TW201918363A - 多站光固化組 - Google Patents

Abstract

本發明相關於一種多站光固化組(10)，該多站光固化組(10)包含：一造型板(12)的支撐及移動手段(11)，相對於一面向造型板(12)的固定基座(13)；以及固定基座(13)，包含至少兩個工作站(16、17)，該至少兩個工作站(16、17)位在由支撐及移動手段(11)所移動的造型板(12)能到達的各自區域。此一固定基座(13)包含至少三個工作站(16、17、18)：至少一個第一站(16)，用於形成一物體；至少一個第二站(17)，用於清洗一成形物體；以及至少一個第三站(18)，用於建構一成形物體。

Description

多站光固化組

本發明相關於一種多站光固化組。

目前，快速原型製作，特別是光固化技術愈來愈普遍。

通用的光固化程序通常係取決於光聚合。由於物體係由所謂的光聚合物的光敏性液態樹脂製成，光敏性液態樹脂在典型上係在紫外線的雷射光束的曝曬下固化，該雷射光束掃描樹脂的表面。

這些樹脂係用光引發劑和液體單體配製，該等光引發劑和液體單體亦可內含黏合劑以及其它能給予產品要求的機械和化學特性的物質。

光聚合係使能連結在較大尺寸的交聯分子中的單體的程序。

對於大部分的快速原型製作系統，藉由光敏性樹脂的處理製造物體的步驟係完全自動化，且因為程序能花費很多小時以及一旦操作開始，工人不再能干預，所以工人經常讓機械運行一整夜。

另一方面，該程序的後續結束步驟主要由人工操作，且因為以不正確的動作傷害原型的可能性高，如此必須特別謹慎且它們係被精心進行。

一第一結束步驟包括一清洗或清潔程序，藉由該程序清除殘留在已製成的物體的樹脂。

此一清洗程序提供將已製成的物體放入清潔液浴一定時間，每隔一段時間攪拌此一液體以最佳化操作。

一第二結束步驟包括將已清洗的物體置於被稱為後固化步驟的固化步驟，例如藉由加熱，在例如以紫外線或熱力加熱，以便增加已製成的物體的機械特性；物體和亦即紫外線發射器或加熱元件的後固化手段之間的相對轉動一般認為係重要的，使得固化盡量均勻。

這些步驟，製作、清洗以及後固化，係每個步驟利用適合的裝置進行，且一或多個工人照顧從一裝置至另一個裝置移動物體的中間步驟。

如上所述，此等中間步驟係由工人極其小心管理，以便不至破壞由裝置所製造的物件，且這種謹慎小心恰與通常需要完成所有製造由光固化所產生的物體的步驟並提供成品物體給最終使用者的速度背道而馳。

美國專利US2012/0195994A1相關於一種使用複數個不同的可固化材料製造三維物體的裝置。

此一裝置包含：至少兩個成形站，每一個內含一可固化材料；至少一個清洗站；以及一移動平台，用於將定型板從一站移動至另一站。

本發明的任務係設計一多站光固化組，能夠避免習知技術的缺店及限制。

特別地，本發明的一目的係設計一光固化站，能夠限制在藉 由光固化技術製造一物體的程序的兩個連續步驟之間一工人的干預。

本發明的另一目的係設計一光固化組，能夠具有較目前已知裝置更具有較高的生產率。

本發明的又一目的係設計一光固化組，其效率、生產力以及製造品質並不遜於已知裝置。

任務及上述目的係由依據請求項1的一多站光固化組達成。

依據請求項1的光固化組的更多特徵係敘述於附屬項中。

將敘述於下的任務和上述目的加上優點在以下通過對該發現的實施例的描述來突出顯示，該實施例係參考所附圖表或圖式作為指明而不是限制，其中：

10‧‧‧多站光固化組

11‧‧‧支撐及移動手段

12‧‧‧定型板

13‧‧‧固定基座

16、17、18‧‧‧工作站

19‧‧‧塔架

19a‧‧‧支撐部件

20、21‧‧‧手段

20a‧‧‧齒輪馬達/馬達

23‧‧‧上板

24、25、26‧‧‧出入口

27‧‧‧支撐臂

28‧‧‧轉動手段

30‧‧‧透明底槽

31‧‧‧齒輪馬達

32‧‧‧軸桿

33、34‧‧‧支架

36‧‧‧轉動手段

38‧‧‧銷

39‧‧‧馬達

40‧‧‧蓋

42‧‧‧緊固附件

43‧‧‧緊固齒

44‧‧‧緊固孔

45‧‧‧圓形引導肋

A‧‧‧角度

P‧‧‧參考平面

X‧‧‧軸

Z‧‧‧主延伸軸

Z1、Z2‧‧‧轉動軸

在此僅敘述為第1圖顯示依據本發明的光固化組的透視圖；第2圖顯示依據本發明的光固化組的另一透視圖；第3圖顯示在一第一操作設置下的依據本發明的光固化組的又一透視圖；第4圖顯示在一第二操作設置下的依據本發明的光固化組的第3圖的相同透視圖；第5圖顯示在一第一使用位置及第二操作設置下的依據本發明的光固化組的側視圖；第6圖顯示在第一使用位置及第一操作設置下的依據本發明的光固化組的下視平面圖； 第7圖顯示在第6圖的第一位置下的光固化組的側視圖；第8圖顯示在一第二使用位置下的依據本發明的光固化組的下視平面圖；第9圖顯示在第8圖的第二位置下的光固化組的側視圖；第10圖顯示在一第三使用位置下的依據本發明的光固化組的下視平面圖；以及第11圖顯示在第10圖的第二位置下的光固化組的側視圖。

參考引用圖式，依據本發明的多站光固化組整體標示為元件符號10。

此一多站光固化組10包含：- 支撐及移動手段11，用於的定型板12相對於面向定型板12的固定基座13；- 該固定基座13，包含至少兩個工作站16、17，更好地描述於下文，該至少兩個工作站16、17位於能被由支撐及移動手段11移動的定型板12觸及的各自區域。

依據本發明的光固化組10的特別特徵係事實上固定基座13三個工作站16、17及18：- 一第一站16，用於形成一物體；- 一第二站17，用於請洗一成形物體；以及- 一第三站18，用於建立一成形物體，這種操作在本領域中稱為“後固化”一詞。

依據本發明的光固化組10當然應被認為能具有多個第一站、多個第二站、多個第三站以及與這些第一、第二和第三站不同形式的其它站。

在實施例中，在此僅敘述為本發明的一非限制性示例，支撐及移動手段11包含：- 一塔架19，用於支撐定型板12，此一支撐塔架19於相對於固定基座13的第2和5圖中所示的參考平面P是橫向的主延伸方向Z從固定基座13延伸；- 手段20，用於塔架19相對於固定基座13繞著垂直於參考平面P的轉動軸轉動；- 手段21，用於定型板12離開及朝向固定基座13的移動。

用於將定型板12移離及移向固定軸13的手段21包含用於平移定型板於塔架19的主延伸方向Z的致動手段。

作為一示例，此於方向Z的平移致動手段包括一渦殼及螺桿裝置，該渦殼及螺桿裝置由同一塔架19承載的電動機14致動，並適於平移一支撐臂27。

此一支撐臂27於一相對於塔架19的主延伸方向Z的橫向從塔架19以懸臂式延伸出來。

特別地，支撐臂27垂直於塔架19的主延伸方向Z延伸。

在本發明的本實施例中，塔架19繞著一軸Z1轉動，該軸Z1垂直於參考平面P，其中塔架19的主延伸方向Z係平行於該軸Z1。

在此所述的示例中，固定基座13如為了簡化起見概略顯示於 第1圖中係為一圓柱形；當然，在其它為了簡化未圖示的變化實施例中，此一固定基座13取決於需要及技術需求，係為不同形狀，例如平行四邊形。

此一固定基座13一例如為圓盤狀板的上板23，在該上板23上界定由對應於對應的第一站16、第二站17以及第三站18的出入口24、25以及26。

支撐及移動手段11亦包含繞著平行於參考面P的軸X轉動塔架19的手段28。

繞著平行於參考面P的軸X轉動塔架19的手段28係設置來在第一設置和第二設置之間轉動塔架19、該第一設置依據第2和3圖隨著主延伸方向Z相對於垂直於參考面P的軸Z1轉動一角度A向下轉動以操作形成物體的第一站16，且該第二設置隨折延伸方向Z平行於垂直轉動軸Z1且為零角度A向上轉動。

此一角度A較佳但不是一定是要大於或等於20°，特別地，此一角度A較佳係35°。

第一站16包含一透明底槽30，旨在內含用於藉由光固化技術製造一物體的光敏性樹脂，在其之下對應的放射電磁幅射的手段操作，該手段為了簡化起見未圖示且就其本身而言被認為是已知形式。

光固化程序製成係已知為“逐層”的形式。

光固化程序製成係已知為“連續SLA”的形式，其提供定型板沿著平行於軸Z的軸的連續移動而不是分層，亦即，不是階段移動，該每一階段對應於如在逐層程序中的一層的形成。

槽30係設置成與塔架19一起繞著軸X轉動，所以槽30係採取 一傾斜設置以最佳化它的操作。

繞著軸X轉動塔架19的手段28例如包含一齒輪馬達31或沒有減速手段的馬達，用於轉動依次固定至槽30的軸桿32。

槽30具有一支撐塔架19的部件19a。

塔架19如此從此一支撐部件19a延伸，且相對於它能轉動。

支撐部件19a係固定地連接槽30

塔架19係藉由齒輪馬達或馬達31相對於支撐部件19a設定成轉動。

軸桿32由兩個相對的支架33和34支撐且通過兩個通孔，每一個通孔係界定於兩個相對的支架33和34的一對應支架上。

如第1圖中可清楚看到，此等支架33和34係固定於上圓盤狀板23之下。

繞著垂直於參考面P的轉動軸相對於固定基座13轉動塔架19的手段20包含固定於槽30的支撐部件19a的齒輪馬達或馬達20a。

此一齒輪馬達或馬達20a係適用於在一方向或在一相反方向確定塔架19相對於支撐部件19a且繞著轉動軸Z1的轉動。

在此敘述為本發明的非限制性的示例的實施例中，第一站16、第二站17及第三站18係定位使得繞著垂直於座標平面P的塔架19的轉動軸Z1的塔架19的轉動決定此等第一、第二或第三站之一上的定型板12的交替定位。

此等第一站16、第二站17以及第三站18實質位於在參考平面P上的圓形軌跡上。

以此方式，此等第一站16、第二站17以及第三站18係可藉由使用固定長度的支撐臂27到達。

應考慮的是本發明包含一變化實施例，其中支撐臂27係隨著對應的自動加長及縮短手段變化長度。

在此情形中，第一站16、第二站17以及第三站18的定位可以以另一方式為之，例如沿著一直線對齊。

在本實施例中，第二站17可從第一站16繞著軸Z1旋轉135°到達。

第三站18可從第二站17繞著軸Z1旋轉90°到達。

第一站16可從第三站18繞著軸Z1轉動135°到達。

用於清洗成形物體的第二站17例如包含一內含清洗液體的槽。

用於穩定成形物體的第三站18例如包含一內含板12的空間，在該空間之內由板12承載的成形及被清洗過的物體受到成形物體的穩定手段，亦即後固化手段的作用。

此後固化手段包含一個或多個放射紫外線的燈泡或一個或多個加熱元件，或一個或多個發射紫外線的燈泡和一個或多個加熱元件兩者。

此一第三後固化站18係設置來使成形物體經受一“紫外線固化”處理。

另外地，第三站18係設置來使成形物體經受一“熱固化”處理，亦即，經由物體的加熱的固化步驟的完成處理，因為此一技術的使用 愈來愈普遍。

又另外地，第三站18係設置來使成形物體經受組合紫外線固化及熱固化的處理以得到最大的乾燥速度。

造型板12係藉由用於轉動造型板12本身的手段36約束到支撐臂27。

相對於支撐臂27的定型板12的此轉動手段36包含一固定連接至定型板12並藉由一馬達39轉動的銷38。

定型板12的轉動銷38具有一平行於塔架19的主延伸方向Z的轉動軸Z2。

當塔架19在主延伸方向Z平行於它的轉動軸Z1的第二設置時，此一銷38的轉動軸Z2平行於塔架19的轉動軸Z1。

馬達39係負載於支撐臂27上。

定型板12的此轉動手段36使能轉動第二清洗站17的槽內的該定型板12，甚在無移動相關於槽本身的清洗液體的手段的情形下，使能進行高效率且精確的清洗操作。

定型板12的此轉動手段36容許該定型板12在第三站18的收容空間內轉動，甚至在無放射紫外光線的燈泡或加熱元件繞著板12移動的手段的情形下使能進行高效率及精確的後固化操作。

依據本發明的光固化組10亦包含一蓋40，該蓋係設置來容許出入第一站16、第二站17及第三站18的該等出入口24、25及26的僅其中之一並阻礙其它出入口。

在本實施例中，此一蓋40包含配備有通道窗口41的轉盤，該 窗口41延伸成為繞塔架19的低部且具有讓定型板12通過的尺寸。

當塔架19在其主延伸方向Z平行於垂直轉動軸Z1的第二設置時，蓋40與塔架19一起轉動。

在第3和4圖清楚可見，為了與塔架19一起轉動，蓋40具有一緊固附件42，該緊固附件42從配置靠近蓋40的塔架19的一部分延伸於徑向，具有一緊固齒43，當塔架19係在主延伸方向Z平行於垂直轉動軸Z1的第二設置時，該緊固齒43適用於***一界定於蓋40本身上的對應的反形緊固孔44。

當在第一設置下塔架19係向下傾斜以操作第一站16時，緊固附件42係脫離緊固孔44且在此一狀態下蓋40能轉動。

當塔架19係在主延伸方向Z平行於垂直轉動軸Z1的第二設置時，緊固附件42係耦合緊固孔44且塔架19的轉動導致蓋40旋轉。

塔架19的轉動如此產生蓋40的同時轉動。

蓋40與塔架19一起的轉動決定一站的可進出性及其它站的同時關閉。

蓋40的旋轉伴隨有圓形引導肋45，該引導肋45從上圓盤形平板23延伸且適用於確保蓋40相對於塔架19的對中。

第6和7圖提供在第一操作設置中的光固化組10的第一使用位置的示例，該第一操作設置亦即，在第一站的操作設置中塔架19與槽30一起傾斜。

第8和9圖提供在第二操作設置中的光固化組10的第二使用位置的示例，塔架19具有垂直於安裝在第二清洗站17內的基座13和定型板 12的參考平面P的軸Z。

第10和11圖提供在第二操作設置中的光固化組10的第三使用位置的示例，塔架19具有垂直於安裝在第三後固化站18內的基座13及定型板12的參考平面P的軸Z。

在實施上，已經看到該發現如何實現任務和預設目的。

特別地，由於適用於在每個具有特定功能的三個或更多個操作站之間自動移動定型板的定型板的支撐及移動手段，隨著這發現，一光固化組已設計能限制經由光固化技術的製作物體的程序的兩個連續步驟之間的工人的干預。

更且，由於光固化組本身能夠高度自動化，利用本發明，光固化組相對於目前的已知裝置能有較高的生產率。

更且，利用本發明一光固化組已設計具有效率、生產性及性質不低於已知裝置。

如此構思的發現可以經歷多種修改和變型，所有這些都包含在本發明構思中；此外，所有細節都可以被其他技術上等效的元件所取代。

在實施上，所使用的組件和材料，只要它們與特定用途兼容，以及可能的形狀和尺寸，可以根據要求和現有技術而定。

如果任何權利要求中提到的特徵和技術後面都有元件符號，則應認為這些元件符號僅用於增加權利要求的可理解性，因此這些元件符號對所識別的每個作為這種元件符號的一個例子的元件的解釋沒有限製作用。

Claims (10)

1. 一種多站光固化組(10)，包含：用於一定型板(12)的支撐及移動手段(11)，相對於面向該定型板(12)的一固定基座(12)；該固定基座(13)，包含至少兩個工作站(16、17)，該兩個工作站(16、17)位在各自由該支撐及移動手段(11)移動的該定型板(12)能到達的區域；其中該固定基座(13)包含至少三個工作站(16、17、18)：- 至少一個第一站(16)，用於形成一物體：- 至少一個第二站(17)，用於清洗一成形物體；- 至少一個第三站(18)，用於建構一成形物體。
2. 如申請專利範圍第1項的光固化組，其中該支撐及移動手段(11)包含：- 一塔架(19)，用於支撐該定型板(12)，該支撐塔架(19)於相對於該固定基座(13)的一參考平面(P)的橫向的一主延伸方向(Z)從該固定基座(13)延伸；- 手段(20)，用於繞著垂直於該參考平面(P)的一轉動軸相對於該固定基座(13)轉動該塔架(19)；以及- 手段(21)，用於將該定型板(12)移離和移向該固定基座(13)。
3. 如申請專利範圍第2項的光固化組，其中該用於將定型板(12)移離和移向該固定基座(13)的手段(21)包含於該塔架(19)的該主延伸方向(Z)平移該板(12)的致動手段。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的光固化組，其中該固定基座(13)具有一上板(23)，在該上板(23)上界定有對應於對應的第一站(16)、第二站(17)及第三站(18)的出入口(24、25、26)。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項的光固化組，其中該支撐及移動手段(11)包含用於繞著平行於該參考平面(P)的一軸(X)轉動該塔架(19)的手段(28)。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項的光固化組，其中該第一站(16)包含一透明底槽(30)，用於內含藉由光固化技術製造物體的光敏性樹脂，對應的電磁幅射的放射手段操作於該槽(30)之下。
7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項的光固化組，其中該槽(30)係設置來與該塔架(19)一起繞著平行於該參考平面(P)的該軸(X)轉動，使得該槽(30)採取一傾斜設置以最佳化它的操作。
8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項的光固化組，其中該等第一站(16)、第二站(17)及第三站(18)係實質位於在參考平面(P)的一圓形軌跡上。
9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項的光固化組，其中該造型板(12)係藉由用於轉動該造型板(12)本身的手段(36)約束到該支撐臂(27)。
10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項的光固化組，其中該光固化組包含一蓋(40)，該蓋(40)係設置來容許進出該第一站(16)、第二站(17)及第三站(18)的該等出入口(24、25、26)的僅其中之一並阻礙該其 它出入口。