一种带可错位上升式托盘的3D打印机的制作方法

一种带可错位上升式托盘的3d打印机
技术领域
[0001]
本实用新型属于3d打印领域，涉及一种使用托盘的光固化3d打印机，特别涉及一种带可错位上升式托盘的3d打印机。


背景技术：

[0002]
光固化3d打印机，设置有储液槽、储液槽内放置光固化树脂液，一般通过托盘来承载树脂液凝固成型的打印对象。光固化3d打印机的托盘有上置式、也有下置式。上置托盘打印对象倒置，可成型的打印对象体型较小，在储液槽上方设有可升降的托盘，储液槽的底面设置底膜，储液槽底面透明，储液槽下方设置液晶屏，液晶屏下方设置光源，或者在储液槽下方设置投影光源。其3d打印的原理是将打印对象切片生成每一层的图像，利用光源配合托盘升降将每一层图像逐层投影在底膜上，使储液槽底部被投影光照射到的部分发生固化，凝固在托盘上。托盘在打印过程中从下往上按一定的速度上升，将液态材料通过上述方式一层一层地打印成型，最终在托盘下表面形成完整的3d打印对象。打印完成后，需要将打印对象从托盘下表面取出，树脂材料和托盘的粘附力大，才能保证打印过程中足够的承载力，而足够大承载力同样给打印对象的取出带来麻烦。传统的托盘上取物方式使用铲子辅助铲出，由于托盘和储液槽位置的原因，操作空间小，操作难度大，而且容易损坏打印对象并划伤托盘。下置式托盘通常应对大尺寸打印对象的成型，在储液槽上方设置投影光源，托盘浸没在储液槽中，以储液槽的光固化树脂液面为投影平面，打印时托盘从储液槽液面起始逐层下降，打印成型。该装置同样存在托盘上取物粘附力大，操作难度大，而且容易损坏打印对象、并划伤托盘的问题。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的在于解决现有的3d打印机托盘上取物粘附力大，操作空间小，操作难度大，而且容易损坏打印对象、并划伤托盘的问题，提供一种带可错位上升式托盘的3d打印机，将托盘分成可错位的多部分，利用各部分托盘的相互错位完成托盘和打印对象的部分分离，降低粘附力，从而减少取出难度，甚至可以采用交替错位的方式，来分次逐步完成各部分托盘与打印对象的完全分离。
[0004]
本实用新型解决其技术问题所采用的一种技术方案是：一种带可错位上升式托盘的3d打印机，包括储液槽，储液槽下方设有打印光源，储液槽上方设有可相对储液槽升降的升降臂，升降臂底部设有托盘，托盘下表面为承载倒置3d打印对象的工作面，其特征在于，所述托盘包括下表面互相穿插嵌设的第一托盘和第二托盘，第一托盘和第二托盘下表面拼合形成工作面，第一托盘和第二托盘可在垂直于工作面方向相对错位运动。本装置的打印机主体结构可以完全沿用现有的3d打印机结构，仅对托盘进行改进。托盘驱动力可以采用手动，也可以采用电机或者气压、液压驱动，单纯的升降和摆动驱动有多种现有的传动方式可选，且不存在安装难度。本方案中，将托盘由传统的一块分割成两块，第一托盘和第二托盘对齐拼合时候为完整的工作面，可以承载打印对象，第一托盘和第二托盘拼合的工作面
会自然形成拼合缝，有利于材料附着，也可以根据需要有意识的增大拼合缝，让材料附着面不平整提高附着力，第一托盘和第二托盘在拼合呈工作面的时候相互平齐或者微微竖向错位让工作面不平整，而且相比浮点、凹坑、磨砂表面，本方案的两托盘可以错位打开，分别进行清理，更加方便。打印完成后，第一托盘和第二托盘可以相互运动错位，通过依次动作使第一托盘和第二托盘之一与打印对象分离或者通过两次动作使打印对象与托盘完全脱离掉落，此时在托盘下方插入取出盘接住打印对象。第一托盘和第二托盘以垂直工作面方向的相对运动分量为主，允许少量平行于工作面方向的运动分量；但平行于工作面方向的运动会对打印对象造成剪切破坏，在分离点应尽量减少甚至消除平行于工作面方向的运动。
[0005]
作为优选，所述第一托盘为相对升降臂固定的固定托盘，所述第二托盘为可相对升降臂摆动的活动托盘，活动托盘的转轴设置在固定托盘的一侧。本方案中，第二托盘为摆动形式与第一托盘错位，第二托盘可以直接向下向外摆动180度至水平位置，此时打印对象由向下倒置变为向上站立，且根部与第一托盘分离后，粘附力减半，不仅摆动到外侧后又更大的操作空间，而且粘附力小，打印对象为向上不怕掉落摔坏。本方案中，第二托盘也可以先向上摆动使第二托盘与打印对象分离，再向下摆动使第一托盘与打印对象分离，此时需要取物盘配合插入到托盘下方，承接自由落下的打印对象。
[0006]
作为优选，所述第一托盘为相对升降臂固定的固定托盘，所述第二托盘为可相对升降臂上下竖向运动的活动托盘，所述升降臂上设有驱动活动托盘相对固定托盘上下运动的竖向驱动装置。竖向驱动装置可以为手动，也可以用电机-螺杆带动，或者电机-连杆带动、或者液压、气压缸体驱动。可以一次动作使第二托盘与第一托盘之一与打印对象分离、减少粘附力；或者配合取物盘，通过第二托盘升、降两次动作使第二托盘与第一托盘均与打印对象分离。
[0007]
作为优选，所述第一托盘和第二托盘均为可相对升降臂摆动的活动托盘，两个活动托盘分别设有摆动轴，第一托盘摆动轴和第二托盘摆动轴在托盘一侧设置或者分别设置在托盘相对的两侧。双摆动式活动托盘与单摆动式活动托盘类似，可以实现第一托盘和第二托盘的运动错位，使打印对象与托盘部分或完全脱离。
[0008]
作为优选，所述第一托盘和第二托盘均为可相对升降臂上下竖向运动的活动托盘，第一托盘和第二托盘上方分别设有上下运动的竖向驱动装置。双升降式活动托盘与单升降式活动托盘类似，可以实现第一托盘和第二托盘的运动错位，使打印对象与托盘部分或完全脱离。
[0009]
作为优选，所述托盘与储液槽之间设有可侧向插入/抽出的取物盘。
[0010]
作为优选，所述第一托盘和第二托盘下平面均为条纹栅格状，第一托盘和第二托盘的栅格条互相错位、交替设置。第一托盘和第二托盘均为镂空的栅格状，栅格条交叉嵌设。
[0011]
作为优选，所述第一托盘或第二托盘之一的下平面均匀设有若干镂空孔，所述第一托盘或第二托盘之另一的下平面为与镂空孔一一对齐设置的凸台。第一托盘或第二托盘下表面为孔和凸台配合，凸台如果加长则类似于顶杆，可以通过顶杆的顶升将打印对象顶出，进行类似于顶杆脱模的分离方式。
[0012]
本实用新型将3d打印机的托盘分为两部分，第一托盘和第二托盘可以升降或者摆动的形式互相错位，可以进行一次错位动作使第一托盘或者第二托盘之一与打印对象脱
离，减少粘附力方便取下，也可以两次动作，让第一托盘和第二托盘交替与打印对象脱离，让打印对象与托盘完全分离，方便打印对象的取出，本实用新型的托盘取物方式减少甚至避免了对打印对象的破坏，也避免对托盘的划伤。
附图说明
[0013]
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0014]
图1是一种托盘上升式的3d打印机原理示意图。
[0015]
图2是本实用新型的第一种实施例结构示意图。
[0016]
图3是本实用新型图2结构的侧视示意图。
[0017]
图4是本实用新型图2结构的另一种角度示意图。
[0018]
图5是本实用新型的第二种实施例结构示意图。
[0019]
图6是本实用新型图5结构的另一个角度示意图。
[0020]
图7是本实用新型图5结构的第二托盘打开状态示意图。
[0021]
图8是本实用新型的第三种实施例结构示意图。
[0022]
图9是本实用新型图8结构第一托盘和第二托盘打开状态示意图。
[0023]
图10是本实用新型的第四种实施例结构示意图。
[0024]
图11是本实用新型图10结构第一托盘和第二托盘均打开状态的示意图。
[0025]
图12是本实用新型的第五种实施例结构示意图。
[0026]
图13是本实用新型图12结构第一托盘和第二托盘错位状态示意图。
[0027]
图14是本实用新型图13结构的侧视示意图。
[0028]
图中：1、储液槽，2、底膜，3、光源，4、托盘，41、第一托盘，42、第二托盘，5、升降臂，6、电机驱动螺杆，7、摆臂驱动气缸，8、摆臂，9、支撑板，10、第一摆动电机，11、第二升降气缸，12、第一升降气缸。
具体实施方式
[0029]
下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型进一步说明。
[0030]
实施例1-5为托盘上升式的3d打印机，其结构原理如图1所示，打印机本体上设置储液槽1，储液槽内放置光固化树脂液。在储液槽1上方设有可升降的托盘4，储液槽1的底面设置底膜2，储液槽底面透明，下方设置光源3。其3d打印的原理是将打印对象逐层形成图像，利用光源3将逐层图像配合托盘升降速度逐层投影在底膜2上，使储液槽底膜处光固化树脂液根据光源投影形成的图像发生固化，凝固在托盘4上。
[0031]
实施例1：一种带单个升降活动托盘的3d打印机，如图2、3、4所示。本装置的3d打印机本体上设置储液槽1，储液槽下方设有打印光源，储液槽1上方设有可相对储液槽1升降的升降臂5，升降臂作为滑块套设在打印机本体上的竖直螺杆上，形成丝杆传动实现升降。升降臂5底部设有托盘4，托盘下表面为承载倒置3d打印对象的工作面。所述托盘4包括下表面互相穿插嵌设的第一托盘41和第二托盘42，第一托盘和第二托盘下表面拼合形成工作面。
[0032]
第一托盘41为相对升降臂固定的固定托盘，所述第二托盘42为可相对升降臂上下升降的活动托盘。第二托盘为栅格板，并列且均匀设置有栅格间隙，第一托盘的底面设有若干栅格条。第一托盘的栅格条与第二托盘的栅格间隙交错互补。第一托盘41的两侧边分别
设置有电机驱动螺杆6，电机驱动螺杆6包括由电机驱动的朝下可伸缩的螺杆，螺杆下端与第二托盘侧边相连。3d打印过程中，控制电机驱动螺杆6使第二托盘与第一托盘下表面平齐，组成平整的工作面。打印完成后，托盘上升到最高处，在打印对象下方、储液槽上方之间伸入取物盘，控制电机驱动螺杆6使第二托盘先上升、使打印对象与第二托盘分离，再使第二托盘先下降、使打印对象与第一托盘分离，打印对象落入取物盘中。当然也可以采用人手轻握住打印对象来取物，无需取物盘。
[0033]
实施例2：一种带单个摆动活动托盘的3d打印机，如图5、6、7所示。本装置的3d打印机本体上设置储液槽1，储液槽下方设有打印光源，储液槽1上方设有可相对储液槽1升降的升降臂5，升降臂作为滑块套设在打印机本体上的竖直螺杆上，形成丝杆传动实现升降。升降臂5底部设有托盘4，托盘下表面为承载倒置3d打印对象的工作面。所述托盘4包括下表面互相穿插嵌设的第一托盘41和第二托盘42，第一托盘和第二托盘下表面拼合形成工作面。
[0034]
第一托盘41为相对升降臂固定的固定托盘，所述第二托盘42为可相对第一托盘侧边摆动的活动托盘。第二托盘为栅格板，并列且均匀设置有栅格间隙，第一托盘的底面设有若干栅格条，第一托盘的栅格条与第二托盘的栅格间隙交错互补。第二托盘42的转轴可转动设置在第一托盘的一个侧边，第二托盘42的转轴向上挑出设置有摆臂8，摆臂8的上端与升降臂之间设有摆臂驱动气缸7。摆臂驱动气缸7也可以设置在摆臂上端和第一托盘上表面之间。打印时，第二托盘与第一托盘下表面平齐，组成平整的工作面。打印完成后，托盘上升到最高处，摆臂驱动气缸7缩进，带动摆臂摆动，带动第二托盘摆动到外侧，为打印对象取出提供更大的操作空间。
[0035]
实施例3：一种带双摆动活动托盘的3d打印机，如图8、9所示。本装置的3d打印机本体上设置储液槽1，储液槽下方设有打印光源，储液槽1上方设有可相对储液槽1升降的升降臂5，升降臂作为滑块套设在打印机本体上的竖直螺杆上，形成丝杆传动实现升降。升降臂5底部设有托盘4，托盘下表面为承载倒置3d打印对象的工作面。所述托盘4顶面为支撑板9，支撑板下方设置有下表面互相穿插嵌设的第一托盘41和第二托盘42，第一托盘和第二托盘下表面拼合形成工作面。
[0036]
第一托盘41和第二托盘42均为可相对升降臂5摆动的活动托盘，第一托盘41和第二托盘42的转轴分别设置在支撑板9相对的两侧，支撑板与第一托盘41和第二托盘42的转轴对应处分别设置有第一摆动电机10，两个第一摆动电机分别驱动第一托盘41和第二托盘42摆动。第一托盘和第二托盘均为从转轴向侧方伸出的栅格条，第一托盘的栅格条与第二托盘的栅格条交错互补。打印时，第二托盘与第一托盘下表面平齐，组成平整的工作面。打印完成后，托盘上升到最高处，在打印对象下方、储液槽上方之间伸入取物盘，第二托盘与第一托盘交替向下摆动，使打印对象分别与第二托盘与第一托盘分离，落入取物盘。
[0037]
实施例4：一种带双摆动活动托盘的3d打印机，如图10、11所示。本装置的3d打印机本体上设置储液槽1，储液槽下方设有打印光源，储液槽1上方设有可相对储液槽1升降的升降臂5，升降臂作为滑块套设在打印机本体上的竖直螺杆上，形成丝杆传动实现升降。升降臂5底部设有托盘4，托盘下表面为承载倒置3d打印对象的工作面。所述托盘4顶面为条形的支撑板9，支撑板下方设置有下表面互相穿插嵌设的第一托盘41和第二托盘42，第一托盘和第二托盘下表面拼合形成工作面。
[0038]
第一托盘41和第二托盘42均为可相对升降臂5摆动的活动托盘，第一托盘41和第
二托盘42的转轴分别在支撑板9上同轴设置，支撑板与第一托盘41和第二托盘42的转轴对应分别设置有第一摆动电机10，两个第一摆动电机分别驱动第一托盘41和第二托盘42摆动。第一托盘和第二托盘均为从转轴向侧方伸出的栅格条，第一托盘的栅格条与第二托盘的栅格条交错互补。打印时，第二托盘与第一托盘下表面平齐，组成平整的工作面。打印完成后，托盘上升到最高处，在打印对象下方、储液槽上方之间伸入取物盘，第二托盘与第一托盘交替向下摆动，使打印对象分别与第二托盘与第一托盘分离，落入取物盘。
[0039]
实施例5：一种带双升降活动托盘的3d打印机，如图12、13、14所示。本装置的3d打印机本体上设置储液槽1，储液槽下方设有打印光源，储液槽1上方设有可相对储液槽1升降的升降臂5，升降臂作为滑块套设在打印机本体上的竖直螺杆上，形成丝杆传动实现升降。升降臂5底部设有托盘4，托盘下表面为承载倒置3d打印对象的工作面。所述托盘4顶面为条形的支撑板9，支撑板下方设置有下表面互相穿插嵌设的第一托盘41和第二托盘42，第一托盘和第二托盘下表面拼合形成工作面。
[0040]
第一托盘41和第二托盘42均为可相对升降臂上下竖向运动的活动托盘。支撑板9上设有驱动第一托盘41升降的第一升降气缸12，第一升降气缸12在第一托盘41的四个角上设置。支撑板9上还设有驱动第二托盘42升降的第二升降气缸11，第二升降气缸11在第二托盘42的四个角上设置。第一升降气缸12、第二升降气缸11相互错位。第二托盘为栅格板，并列且均匀设置有栅格间隙，第一托盘的底面设有若干栅格条，第一托盘的栅格条与第二托盘的栅格间隙交错互补。打印完成后，托盘上升到最高处，在打印对象下方、储液槽上方之间伸入取物盘，第一托盘和第二托盘先正向错位、使打印对象与第二托盘分离，第一托盘和第二托盘再反向错位、使打印对象与第一托盘分离，打印对象落入取物盘中。

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