CN106182782A - 一种具有力感应的3d打印机 - Google Patents

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桂培炎
江浩
许桂鑫
罗观
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Abstract

本发明公开了一种具有力感应的3D打印机，包括有机箱、安装于机箱中的材料盘、成型平台、平台基体以及光机，特点是还包括有力反馈传感器，所述力反馈传感器安装在平台基体上，所述平台基体的下端安装有成型平台，所述力反馈传感器实时反馈所述成型平台与材料盘之间的剥离力度和剥离速度，进一步根据力反馈传感器采集得到的数据进行计算，然后有效地对平台上升的速度进行实时控制，保证剥离成功，提高打印质量。

Description

一种具有力感应的3D打印机
技术领域
本发明涉及3D打印机，具体说是一种具有力感应的3D打印机。
背景技术
现有的3D打印机都不设置力传感器的，故传统的DLP式3D打印中成型平台和材料盘底部的接触与分离一直以来是一个很大的问题。因为在每一次接触曝光成型之后，可以说材料盘底部与成型平台是粘连在一起的，接下来为了继续打印，不可避免的每一层都要进行一次剥离动作，即将成型平台与材料盘底部分离开来，传统的打印设备会不做任何计算直接进行剥离，这往往会造成因为分离过快而导致打印失败；在DLP打印的第一层之前，成型平台需要与材料盘底部充分接触，在传统打印中，找底的过程只能够靠人眼配合完成，精度没有办法保证，从而导致后续的打印可能出现失败。
发明内容
针对上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种可实时监测剥离力度以及精准找底的具有力感应的3D打印机。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种具有力感应的3D打印机，包括有机箱、安装于机箱中的材料盘、成型平台、平台基体以及丝杆滑轨，其特征在于，还包括有力反馈传感器，所述力反馈传感器安装在平台基体上，所述平台基体的下端安装有成型平台，所述力反馈传感器实时反馈所述成型平台与材料盘之间的剥离力度和剥离速度。
优选地，所述平台基体包括有连接基板和至少一个连接件，所述力反馈传感器设置在所述连接基板和连接件之间，所述平台基体的下端安装有成型平台，所述成型平台在工作时所述两个连接件之间发生应力形变，所述力反馈传感器感受到应力形变并将应力形变转化为电信号。
优选地，所述连接件包括有第一连接件、第二连接件以及第三连接件，所述第一连接件和第二连接件均与连接基板连接，所述力反馈传感器固定在第一连接件和第二连接件之间，所述第三连接件与第二连接件固接，并通过第三连接件将所述成型平台连接到丝杆滑轨上。
优选地，所述第一连接件的底部与所述连接基板的顶面通过螺丝固定连接，所述第一连接件的底部向侧边延伸有凸台，所述力反馈传感器的底部固定在所述凸台上端。
优选地，所述第二连接件的底部与所述连接基板通过两个螺丝固定连接，所述第二连接件的上部向远离两个螺丝的侧边延伸有凸缘，所述力反馈传感器的顶部固定在所述凸缘下端。
优选地，所述第三连接件的一侧与第二连接件的另一侧边通过螺丝固定连接，所述第三连接件的另一侧与所述丝杆滑轨可滑动连接。
优选地，所述力反馈传感器为小型传感器，所述力反馈传感器竖直固定在所述连接基板的几何中轴线的位置。
优选地，所述连接件仅包括有第四连接件，所述第四连接件与所述力反馈传感器的一端的上部连接，所述连接基板与所述力反馈传感器的另一端的下部连接，通过第四连接件将所述成型平台连接到丝杆滑轨上。
优选地，所述力反馈传感器为长方体传感器，所述力反馈传感器作为第四连接件与连接基板之间的桥接件。
优选地，所述力反馈传感器包括有电阻应变片，所述电阻应变片在其本身发生应力形变时阻值发生变化。
本发明的有益效果是：
（1）由于设置了力反馈传感器，故可以有效地对每一层打印过程中的剥离力进行实时监测，并根据力反馈传感器采集得到的数据进行计算，然后有效地对平台上升的速度进行实时控制，保证剥离成功，提高打印质量；
（2）力反馈传感器可以在成型平台下降的过程中采集力学数据，直至读出成型平台与材料盘充分接触的正压力值时，即完成找底，此过程完全自动化，不需要人工介入，而且能够保证每一次打印的一致性。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的力反馈传感器所在位置的立体结构示意图。
图2为本发明实施例一的平台基本部分的分解结构示意图。
图3为本发明实施例一的力反馈传感器连接关系的侧面结构示意图。
图4为本发明实施例二的力反馈传感器连接关系的侧面结构示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明的具有力感应的3D打印机，包括有机箱1、安装于机箱1中的材料盘2、成型平台3、平台基体4、丝杆滑轨5、光机以及力反馈传感器6，所述力反馈传感器6安装在平台基体4上，所述平台基体4的下端安装有成型平台3，材料盘2位于成型平台3的正下方，光机则位于材料盘2的正下方位置，所述力反馈传感器6在成型平台3移动时可检测到应变力的变化，故可以实时反馈所述成型平台3与材料盘2之间的剥离力度和剥离速度，进一步根据力反馈传感器6采集得到的数据进行计算，然后有效地对平台上升的速度进行实时控制，保证剥离成功，提高打印质量。
实施例一：
如图2和图3所示，该实施例的平台基体4包括有连接基板41和三个连接件，这三个连接件分别为第一连接件42、第二连接件43以及第三连接件44，所述第一连接件42和第二连接件43均与连接基板41连接，所述力反馈传感器6固定在第一连接件42和第二连接件43之间，所述第三连接件44与第二连接件43固接，并通过第三连接件44将所述成型平台3连接到丝杆滑轨5上，该实施例的成型平台3安装在平台基体4的底面。如图3所示，该实施例的第一连接件42的底部与所述连接基板41的顶面通过螺丝固定连接，所述第一连接件42的底部向侧边延伸有凸台421，所述力反馈传感器6的底部固定在所述凸台421上端；所述第二连接件43的底部与所述连接基板41通过两个螺丝固定连接，所述第二连接件43的上部向远离两个螺丝的侧边延伸有凸缘431，所述力反馈传感器6的顶部固定在所述凸缘431下端；该实施例的力反馈传感器6的顶部和底部均通过螺丝与第一连接件42和第二连接件43相连接；所述第三连接件44的一侧与第二连接件43的另一侧边通过螺丝固定连接，所述第三连接件44的另一侧与所述丝杆滑轨5可滑动连接；该实施例的力反馈传感器6为小型传感器，所述力反馈传感器6竖直固定在所述连接基板41的几何中轴线的位置，该力反馈传感器6是一种将应变变化转化为电信号的一种设备，其重要组成部分为电阻应变片，在力反馈传感器6的设计过程中，电阻应变片被安装在产生力学形变的平台基体4上，其工作原理为在平台基体4感受到外界力并产生应力变化的时候，电阻应变片本身也会发生应力形变，从而导致其阻值发生变化，阻值的变化直接导致了电压的变化。这种应变片的阻值在应变发生时产生的阻值改变非常小，需要通过后续的放大电路放大电压信号。
设置了力反馈传感器6后，可以有效地对每一层的打印过程中剥离的过程进行实时监测，可以根据力反馈传感器6采集得到的数据进行计算，从而有效地对成型平台3上升的速度进行实时控制。比如说，打印某一层横截面积很大的物体，传统的打印设备会不做任何计算直接进行剥离，这往往会造成因为分离过快打印的失败，而设置有力反馈传感器6的打印机会根据单层的打印面积设定一个预估的阀值，一旦剥离过程中监测到其剥离力大于此阀值时，力反馈***会控制电机逐步减速运行，尝试用更小的力进行剥离，同时阀值按照5%上涨，以此类推直到该层完全剥离，从而有效地保证打印的质量。再者，力反馈传感器6还有另一个很大的优势——找底。所谓找底，就是在DLP打印的第一层之前，成型平台3需要与材料盘2底部充分接触。力反馈传感器6会在成型平台3下降的过程中会采集力学数据，直至读数出现正压力20N（该正压力值就是成型平台3与材料盘2充分接触时的压力），此时减缓电机速度，直至力反馈传感器6监测的值稳定在20N，则算找底成功。此过程完全自动化，不需要人工介入，而且能够保证每一次打印的一致性。
实施例二：
如图4所示，该实施例的平台基体4包括有连接基板41和一个连接件，该连接件为第四连接件45；另外，该实施例的力反馈传感器6为体积较大的长方体传感器，该力反馈传感器6作为第四连接件45与连接基板41之间的桥接件。所述第四连接件45与所述力反馈传感器6的一端的上部连接，其连接方式可以是螺丝锁接或卡接等；所述连接基板41与所述力反馈传感器6的另一端的下部连接，同样是采用螺丝锁接的方式；该实施例的第四连接件45的另一端面与丝杆滑轨5相连接。如此设计结构上更为简洁，易组装，而且力反馈传感器6的感应灵敏度很高。该力反馈传感器6同样是一种将应变变化转化为电信号的一种设备，在成型平台3移动时，力反馈传感器6的电阻应变片发生应力形变，从而导致其阻值发生变化，阻值的变化直接导致了电压的变化，最终经过放大电路放到后形成电信号传递给力反馈***，进而控制电机的转速，达到控制成型平台3移动速度的目的。
尽管本发明是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本发明构成限制。参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种具有力感应的3D打印机，包括有机箱（1）、安装于机箱（1）中的材料盘（2）、成型平台（3）、平台基体（4）以及丝杆滑轨（5），其特征在于：还包括有力反馈传感器（6），所述力反馈传感器（6）安装在平台基体（4）上，所述平台基体（4）的下端安装有成型平台（3），所述力反馈传感器（6）实时反馈所述成型平台（3）与材料盘（2）之间的剥离力度和剥离速度。
2.根据权利要求1所述的具有力感应的3D打印机，其特征在于：所述平台基体（4）包括有连接基板（41）和至少一个连接件，所述力反馈传感器（6）设置在所述连接基板（41）和连接件之间，所述平台基体（4）的下端安装有成型平台（3），所述成型平台（3）在工作时所述两个连接件之间发生应力形变，所述力反馈传感器（6）感受到应力形变并将应力形变转化为电信号。
3.根据权利要求2所述的具有力感应的3D打印机，其特征在于：所述连接件包括有第一连接件（42）、第二连接件（43）以及第三连接件（44），所述第一连接件（42）和第二连接件（43）均与连接基板（41）连接，所述力反馈传感器（6）固定在第一连接件（42）和第二连接件（43）之间，所述第三连接件（44）与第二连接件（43）固接，并通过第三连接件（44）将所述成型平台（3）连接到丝杆滑轨（5）上。
4.根据权利要求3所述的具有力感应的3D打印机，其特征在于：所述第一连接件（42）的底部与所述连接基板（41）的顶面通过螺丝固定连接，所述第一连接件（42）的底部向侧边延伸有凸台（421），所述力反馈传感器（6）的底部固定在所述凸台（421）上端。
5.根据权利要求3所述的具有力感应的3D打印机，其特征在于：所述第二连接件（43）的底部与所述连接基板（41）通过两个螺丝固定连接，所述第二连接件（43）的上部向远离两个螺丝的侧边延伸有凸缘（431），所述力反馈传感器（6）的顶部固定在所述凸缘（431）下端。
6.根据权利要求5所述的具有力感应的3D打印机，其特征在于：所述第三连接件（44）的一侧与第二连接件（43）的另一侧边通过螺丝固定连接，所述第三连接件（44）的另一侧与所述丝杆滑轨（5）可滑动连接。
7.根据权利要求3-6任一权项所述的具有力感应的3D打印机，其特征在于：所述力反馈传感器（6）为小型传感器，所述力反馈传感器（6）竖直固定在所述连接基板（41）的几何中轴线的位置。
8.根据权利要求2所述的具有力感应的3D打印机，其特征在于：所述连接件仅包括有第四连接件（45），所述第四连接件（45）与所述力反馈传感器（6）的一端的上部连接，所述连接基板（41）与所述力反馈传感器（6）的另一端的下部连接，通过第四连接件（45）将所述成型平台（3）连接到丝杆滑轨（5）上。
9.根据权利要求8所述的具有力感应的3D打印机，其特征在于：所述力反馈传感器（6）为长方体传感器，所述力反馈传感器（6）作为第四连接件（45）与连接基板（41）之间的桥接件。
10.根据权利要求1所述的具有力感应的3D打印机，其特征在于：所述力反馈传感器（6）包括有电阻应变片，所述电阻应变片在其本身发生应力形变时阻值发生变化。
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