光固化3D打印智能生产线的制作方法

本实用新型涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种光固化3D打印智能生产线。

背景技术：

光固化3D打印原理为：将光敏树脂按照预先设计的造型结构分层打印出来，产生物体的剖面层，同时用特定频率的光波进行照射使之快速固化，将每个剖面层堆积并且粘合在一起，最终形成3D模型。

目前，在现有的3D模型生产过程中，通常包含软件切片、添加耗材、装载平台、光固化打印、拆卸模型及模型后处理等工序，各个工序皆需要人工操作，且主要以液态光敏树脂这单一材料打印。又由于现有的3D模型生产过程中各个工序相对独立，都要依靠人工手动操作，故生产效率低，生产成本高；同时，由于光敏树脂主要成分是不饱和聚酯树脂，属于易挥发的物质，还具有一定的毒性，过多接触对人体有害；再者，由于一台打印机工作时仅能使用单一材料，不能实现多品种同时打印，生产效率低。

因此，急需要一种光固化3D打印智能生产线来克服上述的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种简化生产流程、能满足多品种同时打印以提高效率、生产过程中无需人工操作且有效提高材料利用效率的光固化3D打印智能生产线。

为实现上述的目的，本实用新型的光固化3D打印智能生产线与控制器电性连接，包括带传送机构、至少两个夹具、至少两台超声波清洗机、至少两台光固化3D打印机、打印平台、感应组件及沿所述传送带长度方向位于所述光固化3D打印机与超声波清洗机之间的机械手。所述带传送机构包含沿水平方向布置的传送带及驱使所述传送带做回转运动的驱动组件；所述夹具设于所述传送带并沿所述传送带的长度方向排列，所述夹具开设有卡槽，所述传送带驱使所述夹具沿水平方向逐级输送；所述超声波清洗机位于所述传送带长度方向的一侧旁边，所述超声波清洗机中的清洗槽上设有卡槽；所述光固化3D打印机位于所述传送带长度方向的另一侧旁边，且所述光固化3D打印机与所述超声波清洗机同侧布置，所述光固化3D打印机中的平台构件设有卡槽及与气泵相连并安装于所述平台构件上的吸盘；所述打印平台可移离地卡于所述夹具、平台构件及超声波清洗机的卡槽上；所述感应组件用于与所述控制器及驱动组件一起控制所述夹具逐级输送；所述机械手负责所述夹具、光固化3D打印机及超声波清洗机三者之间的打印平台之间转送。

较佳地，所述光固化3D打印机包含机台、剥离机构、防沉淀机构、用于盛装光固化液体的料槽、位于所述料槽正上方的升降台、安装于所述升降台上的所述平台构件、安装在所述机台上并驱使所述升降台相对所述料槽升降的升降机构及安装在所述机台上并位于所述料槽对应下方的投影仪；其中，所述剥离机构包含绕水平布置的枢转轴枢接于所述机台上的枢摆台及驱使所述枢摆台绕所述枢转轴做上下枢摆的枢摆驱动器，所述枢摆驱动器安装在所述机台上，所述料槽安装在所述枢摆台上，所述料槽跟随所述枢摆台做上下枢摆；所述防沉淀机构包含循环泵、回收软管及输出软管，所述回收软管连接于所述循环泵的入口与所述料槽之间，所述输出软管连接于所述循环泵的出口与所述料槽之间，所述循环泵安装在所述机台上并驱使所述料槽内的光固化液体循环。

较佳地，所述料槽的每个侧壁各设有位于所述料槽内的循环管，所述循环管沿水平方向布置，所述循环管的纵向与所述料槽的侧壁的长度方向相一致，所述循环泵、输出软管、循环管及回收软管依次串在一起形成循环回路，所述循环管开设有沿水平方向排列的喷孔排，所有所述循环管中的喷孔排呈等高布置。

较佳地，所述机台设有一前一后的固定座，所述枢转轴的前端固定于前方的固定座上，所述枢转轴的后端固定于后方的固定座上，所述枢摆台的底部设有一前一后的轴承座，所述轴承座上安装有轴承，所述枢转轴还穿置于所述轴承上。

较佳地，所述机台包含底板、顶板及用于支撑所述底板和顶板的立架，所述顶板设有供所述枢摆台做上下枢摆用的运动空间，所述枢摆台位于所述运动空间内，所述枢摆驱动器及投影仪分别安装在所述底板内，所述固定座安装在所述顶板的底部处；所述枢摆驱动器为一输出轴呈朝上布置的转动电机，所述转动电机的输出轴连接有沿所述机台上下布置的枢摆丝杆，所述枢摆丝杆的上端滑套有丝杆接头，所述丝杆接头连接有关节，所述关节的上端与所述枢摆台连接，所述转动电机通过所述枢摆丝杆、丝杆接头及关节带动所述枢摆台上下枢摆。

较佳地，所述光固化3D打印机还包括快拆结构，所述快拆结构包含快拆压板、快拆杆、快拆手柄及快拆手柄座，所述快拆杆沿所述机台的上下方向向下依次穿过所述快拆手柄座和快拆压板后再旋入所述枢摆台内，所述快拆手柄位于所述快拆手柄座的上方并与所述快拆杆的上端枢接，且所述快拆手柄具有与所述快拆手柄座顶推配合的凸轮结构，所述快拆手柄座安装在所述快拆压板上；在所述快拆手柄相对所述快拆杆枢转过程中，带动所述凸轮结构与所述快拆手柄座相互顶推而实现所述快拆压板压紧或松开所述料槽。

较佳地，所述升降机构包含升机电机、升降导杆、升降丝杆及升降丝母，所述升机电机呈输出轴朝上布置的安装在所述机台上，所述升降导杆的上下两端分别安装于所述机台上，所述升降丝杆的上端安装在所述机台上，所述升降丝杆的下端与所述升机电机的输出轴固定连接，所述升降丝母滑套于所述升降丝杆上，所述升降台穿置于所述升降导杆上，所述升降丝母安装于所述升降台内。

较佳地，所述光固化3D打印机及超声波清洗机各沿垂直于所述传送带的方向排列成行。

较佳地，所述感应组件包含激光发射器及激光接收器，所述激光发射器及激光接收器中一者位于所述传送带对应的上方，所述激光发射器及激光接收器中的另一者位于所述传送带对应的下方。

较佳地，所述驱动组件包含第一带辊、第二带辊、驱动电机、主动带轮、从动带轮及同步带，所述第一带辊与第二带辊沿所述传送带的长度方向相隔开布置并被所述传送带所套设，所述从动带轮安装在所述第一带辊上，所述主动带轮安装在所述驱动电机上，所述同步带套设于所述主动带轮及从动带轮上。

与现有技术相比，由于本实用新型的光固化3D打印智能生产线与控制器电性连接并包括带传送机构、至少两个夹具、至少两台超声波清洗机、至少两台光固化3D打印机、打印平台、感应组件及沿传送带长度方向位于光固化3D打印机与超声波清洗机之间的机械手；当夹具在传送带的驱使下移动至遮挡感应组件的位置时，由感应组件将信号反馈于控制器，由控制器控制驱动组件停止对传送带的驱动，使得传送带停止继续输送夹具，此时的机械手抓走夹具处的打印平台，并将从夹具处抓走的打印平台放入到光固化3D打印机之平台构件的卡槽中；当机械手离开光固化3D打印机后，此时气泵通过电力压缩空气以产生气压，使得平台构件处的吸盘往下压而夹紧放入平台构件之卡槽中的打印平台；当光固化3D打印机在放入平台构件之卡槽中的打印平台上打印出三维模型后，气泵断开电源，使得吸盘松开平台构件处的打印平台，再由机械手抓走平台构件处的打印平台，并将该打印平台连同三维模型一起放入到超声波清洗机之清洗槽的卡槽中，由超声波清洗机进行超声波清洗，以去除残留的光固化液体；然后，机械手将超声波清洗机处的打印平台连同清洗好的三维模型一起抓走，再放入到夹具的卡槽中，由传送带继续输送，直接下一个夹具遮住感应组件，如此循环即可以实现自动化的生产。因此，本实用新型的光固化3D打印智能生产线具有的优点是：(1)将现有的3D模型生产流程中软件切片、添加耗材、装卸平台、光固化打印、拆卸模型及模型后处理合并成一个自动化生产流程，简化流程，提高生产效率。(2)配置至少两台光固化3D打印机及至少两台超声波清洗机，能够同时满足多品种同时打印的要求，极大地提高了生产效率。(3)采用机械化生产模式，无需人工操作，有效地减少光敏树脂对人体的伤害，节约生产成本。(4)由于光敏树脂对光线敏感，遇光容易固化，采用机械化生产模式可以在黑暗的环境中作业，有效提高材料的利用率。

附图说明

图1是本实用新型的光固化3D打印智能生产线的立体结构示意图。

图2是本实用新型的光固化3D打印智能生产线中的超声波清洗机的立体结构示意图。

图3是本实用新型的光固化3D打印智能生产线中的带传送机构及夹具安装在一起时的立体结构示意图。

图4是本实用新型的光固化3D打印智能生产线中的光固化3D打印机的立体结构示意图。

图5是图4所示的光固化3D打印机在隐藏机台后的立体结构示意图。

图6是图4所示的光固化3D打印机中的机台的立体结构示意图。

图7是图4所示的光固化3D打印机中的升降机构与打印平台组装在一起时的立体结构示意图。

图8是图4所示的光固化3D打印机中的剥离机构与料槽组装在一起时的立体结构示意图。

图9是图8所示的剥离机构与料槽组装在一起时的另一角度的立体结构示意图。

具体实施方式

为了详细说明本实用新型的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。

请参阅图1，本实用新型的光固化3D打印智能生产线1000与控制器电性连接，由控制器对本实用新型的光固化3D打印智能生产线1000的智能控制。本实用新型的光固化3D打印智能生产线1000应用于模具制作、医疗器械、文物保护及建筑设计等领域，用于将陶瓷颗粒与光敏树脂混合的光固化液体打印出三维模型，使得本实用新型的光固化3D打印智能生产线1000能制作骨科、牙科及微传感器等产品，但不以此为限。举例而言，在光固化液体的配比中，陶瓷颗粒的含量为50％左右，但不以此为限。可解理的是，控制器的具体控制原理及结构，为本领域普通技术人员所熟知，故在此不再详述。

其中，本实用新型的光固化3D打印智能生产线1000包括带传送机构200、至少两个夹具300、至少两台超声波清洗机400、至少两台光固化3D打印机100、打印平台500、感应组件(图中未示)及沿下面描述到的传送带210长度方向(即图1中传送带210上的双箭头所指)位于光固化3D打印机100与超声波清洗机400之间的机械手600；具体地，如图1所示，在本实施例中，光固化3D打印机100及超声波清洗机400各沿垂直于传送带210的方向排列成行，以便于机械手600的工作；举例而言，在本实施例中，夹具300的数量为四个，超声波清洗机400及光固化3D打印机100的数量各为三台，当然，根据实际需要可使夹具300为四个或更多，而超声波清洗机400及光固化3D打印机100的数量各为五台或更多，故不以此为限。

结合图3，带传送机构200包含沿水平方向布置的传送带210及驱使传送带210做回转运动的驱动组件220，由驱动组件220驱使传送带210运动，以实现输送夹具300的目的；具体地，在本实施例中，驱动组件220包含第一带辊221、第二带辊(图中未示)、驱动电机223、主动带轮224、从动带轮225及同步带226；第一带辊221与第二带辊沿传送带210的长度方向相隔开布置并被传送带210所套设，从动带轮225安装在第一带辊221上，主动带轮224安装在驱动电机223上，同步带226套设于主动带轮224及从动带轮225上，由驱动电机223通过主动带轮224、从动带轮225及同步带226三者组合能更平稳可靠地带动第一带辊221转动，并在第二带辊的配合下，实现传送带210做回转运动的目的，但不以此为限。

如图1及图3所示，夹具300设于传送带210并沿传送带210的长度方向排列，夹具300开设有卡槽310，传送带210驱使夹具300沿水平方向逐级输送。超声波清洗机400位于传送带210长度方向的一侧旁边，如图1中的左侧旁边；超声波清洗机400中的清洗槽410上设有卡槽420，由清洗槽420盛装满98％酒精溶液，以在接通电源后，进行超声波清洗，从而提高清洗效果。而光固化3D打印机100位于传送带210长度方向的另一侧旁边，如图1中的右侧旁边；且光固化3D打印机100与超声波清洗机400同侧布置，以便于机械手600的工作；光固化3D打印机100中的平台构件44设有卡槽46及与气泵相连并安装于平台构件44上的吸盘47，以在气泵通过电力压缩空气以产生气压时，由吸盘47往下压而夹紧放入平台构件44之卡槽46中的打印平台500，状态见图7所示。打印平台500可移离地卡于夹具300、平台构件44及超声波清洗机400的卡槽310、46、420上，以便于打印平台500的装卸。感应组件用于与控制器及驱动组件220一起控制夹具300逐级输送，举例而言，在本实施例中，感应组件包含激光发射器及激光接收器，激光发射器及激光接收器中一者位于传送带210对应的上方，激光发射器及激光接收器中的另一者位于传送带210对应的下方，以能更精准地控制夹具300的逐级输送，但不以此举例为限。而机械手600负责夹具300、光固化3D打印机100及超声波清洗机400三者之间的打印平台500之间转送，即，机械手600将夹具300处的打印平台500抓走并装入于光固化3D打印机100的平台构件44的卡槽46处，机械手600将平台构件44之卡槽46处的已打印出三维模型的打印平台500抓走并装入超声波清洗机400的卡槽420处，机械手600还将超声波清洗机400处的三维模型已清洗完的打印平台500抓走并装入夹具300的卡槽310中，但不以此为限；较优的是，机械手600为六轴机械手，当然还可以为三轴、四轴或五轴机械手，故不以此为限。更具体地，如下：

请参阅图4及图5，光固化3D打印机100包括机台10、剥离机构60、防沉淀机构70、用于盛装光固化液体的料槽20、位于料槽20正上方的升降台45、安装在升降台45上的平台构件44、安装在机台10上并驱使升降台45相对料槽20升降的升降机构40及安装在机台10上并位于料槽20对应下方的投影仪50。具体地，如图6所示，在本实施例中，机台10包含底板11、顶板12及用于支撑底板11和顶板12的立架13，使得顶板12、底板11及立架13三者构成框架结构，以便于外界部件的安装，当然，在其它实施例中，机台10还可以为其它结构组件，故不以此为限。

如图5、图8及图9所示，剥离机构60包含绕水平布置的枢转轴90枢接于机台10上的枢摆台61及驱使枢摆台61绕枢转轴90做上下枢摆的枢摆驱动器62。枢摆驱动器62安装在机台10上，料槽20安装在枢摆台61上，使得料槽20跟随枢摆台61做上下枢摆，从而使得料槽20内的光固化液体与打印平台500上的固化层由界面的边缘开始剥离。可理解的是，在本实施例中，由于机台10包含底板11、顶板12及立架13，故此时的枢摆驱动器62及投影仪50分别安装在底板11内，由底板11、顶板12及立架13三者构成框架结构将枢摆驱动器62及投影仪50收藏起来；而顶板12设有供枢摆台61做上下枢摆用的运动空间121，枢摆台161位于运动空间121内，因此使得光固化3D打印机100的外观更简洁美观，但不以此为限。

如图5及图8所示，防沉淀机构70包含循环泵71、回收软管72及输出软管73。回收软管72连接于循环泵71的入口与料槽20之间，输出软管73连接于循环泵71的出口与料槽20之间，使得安装在机台10上的循环泵71驱使料槽20内的光固化液体循环。具体地，在本实施例中，循环泵71选择为蠕动泵，但不以此为限；料槽20的每个侧壁各设有位于料槽20内的循环管21，循环管21沿水平方向布置，且循环管21的纵向与料槽20的侧壁的长度方向相一致，使得料槽20内的循环管21的纵向长度进行充分的延伸，循环泵71、输出软管73、循环管21及回收软管72依次串在一起形成循环回路，循环管21开设有沿水平方向排列的喷孔排211，所有循环管21中的喷孔排211呈等高布置，故借助循环管21及循环管21上的喷孔排211，使得循环泵71借助回收软管72将料槽20底部处的光固化液体抽出，然后经过输出软管73再返回设在料槽20每个侧壁(即四周)的循环管21内，由循环管21的喷孔排211喷出，使得光固化液体得到较好的搅拌，从而保持悬浮状态，因而确保了打印精度，但不以此为限。

如图4及图5所示，枢转轴90沿机台10的前后方向布置，且枢转轴90使枢摆台61的右端与机台10枢接，当然，根据实际需要由枢转轴90使枢摆台61的左端与机台10枢接，故不以此为限。同时，机台10设有一前一后的固定座14，枢转轴90的前端固定于前方的固定座14上，枢转轴90的后端固定于后方的固定座14上，使得枢转轴90借助固定座14固定于机台10上。枢摆台61的底部设有一前一后的轴承座63，轴承座63上安装有轴承631，枢转轴90还穿置于轴承631上，故借助枢转轴90与轴承631的配合而使得枢摆台61的上下枢摆更灵活可靠，更利于打印平台500上的固化层与料槽20的光固化液体的剥离，但不以此为限。可理解的是，由于机台10包含底板11、顶板12及立架13，故此时的固定座14是安装在顶板12的底部处，但不以此为限。

如图5及图7所示，枢摆驱动器62为一输出轴呈朝上布置的转动电机，转动电机的输出轴连接有沿机台10上下布置的枢摆丝杆64，枢摆丝杆64的上端滑套有丝杆接头65，丝杆接头65连接有关节66，关节66的上端与枢摆台61连接，使得电机通过枢摆丝杆64、丝杆接头65及关节66带动枢摆台61上下枢摆，进一步使得枢摆台61上下枢摆的可靠性，但不以此为限。

如图4、图5及图7所示，升降机构40包含升机电机41、升降导杆42、升降丝杆43及升降丝母(图中未示)。升机电机41呈输出轴朝上布置的安装在机台10上，升降导杆42的上下两端分别安装于机台10上，升降丝杆43的上端安装在机台10上，升降丝杆43的下端与升机电机41的输出轴固定连接，升降丝母滑套于升降丝杆43上，升降台45穿置于升降导杆42上，升降丝母安装于升降台45内；故在升机电机41驱使升降丝杆43转动时，由转动的升降丝杆43带动升降丝母沿升降丝杆43的纵向滑动，从而由滑动的升降丝母带动升降台45跟随滑动，因而由滑动的升降台45带动平台构件44连同打印平台500一起升降，而升降导杆42为升降台45的升降提供导向，从而提高了打印平台500升降的精度以确保打印精度。举例而言，在本实施例中，升降导杆42分别布置于升降丝杆43的两侧处，但不以此举例为限。可理解的是，在本实施例中，由于机台10包含底板11、顶板12及立架13，故此时的升降丝杆43的上端安装于顶板12上的立臂122处，升降电机41安装于顶板12的底部处，该升降电机41的输出轴向上穿过顶板12后再与升降丝杆43的下端固定连接；升降导杆42的上端安装于顶板12的立臂122处，升降导杆42的下端安装于顶板12处，但不以此为限。

如图5及图8所示，为了使得料槽20的装拆更方便，故光固化3D打印机100还包括快拆结构80，快拆结构80包含快拆压板81、快拆杆82、快拆手柄83及快拆手柄座84；快拆杆82沿机台10的上下方向向下依次穿过快拆手柄座84和快拆压板81后再旋入枢摆台61内，快拆手柄83位于快拆手柄座84的上方并与快拆杆82的上端枢接，且快拆手柄83具有与快拆手柄座84顶推配合的凸轮结构831，快拆手柄座84安装在快拆压板81上；故在快拆手柄83相对快拆杆82枢转过程中，带动凸轮结构831与快拆手柄座84相互顶推，从而实现快拆压板81压紧或松开料槽20，但不以此为限。

与现有技术相比，由于本实用新型的光固化3D打印智能生产线1000与控制器电性连接并包括带传送机构200、至少两个夹具300、至少两台超声波清洗机400、至少两台光固化3D打印机100、打印平台500、感应组件及沿传送带210长度方向位于光固化3D打印机100与超声波清洗机400之间的机械手600；当夹具300在传送带210的驱使下移动至遮挡感应组件的位置时，由感应组件将信号反馈于控制器，由控制器控制驱动组件220停止对传送带210的驱动，使得传送带210停止继续输送夹具300，此时的机械手600抓走夹具300处的打印平台500，并将从夹具300处抓走的打印平台500放入到光固化3D打印机100之平台构件44的卡槽46中；当机械手600离开光固化3D打印机100后，此时气泵通过电力压缩空气以产生气压，使得平台构件44处的吸盘47往下压而夹紧放入平台构件44之卡槽46中的打印平台500；当光固化3D打印机100在放入平台构件44之卡槽46中的打印平台500上打印出三维模型后，气泵断开电源，使得吸盘47松开平台构件44处的打印平台500，再由机械手600抓走平台构件44处的打印平台500，并将该打印平台500连同三维模型一起放入到超声波清洗机400之清洗槽410的卡槽420中，由超声波清洗机400进行超声波清洗，以去除残留的光固化液体；然后，机械手600将超声波清洗机400处的打印平台500连同清洗好的三维模型一起抓走，再放入到夹具300的卡槽310中，由传送带210继续输送，直接下一个夹具300遮住感应组件，如此循环即可以实现自动化的生产。因此，本实用新型的光固化3D打印智能生产线100具有的优点是：(1)将现有的3D模型生产流程中软件切片、添加耗材、装卸平台、光固化打印、拆卸模型及模型后处理合并成一个自动化生产流程，简化流程，提高生产效率。(2)配置至少两台光固化3D打印机100及至少两台超声波清洗机400，能够同时满足多品种同时打印的要求，极大地提高了生产效率。(3)采用机械化生产模式，无需人工操作，有效地减少光敏树脂对人体的伤害，节约生产成本。(4)由于光敏树脂对光线敏感，遇光容易固化，采用机械化生产模式可以在黑暗的环境中作业，有效提高材料的利用率。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。