吹扫装置及光固化成型设备的制作方法

本发明涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种吹扫装置及光固化成型设备。

背景技术：

增材制造技术(additivemanufacturing，简称am)是一项具有数字化制造、高度柔性、高适应性、直接cad模型驱动、成型快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术。由于其不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，因此应用范围非常广。

光固化快速成型技术(stereolithograghyapparatus，简称sla)是近年来发展迅速的增材制造技术之一，通过计算机控制激光按零件的各分层截面信息在液态的光敏树脂表面进行逐点扫描，被扫描区域的光敏树脂产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。该薄层完成后下移一个薄层厚的距离，然后在原先固化好的光敏树脂表面再敷上一层新的液态光敏树脂，直至得到三维实体模型。由于sla技术使材料内部发生高分子化学反应，所以其成型尺寸精度高，可成形任意复杂形状，成型结果比sls更加理想，主要应用于复杂、高精度的精细工件快速成型。

传统的光固化成型设备，特别是选择性激光烧结设备和选择性激光熔融设备，其窗口镜、红外探头等光学元件在使用过程中常常被成型过程中产生的杂质或者漂浮在空气中的粉尘污染，从而影响了光学元器件的高光透性，进而造成光能在光路在传输时大大损失，从而影响光固化成型效果。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种能够保证光固化成型效果的吹扫装置及光固化成型设备。

一种吹扫装置，包括主体，所述主体设有光学通道，所述主体的侧壁设有两端开口且从所述主体的一端延伸至另一端的第一气路通道，所述第一气路通道的出气口位于所述主体的端面，所述主体设有连通所述第一气路通道与所述光学通道的回流槽。

上述吹扫装置可应用于光固化成型设备，将气体通入第一气路通道并从出气口排出，作用于光固化成型设备的光学镜片，以对光学镜片起到清洁和隔离作用。由于光学镜片的阻挡作用，从出气口排出的气流改变方向进入光学通道，并通过回流槽进入第一气路通道实现部分气体回流，如此不仅增强了气体的循环，清洁效果较好，保证了光学镜片的高透光性及光固化成型效果，而且还可节省气体的使用量。

在其中一个实施例中，所述吹扫装置还包括堵塞件，所述主体的侧壁还设有与所述回流槽连通的安装槽及与所述安装槽连通的第二气路通道，所述堵塞件活动安装于所述安装槽中且能够在所述第二气路通道中的气流作用下堵塞于所述回流槽且位于与所述安装槽的连通处，以阻断所述第一气路通道与所述光学通道的连通。

在其中一个实施例中，所述吹扫装置还包括总进气管、第一支进气管、第二支进气管及压力开关，所述总进气管用于与气体源连通，所述第一支进气管的两端分别与所述第一气路通道的进气口和所述总进气管连通，所述第二支进气管的两端分别与所述第二气路通道和所述总进气管连通，所述压力开关设于所述第二支进气管上，所述压力开关为常闭式压力开关且在所述第二支进气管的压力超过预设值时开启。

在其中一个实施例中，所述吹扫装置还包括压力调节组件及压力检测件，所述压力调节组件及所述压力检测件均设于所述总进气管上。

在其中一个实施例中，所述压力调节组件包括第一调压阀、流量计及第二调压阀，所述第一调压阀、所述压力检测件、所述流量计及所述第二调压阀沿气流方向依次设于所述总进气管上。

在其中一个实施例中，所述回流槽和所述第一气路通道的数量均为多个，所述回流槽与所述第一气路通道一一对应连通，所述安装槽绕所述侧壁的周向延伸形成环形，且所述安装槽与多个所述回流槽分别连通，所述堵塞件为环状结构且安装于环形的所述安装槽中。

在其中一个实施例中，所述第一气路通道的所述出气口为弧形结构，且其内壁边沿的切线朝外延伸且向所述光学通道的中心轴线靠近。

在其中一个实施例中，所述第一气路通道的所述出气口的内径尺寸沿气流方向逐渐减小。

一种光固化成型设备，包括光固化腔体、光学元件盒、光学镜片及上述吹扫装置，所述光固化腔体的腔壁设有光路孔，所述光学镜片设于光学元件盒内，所述吹扫装置中的所述主体安装于所述光路孔中，且所述主体设有所述出气口的端面与所述光学镜片间隔相对而设。

上述光固化成型设备，采用上述吹扫装置，将气体通入第一气路通道并从出气口排出，作用于光学镜片，以对光学镜片起到清洁和隔离作用。由于光学镜片的阻挡作用，从出气口排出的气流改变方向进入光学通道，并通过回流槽进入第一气路通道实现部分气体回流，如此不仅增强了气体的循环，清洁效果较好，保证了光学镜片的高透光性及光固化成型效果，而且还可节省气体的使用量。

在其中一个实施例中，所述第一气路通道的所述出气口为向所述光学通道的中心轴线弯曲的弧形结构，所述出气口内壁边沿的切线朝外延伸且与所述主体设有所述出气口的端面形成的夹角小于或等于45°。

附图说明

图1为一实施方式的光固化成型设备的结构图；

图2为图1所示光固化成型设备的光学镜片及吹扫装置的主体的结构图；

图3为图1所示光固化成型设备的吹扫装置的主体的结构图；

图4为图3所示吹扫装置的主体的内部结构图；

图5为图3所示吹扫装置的主体的一状态的结构图；

图6为图3所示吹扫装置的主体的又一状态的结构图；

图7为图1所示光固化成型设备的光源、光学镜片及吹扫装置的主体的结构图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1，一实施方式的光固化成型设备10，包括吹扫装置100、光固化腔体200、光学元件盒300及光学镜片400。

参照图1及图2，还提供了一实施方式的吹扫装置100包括主体110。

参照图2及图3，主体110设有光学通道101。主体110的侧壁设有两端开口且从主体110的一端延伸至另一端的第一气路通道102。参照图3及图4，第一气路通道102的出气口1022位于主体110的端面。主体110设有连通第一气路通道102与光学通道101的回流槽103。

继续参照图1，光学镜片400设于光学元件盒300内。光固化腔体200的腔壁设有光路孔(图未标)。吹扫装置100中的主体110安装于光路孔中，且主体110设有出气口1022的端面与光学镜片400间隔相对而设。

上述光固化成型设备10，采用上述吹扫装置100，将气体通入第一气路通道102并从出气口1022排出，作用于光学镜片400，以对光学镜片400起到清洁和隔离作用。由于光学镜片400的阻挡作用，从出气口1022排出的气流改变方向进入光学通道101，并通过回流槽103进入第一气路通道102实现部分气体回流，如此不仅增强了气体的循环，清洁效果较好，保证了光学镜片的高透光性及光固化成型效果，而且还可节省气体的使用量。

参照图5，特别地，回流槽103特别适用于第一气路通道102通入低压气体形成气体隔离保护的情况，从出气口1022排出的气流改变方向进入光学通道101，此时气流流速相对缓慢，能够顺利地进入回流槽103，进而进入第一气路通道102实现部分气体回流。在该工况下，低压气体形成气体隔离粉尘和位于光固化腔体200中的树脂储料缸500中有害气体等对光学镜片400的污染，因此可在光固化成型设备10工作过程中持续护航，保持光学镜片400的洁净，且气体的使用量相对较少。

继续参照图4，进一步地，该主体110包括同轴设置的安装部111、中间部112及固定部113。安装部111、中间部112及固定部113的外径尺寸依次增大。

继续参照图1及图4，安装部111安装于光路孔中。光固化腔体200的腔壁沿光路孔的边缘设有配合件210，中间部112与配合件210配合，且固定部113与配合件210相对固定。具体地，还包括螺钉，固定部113与配合件210相互贴合，并通过螺钉固定。可以理解，在其他结构中，主体110可为外径尺寸相同的外部结构。具体地，配合件210为环状结构。

更进一步地，第一气路通道102的进气口1021设于固定部113的侧壁，且从固定部113、中间部112逐渐蜿蜒延伸至安装部111，在安装部111的端面设有出气口1022。

继续参照图1，进一步地，上述光固化成型设备10还包括密封件600，密封件600设于配合件210与中间部112之间。具体地，密封件600为密封圈。

继续参照图1及图2，在其中一个实施例中，吹扫装置100还包括堵塞件120。主体110的侧壁还设有与回流槽103连通的安装槽104及与安装槽104连通的第二气路通道105。堵塞件120活动安装于安装槽104中，且能够在第二气路通道105中的气流作用下堵塞于回流槽103且位于与安装槽104的连通处，以使回流槽103封闭，从而阻断第一气路通道102与光学通道101的连通。

参照图6，如此在第二气路通道105通入气体，堵塞件120在第二气路通道105中的气流作用下堵塞于回流槽103与安装槽104的连通处，以将回流槽103封闭，从而使得气体从第一气路通道102进入而不能从回流槽103回流，以满足第一气路通道102通入高压气体达到更好地清洁效果的需求，避免气体回流影响高压气体的流速的问题。

该吹扫装置100可同时适用于高压气体和低压气体的需求，能够实现高压气体侧重清洁和低压气体侧重隔离保护两种模式，其工况适用性广，自由选择性大。

继续参照图1，在其中一个实施例中，吹扫装置100还包括总进气管130、第一支进气管140、第二支进气管150及压力开关160。总进气管130用于与气体源连通。第一支进气管140的两端分别与第一气路通道102的进气口1021和总进气管130连通。第二支进气管150的两端分别与第二气路通道105和总进气管130连通。压力开关160设于第二支进气管150上，压力开关160为常闭式压力开关，且在第二支进气管150的压力超过预设值时开启。

如此当总进气管130中气体为高压气体，且总进气管130中的压力较高超过压力开关160的预设值时，压力开关160开启。如图6所示，压力开关160开启初始，气体同时进入第一气路通道102和第二气路通道105；部分气体从第一气路通道102的出气口1022排出，作用于光学镜片400，对光学镜片400起到清洁和隔离作用；部分气体从第二气路通道105进入安装槽104，堵塞件120在气流作用下堵塞于回流槽103与安装槽104的连通处且将回流槽103封闭，即第二气路通道105封闭，高压气体只能从第一气路通道102通入，达到更好地清洁效果，同时巧妙利用了该高压气体实现回流槽103的封闭，节约了能耗。

进一步地，吹扫装置100还包括压力调节组件170及压力检测件180，压力调节组件170及压力检测件180均设于总进气管130上。如此根据合压力检测件180获知的压力，调节压力调节组件170改变总进气管130的压力，进而使得压力开关160的状态切换。如此可十分方便地实现高压气体侧重清洁和低压气体侧重隔离保护两种模式的切换，方便根据需要选择在不同工况下工作。具体地，压力检测件180为压力表。

具体地，调节总进气管130的压力超过压力开关160的预设值时，压力开关160开启，即第一气路通道102通入高压气体清洁光学镜片400。当通入高压气体清洁一段时间后，光学镜片400表面的粉尘已被清洁，这时调节压力调节组件170降低总进气管130的压力，即为低压气体状态，压力下降低于预设值时压力开关160处于关闭状态，堵塞件120在没有气流的压力下恢复原位，即位于安装槽104中，使得回流槽103连通；此时第一气路通道102通入低压气体并从出气口1022排出，对光学镜片400起到清洁和隔离作用。从出气口1022排出的气流改变方向进入光学通道101，通过回流槽103进入第一气路通道102实现部分气体回流，如图5所示。

更进一步地，压力调节组件170包括第一调压阀171、流量计172及第二调压阀173，第一调压阀171、压力检测件180、流量计172及第二调压阀173沿气流方向依次设于总进气管130上。使用时，外部用于清洁的气体源先经过第一调压阀171，如此结合压力检测件180检测得到的压力值，调节第一调压阀171使气体源设置到所需的压力范围内。再调节流量计172进一步控制气体的流量，第二调压阀173可以微调进气的压力，保证气体压力的精确度。

具体地，第一调压阀171为减压阀。具体地，第二调压阀173为精密调压阀。

具体地，回流槽103和第一气路通道102的数量均为多个，回流槽103与第一气路通道102一一对应连通。更具体地，多个第一气路通道102共用一个进气口。更具体地，第一支进气管140的两端分别与该共用的进气口与总进气管130连通。可以理解，在其他实施例中，主体110上各第一气路通道102的进气口1021也可分别设置，各第一气路通道102的进气口1021与第一支进气管140分别连通。

在其中一个实施例中，安装槽104绕主体110的侧壁的周向延伸形成环形，且安装槽104与多个回流槽103分别连通，堵塞件120为环状结构且安装于环形的安装槽104中。如此一个安装槽104和一个堵塞件120即可实现多个回流槽103的控制。具体地，堵塞件120为可弹性形变的材质，具体在本实施例中，堵塞件120为橡胶圈。

进一步地，多个第一气路通道102的多个出气口1022均匀分布于主体110的同一端面。具体在本实施例中，第一气路通道102为3个，3个出气口1022均匀分布于主体的同一端面。多个回流槽103也位于主体110的同一平面。

进一步地，第一气路通道102的出气口1022为向光学通道101的中心轴线弯曲的弧形结构。具体地，出气口1022的内壁边沿的切线朝外延伸且向光学通道101的中心轴线靠近。

优选地，出气口1022的内壁边沿的切线朝外延伸且与主体110设有出气口1022的端面形成的夹角α小于或等于45°。如此出气口1022的角度经过特殊设计，多股气流从多个出气口1022排出时能够作用于光学镜片400，并经过光学镜片400的阻挡转向，从而在光学镜片400的中间部112形成旋转气流，如图5及图6所示，从而增大了清洁面积，提高了清洁效果。然后该旋转气流向下运动至光学通道101。

更具体地，第一气路通道102的出气口1022的孔径沿气流方向逐渐减小。如此有利于提高气流在出气口1022的速度。

进一步地，第一气路通道102的出气口1022的内壁边沿靠外侧的位置与光学镜片400的相应边缘的连线平行于光学通道101的轴向。具体在本实施例中，α为出气口1022的内壁边沿靠外侧的位置的切线朝外延伸，且与主体110设有出气口1022的端面形成的夹角。

参照图7，更优选地，该角度α、主体110设有出气口1022的端面与光学镜片400的间隔距离h1以及光学镜片400的外径尺寸d1的关系为(4h1/d1)≤tanα≤1。具体地，主体110设有出气口1022的端面与光学镜片400的间隔距离h1不宜太大，以免主体110挡住光学镜片400的光路范围，该间隔距离h1也不宜太小，以至少保证旋转气流在此间隔位置形成。

为保证主体110不会遮挡光路，h1值优选以下范围。h1≤d2/(2tanβ)-h2-h3。其中β为光源700中心点的光线在主体110的光学通道刚好从主体110远离出气口1022的一端的内壁边缘射出时其与主体110的中心轴线的夹角，其中光源700中心点位于主体110的中心轴线上。d2为主体110远离出气口1022的一端的光学通道101的径向尺寸。h2为主体110设有出气口1022的端面至另一端面的轴向尺寸。h3为光源700中心点至光学镜片400之间的距离，其由光固化成型设备10的规模大小及打印工件大小决定。因此当光源700中心点的光线在主体110的光学通道刚好从主体110远离出气口1022的一端的内壁边缘射出时，d2/(2tanβ)-h2-h3为定值，h1可优选小于或等于此范围。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。