УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА И ФИКСАЦИИ НОСИТЕЛЯ КОМПОНЕНТОВ 3D-ПРИНТЕРА, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЕ СУЩЕСТВУЮЩИЕ ОСИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК B29C64/245 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к 3D-принтерам, и более конкретно к строительной платформе 3D-принтера.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Лазерные 3D-принтеры и 3D-принтеры на основе DLP, использующие принцип «полимеризации верхней части ванны», перерабатывают жидкие фотополимерные смолы в твердые компоненты. В этом производственном принципе компоненты «вытягиваются» слой за слоем вертикально из полимерной ванны. Для этого они присоединяются, прямо или косвенно, посредством опорного элемента к носителю компонентов (также известному как строительная/печатная платформа). Для того, чтобы избежать дефектов в компонентах, носитель компонентов должен быть прочно связан с 3D-принтером (Z-кинематика) во время процесса печати. Для последующей обработки после завершения процесса печати компонент должен быть удален из 3D-принтера вместе с носителем компонентов. Для этого соединение между 3D-принтером и носителем компонентов должно быть освобождено. Перед запуском процесса печати носитель компонентов должен быть снова вставлен в 3D-принтер и прочно связан с ним.

В 3D-принтерах, имеющихся на рынке, пользователь обычно вставляет носитель компонентов вручную в принтер и прочно соединяет его с принтером посредством рычажного механизма или винтов. В качестве альтернативы используются роботизированные системы, которые освобождают пользователя от ручной части работы.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является предложить 3D-принтер, имеющий устройство приема и фиксации строительной платформы, которое обеспечивает прием/сброс строительной платформы без дополнительных приводных двигателей.

Эта задача решается 3D-принтером по п. 1 формулы изобретения. Предметы зависимых пунктов формулы изобретения относятся к дополнительным улучшениям и предпочтительным вариантам осуществления.

3D-принтер в соответствии с настоящим изобретением содержит: полимерную ванну для приема жидкой фотополимерной смолы для производства твердого компонента; носитель компонентов для послойного вытягивания компонента из полимерной ванны; транспортную коробку для помещения в нее носителя компонентов, причем транспортная коробка может вручную помещаться или крепиться к корпусу 3D-принтера в определенном положении вне полимерной ванны; транспортное устройство для удаления носителя компонентов из транспортной коробки и транспортировки его в полимерную ванну, а также для перемещения носителя компонентов вниз и вверх или также в сторону в полимерной ванне, причем транспортное устройство имеет оси перемещения в вертикальных и горизонтальных направлениях, каждая из которых выполнена с возможностью независимого приведения в движение посредством приводного двигателя, причем транспортное устройство имеет блокирующее устройство для съемного крепления к носителю компонентов. Когда блокирующее устройство достигает конкретного положения во время движения вниз вдоль вертикальной оси перемещения с помощью соответствующего двигателя, в котором стопор, расположенный на вертикальной оси перемещения, приводит в движение связывающий элемент, подпружиненный блокирующий штифт, соединенный со связывающим элементом, погружается в байонетное отверстие носителя компонентов за счет этого перемещения, причем погруженный блокирующий штифт может быть переведен в блокирующее положение в байонетном отверстии по горизонтальной оси перемещения.

Ключевой особенностью настоящего изобретения является использование существующего поступательного перемещения с помощью двигателей для соединения и отсоединения носителя компонентов и 3D-принтера.

В 3D-принтере в соответствии с настоящим изобретением две оси перемещения, существующие в 3D-принтере, и соответствующие им двигатели используются для соединения и отсоединения носителя компонентов и 3D-принтера; при этом не требуется никаких дополнительных исполнительных механизмов/двигателей. Перед трехмерной печатью пользователь должен лишь поместить/закрепить носитель компонентов, расположенный в транспортной коробке, в определенном положении в 3D-принтере, или удалить его оттуда после трехмерной печати и перенести его на станцию последующей обработки.

В одном предпочтительном варианте осуществления связывающий элемент обеспечивается в форме горизонтально подвижного толкателя. Во время перемещения вниз толкатель приводится в движение уклоном стопора. Блокирующий штифт присоединен к вертикально установленному подпружиненному соединительному стержню. Горизонтально подвижный толкатель заставляет блокирующий штифт перемещаться вниз в носитель компонентов посредством уклона на вертикально установленном подпружиненном соединительном стержне. Предпочтительно горизонтально подвижный толкатель имеет ролики на его двух концах для контакта с соответствующими уклонами.

В одном альтернативном предпочтительном варианте осуществления связывающий элемент выполнен в виде коромысла. При перемещении вниз коромысло приводится в движение стопором. Блокирующий штифт присоединен к вертикально установленному подпружиненному соединительному стержню. При движении коромысло направляет вертикально установленный подпружиненный соединительный стержень, вызывая перемещение блокирующего штифта вниз в носитель компонентов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В последующем описании настоящее изобретение будет объяснено более подробно посредством примерных вариантов осуществления со ссылкой на чертеж.

Фиг. 1 показывает схематический частичный вид 3D-принтера согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Ссылочные цифры, показанные на чертеже, обозначают перечисленные ниже элементы, которые упоминаются в последующем описании примерных вариантов осуществления.

1. 3D-принтер

2. Носитель компонентов

2a. Байонетное отверстие

3. Транспортная коробка

4. Транспортное устройство

5. Оси перемещения

6. Двигатель

7. Блокирующее устройство

8. Стопор

9. Связывающий элемент

10. Блокирующий штифт

11. Толкатель

12. Уклон

13. Соединительный стержень

14. Уклон

15. Ролик

16. Пружина

17. Z-консоль

18. Z-колонна

19. Винт с резьбой

20. Гайка с резьбой

P: Положение на Z-колонне (18)

Фиг. 1 частично показывает 3D-принтер согласно одному варианту осуществления. 3D-принтер (1) содержит полимерную ванну (не показана), содержащую жидкую фотополимерную смолу для производства твердого компонента; носитель компонентов (2) для послойного вытягивания компонента из полимерной ванны; транспортную коробку (3) для размещения носителя компонентов (2), причем транспортная коробка (3) может быть вручную помещена или установлена в определяемом положении вне полимерной ванны; транспортное устройство (4) для удаления носителя компонентов (2) из транспортной коробки (3) и его транспортировки в полимерную ванну, и для перемещения носителя компонентов (2) вниз и вверх или также в стороны в полимерной ванне. Транспортное устройство (4) имеет оси перемещения (5) в вертикальном направлении и горизонтальном направлении (не показаны), каждая из которых выполнена с возможностью независимого приведения в движение посредством двигателя (6). Транспортное устройство (4) имеет блокирующее устройство (7) для съемного крепления к носителю компонентов (2). Вертикальная ось перемещения (5) конфигурирует Z-колонну (18) в Z-направлении, в котором транспортное устройство (4) может перемещаться двигателем (6). Двигатель (6) соединяется с Z-консолью (17) транспортного устройства (4) резьбовым винтом (19) и резьбовой гайкой (20). Вся Z-колонна (18) может перемещаться в горизонтальном направлении по горизонтальной оси перемещения (не показана). Рама Z-колонны (18) соединяется со вторым двигателем посредством других резьбового винта и резьбовой гайки. Когда блокирующее устройство (7) достигает конкретного положения (P) во время движения вниз (см. стрелку вниз) по вертикальной оси перемещения (5) с помощью соответствующего двигателя (6), связывающий элемент (9) приводится в движение стопором (8), расположенным на вертикальной оси перемещения (5). Это движение заставляет пружинный блокирующий штифт (10), соединенный со связывающим элементом (9), погружаться в байонетное отверстие (2a) носителя компонентов (2). Носитель компонентов (2) имеет на своей нижней стороне строительную платформу, на которой может выполняться печать. Погруженный блокирующий штифт (10) может быть переведен в блокирующее положение в байонетном отверстии (2a) по горизонтальной оси перемещения.

Связывающий элемент (9) предпочтительно предусматривается в форме горизонтально подвижного толкателя (11), который может приводиться в движение уклоном (12) стопора (8). Блокирующий штифт (10) присоединен к вертикально установленному подпружиненному соединительному стержню (13). Горизонтально подвижный толкатель (11) заставляет блокирующий штифт (10) перемещаться вниз в носитель компонентов (2) посредством уклона (14) на вертикально установленной подпружиненной тяге (13). Горизонтально подвижный толкатель (11) предпочтительно имеет ролики (15) на двух концах для контакта с соответствующими уклонами (12;14). Альтернативно вместо горизонтально подвижного толкателя (11) может использоваться коромысло (не показано).

В последующем описании режим работы (прием/сброс) объясняется подробно в соответствии с одним вариантом осуществления:

Движение вниз (см. стрелку вниз на Фиг. 1)

Когда Z-консоль (17) достигает конкретного положения (P) на Z-колонне (18) во время движения вниз, толкатель (11) перемещается горизонтально посредством уклона (12), расположенного на Z-колонне (18). Это движение за счет уклона (14) на подпружиненном соединительном стержне (13), установленном вертикально на Z-колонне (17), заставляет его двигаться вниз и освобождать блокирующий штифт (10). Блокирующий штифт (10) погружается в носитель компонентов (2) и посредством горизонтального перемещения Z-колонны (18) может быть переведен в положение блокировки для приема (или в положение разблокировки для сброса).

Движение вверх (см. стрелку вверх на Фиг. 1)

Во время движения Z-колонны (17) вверх носитель компонентов (2) остается в заблокированном положении на блокирующем штифте (10) и удаляется из транспортной коробки (3). В зоне уклона (12) на Z-колонне (17) толкатель (11) освобождает соединительный стержень (13), который плотно притягивает носитель компонентов (2) и строительную платформу к Z-колонне (17) за счет натяжения пружины (16).

3D-принтер (1) предпочтительно имеет датчик (не показан), который обнаруживает транспортную коробку (3) в определенном положении. 3D-принтер (1) предпочтительно имеет другой датчик (не показан), который обнаруживает носитель компонентов (2) в блокирующем устройстве (7) или выполняет измерения усилия. 3D-принтер (1) имеет устройство управления, которое автоматически контролирует процесс приема носителя компонентов (2) из транспортной коробки (3), процесс его транспортировки в полимерную ванну, процесс 3D-печати в полимерной ванне, процесс его транспортировки из полимерной ванны в транспортную коробку (3) и процесс помещения носителя компонентов (2) в транспортную коробку (3). Во время 3D-печати носитель компонентов (2) может также перемещаться под углом по вертикальной и горизонтальной осям перемещения. Сигналы датчиков передаются на устройство управления. В качестве датчиков могут использоваться датчики усилия и датчики присутствия/отсутствия.

Транспортная коробка (3) может вручную помещаться или устанавливаться вне полимерной ванны и внутри 3D-принтера (1) в определенном положении или пространстве, предназначенном для этого (не показано). Транспортная коробка (3) плотно закрывается носителем компонентов (2), предпочтительно посредством уплотнения. Транспортная коробка (3) может вручную транспортироваться пользователем на станцию последующей обработки (не показана) после трехмерной печати вместе с компонентом. На станции последующей обработки определенное выше транспортное устройство (4) может использоваться аналогичным образом для транспортировки носителя компонентов (2) к камерам последующей обработки. Камеры последующей обработки могут использоваться для последующего экспонирования, промывки и/или сушки компонента. Транспортная коробка (3) может быть сделана из непрозрачного или частично прозрачного для УФ-излучения материала. Предпочтительно между носителем компонентов (2) и отверстием транспортной коробки (3) предусматривается уплотнение для защиты от УФ-излучения и утечки жидкости.

Изобретение относится к 3D-принтеру. Отличительной особенностью 3D-принтера является то, что он имеет блокирующее устройство (7) для разъемного соединения с носителем компонентов (2). Причем блокирующее устройство (7) во время движения вниз с помощью соответствующего двигателя (6) вдоль вертикальной оси перемещения (5) достигает конкретного положения (P), в котором стопор (8), расположенный на вертикальной оси перемещения (5), приводит в движение связывающий элемент (9). Подпружиненный блокирующий штифт (10), контактирующий со связывающим элементом (9), погружается в байонетное отверстие носителя компонентов (2) за счет этого перемещения, причем погруженный блокирующий штифт (10) может быть перемещен по горизонтальной оси перемещения в заблокированное положение в байонетном отверстии (2a). Техническим результатом является обеспечение соединения и отсоединения носителя компонентов и 3D-принтера без дополнительных приводных двигателей. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. 3D-принтер (1), содержащий:

полимерную ванну для жидкой фотополимерной смолы для создания твердого компонента;

носитель компонентов (2) для послойного вытягивания компонента из полимерной ванны;

транспортную коробку (3) для помещения в нее носителя компонентов (2), причем транспортная коробка (3) выполнена с возможностью быть вручную помещенной или установленной в заданном положении вне полимерной ванны;

транспортное устройство (4) для выемки носителя компонентов (2) из транспортной коробки (3) и его транспортировки в полимерную ванну, а также для перемещения носителя компонентов (2) вниз и вверх или также в стороны в полимерной ванне,

в котором транспортное устройство (4) имеет оси перемещения (5) в вертикальном и горизонтальном направлениях, каждая из которых выполнена с возможностью независимого приведения в движение посредством двигателя (6),

причем транспортное устройство (4) имеет блокирующее устройство (7) для съемного крепления к носителю компонентов (2),

отличающийся тем, что

блокирующее устройство (7) во время движения вниз вдоль вертикальной оси перемещения (5) посредством соответствующего двигателя (6) достигает конкретного положения (P), в котором стопор (8), расположенный на вертикальной оси перемещения (5), приводит в движение связывающий элемент (9), при этом подпружиненный блокирующий штифт (10), соединенный со связывающим элементом (9), погружается в байонетное отверстие (2a) носителя компонентов (2) за счет указанного перемещения, причем погруженный блокирующий штифт (10) выполнен с возможностью перемещения по горизонтальной оси перемещения в заблокированное или разблокированное положение в байонетном отверстии (2a).

2. 3D-принтер (1) по п. 1, отличающийся тем, что связывающий элемент (9) содержит горизонтально подвижный толкатель (11), который может приводиться в движение уклоном (12) стопора (8), при этом блокирующий штифт (10) присоединен к вертикально установленному подпружиненному соединительному стержню (13) и при этом горизонтально подвижный толкатель (11) приводит к перемещению блокирующего штифта (10) вниз в носитель компонентов (2) посредством уклона (14) на вертикально установленном подпружиненном соединительном стержне (13).

3. 3D-принтер (1) по п. 2, отличающийся тем, что горизонтально подвижный толкатель (11) имеет ролики (15) на его двух концах для контакта с соответствующими уклонами (12; 14).

4. 3D-принтер по п. 1, отличающийся тем, что связывающий элемент (9) содержит коромысло, которое выполнено с возможностью приведения в движение стопором (8) при движении вниз, при этом блокирующий штифт (10) присоединен к вертикально установленному подпружиненному соединительному стержню (13) и при этом коромысло побуждает вертикально установленный подпружиненный соединительный стержень (13) перемещать вниз блокирующий штифт (10) в носитель компонентов (1).