用于光固化快速成型的自动调节涂覆装置

摘要

本发明提供一种用于光固化快速成型的自动调节涂覆装置，其包括：树脂槽，树脂槽内设有充满网孔的三维打印平台；Z轴升降机构与三维打印平台相连，带动三维打印平台在树脂槽内上下运动；涂覆刮刀，横跨在树脂槽的上方；驱动涂覆刮刀前后运动的刮刀驱动机构，涂覆刮刀的端部固定在所述电动升降台上，通过两个电动升降台来调节涂覆刮刀的水平度以及涂覆刮刀的整体高度；以及控制电动升降台动作的控制系统，控制系统包括设在安装梁上由至少两个位置传感器构成的传感器阵列，以及与所有位置传感器相连的控制器，电动升降台受控制器控制。本发明的涂覆装置采用两端的电动升降台来调节涂覆刮刀，该种调节不会对涂覆刮刀产生扭力，不会有扭曲变形，保证了尺寸精度。

权利要求

1.一种用于光固化快速成型的自动调节涂覆装置，其特征在于：包括：

树脂槽(3)，用于盛放树脂材料，树脂槽(3)内设有充满网孔的三维打印平台(8)；

Z轴升降机构(2)，与所述三维打印平台(8)相连，带动所述三维打印平台(8)在所述树脂槽内上下运动；

涂覆刮刀(1)，横跨在所述树脂槽(3)的上方，涂覆刮刀(1)为一体式结构，包括安装梁(11)以及与所述安装梁(11)相连的刮刀本体(12)，所述刮刀本体(12)带有向下开口的长槽(121)，且沿长槽长度方向的两侧均设有刀刃(122)；

驱动所述涂覆刮刀(1)前后运动的刮刀驱动机构，包括置于所述树脂槽(3)上的水平安装架(4)，设在所述水平安装架(4)上的两根平行且前后方向延伸的导轨(51)，安装在导轨(51)上的滑块(52)以及驱动滑块(52)沿导轨(51)运动的涂覆电机(53)，每个滑块(52)上各设有一个电动升降台(6)，所述涂覆刮刀(1)的端部固定在所述电动升降台(6)上，通过两个电动升降台(6)来调节涂覆刮刀(1)的水平度以及涂覆刮刀的整体高度；

以及控制所述电动升降台(6)动作的控制系统，所述控制系统包括设在所述安装梁上由至少两个位置传感器(19)构成的传感器阵列，以及与所有位置传感器(19)相连的控制器，所述电动升降台(6)受所述控制器控制。

2.根据权利要求1所述的用于光固化快速成型的自动调节涂覆装置，其特征在于：所述传感器阵列由安装在所述安装梁两端且前后设置的四个位置传感器(19)组成，每个位置传感器(19)对应所述涂覆刮刀(1)的一个顶角。

3.根据权利要求1所述的用于光固化快速成型的自动调节涂覆装置，其特征在于：所述Z轴升降机构(2)包括升降滑块(23)、竖直轨道(22)以及驱动所述升降滑块(23 )沿所述竖直轨道(22)上下运动的Z轴电机(21)，所述三维打印平台(8)通过连接臂(7)与所述升降滑块(23)相连。

4.根据权利要求1所述的用于光固化快速成型的自动调节涂覆装置，其特征在于：还包括与所述涂覆刮刀(1)上的长槽(121)相通的气管(17)，以及与所述气管(17)相连的真空泵(10)。

5.根据权利要求4所述的用于光固化快速成型的自动调节涂覆装置，其特征在于：所述气管(17)上设有调压阀(16)。

6.根据权利要求1所述的用于光固化快速成型的自动调节涂覆装置，其特征在于：所述水平安装架(4)为框架式结构。

7.根据权利要求1所述的用于光固化快速成型的自动调节涂覆装置，其特征在于：所述涂覆电机(53)通过同步带机构或丝杆机构驱动所述滑块(52)沿所述导轨(51)运动。

说明书

用于光固化快速成型的自动调节涂覆装置

技术领域

[0001] 本发明涉及光固化快速成型技术领域，特别是涉及一种用于光固化快速成型的自动调节涂覆装置。

背景技术

[0002] 涂覆装置是光固化快速成型系统中重要组成部分，其加工精度与工艺直接影响整机设备的质量。涂覆的目的是保证扫描前在已固化层的上表面获得一层均匀厚度的液态树脂。如果厚度不均匀，就会导致层与层之间不能很好的粘接在一起，将导致零件精度的丧失，甚至导致制作过程的失败。

[0003] 涂覆工艺目前有自然式、下沉式、真空吸附式、瀑布式等几种方法，目前比较主流的是真空吸附式。真空吸附式涂覆装置，其涂覆刮刀有一内腔，由一真空泵与其相连，刮刀底面与树脂液面接触，真空泵工作，将使刮刀内腔内填充进一定量的树脂液体。目前，光固化快速成型普遍采用的分层厚度为0.05mm-0.1mm，如果要整个零件的加工质量高，就要要保证层与层之间厚度均匀，且同一层中，不同位置也要厚度均匀，而主要影响层厚均匀性的装置就是涂覆装置，而涂覆装置中最主要的就是涂覆刮刀，其加工的平面度及水平度的调节非常重要；其次，其重量越轻，越容易保证运动速度及稳定性。

[0004] 中国专利200510124517《一种用于光固化快速成型工艺的再涂层装置》中，提到了分体式涂覆装置。而这种传统分体式的涂覆装置，即横梁与刮刀分开生产，由螺杆将二者连接起来，并且通过螺杆旋钮调节刮刀与横梁的间隙，从而实现刮刀的高度调整与水平调整。分体式涂覆装置有几个问题：首先，分体式涂覆装置由于存在装配关系，所以会存在装配精度的问题，而且整个装置会比较笨重，对涂覆装置的电机来说，负载过大会造成速度较慢以及低速抖动现象，影响设备的工作质量；其次，分体式涂覆装置是通过螺杆旋钮调整刮刀上下运动的，调节时扭力会造成刮刀的扭曲变形，降低刮刀精度，最终影响设备的工作质量；
第三，分体式涂覆装置加工成本较高，而且装配较为复杂；第四，分体式涂覆装置由于横梁与刮刀分开，无法对刮刀最重要的下底面进行测量，无法判断其水平度，只能通过加工测试件来分析，效率低下并造成耗材浪费，而且通过螺杆进行调节，没有刻度，精度较差，如果螺杆失效，则刮刀报废。

[0005] 因此，需要一种便于调节、涂覆质量高的涂覆装置。

发明内容

[0006] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于光固化快速成型的自动调节涂覆装置，用于解决现有技术中涂覆刮刀不易调节，易于变形的问题。

[0007] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于光固化快速成型的自动调节涂覆装置，其包括：树脂槽，用于盛放树脂材料，树脂槽内设有充满网孔的三维打印平台；Z轴升降机构，与所述三维打印平台相连，带动所述三维打印平台在所述树脂槽内上下运动；涂覆刮刀，横跨在所述树脂槽的上方，涂覆刮刀为一体式结构，包括安装梁以及与所述安装梁相连的刮刀本体，所述刮刀本体带有向下开口的长槽，且沿长槽长度方向的两侧均设有刀刃；

[0008] 驱动所述涂覆刮刀前后运动的刮刀驱动机构，包括置于所述树脂槽上的水平安装架，设在所述水平安装架上的两根平行且前后方向延伸的导轨，安装在导轨上的滑块以及驱动滑块沿导轨运动的涂覆电机，每个滑块上各设有一个电动升降台，所述涂覆刮刀的端部固定在所述电动升降台上，通过两个电动升降台来调节涂覆刮刀的水平度以及涂覆刮刀的整体高度；以及控制所述电动升降台动作的控制系统，所述控制系统包括设在所述安装梁上由至少两个位置传感器构成的传感器阵列，以及与所有位置传感器相连的控制器，所述电动升降台受所述控制器控制。

[0009] 优选的，所述传感器阵列由安装在所述安装梁两端且前后设置的四个位置传感器组成，每个位置传感器对应所述涂覆刮刀的一个顶角。

[0010] 优选的，所述Z轴升降机构包括升降滑块、竖直轨道以及驱动所述升降滑块沿所述竖直轨道上下运动的Z轴电机，所述三维打印平台通过连接臂与所述升降滑块相连。

[0011] 优选的，还包括与所述涂覆刮刀上的长槽相通的气管，以及与所述气管相连的真空泵。

[0012] 优选的，所述气管上设有调压阀。

[0013] 优选的，所述水平安装架为框架式结构。

[0014] 优选的，所述涂覆电机通过同步带机构或丝杆机构驱动所述滑块沿所述导轨运动。

[0015] 如上所述，本发明的用于光固化快速成型的自动调节涂覆装置，具有以下有益效果：(1) 本发明的涂覆刮刀为一体成型的整体结构，重量轻，便于调节，易于装配，降低成本；(2) 本发明的涂覆装置采用两端的电动升降台来调节涂覆刮刀，该种调节不会对涂覆刮刀产生扭力，不会有扭曲变形，保证了尺寸精度；而且通过高精度位置传感器阵列，可以保证涂覆刮刀下表面的平面度和上下表面的平行度，通过保证上表面的水平度，就可以保证下表面的水平度，提高调节精度。

附图说明

[0016] 图1显示为本发明的用于光固化快速成型的自动调节涂覆装置示意图。

[0017] 图2显示为本发明的涂覆刮刀示意图。

[0018] 图3显示为本发明的真空吸附涂覆示意图。

[0019] 图4显示为电动升降台示意图。

[0020] 图5显示为所述传感器阵列的一实施例图。

[0021] 元件标号说明

[0022] 1                      涂覆刮刀

[0023] 11                     安装梁

[0024] 12                     刮刀本体

[0025] 121                    长槽

[0026] 122                    刀刃

[0027] 14                     调节螺钉

[0028] 2                      Z轴升降机构

[0029] 21                     Z轴电机

[0030] 22                     竖直轨道

[0031] 23                     升降滑块

[0032] 3                      树脂槽

[0033] 4                      水平安装架

[0034] 51                     导轨

[0035] 52                     滑块

[0036] 53                     涂覆电机

[0037] 54                     同步带

[0038] 55                     同步轮

[0039] 6                      电动升降台

[0040] 61                     顶面

[0041] 62                     调节电机

[0042] 63                     底座

[0043] 7                      连接臂

[0044] 8                      三维打印平台

[0045] 9                      零位开关

[0046] 10                     真空泵

[0047] 16                     调压阀

[0048] 17                     气管

[0049] 19                     位置传感器

具体实施方式

[0050] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

[0051] 请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

[0052] 如图1所示，本发明还提供一种用于光固化快速成型的自动调节涂覆装置，其包括：

[0053] 树脂槽3，用于盛放树脂材料，树脂槽3内设有充满网孔的三维打印平台8；

[0054] Z轴升降机构2，与三维打印平台8相连，带动三维打印平台8在树脂槽3内上下运动；

[0055] 涂覆刮刀1，横跨在树脂槽3的上方，涂覆刮刀1为一体式结构，见图2所示，包括安装梁11以及与安装梁11相连的刮刀本体12，刮刀本体12带有向下开口的长槽121，且沿长槽长度方向的两侧均设有刀刃122；

[0056] 驱动涂覆刮刀1前后运动的刮刀驱动机构，包括置于树脂槽上的水平安装架4，设在水平安装架4上的两根平行且前后方向延伸的导轨51，安装在导轨51上的滑块52以及驱动滑块 52沿导轨51运动的涂覆电机53，每个滑块52上各设有一个电动升降台6，涂覆刮刀1的端部固定在电动升降台6上，通过两个电动升降台6来调节涂覆刮刀1左右两侧的高度，从而调节涂覆刮刀1的水平度和整体高度；

[0057] 以及控制电动升降台6动作的控制系统，控制系统包括设在安装梁11上由至少两个位置传感器19构成的传感器阵列(见图5所示)，以及与所有位置传感器19相连的控制器，电动升降台6受控制器控制。

[0058] 本发明采用一体式涂覆刮刀，且将涂覆刮刀1安装在两个电动升降台6上，通过电动升降台6来调节涂覆刮刀1的水平度，而且通过高精度位置传感器阵列，可以保证涂覆刮刀下表面的平面度和上下表面的平行度，通过保证上表面的水平度，就可以保证下表面的水平度，便于调节的同时也提高了调整精度；涂覆刮刀横跨在树脂槽上，在刮刀驱动机构的带动下前后移动。

[0059] 本发明采用一块材料通过高精度机械加工设备，如CNC等技术生产出整体式涂覆刮刀，由于是一体加工成型无需装配，所以通过对上下表面的加工，可以保证两个平面的平面度及平行度，精度可以保证到八丝以内，其易于加工，且重量较轻，不易产生变形。本发明的涂覆刮刀其前后方向的刀刃122可以减少树脂气泡，也可以刮去高出液面的多余树脂，又能在凹陷处铺满树脂，保证层厚的均匀性。上述长槽121的下底边设有倒角。

[0060] 上述Z轴升降机构2包括升降滑块23、竖直轨道22以及驱动升降滑块23沿竖直轨道 22上下运动的Z轴电机21，三维打印平台8通过连接臂7与升降滑块23相连。Z轴电机21 带动升降滑块23上下运动，以此使三维打印平台8在树脂槽3内上下运动，完成三维打印。

[0061] 上述水平安装架4为框架式结构，便于安装上述刮刀驱动机构，保证上述导轨51保持水平。上述水平安装架4也可以为其他形状，如具有开口的框架结构，或者为简单的两根平行设置的横杆。

[0062] 上述刮刀驱动机构靠同步带机构实现双边驱动，具体结构为，同步带54与涂覆电机53 的输出轴相连，同步带54缠绕在同步轮55上，同步带54与滑块52相连，滑块52上安装有电动升降台6，电动升降台6上安装有涂覆刮刀1，涂覆刮刀1可以通过调节螺钉14顶紧实现前后方向的水平度调节。刮刀驱动机构也可以为：涂覆电机53通过丝杆机构驱动滑块52 沿导轨51运动，本刮刀驱动机构不限于此，只要能实现滑块在涂覆电机的带动下运动即可。

[0063] 为便于控制，在导轨51上设有零位开关9，可以为光电开关，或接触式开关，该零位开关9可以确定滑块是否位于初始位置，是否启动等。

[0064] 上述电动升降台6的具体结构见图4所示，其包括顶面61、调节电机62以及底座63，通过调节电机62来带动顶面61运动，完成对顶面高度的调节。电动升降台可以通过调节顶面的上下高度实现涂覆刮刀左右高度方向的调节。电动升降台的精度很高，重复定位精度可以达到5um以内，而分辨率可以达到0.1um级别。涂覆刮刀左右两侧下方各有一个电动升降台，通过二者的共同调节，可以调节涂覆刮刀底面与树脂槽内树脂液面之间的间距；通过二者的相对调节，可以调节涂覆刮刀底面与树脂液面的平行度。

[0065] 为便于控制该调节电机，上述传感器阵列见图5所示，本实施例采用在安装梁两端且前后设置四个位置传感器19，每个位置传感器19对应涂覆刮刀1的一个顶角，可以实时检测电动升降台6调节时，涂覆刮刀左右两端的水平高度，并且把检测到的数据传输给上述控制器，由控制器集中处理判断并且控制两个电动升降台6动作。

[0066] 对涂覆刮刀水平度的具体调节方法：电动升降台6可以通过调节上下高度实现涂覆刮刀左右两侧高度的调节。涂覆刮刀左右两侧下方各有一个电动升降台6，通过二者的共同调节，可以调节涂覆刮刀底面与液面之间的间距；通过二者的相对调节，可以调节涂覆刮刀底面与液面的平行度。涂覆刮刀前后高度调节量较小，且精度要求低于左右高度，可以利用上述调节螺钉14调节。安装梁11 的两端各设有一排前后设置的螺纹孔，调节螺钉与螺纹孔配合，调节螺钉向下顶紧，便可以将涂覆刮刀的一侧调高，从而达到水平的目的。

[0067] 本发明采用真空吸附式涂覆，见图3所示，真空泵10通过气管17与所述涂覆刮刀上的长槽相通，该气管17上还设有调压阀16，通过调压阀16控制长槽腔体中的压力，从而确定长槽121中的树脂量，长槽121中树脂的液面高度一般在1/2到3/4处。

[0068] 综上所述，本发明的用于光固化快速成型的涂覆刮刀及涂覆装置，采用一体成型的涂覆刮刀，其重量轻，便于调节，易于装配，降低成本；采用两端的电动升降台来调节涂覆刮刀，该种调节不会对涂覆刮刀产生扭力，不会有扭曲变形，保证了尺寸精度；而且可以保证涂覆刮刀下表面的平面度和上下表面的平行度，通过保证上表面的水平度，就可以保证下表面的水平度，提高调节精度。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

[0069] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。