架中，並驅動承載台沿著第一方向移動；第二方向移動模組，包括：左、右滑軌，分別由左、右樞轉件安裝在固定架上；及左、右移動件，分別在左、右滑軌上沿著第二方向移動；及第三方向移動模組，其安裝在左、右移動件之間，並驅動噴嘴沿著第三方向移動。在第二方向移動模組因樞轉而直立於固定架時，左、右滑軌分別由左、右鎖定件鎖定於左、右穩定件。

Description

可收納之三維列印機

本發明是關於可收納之三維列印機。

三維列印(3D printer)又稱為積層製造(Additive Manufacturing)，比起二維列印，多出「高度」的維度，因此可合成三維物體。三維列印主要包括建模、切片及成型等步驟。具體而言，首先，使用者必須透過電腦軟體設計出三維物體的電腦模型；接著，透過電腦軟體將設計好的電腦模型在不同高度上沿著橫截面進行切片，並轉換成三維印表機可讀取的檔案；最後，透過三維印表機列印出各個切片，加以積層成型。因此，三維列印機即是實現三維列印的機器。

三維列印機依照成型技術，可分成熔融沉積成型(fused deposition modeling，FDM)、層狀物體製造(laminated object manufacturing，LOM)、數位光處理(digital light processing，DLP)、光固化立體造型(stereo lithograph apparatus，SLA)、粉床噴墨(powder bed and inkjet head 3D Printing，3DP)、選擇性雷射燒結(selective laser sintering，SLS)、選擇性雷射熔化(selective laser melting，SLM)等類型。

無論採用何種類型的三維列印機，如何快速而準確地列印出多樣而美觀的三維物體，是目前三維列印技術發展的重要課題。

根據本發明的一種觀點，是提供一種可收納之三維列印機，包括：固定架，包括：左穩定件，其連接左鎖定件；及右穩定件，其連接右鎖定件；第一方向移動模組，其安裝在固定架上，並驅動承載台沿著第一方向移動；第二方向移動模組，包括：左滑軌，其由左樞轉件安裝在固定架上；右滑軌，其由右樞轉件安裝在固定架上；左移動件，其在左滑軌上沿著第二方向移動；及右移動件，其在右滑軌上沿著第二方向移動；及第三方向移動模組，其安裝在左移動件及右移動件之間，並驅動噴嘴沿著第三方向移動；其中，在第二方向移動模組因樞轉而直立於固定架時，左滑軌由左鎖定件鎖定於左穩定件，且右滑軌由右鎖定件鎖定於右穩定件；其中，第一方向、第二方向及第三方向互相垂直。

據此，本發明的可收納之三維列印機，由於左樞轉件及右樞轉件的存在，第二方向移動模組可相對於固定架轉動。在收納時，可將第二方向移動模組轉動成接觸固定架，以便減少整體的收納體積。

另一方面，本發明的可收納之三維列印機，除了透過左樞轉件及右樞轉件固定於固定架之外，更透過左鎖定件鎖定於左穩定件，及透過右鎖定件鎖定於右穩定件，產生額外的輔助固定，以強化整體的穩定性及準確性。同時，在第二方向移動模組需要轉動時，透過解開左鎖定件及右鎖定件，即可解除輔助固定。

1‧‧‧可收納之三維列印機

10‧‧‧固定架

11‧‧‧第一方向移動模組

111‧‧‧第一方向滑軌

112‧‧‧第一方向馬達

113‧‧‧第一方向輸送帶

12‧‧‧移動台

13‧‧‧承載台

14‧‧‧螺絲

15‧‧‧螺母

16‧‧‧控制模組

17‧‧‧顯示模組

18‧‧‧電源模組

19‧‧‧停止件

20‧‧‧第二方向移動模組

211‧‧‧左滑軌

212‧‧‧左馬達

213‧‧‧左螺柱

214‧‧‧左移動件

215‧‧‧左樞轉件

216‧‧‧左穩定件

217‧‧‧左鎖定件

2171‧‧‧本體部

2172‧‧‧配合部

218‧‧‧左嵌合件

221‧‧‧右滑軌

222‧‧‧右馬達

223‧‧‧右螺柱

224‧‧‧右移動件

226‧‧‧右穩定件

228‧‧‧右嵌合件

30‧‧‧第三方向移動模組

31‧‧‧彈性件

301‧‧‧第三方向滑軌

302‧‧‧第三方向馬達

303‧‧‧第三方向輸送帶

304‧‧‧第三方向主動輪

305‧‧‧第三方向從動輪

31‧‧‧左彈性件

33‧‧‧噴嘴

34‧‧‧固定板

41‧‧‧圓管

42‧‧‧風扇

43‧‧‧風扇架

51‧‧‧開口

52‧‧‧凹槽

60‧‧‧外箱

61‧‧‧把手

62‧‧‧連桿

63‧‧‧輪子

圖1顯示本發明的可收納之三維列印機的立體圖。

圖2顯示移動台及承載台的固定機制。

圖3顯示本發明的可收納之三維列印機所提供的第一方向(X方向)移動方式。

圖4顯示本發明的可收納之三維列印機所提供的第二方向(Z方向)移動方式。

圖5顯示本發明的可收納之三維列印機1的轉動。

圖6顯示本發明的可收納之三維列印機1的收納。

圖7及圖8顯示本發明的可收納之三維列印機的輔助穩定機制。

圖9顯示本發明的可收納之三維列印機所提供的第三方向(Y方向)移動方式。

圖10顯示本發明的第三方向移動模組的剖面圖。

圖11顯示本發明的第三方向移動模組的變化例。

圖12顯示本發明的左穩定件的變化例。

圖13顯示本發明的可收納之三維列印機收納於外箱。

以下將透過具體實施例說明本發明的實施態樣及運作原理。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，透過具體實施例可理解本發明的特徵及功效，而可基於本發明的精神進行組合、修飾、置換或轉用。可理解的是，本文所述之前、後、左、右、上、下僅是相對位置。

圖1顯示本發明的可收納之三維列印機1的立體圖。

如圖1所示，本發明的可收納之三維列印機1主要包括固定架10、第一方向移動模組11、第二方向移動模組20及第三方向移動模組30。

固定架10是矩形框架，在本例中，是由八個結構柱組成。結構柱之間是由直角連接板連接。各結構柱亦可作為滑軌之用。

第一方向移動模組11是安裝在固定架10中，亦即，由固定架10的四個結構柱圍繞。

第一方向移動模組11包括第一方向滑軌111、第一方向馬達112及第一方向輸送帶113。第一方向輸送帶113繞過設置在固定架10前側的第一方向主動輪(圖未顯示)及設置在固定架10後側的第一方向從動輪(圖未顯示)。第一方向馬達112是設置在第一方向輸送帶113的鄰近處，以便捲動之。移動台12是固定在第一方向輸送帶113上，而透過滑輪在第一方向滑軌111上移動。承載台13是固定在移動台12上。

圖2顯示移動台12及承載台13的固定機制。

如圖2所示，兩者是由螺絲14及螺母15固定，且螺母15具有足夠的面積以便施以力矩。

圖3顯示本發明的可收納之三維列印機1所提供的第一方向(X方向)移動方式，如雙向箭頭所示。在運作時，第一方向馬達112會驅動第一方向主動輪，牽動第一方向輸送帶113，進而帶動移動台12連同其上的承載台13沿著第一方向移動。

請回到圖1。第二方向移動模組20是用於提供噴嘴沿著第二方向(Z方向)移動，而第三方向移動模組30是用於提供噴嘴沿著第三方向(Y方向)移動。對此，在下文中將有進一步的說明。

第一方向移動模組11、第二方向移動模組20及第三方向移動模組30的移動軌跡是由控制模組16控制。使用者可透過顯示模組17查看本發明的可收納之三維列印機1的運作狀態。各模組皆由電源模組18提供電源。

圖4顯示本發明的可收納之三維列印機1所提供的第二方向(Z方向)移動方式，如雙向箭頭所示。

如圖4所示，第二方向移動模組20的左半部包括左滑軌211、左馬達212、左螺柱213及左移動件214；右半部包括右滑軌221、右馬達222、右螺柱223及右移動件224。

左滑軌211及左螺柱213是透過左樞轉件215安裝在固定架10左側的結構柱上，而右滑軌221及右螺柱223是透過右樞轉件(圖未顯示)安裝在固定架10右側的結構柱上。因此，第二方向移動模組20可相對於固定架10轉動，進而可平放或直立於固定架10。在收納時，可將第二方向移動模組20轉動成平放於固定架10，以便減少本發明的可收納之三維列印機1整體的收納體積。進一步地，左樞轉件215及右樞轉件可採用多段式樞軸，以便將第二方向移動模組20維持在特定幾個角度。

圖5顯示本發明的可收納之三維列印機1的轉動。

圖6顯示本發明的可收納之三維列印機1的收納。

請一併參考圖1、圖5及圖6。固定架10的左、右皆設置有停止件19。停止件19是直角連接板的突出部。停止件19是配合左滑軌211及右滑軌221的位置而設置，用於在第二方向移動模組20平放於固定架10時，支撐左滑軌211及右滑軌221，以免第二方向移動模組20過度轉動而碰撞到置物面(例如桌面或地面)，並可便於收納。

圖7及圖8顯示本發明的可收納之三維列印機1的輔助固定機制。

由於第二方向移動模組20可相對於固定架10轉動，在其直立於固定架10時，必須加以固定，以免晃動。為此，除了採用多段式樞軸作為左樞轉件215及右樞轉件之外，本發明的可收納之三維列印機1更設置有左穩定件216、左鎖定件217、右穩定件226及右鎖定件(圖未顯示)，作為輔助固定機制，以便強化本發明的可收納之三維列印機1的穩定性。

具體而言，左穩定件216是安裝在固定架10左側的結構柱上，且位在左滑軌211的後方，其連接左鎖定件217；右穩定件226是安裝在固定架10右側的結構柱上，且位在右滑軌221的後方，其連接右鎖定件。在第二方向移動模組20因樞轉而直立於固定架10時，可透過左鎖定件217將左滑軌211鎖定於左穩定件216，並透過右鎖定件將右滑軌221鎖定於右穩定件226。透過此種鎖定，第二方向移動模組20可穩定地直立於固定架10，以提高三維列印的準確性。

選擇性地，左穩定件216及右穩定件226可為質量較大的塊材，以便吸收滑軌的晃動。選擇性地，左穩定件216及右穩定件226可為金屬塊材，因為金屬的密度較大，在提供相同質量時，體積較小。

選擇性地，左鎖定件217可分成互相配合的本體部2171及配合部2172。更進一步地，本體部2171是鎖扣，而配合部為鎖鉤2172。

同理，右鎖定件是左右對稱地仿照左鎖定件217而設計。

進一步地，如圖7及圖8所示，輔助固定機制可包括左嵌合件218及右嵌合件228。左嵌合件218是安裝在固定架10左下的結構柱上，其形狀是設計成左滑軌211可嵌合在其中。左鎖定件217的本體部(例如鎖扣)是設置在左嵌合件218上，而左鎖定件217的配合部(例如鎖鉤)是設置在左穩定件216上。

同理，右嵌合件228是左右對稱地仿照嵌合件218而設計。

左穩定件216、左嵌合件218、右穩定件226及右嵌合件228皆可沿著第一方向(X方向)移動。在進行鎖定時，左穩定件216被向前移動，左嵌合件218被向後移動，而以左鎖定件217連接左穩定件216及左嵌合件218。如此，左滑軌211被嵌合在左嵌合件218中，並抵靠左穩定件216，而鎖定於此處。在解除鎖定時，左鎖定件217的連接被解開，左穩定件216被向後移動，而左嵌合件218被向前移動。如此，左滑軌211即可基於左樞轉件215轉動。

同理，右嵌合件228是仿照左嵌合件218而移動。

請回到圖4。左移動件214及右移動件224是透過滑輪分別在左滑軌211及右滑軌221上移動。左移動件214包括左馬達212及套住左螺柱213的左套筒(圖未顯示)，並可由左馬達212轉動左套筒而在左螺柱213上螺旋升降。同理，右移動件224包括右馬達222及套住右螺柱223的右套筒(圖未顯示)，並可由右馬達222轉動右套筒而在右螺柱223上螺旋升降。

在運作時，左馬達212及右馬達222會轉動左螺柱213及右螺柱223，使得左移動件214及右移動件224進行螺旋升降。如此，左移動件214及右移動件224即可分別在左滑軌211及右滑軌221上沿著第二方向移動。

圖9顯示本發明的可收納之三維列印機所提供的第三方向(Y方向)移動方式，如雙向箭頭所示。

如圖9所示，第三方向移動模組30是安裝在左移動件214及右移動件224之間。因此，第三方向移動模組30被左移動件214及右移動件224帶動，而沿著第二方向(Z方向)移動。

圖10顯示本發明的第三方向移動模組的剖面圖。

請一併參考圖9及圖10。第三方向移動模組30包括第三方向滑軌301、第三方向馬達302、第三方向輸送帶303、第三方向主動輪304及第三方向從動輪305。

第三方向滑軌301是固定在左移動件214及右移動件224之間。

第三方向主動輪304是設置在右移動件224的凹槽中，而第三方向從動輪305是設置在左移動件214的凹槽中。

第三方向輸送帶303繞過第三方向主動輪304及第三方向從動輪305。

第三方向馬達302是設置在第三方向輸送帶303的鄰近處，以便捲動之。特別是，第三方向馬達302是設置在右移動件224的前方，較佳是左前方，或設置在左移動件214的前方，較佳是右前方。如此，在第二方向移動模組20因樞轉而平放於固定架時，第三方向馬達302可收納在固定架10中，以便減少本發明的可收納之三維列印機1整體的收納體積。

噴嘴33是固定在第三方向輸送帶303上，而透過滑輪在第三方向滑軌301上移動。

固定板34是用於連接及固定第二方向移動模組20的左半部及右半部，例如左滑軌211及右滑軌221，使得兩者保持平行。

進一步地，左移動件214的凹槽中可設置有彈性件31，使得第三方向從動輪305是透過彈性件31而安裝在左移動件214上。同理，右移動件224的凹槽中亦可設置有彈性件31，使得第三方向主動輪305是透過彈性件31而安裝在右移動件224上。

可理解的是，第三方向輸送帶303的張力與彈性件31的彈力是互相補償的。在第三方向輸送帶303發生鬆弛，亦即，發生張力損失時，彈性件31會將第三方向主動輪304或第三方向從動輪305向外推送，使得第三方向輸送帶303回到緊繃狀態。如此，第三方向輸送帶303在捲動時，可減少晃動，並可減少噴嘴33的定位誤差。

選擇性地，左移動件214的凹槽可貫穿左移動件214，使得彈性件31是固定在第三方向滑軌301與第三方向從動輪305之間。同理，右移動件224的凹槽亦可貫穿右移動件224，使得彈性件31是固定在第三方向滑軌301與第三方向主動輪304之間。

在運作時，第三方向馬達302會驅動第三方向主動輪304，牽動第三方向輸送帶303，進而帶動噴嘴33沿著第三方向移動。如此，結合第一方向移動模組11對於承載台13的移動，及第二方向移動模組20及第三方向移動模組30對於噴嘴33的移動，即可提供三維列印。

據此，本發明的可收納之三維列印機可減少收納體積，並可強化三維列印的穩定性及準確性。

圖11顯示本發明的第三方向移動模組30的變化例。

本例是以兩個圓管41作為滑軌。此外，噴嘴33的風扇42被放置在L形的風扇架43上。

圖12顯示本發明的左穩定件216的變化例。

在本例中，左穩定件216具有兩個開口51，而固定架10左側的結構柱自兩個開口51貫穿左穩定件216，使得左穩定件216可沿著結構柱移動。此外，左穩定件216更具有凹槽52，使得左滑軌211可嵌合於其中，以增加穩定性。本例亦適用於右穩定件226。

圖13顯示本發明的可收納之三維列印機1收納於外箱60。外箱60的內部是用於收納本發明的可收納之三維列印機1，其頂部具有把手61，其底部具有兩個連桿62，用於連接輪子63，以便拖行。此外，外箱60的底部更具有凹槽64，以便將連桿62及輪子63折疊收納於其中。連桿62可由彈簧連接至輪子62，以提供避震效果。

本發明所屬技術領域中具有通常知識者，透過上述實施例已可理解本發明的特徵及功效，而可基於本發明的精神，進行組合、修飾、置換或轉用。本發明並不限於上述實施例，而是以申請專利範圍為準。