TWI513572B - 用於三維列印機的成型裝置及三維列印機 - Google Patents

Description

用於三維列印機的成型裝置及三維列印機

本發明是有關於一種成型裝置，特別是指一種用於三維列印機的成型裝置及三維列印機。

在3D列印(3D printing)的技術中，立體光固成型法(Stereolithography,SLA)為3D列印的其中一種方式。而利用SLA的3D列印機是於盛料容器內放入光敏樹脂，藉由該光敏樹脂接收相應的光波長而達固化成型。

目前的3D列印機包含一盛料容器、一雷射器、一掃描器，及一成型機構。該雷射器位置低於該盛料容器，用以發射一雷射光束至該掃描器。而該掃描器位於該盛料容器的正下方，將該雷射光束反射至該盛料容器之底壁並照射於該光敏樹脂，以執行該光敏樹脂的固化製作程序。該成型機構包括一成型平台，該成型平台可穿伸入該盛料容器內，並可相對於該底壁上下移動，藉以拉伸該光敏樹脂固化後的一製品。

但在SLA的3D列印技術中，該成型平台與該 盛料容器的平行度及兩者之間的相對位置對於成型的精密度非常重要，因此需要有一套便於調整平行度及高度的結構。

因此，本發明之實施態樣，提供一種用於三維列印機的成型裝置及三維列印機，能精確地調整成型平台。

本發明之實施態樣，提供一種用於三維列印機的成型裝置及三維列印機，能精密地自動調整成型平台與盛料容器的平行度及兩者之間的相對位置。

於是，本發明用於三維列印機的成型裝置的一種實施態樣，包含一成型機構，及一夾持機構。該成型機構包括一萬向接頭，以及一軸桿。該軸桿一端穿設於該萬向接頭，另一端連接一成型平台。該夾持機構一端連接該升降機構，另一端延伸出一夾持臂。該夾持臂具有一第一臂部及一第二臂部，該第一臂部及該第二臂部配合調整夾置該萬向接頭。

本發明的一種實施態樣中，還包含一盛料容器，該盛料容器用於盛裝具光固化性之液體並包括一底壁，該成型平台可容置於該盛料容器並能平貼於該底壁，用以供該液體固化成型，而該夾持機構能固持並帶動該成型平台往上移動且使該成型平台在移動過程中與該底壁保持平行。

於本發明實施態樣中，其中，該夾持機構還包 括一扣合單元，該扣合單元具有一設置於該第一臂部的第一扣合部，及一設置於該第二臂部的第二扣合部，該第一扣合部與該第二扣合部相扣合，能使該第一臂部與該第二臂部將該萬向接頭夾置固定。

於本發明實施態樣中，其中，該第一扣合部與該第二扣合部其中之一是一扣環，其中另一是一凸柱。

於本發明實施態樣中，其中，該夾持機構之夾持臂具有一第一臂段，及一第二臂段，該第一臂段具有該第一臂部、一第一磁性吸附部，及一位於該第一臂部與該第一磁性吸附部之間的第一樞接部，而該第二臂段具有該第二臂部、一與該第一磁性吸附部相間隔的第二磁性吸附部，及一位於該第二臂部及該第二磁性吸附部之間並與該第一樞接部相樞接的第二樞接部，且該夾持機構還包括一電磁單元，及一彈性單元，該電磁單元介於該第一磁性吸附部及該第二磁性吸附部之間，而該彈性單元之兩端分別連接於該第一磁性吸附部及該第二磁性吸附部，當該電磁單元通電時，該第一磁性吸附部及該第二磁性吸附部分別磁性吸附於該電磁單元，並共同壓縮該彈性元件；而當該電磁單元未通電時，該彈性元件藉彈性回復力分別推抵該第一磁性吸附部及該第二磁性吸附部，使該第一臂部及該第二臂部相配合夾置固定該成型機構之萬向接頭。

於是，本發明三維列印機，包含一機架、一盛料容器、一升降機構、一夾持機構、一成型機構、一雷射器，及一掃描器。該盛料容器裝設於該機架上，並用於盛 裝具光固化性之液體。該升降機構設置於該機架之一側。該夾持機構一端連接該升降機構，另一端延伸出一夾持臂。該成型機構包括一萬向接頭、一穿設於該萬向接頭的軸桿，及一連接於該軸桿底端的成型平台。該萬向接頭係設置於該夾持臂內，藉該萬向接頭搭配該夾持臂調整夾置該成型機構。該雷射器用以發射一雷射光束。該掃描器用以將該雷射光束反射至該盛料容器的底壁並照射於該液體。

於本發明實施態樣中，該盛料容器包括一底壁，該成型機構之成型平台可容置於該盛料容器並能平貼於該底壁，用以供該液體固化成型，而該夾持機構能固持並帶動該成型機構往上移動且使該成型平台在移動過程中與該底壁保持平行。

於本發明實施態樣中，該夾持機構還包括一扣合單元，該扣合單元具有一設置於該第一臂部的第一扣合部，及一設置於該第二臂部的第二扣合部，該第一扣合部與該第二扣合部相扣合，能使該第一臂部與該第二臂部將該萬向接頭夾置固定。

於本發明實施態樣中，該第一扣合部與該第二扣合部其中之一是一扣環，其中另一是一凸柱。

於本發明實施態樣中，該夾持機構之夾持臂具有一第一臂段，及一第二臂段，該第一臂段具有該第一臂部、一第一磁性吸附部，及一位於該第一臂部與該第一磁性吸附部之間的第一樞接部，而該第二臂段具有該第二臂部、一與該第一磁性吸附部相間隔的第二磁性吸附部，及 一位於該第二臂部及該第二磁性吸附部之間並與該第一樞接部相樞接的第二樞接部，且該夾持機構還包括一電磁單元，及一彈性單元，該電磁單元介於該第一磁性吸附部及該第二磁性吸附部之間，而該彈性單元之兩端分別連接於該第一磁性吸附部及該第二磁性吸附部，當該電磁單元通電時，該第一磁性吸附部及該第二磁性吸附部分別磁性吸附於該電磁單元，並共同壓縮該彈性元件；而當該電磁單元未通電時，該彈性元件藉彈性回復力分別推抵該第一磁性吸附部及該第二磁性吸附部，使該第一臂部及該第二臂部相配合夾置固定該成型機構之萬向接頭。

於本發明實施態樣中，該三維列印機還包含一外殼，該外殼包括一殼體及一上蓋，該殼體界定一存取口，該上蓋可掀合地蓋合於該存取口，且該殼體與該上蓋共同界定一內部空間，該內部空間供該盛料容器、該成型機構、該夾持機構、該雷射器，及該掃描器設置其中。

於本發明實施態樣中，該三維列印機還包含一設置於該外殼之內部空間且撐立固定該盛料容器的機架。

透過該成型平台可容置於該盛料容器內並能平貼於該底壁且無縫隙，用以供該液體固化成型，接著藉由該第一臂部及第二臂部可調整地相配合共同夾置該成型機構之萬向接頭，以固持當下的角度及高度並帶動該成型機構往上移動，使該成型平台在移動過程中與該底壁保持平行，達到精密地自動調整該成型平台與該盛料容器的平行度及兩者之間的相對位置。

1‧‧‧外殼

11‧‧‧殼體

12‧‧‧上蓋

13‧‧‧內部空間

14‧‧‧存取口

2‧‧‧機架

3‧‧‧升降機構

31‧‧‧升降臂

32‧‧‧升降單元

4‧‧‧盛料容器

41‧‧‧底壁

42‧‧‧圍繞壁

43‧‧‧容室

44‧‧‧開口

5‧‧‧成型機構

51‧‧‧萬向接頭

52‧‧‧軸桿

53‧‧‧成型平台

6‧‧‧夾持機構

60‧‧‧主體部

61‧‧‧夾持臂

611‧‧‧第一臂段

612‧‧‧第二臂段

613‧‧‧第一臂部

614‧‧‧第一磁性吸附部

615‧‧‧第一樞接部

616‧‧‧第二臂部

617‧‧‧第二磁性吸附部

618‧‧‧第二樞接部

62‧‧‧電磁單元

63‧‧‧彈性元件

64‧‧‧扣合單元

641‧‧‧第一扣合部

642‧‧‧第二扣合部

7‧‧‧雷射器

8‧‧‧掃描器

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的較佳實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是一側視圖，說明本發明三維列印機的一第一較佳實施例；圖2是一側視圖，說明該第一較佳實施例的一上蓋蓋合於一存取口；圖3是一側視示意圖，說明該第一較佳實施例的一成型平台平貼於一盛料容器之底壁；圖4是一局部剖面俯視示意圖，說明該第一較佳實施例的一夾持機構，及一電磁單元於通電狀態；圖5是一局部剖面俯視示意圖，說明該第一較佳實施例的該夾持機構，及該電磁單元於未通電狀態；圖6是一局部剖面俯視示意圖，說明本發明三維列印機的一第二較佳實施例；及圖7是一局部剖面俯視示意圖，說明該第二較佳實施例的一扣合單元。

下列較佳實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可用以實施之特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而非用來限制本發明。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的 說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1與圖2，本發明三維列印機之第一較佳實施例包含一外殼1、一機架2、一升降機構3、一盛料容器4、一成型機構5、一夾持機構6、一雷射器7，及一掃描器8。

該外殼1包括一殼體11及一上蓋12。該殼體11界定一存取口14，該上蓋12可掀合地蓋合於該存取口14，且該殼體11與該上蓋12相配合共同界定一內部空間13。該上蓋12可相對於該殼體11在一開蓋位置(如圖1所示)及一關閉位置(如圖2所示)間移動。該內部空間13供該機架2、該升降機構3、該盛料容器4、該成型機構5、該夾持機構6、該雷射器7，及該掃描器8設置其中。且該機架2撐立固定該盛料容器4。當該上蓋12在該開蓋位置時，使用者可將該盛料容器4由該存取口14取出，以方便清洗或添加具光固化性的液體(圖未示)；而當在該關閉位置時，該盛料容器4置於該機架2上，使用者可進行列印。

該升降機構3包括一升降臂31，及一升降單元32(如圖4所示)。該升降臂31固設於該機架2且向上延伸，而該升降單元32可移動地設置於該升降臂31，並能帶動該夾持機構6沿著該升降臂31上升與下降。

該盛料容器4包括一具透光性的底壁41，及一由該底壁41周緣延伸的圍繞壁42，該底壁41及圍繞壁42相配合圍繞界定一具有一開口44的容室43，該容室43用於盛裝具光固化性之液體。

參閱圖3、圖4與圖5，該成型機構5設置於該盛料容器4上方，並包括一萬向接頭51、一軸桿52，及一成型平台53。該軸桿52穿設於該萬向接頭51且可隨該萬向接頭51自由地轉動，而該成型平台53連接於該軸桿52底端，並可容置於該盛料容器4且能平貼於該底壁41(如圖1所示)，用以供該液體固化成型。

該夾持機構6連接於該升降單元32，並包括一夾持臂61、一電磁單元62，及一彈性元件63。該夾持臂61具有一第一臂段611，及一第二臂段612。該第一臂段611具有一第一臂部613、一第一磁性吸附部614，及一第一樞接部615。該第一樞接部615位於該第一臂部613與該第一磁性吸附部614之間；而該第二臂段612具有一第二臂部616、一第二磁性吸附部617，及一第二樞接部618。該第二磁性吸附部617與該第一磁性吸附部614相間隔設置，而該第二樞接部618位於該第二臂部616及該第二磁性吸附部617之間並與該第一樞接部615相樞接。該第一臂部613及該第二臂部616可調整地相配合共同夾置該成型機構5之萬向接頭51，以固持並帶動該成型機構5往上移動且使該成型平台53在移動過程中與該底壁41(如圖1所示)保持平行。

該電磁單元62介於該第一磁性吸附部614及該第二磁性吸附部617之間，並以電流控制是否產生磁力，用於吸附可被磁吸的該第一磁性吸附部614及該第二磁性吸附部617。而該彈性元件63之兩端則分別連接於該第一 磁性吸附部614及該第二磁性吸附部617。當該電磁單元62通電時，該第一磁性吸附部614及該第二磁性吸附部617分別磁性吸附於該電磁單元62，並共同壓縮該彈性元件63，使該第一臂部613及該第二臂部616稍微鬆開該萬向接頭51，以利於該軸桿52在水平方向上做調整；而當該電磁單元62未通電時，該彈性元件63藉彈性回復力分別推抵該第一磁性吸附部614及該第二磁性吸附部617，使該第一臂部613及該第二臂部616相配合夾置固定該萬向接頭51，以固持當下的角度及高度。

在本實施例中，該電磁單元62為一電磁鐵，但亦可為其他電磁元件，並不以本實施例揭露為限，而該彈性元件63為一彈簧，但同樣地亦可為其他具伸縮性的元件，並不在此限。

以下說明該三維列印機調整該成型平台53與該盛料容器4之平行度及高度的運作方式。

參閱圖1至圖5，首先，對該電磁單元62通電，該第一磁性吸附部614與該第二磁性吸附部617隨即磁性吸附於該電磁單元62，同時壓縮該彈性元件63，並藉由該第一樞接部615與該第二樞接部618相樞轉，使該第一臂部613及該第二臂部616鬆開該萬向接頭51。接著該升降單元32沿著該升降臂31下降至該成型平台53接觸於該盛料容器4之底壁41，並透過該軸桿52的多自由度轉動，使該成型平台53能平貼於該底壁41且無縫隙。然後不再對該電磁單元62通電，使該彈性元件63藉由彈性回復力 將該第一磁性吸附部614及該第二磁性吸附部617相互撐開，以帶動該第一臂部613及該第二臂部616共同夾置固定該萬向接頭51，使該成型平台53定位於當下的平行度與高度。最後該升降單元32沿著該升降臂31上升，以帶動該夾持機構6及該成型機構5往上移動且使該成型平台53在移動過程中與該底壁41保持平行，如此可使該成型平台53的各個水平位置在拉伸過程中能同步位移，以利於該掃描器8沿各截面逐點掃描。

由上述的該盛料容器4、該成型機構5，及該夾持機構6相配合，就構成一種用於三維列印機的成型裝置。

參閱圖1、圖6與圖7，本發明三維列印機之第二較佳實施例與第一較佳實施例大致相同，惟，在第二較佳實施例中，該夾持機構6之夾持臂61是包括一主體部60、一第一臂部613，及一第二臂部616。該主體部60連接於該升降單元32，該第一臂部613及該第二臂部616分別由該主體部60同向並相間隔延伸，且該第一臂部613及該第二臂部616可調整地相配合共同夾置該成型機構5之萬向接頭51，以固持並帶動該成型機構5往上移動，使該成型平台53在移動過程中與該底壁41保持平行。此外，該夾持機構6還包括一扣合單元64。該扣合單元64具有一第一扣合部641，及一第二扣合部642。該第一扣合部641設置於該第一臂部613，而該第二扣合部642設置於該第二臂部616，該第一扣合部641與該第二扣合部642相扣合，能 使該第一臂部613與該第二臂部616將該萬向接頭51夾置固定。

在本實施例中，該第一扣合部641是一扣環，而該第二扣合部642是一凸柱，藉該第一扣合部641套住且扣合該第二扣合部642，能使該第一臂部613與該第二臂部616將該萬向接頭51夾置固定。當然，該第一扣合部641也可以是一扣環，而該第二扣合部642則是一凸柱，如此亦可達成將該第一臂部613與該第二臂部616扣合在一起之目的。

綜上所述，透過該軸桿52的多自由度轉動，使該成型平台53能平貼於該底壁41且無縫隙，再藉由該第一臂部613及第二臂部616可調整地相配合共同夾置該成型機構5之萬向接頭51，以固持並帶動該成型機構5往上移動且使該成型平台53在移動過程中與該底壁41保持平行，達到精密地自動調整該成型平台53與該盛料容器4的平行度及兩者之間的相對位置，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡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‧‧‧外殼

11‧‧‧殼體

12‧‧‧上蓋

13‧‧‧內部空間

14‧‧‧存取口

2‧‧‧機架

3‧‧‧升降機構

31‧‧‧升降臂

4‧‧‧盛料容器

41‧‧‧底壁

42‧‧‧圍繞壁

43‧‧‧容室

44‧‧‧開口

5‧‧‧成型機構

52‧‧‧軸桿

53‧‧‧成型平台

6‧‧‧夾持機構

61‧‧‧夾持臂

7‧‧‧雷射器

8‧‧‧掃描器

Claims (10)

1. 一種用於三維列印機的成型裝置，該三維列印機具有一升降機構，該升降機構帶動該成型裝置移動，該成型裝置包含：一成型機構，包括一萬向接頭，以及一軸桿，一端穿設於該萬向接頭，另一端連接一成型平台；及一夾持機構，其一端連接該升降機構，另一端延伸出一夾持臂，該夾持臂具有一第一臂部及一第二臂部，該第一臂部及該第二臂部配合調整夾置該萬向接頭。
2. 如請求項1所述用於三維列印機的成型裝置，其中，該夾持機構還包括一扣合單元，該扣合單元具有一設置於該第一臂部的第一扣合部，及一設置於該第二臂部的第二扣合部，該第一扣合部與該第二扣合部相扣合，能使該第一臂部與該第二臂部將該萬向接頭夾置固定。
3. 如請求項2所述用於三維列印機的成型裝置，其中，該第一扣合部與該第二扣合部其中之一是一扣環，其中另一是一凸柱。
4. 如請求項1所述用於三維列印機的成型裝置，其中，該夾持機構之夾持臂具有一第一臂段，及一第二臂段，該第一臂段具有該第一臂部、一第一磁性吸附部，及一位於該第一臂部與該第一磁性吸附部之間的第一樞接部，而該第二臂段具有該第二臂部、一與該第一磁性吸附部 相間隔的第二磁性吸附部，及一位於該第二臂部及該第二磁性吸附部之間並與該第一樞接部相樞接的第二樞接部，且該夾持機構還包括一電磁單元，及一彈性單元，該電磁單元介於該第一磁性吸附部及該第二磁性吸附部之間，而該彈性單元之兩端分別連接於該第一磁性吸附部及該第二磁性吸附部，當該電磁單元通電時，該第一磁性吸附部及該第二磁性吸附部分別磁性吸附於該電磁單元，並共同壓縮該彈性元件；而當該電磁單元未通電時，該彈性元件藉彈性回復力分別推抵該第一磁性吸附部及該第二磁性吸附部，使該第一臂部及該第二臂部相配合夾置固定該成型機構之萬向接頭。
5. 一種三維列印機，包含：一機架；一盛料容器，裝設於該機架上，該盛料容器用於盛裝具光固化性之液體；一升降機構，設置於該機架之一側；一夾持機構，其一端連接該升降機構，另一端延伸出一夾持臂；一成型機構，包括一萬向接頭、一穿設於該萬向接頭的軸桿，及一連接於該軸桿底端的成型平台，該萬向接頭係設置於該夾持臂內，藉該萬向接頭搭配該夾持臂調整夾置該成型機構；一雷射器，用以發射一雷射光束；及一掃描器，用以將該雷射光束反射至該盛料容器的 底壁並照射於該液體。
6. 如請求項5所述三維列印機，其中，該盛料容器包括一底壁，該成型機構之成型平台可容置於該盛料容器並能平貼於該底壁，用以供該液體固化成型，而該夾持機構能固持並帶動該成型機構往上移動且使該成型平台在移動過程中與該底壁保持平行。
7. 如請求項5所述三維列印機，其中，該夾持臂更包括一第一臂部及一第二臂部，該夾持機構還包括一扣合單元，該扣合單元具有一設置於該第一臂部的第一扣合部，及一設置於該第二臂部的第二扣合部，該第一扣合部與該第二扣合部相扣合，能使該第一臂部與該第二臂部將該萬向接頭夾置固定。
8. 如請求7所述三維列印機，其中，該第一扣合部與該第二扣合部其中之一是一扣環，其中另一是一凸柱。
9. 如請求項5所述三維列印機，其中，該夾持機構之夾持臂具有一第一臂段，及一第二臂段，該第一臂段具有該第一臂部、一第一磁性吸附部，及一位於該第一臂部與該第一磁性吸附部之間的第一樞接部，而該第二臂段具有該第二臂部、一與該第一磁性吸附部相間隔的第二磁性吸附部，及一位於該第二臂部及該第二磁性吸附部之間並與該第一樞接部相樞接的第二樞接部，且該夾持機構還包括一電磁單元，及一彈性單元，該電磁單元介於該第一磁性吸附部及該第二磁性吸附部之間，而該彈性單元之兩端分別連接於該第一磁性吸附部及該第二磁性 吸附部，當該電磁單元通電時，該第一磁性吸附部及該第二磁性吸附部分別磁性吸附於該電磁單元，並共同壓縮該彈性元件；而當該電磁單元未通電時，該彈性元件藉彈性回復力分別推抵該第一磁性吸附部及該第二磁性吸附部，使該第一臂部及該第二臂部相配合夾置固定該成型機構之萬向接頭。
10. 如請求項5所述三維列印機，還包含一外殼，該外殼包括一殼體及一上蓋，該殼體界定一存取口，該上蓋可掀合地蓋合於該存取口。