CN104149342A - 快速成型装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种快速成型装置及其方法，快速成型装置包含：一环境温度感测元件、一控制模块、一喷嘴以及一加热元件。快速成型方法包含以下步骤：感测一环境温度；根据该环境温度取得一喷嘴加热温度；以及加热一喷嘴至该喷嘴加热温度。先行准备快速成型装置之后，环境温度感测元件感测一环境温度，控制模块根据该环境温度取得一喷嘴加热温度，并控制加热元件加热喷嘴至该喷嘴加热温度。据此，通过本发明的温度补偿机制，材料的品质将得以被维持。

Description

快速成型装置及其方法
技术领域
本发明是关于一种快速成型装置及其方法，特别是关于一种可感测环境温度以调整喷嘴加热温度的快速成型装置及其方法。
背景技术
近年来，快速成型装置的发展对制造业界造成了震撼，毋需占地广大的设备或厂房，只要有设计图、快速成型装置以及原料，任何人都可在自家或是任何地方制造简易物品。但也因为人人皆可随处利用快速成型装置自行制造物品，使得制造物品不再局限于制造工厂所在地，而能推广至家家户户，甚至包含气候变化极端的地区。
极端气候地带的环境温度变化剧烈，本来适用于温带或亚热带的快速成型装置到了极端气候地带却无法正常工作，源于快速成型装置的喷嘴加热温度是一固定数值，无法因环境温度做出相应改变，使得由喷嘴加热后输出的物件成形材料品质变得不稳定。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种快速成型装置，可根据环境温度对喷嘴的温度进行调整。快速成型装置包含：一环境温度感测元件、一控制模块、一喷嘴以及一加热元件。
本发明提出一种快速成型装置，包含：一喷嘴；一加热元件，连接该喷嘴以加热该喷嘴；一环境温度感测元件，感测一环境温度并输出一环境温度信号，其中该环境温度感测元件与该喷嘴相隔一指定距离且受该加热元件影响而改变的温度小于一指定温度；以及一控制模块，电性连接该环境温度感测元件及该加热元件；其中，该控制模块接收该环境温度信号并根据该环境温度信号取得一喷嘴加热温度，以控制该加热元件将该喷嘴加热至该喷嘴加热温度。
进一步的，该环境温度感测元件包含热电偶、铂电阻或负温度系数热敏电阻。
进一步的，该指定温度为摄氏1度。
进一步的，该快速成型装置更包含：一喷嘴温度感测元件，设置于该喷嘴的表面且电性连接该控制模块；其中该喷嘴温度感测元件感测该喷嘴的温度并输出一喷嘴温度信号至该控制模块以控制该加热元件。
进一步的，该喷嘴温度感测元件包含热电偶、铂电阻或负温度系数热敏电阻。
进一步的，该快速成型装置更包含：一承载平台，承载由该喷嘴输出的物件成形材料。
进一步的，该快速成型装置更包含：一框架，容纳该喷嘴、该加热元件以及该承载平台。
此外,本发明另提出一种快速成型方法，包含以下步骤：感测一环境温度；根据该环境温度取得一喷嘴加热温度；以及加热一喷嘴至该喷嘴加热温度。
进一步的，根据该环境温度取得该喷嘴加热温度的步骤，更包含下列步骤：取得该环境温度；接收一环境温度区间列表；其中该环境温度区间列表包含多个环境温度区间，各该些环境温度区间具有各自对应的该喷嘴加热温度；以及比较该环境温度及该环境温度区间列表以取得相对应的该喷嘴加热温度。
进一步的，该环境温度受该喷嘴加热影响而改变的温度是小于一指定温度。
承上所述，本发明揭露了一种快速成型装置及其方法，利用环境温度感测元件感测环境温度，并将环境温度信号输入至控制模块，控制模块根据环境温度信号取得喷嘴加热温度，使喷嘴被加热至喷嘴加热温度以对喷嘴温度进行温度补偿，并维持(非增加)喷嘴加热输出物件成形材料的温度，避免喷嘴受到环境温度的影响而降低所输出的物件成形材料品质。相较于先前技术，本发明可避免打印物件过程中出现误差与瑕疵，因而提升快速成型装置输出物件成品的品质以及良率，并节省时间成本。
附图说明
图1绘示了本发明于一具体实施例的功能方块图；
图2绘示了本发明于一具体实施例的方法流程图；
图3绘示了本发明于一具体实施例的细部方法流程图。
【符号说明】
1：快速成型装置
10：环境温度感测元件  12：控制模块
14：喷嘴              16：加热元件
18：喷嘴温度感测元件  20：框架
21：第一移动模块      22：承载平台
23：位置控制模块      25：第二移动模块
27：供料元件          29：支撑高度调整元件
A1：容置空间          S1～S3、S20～S22：步骤
表一
具体实施方式
以下将详述本发明的较佳具体实施例，以此充分说明本发明的特征、精神及优点。
请参阅图1，是绘示本发明的一具体实施例的功能方块图。如图1所示，本发明快速成型装置1包含一环境温度感测元件10、一控制模块12、一喷嘴14、一加热元件16、一喷嘴温度感测元件18、一框架20、一第一移动模块21、一位置控制模块23、一第二移动模块25、一供料元件27、一支撑高度调整元件29、一承载平台22以及一容置空间A1。
快速成型装置1通过喷嘴14输出熔化后的材料，并控制喷嘴14的移动，使材料能于承载平台22的表面冷却而形成具有一厚度的三维结构。以下将先对各个元件的设计进行说明。
框架20包含容置空间A1，框架20主要用于定义本发明中各个元件及各模块间的相对位置。
承载平台22连接框架20并设置于容置空间A1的下方处，用以承载喷嘴14输出的物件成形材料，使物件成形材料最终在承载平台22上形成一物件，而前述的物件成形材料可以是一PLA或ABS材质。
于本实施例中，本发明设置有一第二移动模块25，第二移动模块25连接承载平台22，用以让承载平台22于容置空间A1中沿X-Y轴的水平方向移动，于某些设计中，承载平台22可以是Z轴的作动，第二移动模块25也可以被省略。
相应于承载平台22，喷嘴14通过第一移动模块21与框架20连接并设置于容置空间A1相对于承载平台22的上方处。第一移动模块21用以带动喷嘴14于承载平台22上进行三维方向的移动。
位置控制模块23电性连接第一移动模块21以及第二移动模块25，用以控制第一移动模块21与第二移动模块25的移动，只是第一移动模块21及第二移动模块25的设计并不以前述为限，可以按使用者的需要自行定义，必要时，也可选择性地省略第一移动模块21或是第二移动模块25。
本发明另具有一供料元件27。于本实施例中，供料元件27设置于框架20上的一轮状送料架，用以连续地对喷嘴14提供需加热的材料，只是供料元件不以此为限，必要时，使用者也可以使用其他供料手段为之。此外，本发明也具有多个支撑高度调整元件29，支撑高度调整元件29设置于框架20底部的各个角落，每一支撑高度调整元件29都可单独操作，以改变支撑高度调整元件29所支撑的框架20高度，进而改变快速成型装置1的支撑高度，使快速成型装置1能平稳放置于框架20的支撑面上，且支撑高度调整元件29也可用于调整框架20的倾斜角。
再者，前述喷嘴14的表面或内部设置有加热元件16，加热元件16受控制模块12的控制来对喷嘴14进行加热，使喷嘴14能够溶化其中的材料。
除此之外，本发明具有一环境温度感测元件10，环境温度感测元件10用以感测环境温度并输出一环境温度信号。于本实施例中，环境温度感测元件10为热电偶，但不以此为限，也可利用铂电阻、负温度系数(NTC)热敏电阻或其他能提供温度电子信号的感温元件予以取代。附带一提，前述环境温度可被理解为本发明所处空间的空气温度。
控制模块12与环境温度感测元件10以及加热元件16等元件连接，用以对该等元件进行控制。于本实施例中，控制模块12为一CPU及其配套元件，但不以此为限，于实际应用时，控制模块12可以是一单芯片及其配套。
另外，本发明也具有一喷嘴温度感测元件18，连接于喷嘴14的表面，用以感测喷嘴14温度并输出一喷嘴温度信号。需注意的是，为避免环境温度受喷嘴的高温影响，环境温度感测元件10与喷嘴14相隔一指定距离。更明确地说，指定距离的设计能使环境温度感测元件10受加热元件16影响而改变的温度小于一指定温度，而指定温度得为摄氏1度。于本实施例中，指定距离是指环境感测元件10与喷嘴14二者间的最小距离为10厘米以上，但若大小允许，指定距离较佳为20至50厘米。于其他实施例中，环境温度感测元件10与加热元件16之间更可以设置一绝热隔离材料，以达环境温度感测元件10受加热元件16影响而改变的温度小于一指定温度的功效，而指定温度得为摄氏1度。
在对各元件进行说明后，以下将对本发明的工作原理进行说明。
快速成型装置1开机后，环境温度感测元件10先感测环境温度，并输出环境温度信号至控制模块12，当控制模块12接收该环境温度信号后，如表一所示，该控制模块12根据环境温度信号与预先储存的一环境温度区间列表进行比对，以事先设定的环境温度区间来辨别感测环境温度所属区间并取得对应该区间的一喷嘴加热温度。
表一为本发明中，环境温度区间与喷嘴加热温度间的对应表，如表一所示，环境温度区间以摄氏5度的温差作为一个区间。当环境温度感测元件10测得环境温度为摄氏18度，由于18度落在15至20度的区间，因此控制模块12取得15至20度区间所对应的喷嘴加热温度为200度。
在取得喷嘴加热温度后，控制模块12输出喷嘴加热温度信号至加热元件16，让加热元件16加热喷嘴14至喷嘴加热温度。此时，喷嘴温度感测元件18会感测喷嘴14的实际温度并对控制模块12输出喷嘴温度信号，使控制模块12能掌握喷嘴的实际温度并根据喷嘴温度信号控制加热元件16的功率或加热时间。
请继续参阅图1，在打印时，位置控制模块23分别控制第一移动模块21及第二移动模块25，以带动喷嘴14及承载平台22；同时，供料元件27也对喷嘴14供给材料，使喷嘴14输出物件成形材料并将其堆迭于承载平台22上，以形成三维工件。
综上所述，本发明根据环境温度以控制喷嘴加热温度的目的在于对喷嘴温度进行温度补偿，并维持喷嘴14加热输出的物件成形材料的品质，避免喷嘴14加热输出的物件成形材料受到环境温度的影响而快速降温。
请参阅图2以及图3，是绘示本发明的一种快速成型方法，用以控制快速成型装置的喷嘴温度，其中图2是绘示了本发明的方法流程图，图3是绘示了本发明的细部方法流程图。
在进行步骤S1至S3之前，需先准备一快速成型装置1。于本实施例中，该快速成型装置1即为前些段落所叙明的快速成型装置1。
如图2所示，当快速成型装置1准备好并启动后，快速成型装置1上的环境温度感测元件10将开始工作，并进行步骤S1：感测一环境温度；在步骤S1中，环境温度感测元件10感测周边环境温度，并输出一环境温度信号至控制模块12，控制模块12接收环境温度信号后进行步骤S2：根据该环境温度取得一喷嘴加热温度；在步骤S2中，控制模块12取得喷嘴加热温度后，输出喷嘴加热温度信号至加热元件16，并进行步骤S3：加热喷嘴14至喷嘴加热温度。
于本发明最佳实施例中，步骤S2更包含步骤S20、S21以及S22，如图3所示。
其中步骤S20是取得一环境温度，当环境温度感测元件10感测环境温度之后，输出一环境温度感测信号至控制模块12，控制模块12取得环境温度之后，接着进行步骤S21。
步骤S21是接收一环境温度区间列表，其中控制模块12内已收录事先设定好的环境温度区间列表，环境温度区间列表包含多个环境温度区间，而每一环境温度区间都有相应的喷嘴加热温度。随着快速成型装置1所使用的物件成形材料不同，环境温度区间列表的环境温度区间以及相应的喷嘴加热温度也会改变；其中环境温度区间列表可以是事先收录于控制模块12内，或是由使用者自行定义并输入至控制模块12内。
步骤S22是比较环境温度及环境温度区间列表以取得相应的喷嘴加热温度，如表一所示，每一环境温度区间都有一个与之对应的喷嘴加热温度；步骤S22即根据步骤S20所取得的环境温度，与表一所记载的环境温度区间内容进行比较，找出步骤S20所取得的环境温度所属的环境温度区间；确定步骤S20所取得的环境温度所属的环境温度区间后，再根据环境温度所属的环境温度区间取得相应的喷嘴加热温度，并由控制模块12输出喷嘴加热温度信号至加热元件16。
总结而言，本发明揭露了一种快速成型装置及其方法，利用环境温度感测元件感测环境温度，并将环境温度信号输入至控制模块，控制模块根据环境温度信号取得喷嘴加热温度，使喷嘴被加热至喷嘴加热温度以对喷嘴温度进行温度补偿，并维持(非增加)喷嘴加热输出物件成形材料的温度，避免喷嘴受到环境温度的影响而降低所输出的物件成形材料品质。
相较于背景技术，本发明所揭露的一种快速成型装置及其方法，除了维持喷嘴输出加热物件成形材料的品质，本发明更可避免打印物件过程中出现误差与瑕疵，因而提升快速成型装置输出物件成品的品质以及良率，并节省时间成本。
以上较佳具体实施例的详述，以便清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，而本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种快速成型装置，其特征在于,包含：
一喷嘴；
一加热元件，连接该喷嘴以加热该喷嘴；
一环境温度感测元件，感测一环境温度并输出一环境温度信号，其中该环境温度感测元件与该喷嘴相隔一指定距离且受该加热元件影响而改变的温度小于一指定温度；以及
一控制模块，电性连接该环境温度感测元件及该加热元件；
其中，该控制模块接收该环境温度信号并根据该环境温度信号取得一喷嘴加热温度，以控制该加热元件将该喷嘴加热至该喷嘴加热温度。
2.如权利要求1所述的快速成型装置，其特征在于，该环境温度感测元件包含热电偶、铂电阻或负温度系数热敏电阻。
3.如权利要求1所述的快速成型装置，其特征在于，该指定温度为摄氏1度。
4.如权利要求1所述的快速成型装置，其特征在于，该快速成型装置更包含：
一喷嘴温度感测元件，设置于该喷嘴的表面且电性连接该控制模块；其中该喷嘴温度感测元件感测该喷嘴的温度并输出一喷嘴温度信号至该控制模块以控制该加热元件。
5.如权利要求4所述的快速成型装置，其特征在于，该喷嘴温度感测元件包含热电偶、铂电阻或负温度系数热敏电阻。
6.如权利要求1所述的快速成型装置，其特征在于，该快速成型装置更包含：
一承载平台，承载由该喷嘴输出的物件成形材料。
7.如权利要求6所述的快速成型装置，其特征在于，该快速成型装置更包含：
一框架，容纳该喷嘴、该加热元件以及该承载平台。
8.一种快速成型方法，其特征在于，包含以下步骤：
感测一环境温度；
根据该环境温度取得一喷嘴加热温度；以及
加热一喷嘴至该喷嘴加热温度。
9.如权利要求8所述的快速成型方法，其特征在于，根据该环境温度取得该喷嘴加热温度的步骤，更包含下列步骤：
取得该环境温度；
接收一环境温度区间列表；其中该环境温度区间列表包含多个环境温度区间，各该些环境温度区间具有各自对应的该喷嘴加热温度；以及
比较该环境温度及该环境温度区间列表以取得相对应的该喷嘴加热温度。
10.如权利要求8所述的快速成型方法，其特征在于，该环境温度受该喷嘴加热影响而改变的温度是小于一指定温度。
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