TWI664090B - Laminated forming system - Google Patents
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Abstract
一種積層成形系統，包含一用於將複數片狀、粉狀，或粒狀之塑膠基材加熱熔融成一熔膠物質並輸出的熔膠輸送單元、一噴嘴單元，及一載台單元。該噴嘴單元包括一界定出一熱澆道的模頭，該熱澆道具有一供該熔膠物質通過的入口，及一供該熔膠物質輸出的出口。該載台單元包括一可受控制而相對於該模頭移動的滑台。該熔膠輸送單元可直接加入不須預先加工的塑膠基材，並可將該等塑膠基材熔融成熔膠物質後，經該熱澆道擠出至該滑台上後冷卻固化成形，由於不需預先加工，且可使用各種不同的片狀、粉狀，或粒狀塑膠基材而不受限制，自由度大。
Description
本發明是有關於一種成形系統，特別是指一種可直接使用片狀、粉狀，或粒狀之塑膠基材作為原料的積層成形系統。
積層製造成形技術是近來發展十分快速並受到重視的技術，其主要是以數位的模型檔為基礎，並運用粉末金屬或塑膠等可黏合之材料，以逐層累積的加法方式來構造物體。一般以塑膠作為材料的積層成形系統僅能以預先加工的塑膠線材做為基材，這些塑膠線材與一般塑膠加工常用的塑膠顆粒不同，因此必須另外將塑膠顆粒加工成塑膠線材，步驟較繁複，且並非所有種類的塑膠顆粒都可加工成塑膠線材，導致該積層成形系統的塑膠基材種類受限，因此仍具有可進步之空間。
因此，本發明之目的，即在提供一種可直接使用片狀、粉狀，或粒狀之塑膠基材的積層成形系統。
於是，本發明積層成形系統包含一用於將複數片狀、粉狀，或粒狀之塑膠基材加熱熔融成一熔膠物質並輸出的熔膠輸送單元、一噴嘴單元，及一載台單元。該噴嘴單元包括一界定出一熱澆道的模頭，該熱澆道具有一連通該熔膠輸送單元並供該熔膠物質通過的入口，及一相反於該入口以供該熔膠物質輸出的出口。該載台單元包括一用於承載該噴嘴單元之模頭所輸出之熔膠物質且可受控制而相對於該模頭移動的滑台。
本發明之功效在於：該熔膠輸送單元可直接加入片狀、粉狀，或粒狀之塑膠基材，並可將該等塑膠基材熔融成熔膠物質後，經該噴嘴單元之熱澆道擠出至該滑台上後冷卻固化成形，由於可直接使用片狀、粉狀，或粒狀之塑膠基材，因此不需預先加工，且可使用各種不同的塑膠基材而不受限制，自由度大。
參閱圖1、圖2，及圖3，本發明積層成形系統之一實施例，包含一熔膠輸送單元1、一連接該熔膠輸送單元1的噴嘴單元2、一設置於該噴嘴單元2下方的載台單元3，及一電性連接該噴嘴單元2及該載台單元3的控制單元4。該熔膠輸送單元1包括一可控制溫度的料管11、一可旋轉地同軸設置於該料管11內且沿該料管11的軸向方向延伸的押料螺桿12、一可帶動該押料螺桿12旋轉的驅動模組13，及一可偵測該料管11內壓力的壓力感測器14。該料管11可將加入的複數片狀、粉狀，或粒狀之塑膠基材加熱熔融成一熔膠物質，透過該驅動模組13帶動該押料螺桿12旋轉，可將該熔膠物質沿該料管11輸送。在本實施例中，該料管11透過數位溫控表PID管控溫度，並透過該壓力感測器14監測及藉由該押料螺桿12的轉速控制該料管11內之壓力，該押料螺桿12的轉速約為1~36RPM，押出量為0.12~4kg/hr，該驅動模組13為750W的回授型馬達，可控制該押料螺桿12的轉速。
該噴嘴單元2包括一界定出一熱澆道210且連接該熔膠輸送單元1之料管11的模頭21，及一位於該模頭21內且可相對於該模頭21上下滑移的閥針22。該模頭21凹陷形成一由頂面向下延伸並連通該熱澆道210的通道211。該熱澆道210具有一連通該料管11的入口212、一相反於該入口212且朝向該載台單元3的出口213，及一連接該通道211、該入口212，及該出口213且沿上下方向延伸的連通段214。該連通段214的下端是逐漸收攏而概呈錐狀。該閥針22是由上而下地穿過該通道211並伸置於該連通段214內，該閥針22的底端逐漸收攏而形成尖錐狀。在本實施例中，該出口213的直徑為1mm，該模頭21為可替換式設計，可根據需求更換以改變該出口213的孔徑。該閥針22是透過伺服馬達配合螺桿機構來帶動該閥針22上下移動，其導程小於等於5mm。當該閥針22被帶動時，會沿該通道211相對於該模頭21上下移動，從而使伸置於該連通段214內的長度增加或減少，進而改變該連通段214的截流面積。該閥針22呈尖錐狀的底端及該連通段214呈錐狀的下端相互對應，當閥針22向下移動而使兩者靠近時，該閥針22會使該連通段214的截流面積減少，進而使該入口212及該出口213的壓力差增加；反之，當該閥針22向上移動時，會使該入口212及該出口213的壓力差減少，透過改變壓力差可調整由該出口213輸出的熔膠物質之流量。
該載台單元3包括一水平設置且位於該噴嘴單元2之出口213正下方的滑台31，及一可帶動該滑台31沿三個軸向移動的三軸驅動器32。在本實施例中，該滑台31為CKD ETS電動滑台31，尺寸為300x300x400mm，該三軸驅動器32具有20bit解析度馬達，並透過戰車鏈條帶動該滑台31移動。該控制單元4包括一可感測該噴嘴單元2之熱澆道210內的壓力並控制該噴嘴單元2之閥針22移動的壓力監控模組41，及一電性連接該壓力監控模組41及該三軸驅動器32的人機介面模組42。該壓力監控模組41在測得該熱澆道210內的壓力後，可與該熔膠輸送單元1之壓力感測器14所設定的壓力值相減，從而得出兩者的壓力差，此壓力差即為連接該料管11的入口212及該出口213的壓力差，透過控制前述的壓力差可控制該熔膠物質於該熱澆道210的輸出流量。
本實施例可直接放入片狀、粉狀，或粒狀之塑膠基材，並透過該熔膠輸送單元1將其轉變為熔膠物質，再透過控制該閥針22的上下移動調整開度，可控制該熔膠物質經過該熱澆道210後擠出的流量，擠出後的熔膠物質會成形於該滑台31上，該三軸驅動器32會根據事前輸入的數位檔帶動該滑台31，以使該滑台31相對於該噴嘴單元2移動，進而控制該熔膠物質在該滑台31上成形為所需的外型。
綜上所述，該熔膠輸送單元1可直接使用片狀、粉狀，或粒狀之塑膠基材，不需另外將塑膠基材加工為塑膠線材，材料較不受限制，且透過該閥針22上下位移可調整開度，進而控制熔膠物質的輸出流量，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧熔膠輸送單元
11‧‧‧料管
12‧‧‧押料螺桿
13‧‧‧驅動模組
14‧‧‧壓力感測器
2‧‧‧噴嘴單元
21‧‧‧模頭
210‧‧‧熱澆道
211‧‧‧通道
212‧‧‧入口
213‧‧‧出口
214‧‧‧連通段
22‧‧‧閥針
3‧‧‧載台單元
31‧‧‧滑台
32‧‧‧三軸驅動器
4‧‧‧控制單元
41‧‧‧壓力監控模組
42‧‧‧人機介面模組
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一示意圖，說明本發明積層成形系統之一實施例； 圖2是一俯視圖，圖2中並未顯示本實施例之一控制單元；及 圖3是一示意圖，說明本實施例中之一噴嘴單元及一控制單元。
Claims (5)
- 一種積層成形系統，包含： 一熔膠輸送單元，用於將複數片狀、粉狀，或粒狀之塑膠基材加熱熔融成一熔膠物質並輸出； 一噴嘴單元，包括一界定出一熱澆道的模頭，該熱澆道具有一連通該熔膠輸送單元以供該熔膠物質通過的入口，及一相反於該入口並供該熔膠物質輸出的出口；及 一載台單元，包括一用於承載該噴嘴單元之模頭所輸出之熔膠物質且可受控制而相對於該模頭移動的滑台。
- 如請求項1所述的積層成形系統，其中，該噴嘴單元之熱澆道還具有一連通該入口及該出口的連通段，該模頭凹陷形成一連通該連通段的通道，該噴嘴單元還包括一穿過該通道而伸置於該連通段內的閥針，該閥針可受控制地沿該通道相對於該模頭滑移，並改變該連通段的截流面積。
- 如請求項2所述的積層成形系統，其中，該熔膠輸送單元包括一可控制溫度且連通該噴嘴單元之入口的料管、一可旋轉地設置於該料管內且沿該料管的軸向延伸的押料螺桿，及一可帶動該押料螺桿旋轉以將該熔膠物質沿該料管輸送的驅動模組。
- 如請求項3所述的積層成形系統，其中，該熔膠輸送單元還包括一可偵測該料管內壓力的壓力感測器，該積層成形系統還包含一控制單元，該控制單元包括一可感測該噴嘴單元之熱澆道內的壓力並控制該噴嘴單元之閥針移動的壓力監控模組。
- 如請求項4所述的積層成形系統，其中，該載台單元還包括一可帶動該滑台的三軸驅動器，該控制單元還包括一電性連接該壓力監控模組及該三軸驅動器的人機介面模組。
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