CN111923188B - 一种具有高稳定性的3d打印平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有高稳定性的3D打印平台，包括：悬臂转接件、锁紧装置、平台主体及导向板；悬臂转接件前端设置三个正交平面作为靠面，平台主体设置与靠面相对应的贴面；锁紧装置的固定端与悬臂转接件连接，锁紧装置的挂扣端挂装于平台主体的挂扣位，使靠面与贴面贴合，面面接触的保持性相对于点面接触或者线面接触最佳，正交机械靠面的配合可使打印平台具备高重复定位精度。确保打印过程中打印平台的稳定性，以及拆装后定位的一致性，达到高精度机械连接的目的，进一步使得光固化3D打印机在成型过程中具备工作稳定、锁紧性好的优势。

Description

一种具有高稳定性的3D打印平台

技术领域

本发明属于3D打印设备技术领域，尤其涉及一种具有高稳定性的3D打印平台。

背景技术

随着3D打印技术的迅猛发展，其工业应用也越来越多，光固化立体成型也越来越成熟。其中，光固化3D打印的成型原理就是将材料层层固化叠加而成，一般情况下用于固化的紫外光源是由下向上进行投影，成型的工件在打印平台下表面由上往下层层叠加，实际使用中打印平台经常需要快速取下、装回。但是现有技术中的打印平台通常通过螺栓或螺丝固定，不便拆卸，每次拆卸都需要大量时间，导致打印效率低下。除此之外，频繁的拆卸导致打印平台的精度很难保持，很容易出现错位、松动、不牢靠的问题，从而影响打印精度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种具有高稳定性的3D打印平台。

为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明采用如下技术方案：

在一些可选的实施例中，提供一种具有高稳定性的3D打印平台，包括：悬臂转接件、锁紧装置及平台主体；所述悬臂转接件前端设置三个正交平面作为靠面，所述平台主体设置与所述靠面相对应的贴面；所述锁紧装置的固定端与所述悬臂转接件连接，所述锁紧装置的挂扣端挂装于所述平台主体的挂扣位，使所述靠面与所述贴面贴合。

在一些可选的实施例中，所述悬臂转接件前端开设V型缺口以形成两个互相垂直的配合安装面，所述悬臂转接件前端还设置有悬凸块，所述悬凸块的底面与两个所述配合安装面构成三个正交平面作为所述靠面。

在一些可选的实施例中，所述平台主体在面向所述悬臂转接件的一侧设置与所述V型缺口适配的三角型凸块；所述平台主体两侧开设梯形槽，所述梯形槽的底部槽面与所述三角型凸块的两个侧面构成三个正交平面作为所述贴面；所述悬凸块为梯形且与所述梯形槽适配。

在一些可选的实施例中，所述平台主体上开设挂接槽，所述挂扣位位于所述挂接槽内；所述锁紧装置的挂扣端包括：翻转杆及主体杆，所述翻转杆一端与所述锁紧装置的固定端轴连接，另一端与所述主体杆连接，所述主体杆的末端向面向所述挂接槽的一侧弯曲形成挂扣；所述挂接槽内设置与所述挂扣适配的外螺纹圆柱销以形成所述挂扣位。

在一些可选的实施例中，所述锁紧装置还包括：设置在所述悬臂转接件上的卡扣固定平台；所述卡扣固定平台上开设45°的安装倾斜面，所述锁紧装置的固定端通过螺栓固定在所述45°的安装倾斜面上。

在一些可选的实施例中，所述打印平台还包括：导向板；所述悬臂转接件设置在所述导向板上；所述导向板上开设螺纹柱孔，所述导向板通过螺纹柱孔与传动机构连接。

在一些可选的实施例中，所述的一种具有高稳定性的3D打印平台，还包括：主体结构；所述主体结构包括：箱体及设置在所述箱体上的背板、上板；所述导向板通过线性导轨安装在所述背板上，所述传动机构包括：丝杆以及驱动所述丝杆转动的电机，所述导向板通过所述螺纹柱孔套装在所述丝杆上。

本发明所带来的有益效果：通过设计三个正交平面作为机械靠面，通过锁紧装置使连接件在靠面上压紧，从而确保打印过程中打印平台的稳定性，以及拆装后定位的一致性，达到高精度机械连接的目的，可解决3D打印平台快速拆装精度保持的问题，减小3D打印平台因重复定位精度造成的工件成型误差，具有非常高的安装稳定性和高重复安装精度，进一步使得光固化3D打印机在成型过程中具备工作稳定、锁紧性好的优势。

附图说明

图1是本发明3D打印平台应用于的3D打印机的结构示意图；

图2是本发明3D打印平台的结构示意图；

图3是本发明3D打印平台的爆炸结构示意图；

图4是本发明平台主体的挂接槽位置处示意图；

图5是本发明锁紧装置施加拉力的示意图；

图6是本发明主体结构的示意图；

图7是投影系统的示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地展示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。

在一些说明性的实施例中，如图1所示，本发明所提出的具有高稳定性的3D打印平台作为打印平台200应用于3D打印机。3D打印机包括：投影系统100、刮料机构400、料盒300以及本发明的打印平台200。

投影系统100，用于产生固化浆料的紫外光束。如图1和7所示，投影系统100包括：数字式投影仪101及光机支架102，数字式投影仪101通过光机支架102设置在料盒300内的光学玻璃的下方，数字式投影仪101镜头朝上，由下至上投影于光学玻璃，对光学玻璃上的浆料进行光照固化。本发明数字式投影仪101采用DLP投影机，屏幕在整个打印平台200上闪烁每层的单个图像，由于DLP投影机是数字屏幕，每层由正方形像素组成，打印分辨率更高。

打印平台200，用以固定陶瓷光固化成型过程中的成型件，为3D打印提供打印台面。如图1、2、3所示，打印平台200包括：悬臂转接件201、锁紧装置202、平台主体203及导向板204、主体结构500，平台主体203的底面作为打印平台200的打印台面。锁紧装置202用于将平台主体203固定在悬臂转接件201上。悬臂转接件201前端设置三个正交平面作为靠面205，平台主体203设置与靠面205相对应的贴面，当平台主体203固定在悬臂转接件201上时，靠面205与贴面贴合。平台主体203通过三个正交平面作为机械靠面与悬臂转接件201有相同机械靠面的一端配合，因面面接触的保持性相对于点面接触或者线面接触最佳，正交机械靠面的配合可使打印平台具备高重复定位精度。

锁紧装置固定端207与悬臂转接件201连接，锁紧装置的挂扣端208挂装于平台主体203的挂扣位，从而将平台主体203固定在悬臂转接件201上。锁紧装置的挂扣端208包括：翻转杆209及主体杆210，翻转杆209一端与锁紧装置固定端207轴连接，另一端与主体杆210连接，从而实现锁紧装置的挂扣端208可在锁紧装置固定端207上进行翻转，便于安装及卸下平台主体203。如图4所示，平台主体203上开设挂接槽211，挂扣位位于挂接槽211内，具体的，挂接槽211内设置外螺纹圆柱销212以形成挂扣位，外螺纹圆柱销212从平台主体203侧面拧入即可。主体杆210的末端向面向挂接槽211的一侧弯曲形成与外螺纹圆柱销212适配的挂扣213，挂扣213可以勾住外螺纹圆柱销212，从而将平台主体203固定在悬臂转接件201上。结构合理、简单、稳定，且操作方式简单，方便取下/安装平台主体203，提升打印效率。而且使打印平台具备高重复定位精度与高稳定性锁紧功能的同时，拆卸与安装也更加便捷。

锁紧装置202的材料采用合金工具钢，使锁紧装置202具有一定的韧性，减小因疲劳强度所产生的损坏。

通过锁紧装置202将配合后的平台主体203与悬臂转接件201锁紧，限定平台主体203的六个自由度。三个正交机械靠面与锁紧装置202的结合使用可保证平台主体203在工作过程中实现高稳定性的锁紧。

悬臂转接件201前端开设V型缺口216以形成两个互相垂直的配合安装面217，悬臂转接件201前端还设置有悬凸块218，悬凸块218的底面与两个配合安装面217构成三个正交平面作为靠面205，即两个配合安装面217与悬凸块218的底面这三个平面互相垂直。平台主体203在面向悬臂转接件201的一侧设置与V型缺口216适配的三角型凸块219，当平台主体203固定在悬臂转接件201上时，三角型凸块219嵌入V型缺口216内，与V型缺口216完全贴合。平台主体203两侧开设梯形槽220，梯形槽220的底部槽面221与三角型凸块219的两个侧面构成三个正交平面作为贴面，即三角型凸块219的两个侧面与梯形槽220的底部槽面221这三个平面互相垂直。悬凸块218为梯形且与梯形槽220适配，当平台主体203固定在悬臂转接件201上时，悬凸块218嵌入梯形槽220内，与梯形槽220完全契合。实现平台主体203与悬臂转接件201的紧密连接，避免因经常拆卸平台主体203导致平台主体203与悬臂转接件201连接松动，连接强度大且重复性高，整体结构也更加稳定。

锁紧装置202还包括：设置在悬臂转接件201上的卡扣固定平台214。卡扣固定平台214上开设45°的安装倾斜面215，锁紧装置固定端207通过螺栓固定在45°的安装倾斜面215上。如图5所示，由于打印平台200采用三面定位，通过与水平面呈45°的锁紧装置的挂扣端208给外螺纹圆柱销212施加斜向上45°的拉力，拉力F的水平和竖直分力分别使靠面205与贴面贴合紧密，即拉力F的竖直分力F1与悬凸块218的底面垂直，拉力F的水平分力F2的两个分力又分别垂直于两个配合安装面217，使得本发明达到较高的锁定效果，具有较高的稳定度，配合的更加紧密。

悬臂转接件201设置在导向板204上；导向板204上开设螺纹柱孔222，导向板204通过螺纹柱孔222与传动机构连接。传动机构设置在主体结构500上，打印平台200通过传动机构在主体结构500上进行上下的往复移动，使固化后材料粘接在打印平台底部叠加成型。数字式投影仪101将3D打印产品固化于打印平台200下表面，使成型件自上至下，叠加成型。

如图6所示，主体结构500包括：背板501、上板502及箱体503，上板502设置在箱体503顶部，背板501设置在上板502的上表面，背板501垂直于上板502。

背板501与上板502由铝材加工而成，重量轻。箱体503为钣金材质，用于承载电气元件以及为投影系统100提供充足的高度与空间，保持整体结构稳定性，减少打印过程中机械共振影响。

打印平台200的导向板204通过线性导轨安装在背板501上，打印平台200通过线性导轨实现在背板501上的上下移动。打印平台200通过传动机构设置在主体结构500上，传动机构包括：丝杆504以及驱动丝杆转动的电机，导向板204通过螺纹柱孔222套装在丝杆504上。当电机驱动丝杆正转/翻转时，导向板204沿线性导轨上下往复移动。打印平台200通过两组线性导轨与丝杆使自身沿线性导轨方向于料盒300的打印腔内进行往复运动，使固化后材料粘接在打印平台200底部叠加成型。导向板204如同滚珠丝杆中的滚珠，将回转运动转换为直线运动。

背板501右侧设置光栅尺505，通过光栅尺505对悬臂转接件201进行位置检测控制，保证打印层厚一致性。背板501左侧上下各有一个机械限位506，两个机械限位506中间安装有光电开关，辅助光栅尺505进行位置监测。保证打印机工作过程中具备高可靠性，防止打印平台200压坏料盒300底部的光学玻璃。

刮料结构400通过螺纹连接固定于上板502上，投影系统100设置在箱体503内。上板502开设圆形镂空槽507，料盒300设置在圆形镂空槽507内。投影系统100位于光学玻璃的下方，由下至上进行投影，随着打印平台200逐渐上升，刮料机构400完成刮料后，投影系统100发出的光束透过料盒300内的光学玻璃，将光学玻璃上表面的浆料逐层固化在打印平台200的打印台面上。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有高稳定性的3D打印平台，其特征在于，包括：悬臂转接件、锁紧装置及平台主体；所述悬臂转接件前端设置三个正交平面作为靠面，所述平台主体设置与所述靠面相对应的贴面；所述锁紧装置的固定端与所述悬臂转接件连接，所述锁紧装置的挂扣端挂装于所述平台主体的挂扣位，使所述靠面与所述贴面贴合；

还包括：主体结构；所述主体结构包括：箱体及设置在所述箱体上的背板、上板；背板右侧设置光栅尺，通过光栅尺对悬臂转接件进行位置检测控制；背板左侧上下各有一个机械限位，两个机械限位中间安装有光电开关，辅助光栅尺进行位置监测。

2.根据权利要求1所述的一种具有高稳定性的3D打印平台，其特征在于，所述悬臂转接件前端开设V型缺口以形成两个互相垂直的配合安装面，所述悬臂转接件前端还设置有悬凸块，所述悬凸块的底面与两个所述配合安装面构成三个正交平面作为所述靠面。

3.根据权利要求2所述的一种具有高稳定性的3D打印平台，其特征在于，所述平台主体在面向所述悬臂转接件的一侧设置与所述V型缺口适配的三角型凸块；所述平台主体两侧开设梯形槽，所述梯形槽的底部槽面与所述三角型凸块的两个侧面构成三个正交平面作为所述贴面；所述悬凸块为梯形且与所述梯形槽适配。

4.根据权利要求3所述的一种具有高稳定性的3D打印平台，其特征在于，所述平台主体上开设挂接槽，所述挂扣位位于所述挂接槽内；所述锁紧装置的挂扣端包括：翻转杆及主体杆，所述翻转杆一端与所述锁紧装置的固定端轴连接，另一端与所述主体杆连接，所述主体杆的末端向面向所述挂接槽的一侧弯曲形成挂扣；所述挂接槽内设置与所述挂扣适配的外螺纹圆柱销以形成所述挂扣位。

5.根据权利要求4所述的一种具有高稳定性的3D打印平台，其特征在于，所述锁紧装置还包括：设置在所述悬臂转接件上的卡扣固定平台；所述卡扣固定平台上开设45°的安装倾斜面，所述锁紧装置的固定端通过螺栓固定在所述45°的安装倾斜面上。

6.根据权利要求5所述的一种具有高稳定性的3D打印平台，其特征在于，所述打印平台还包括：导向板；所述悬臂转接件设置在所述导向板上；所述导向板上开设螺纹柱孔，所述导向板通过螺纹柱孔与传动机构连接。

7.根据权利要求6所述的一种具有高稳定性的3D打印平台，其特征在于，所述导向板通过线性导轨安装在所述背板上，所述传动机构包括：丝杆以及驱动所述丝杆转动的电机，所述导向板通过所述螺纹柱孔套装在所述丝杆上。