TWM510846U - 可增加列印高度的三維列印機 - Google Patents

Description

可增加列印高度的三維列印機

本創作是有關於一種三維列印機。

快速成型技術(Rapid Prototyping,RP)是繼CNC加工技術後，另一項受到產業界重視的技術。它可利用電腦輔助設計(CAD)中的3D物體模型藉由一立體列印機構快速地將原型(Prototype)製作出來，而且不需花費太高的費用。其原理是將CAD系統中的3D物體模型切成許多薄片，這些薄片的截面構造資訊經過後處理軟體之處理及轉換後，再送至立體列印機構將待成型物體一層一層地堆疊出來，而且不需使用任何刀具，因此快速成型技術有極大的發展潛力。

目前三維列印機的噴頭結構主要包含進料口、進料馬達、導料管、加熱元件以及噴頭所構成。所使用的原料大多是熱塑性成型原料。成型原料於常溫下為固態由進料馬達將固態的成型原料自進料口推移入導料管，經由導料管輸送到加熱元件，加熱元件將成型原料熱融後由噴頭進行出料以逐步堆疊列印成立體物件。

一般來說，在進行三維列印時，高度方向尺寸範圍比平面方向尺寸範圍來的重要。然而，傳統的三維列印機，不論是笛卡爾式結構(噴嘴在XY軸移動配合工作台在Z軸移動)或是並聯臂式結構(通過三角函數將XYZ座標映射到三台垂直的移動軸)，機台本身的Z軸高度要求大，但有效的打印高度卻過低。而且，傳統的三維列印機在進行三維列印時並無法突破機台本身的高度限制。

有鑑於此，本創作之一目的在於提出一種可解決上述問題的可增加列印高度的三維列印機。

為了達到上述目的，依據本創作之一實施方式，一種可增加列印高度的三維列印機包含基座、升降軸、升降台、第一驅動模組、工作台、列印噴嘴以及第二驅動模組。升降軸連接基座。升降台可滑動地連接基座。第一驅動模組連接升降軸、基座與升降台，用以驅動升降軸而使基座沿著第一方向移動，並同時驅動升降台相對基座沿著第一方向反向移動。工作台可滑動地連接升降台。列印噴嘴連接基座，用以在工作台上進行列印。第二驅動模組連接升降台與工作台，用以驅動工作台移動於列印噴嘴與升降台之間。

於本創作的一或多個實施方式中，上述的升降軸包含複數個軸套。軸套依序套合，並可沿著第一方向展開或收合。第一驅動模組包含驅動器。驅動器設置於基座，用以驅動軸套展開或收合。

於本創作的一或多個實施方式中，上述的第一驅動模組包含第一套筒、第一導桿以及驅動器。第一套筒設置於基座。第一導桿連接升降台，並可滑動地套合於第一套筒。第一導桿平行於第一方向。驅動器設置於基座，用以驅動第一導桿相對第一套筒移動。

於本創作的一或多個實施方式中，上述的第二驅動模組包含第二套筒、第二導桿、螺桿以及第一馬達。第二套筒設置於工作台。第二導桿連接升降台，並可滑動地套合於第二套筒。第二導桿平行於第一方向。螺桿設置於升降台，並與工作台螺合。第一馬達設置於升降台，用以驅動螺桿轉動，進而使工作台相對升降台沿著第一方向移動。

於本創作的一或多個實施方式中，上述的可增加列印高度的三維列印機還包含二維移動模組。二維移動模組連接於基座與列印噴嘴之間，用以使列印噴嘴相對基座沿著第二方向以及第三方向移動。

於本創作的一或多個實施方式中，上述的二維移動模組包含第一軌道以及第二軌道。第一軌道連接基座，並平行於第二方向。第二軌道可滑動地設置於第一軌道，並平行於第三方向。列印噴嘴可滑動地設置於第二軌道。

於本創作的一或多個實施方式中，上述的二維移動模組還包含第一傳動件、第二馬達、第二傳動件以及第三馬達。第一傳動件連接第二軌道。第二馬達設置於第一軌道，用以驅動第一傳動件帶動第二軌道相對第一軌道沿著第二方向移動。第二傳動件連接列印噴嘴。第三馬達設置於第二軌道， 用以驅動第二傳動件帶動列印噴嘴相對第二軌道沿著第三方向移動。

於本創作的一或多個實施方式中，上述的第一傳動件與第二傳動件為皮帶。

於本創作的一或多個實施方式中，上述的第一方向、第二方向與第三方向兩兩相互垂直。

於本創作的一或多個實施方式中，上述的第一驅動模組驅動升降軸使基座沿著第一方向移動預定距離，並同時驅動升降台相對基座沿著第一方向反向移動此預定距離。

綜上所述，本創作的可增加列印高度的三維列印機可根據所欲列印的物件的實際高度，調整機台的可列印高度範圍。在不列印或所欲列印的物件的高度較矮時，本創作的可增加列印高度的三維列印機可切換至收合狀態，以使可增加列印高度的三維列印機佔據較少的空間；一旦需所欲列印的物件的高度較高時，本創作的可增加列印高度的三維列印機可透過升降軸抬升基座，並將升降台下降以切換至展開狀態，進而增加升降台上的工作台在升降台與列印噴嘴之間的可活動高度範圍。由此可知，本創作的可增加列印高度的三維列印機平時可縮小整體的外觀體積，僅在需要列印較高物件的時候才進行外型體積的展開。

以上所述僅係用以闡述本創作所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本創作之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

1‧‧‧可增加列印高度的三維列印機

10‧‧‧基座

11‧‧‧升降軸

110‧‧‧軸套

12‧‧‧升降台

13‧‧‧第一驅動模組

130‧‧‧驅動器

131‧‧‧第一套筒

132‧‧‧第一導桿

14‧‧‧工作台

15‧‧‧列印噴嘴

16‧‧‧第二驅動模組

160‧‧‧第二套筒

161‧‧‧第二導桿

162‧‧‧螺桿

163‧‧‧第一馬達

17‧‧‧二維移動模組

170‧‧‧第一軌道

171‧‧‧第二軌道

172‧‧‧第一傳動件

173‧‧‧第二馬達

174‧‧‧第二傳動件

175‧‧‧第三馬達

2‧‧‧物件

A1‧‧‧第一方向

A2‧‧‧第二方向

A3‧‧‧第三方向

為讓本創作之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為繪示本創作一實施方式之可增加列印高度的三維列印機呈收合狀態的立體圖。

第2圖為繪示第1圖中的可增加列印高度的三維列印機呈展開狀態的立體圖。

以下將以圖式揭露本創作之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本創作。也就是說，在本創作部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

請參照第1圖以及第2圖。第1圖為繪示本創作一實施方式之可增加列印高度的三維列印機1呈收合狀態的立體圖。第2圖為繪示第1圖中的可增加列印高度的三維列印機1呈展開狀態的立體圖。

如第1圖與第2圖所示，於本實施方式中，可增加列印高度的三維列印機1包含基座10、升降軸11、升降台12、第一驅動模組13、工作台14、列印噴嘴15以及第二驅動模組16。升降軸11連接基座10。升降台12可滑動地連接基座10。第一驅動模組13連接升降軸11、基座10與升降台12，用以驅 動升降軸11而使基座10沿著第一方向A1移動(如第2圖所示向上移動)，並同時驅動升降台12相對基座10沿著第一方向A1反向移動(如第2圖所示向下移動)。工作台14可滑動地連接升降台12。列印噴嘴15連接基座10，用以在工作台14上進行列印。第二驅動模組16連接升降台12與工作台14，用以驅動工作台14移動於列印噴嘴15與升降台12之間。以下將介紹可增加列印高度的三維列印機1所包含的上述元件的詳細結構、作動關係以及各元件之間的具體連接關係。

升降軸11包含複數個軸套110。這些軸套110依序套合，並可沿著第一方向A1展開或收合。第一驅動模組13包含驅動器130。驅動器130設置於基座10，用以驅動軸套110展開或收合。如第1圖所示，當第一驅動模組13的驅動器130驅動軸套110收合時，可增加列印高度的三維列印機1的基座10就會位於其最低位置。相對地，如第2圖所示，當第一驅動模組13的驅動器130驅動軸套110展開時，可增加列印高度的三維列印機1的基座10就會位於其最高位置。

於本實施方式中，可增加列印高度的三維列印機1包含四個升降軸11，而第一驅動模組13的驅動器130僅驅動其中一升降軸11而達到升降基座10的目的，但本創作並不以此為限。於其他實施方式中，可增加列印高度的三維列印機1可包含四個驅動器130以分別驅動四個升降軸11，以使基座10升降時可更好地維持水平。

如第2圖所示，第一驅動模組13還包含第一套筒131以及第一導桿132。第一套筒131設置於基座10。第一導桿 132連接升降台12，並可滑動地套合於第一套筒131。第一導桿132平行於第一方向A1。驅動器130除了用以驅動升降軸11展開或收合之外，還用以驅動第一導桿132相對第一套筒131移動。

於本實施方式中，可增加列印高度的三維列印機1包含兩組第一套筒131與第一導桿132的組合，以使升降台12在相對基座10升降時可更好地維持水平，但本創作所包含的第一套筒131與第一導桿132的組合的數量並不以此為限。

如第2圖所示，第二驅動模組16包含第二套筒160、第二導桿161、螺桿162以及第一馬達163(於第2圖中以虛線表示)。第二套筒160設置於工作台14。第二導桿161連接升降台12，並可滑動地套合於第二套筒160。第二導桿161平行於第一方向A1。螺桿162設置於升降台12，並與工作台14螺合。第一馬達163設置於升降台12，用以驅動螺桿162轉動，進而使工作台14相對升降台12沿著第一方向A1移動。

於本實施方式中，可增加列印高度的三維列印機1包含兩組第二套筒160與第二導桿161的組合，以使工作台14在相對升降台12升降時可更好地維持水平，但本創作所包含的第二套筒160與第二導桿161的組合的數量並不以此為限。

另外，可增加列印高度的三維列印機1還包含二維移動模組17。二維移動模組17經由可增加列印高度的三維列印機1的外殼體(圖未示)連接基座10，且列印噴嘴15設置於二維移動模組17，藉以使列印噴嘴15相對基座10沿著第二方向A2以及第三方向A3移動。於本實施方式中，上述的第一方 向A1、第二方向A2與第三方向A3兩兩相互垂直，但本創作並不以此為限。於實際應用中，第二方向A2與第三方向A3可以非正交，只要第二方向A2與第三方向A3所構成的平面垂直於第一方向A1，本創作的可增加列印高度的三維列印機1即可進行三維列印。

詳細來說，二維移動模組17包含第一軌道170以及第二軌道171。第一軌道170經由可增加列印高度的三維列印機1的外殼體(圖未示)連接基座10，並平行於第二方向A2。第二軌道171可滑動地設置於第一軌道170，並平行於第三方向A3。列印噴嘴15可滑動地設置於第二軌道171。二維移動模組17還包含第一傳動件172、第二馬達173、第二傳動件174以及第三馬達175。第一傳動件172連接第二軌道171。第二馬達173設置於第一軌道170，用以驅動第一傳動件172帶動第二軌道171相對第一軌道170沿著第二方向A2移動。第二傳動件174連接列印噴嘴15。第三馬達175設置於第二軌道171，用以驅動第二傳動件174帶動列印噴嘴15相對第二軌道171沿著第三方向A3移動。

於本實施方式中，第一傳動件172與第二傳動件174為皮帶，但本創作並不以此為限。

根據上述結構配置，可以清楚得知本創作的可增加列印高度的三維列印機1可藉由第一馬達163驅動螺桿162轉動而調整工作台14相對於列印噴嘴15在第一方向A1上的距離，並可藉由第二馬達173與第三馬達175調整列印噴嘴15相 對於分別在第二方向A2與第三方向A3上的位移，進而可實現三維列印物件2的目的。

此外，於本實施方式中，第一驅動模組13驅動升降軸11使基座10沿著第一方向A1移動預定距離，並同時驅動升降台12相對基座10沿著第一方向A1反向移動此預定距離。舉例來說，當第一驅動模組13驅動升降軸11使基座10沿著第一方向A1向上移動的預定距離為H時，第一驅動模組13也會同時驅動升降台12相對基座10沿著第一方向A1向下移動H。藉此，工作台14與列印噴嘴15之間的距離即增加了H，而此H即為本創作的可增加列印高度的三維列印機1在升降台12與列印噴嘴15之間所增加的可活動高度範圍。此時，列印噴嘴15並無法在工作台14上進行列印物件2的工作，因為列印噴嘴15與工作台14必須保持一個列印層高的間隙，此列印層高例如為D。因此，可增加列印高度的三維列印機1需藉由螺桿162將工作台14相對於升降台12上升H-D之後，列印噴嘴15才能開始在工作台14上列印物件2的第一層。

於實際應用中，第一驅動模組13可藉由例如齒輪組之類的傳動元件達到同步驅動升降軸11與升降台12作動的目的，但本創作並不以此為限。

由以上對於本創作之具體實施方式之詳述，可以明顯地看出，本創作的可增加列印高度的三維列印機可根據所欲列印的物件的實際高度，調整機台的可列印高度範圍。在不列印，或所欲列印的物件的高度較矮時，本創作的可增加列印高度的三維列印機可切換至收合狀態，以使可增加列印高度的 三維列印機佔據較少的空間；一旦需所欲列印的物件的高度較高時，本創作的可增加列印高度的三維列印機可透過升降軸抬升基座，並將升降台下降以切換至展開狀態，進而增加升降台上的工作台在升降台與列印噴嘴之間的可活動高度範圍。因此，本創作的可增加列印高度的三維列印機平時可縮小整體的外觀體積，僅在需要列印較高物件的時候才進行外型體積的展開。

雖然本創作已以實施方式揭露如上，然其並不用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧可增加列印高度的三維列印機

10‧‧‧基座

11‧‧‧升降軸

110‧‧‧軸套

12‧‧‧升降台

13‧‧‧第一驅動模組

130‧‧‧驅動器

131‧‧‧第一套筒

132‧‧‧第一導桿

14‧‧‧工作台

15‧‧‧列印噴嘴

16‧‧‧第二驅動模組

160‧‧‧第二套筒

161‧‧‧第二導桿

162‧‧‧螺桿

163‧‧‧第一馬達

17‧‧‧二維移動模組

170‧‧‧第一軌道

171‧‧‧第二軌道

172‧‧‧第一傳動件

173‧‧‧第二馬達

174‧‧‧第二傳動件

175‧‧‧第三馬達

2‧‧‧物件

A1‧‧‧第一方向

A2‧‧‧第二方向

A3‧‧‧第三方向

Claims (10)

1. 一種可增加列印高度的三維列印機，包含：一基座；一升降軸，連接該基座；一升降台，可滑動地連接該基座；一第一驅動模組，連接該升降軸、該基座與該升降台，用以驅動該升降軸而使該基座沿著一第一方向移動，並同時驅動該升降台相對該基座沿著該第一方向反向移動；一工作台，可滑動地連接該升降台；一列印噴嘴，連接該基座，用以在該工作台上進行列印；以及一第二驅動模組，連接該升降台與該工作台，用以驅動該工作台移動於該列印噴嘴與該升降台之間。
2. 如請求項第1項所述之可增加列印高度的三維列印機，其中該升降軸包含複數個軸套，該些軸套依序套合，並可沿著該第一方向展開或收合，該第一驅動模組包含一驅動器，設置於該基座，用以驅動該些軸套展開或收合。
3. 如請求項第1項所述之可增加列印高度的三維列印機，其中該第一驅動模組包含：一第一套筒，設置於該基座；一第一導桿，連接該升降台，並可滑動地套合於該第一套筒，其中該第一導桿平行於該第一方向；以及 一驅動器，設置於該基座，用以驅動該第一導桿相對該第一套筒移動。
4. 如請求項第1項所述之可增加列印高度的三維列印機，其中該第二驅動模組包含：一第二套筒，設置於該工作台；一第二導桿，連接該升降台，並可滑動地套合於該第二套筒，其中該第二導桿平行於該第一方向；一螺桿，設置於該升降台，並與該工作台螺合；以及一第一馬達，設置於該升降台，用以驅動螺桿轉動，進而使該工作台相對該升降台沿著該第一方向移動。
5. 如請求項第1項所述之可增加列印高度的三維列印機，還包含一二維移動模組，連接於該基座與該列印噴嘴之間，用以使該列印噴嘴相對該基座沿著一第二方向以及一第三方向移動。
6. 如請求項第5項所述之可增加列印高度的三維列印機，其中該二維移動模組包含：一第一軌道，連接該基座，並平行於該第二方向；以及一第二軌道，可滑動地設置於該第一軌道，並平行於該第三方向，其中該列印噴嘴可滑動地設置於該第二軌道。
7. 如請求項第6項所述之可增加列印高度的三維列印機，其中該二維移動模組還包含： 一第一傳動件，連接該第二軌道；一第二馬達，設置於該第一軌道，用以驅動該第一傳動件帶動該第二軌道相對該第一軌道沿著該第二方向移動；一第二傳動件，連接該列印噴嘴；以及一第三馬達，設置於該第二軌道，用以驅動該第二傳動件帶動該列印噴嘴相對該第二軌道沿著該第三方向移動。
8. 如請求項第7項所述之可增加列印高度的三維列印機，其中該第一傳動件與該第二傳動件為皮帶。
9. 如請求項第5項所述之可增加列印高度的三維列印機，其中該第一方向、該第二方向與該第三方向兩兩相互垂直。
10. 如請求項第1項所述之可增加列印高度的三維列印機，其中該第一驅動模組驅動該升降軸使該基座沿著該第一方向移動一預定距離，並同時驅動該升降台相對該基座沿著該第一方向反向移動該預定距離。