Система процесса автоматической калибровки расположения платформы трехмерного принтера


B41F17 - Печатные машины специальных типов или для особых целей, не отнесенные к другим группам (ручные штемпели, инструменты типа щипцов для печатания или компостирования билетов и т.п. B41K; адресовальные машины или другое конторское печатное оборудование B41L; клеймение или маркировка упаковочного материала или готовых упаковок в упаковочных машинах B65B 61/00; устройства для печатания и выдачи билетов G07B)
B33Y30 -

 

Полезная модель относится к элементам управления и контроля трехмерных (3D) принтеров по технологиям FDM. Система автоматической калибровки расположения плоскости платформы 3D принтера содержит платформу-основание (1), датчик, термо-печатающую головку, состоящую из стационарной части (2) и экструзионной головки, пары скольжения или качения (3). Экструзионная головка содержит сопло (4), нагревательную камеру (5), радиатор (6). Между стационарной частью термопечатающей головки и экструзионной головкой, соосно пары скольжения, расположена пружина (9). Надежность калибровки платформы улучшена за счет установки тела датчика (7) на стационарной части печатающей головки, а воздействующего элемента (8) на экструзионной головке. Срабатывание датчика настраивается в пределах рабочего хода экструзионной головки. Срабатывание датчика происходит в момент поднятия экструзионной головки на величину h и составляет расстояние между воздействующим на датчик элементом при крайнем нижнем положении сопла и точкой его попадания в зону чувствительности датчика, 1 ил.

Заявляемая полезная модель относится к элементам управления и контроля трехмерных (3D) принтеров по технологии FDM (Fused Deposition Modeling - моделирование методом осаждения расплавленной нити), но также применима и к другим технологиям, где важно обеспечить одинаковое расстояние между печатающим органом печатной головки и плоскостью начала печати.

Известен персональный портативный 3D-принтер Up!Plus2 разработанный компанией PP3DP , в котором используется калибровка расположения платформы в ручном и в автоматическом режиме. При автоматическом режиме используется программное обеспечение, при ручном режиме - датчик калибровки с магнитом устанавливаемый в специальное гнездо на задней стенке принтера.

К недостаткам данной системы можно отнести обязательное демонтирование датчика после окончания процесса калибровки платформы.

Наиболее близким устройством того же назначения, который принят за прототип, является 3D-принтер с FDM (Fused Deposition Modeling - моделирование методом осаждения расплавленной нити) технологией печати открытого проекта RepRap (http://reprapologv.info/archive/1545/tochki-nad-vo%ce%9bo/) в котором используется автоматическая калибровка расположения платформы, например функции «bed autoleveling» или «auto bed leveling» прошивки Marlin 1.0.

К недостаткам данной автокалибровки является то, что:

- в случае применения механических датчиков, они должны быть съемными, чтобы не мешать процессу печати после завершения калибровки;

- датчики, автоматически убираемые с помощью миниатюрных сервоприводов, ухудшают повторяемость автокалибровки поскольку имеют не жесткую конструкцию;

- в случае применения бесконтактных датчиков, они должны быть стойкими к повышенной температуре в зоне их размещения, особенно в случае нагреваемого основания («heat bed») то есть плоскости начала печати;

- автокалибровкой отслеживается положение плоскости начала печати относительно датчика, хотя наиболее важным является отслеживание расстояние между этой плоскостью и нижней точкой сопла.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, является обеспечение надежности автоматической калибровки расположения плоскости платформы 3D-принтера, определяющееся более точным заданием или регистрацией положения эктрузионной головки, в частности нижней точки сопла, относительно плоскости начала печати и, как следствие, корректная печать 3D-модели.

Указанная техническая задача решается общим с прототипом наличием платформы-основания 3D-принтера, датчика, термопечатающей головки, состоящей из стационарной части, перемещающейся по линейным направляющим (перемещение по осям X и Y), соединенной посредством пары скольжения или качения с экструзионной головкой, содержащей сопло, нагревательную камеру, радиатор.

Для достижения указанного результата тело датчика крепится на стационарную часть термопечатающей головки, а воздействующий элемент, обеспечивающий срабатывание датчика, устанавливается на экструзионной головке, имеющей не более двух степеней свободы (перемещение вдоль оси и вращение вокруг нее). Геометрия воздействующего элемента может быть различной, необходимым условием является обеспечение срабатывания датчика.

Срабатывание датчика настраивается в пределах рабочего хода экструзионной головки и составляет расстояние h между воздействующим элементом при крайнем нижнем положении сопла и точкой попадания воздействующего элемента в зону чувствительности датчика. Использование воздействующего элемента, установленного на экструзионной головке позволяет отдалить само тело датчика от плоскости платформы, температура которой может достигать +120°С и тем самым негативно влиять на стабильность его работы. Поскольку срабатывание датчика происходит при одном и том же значении h, отпадает необходимость контроля размера сопел экструзионной головки, а значит, возможна их замена без ущерба калибровки расположения плоскости платформы. Дополнительной возможностью данной компоновки является использование датчика как дополнительного или единственного датчика нулевого положения по оси (положение «Home» оси ).

При недостаточной массе экструзионной головки для ее гарантированного крайнего нижнего положения, соосно паре скольжения (качения), устанавливается пружина.

В качестве датчика может быть использован оптический щелевой, бесконтактный емкостной, индуктивный или любой другой датчик, с возможностью регистрирования приближения воздействующего элемента, установленного на экструзионной головке. Выбор типа и конкретной модели датчика определяется исходя из требуемой точности процесса печати на каждой конкретной модели 3D-принтера.

Так же в качестве датчика может быть использовано электрическое замыкание двух контактов, один из которых закреплен на стационарной части печатающей головки, а другой на экструзионной головке, в том числе, если один или оба контакта датчика являются частью токопроводящих деталей соответствующих элементов.

На фиг. 1 - общий вид системы автоматической калибровки расположения плоскости платформы 3D-принтера.

Система (фиг. 1) содержит платформу-основание 1, печатающую головку, состоящую из стационарной части 2, соединенной посредством пары скольжения или качения 3 с экструзионной головкой, содержащей сопло 4, нагревательную камеру 5, радиатор 6, датчик 7, воздействующий элемент 8, пружину 9.

Калибровка плоскости платформы осуществляется следующим образом.

Для осуществления срабатывания датчика выполняется несколько этапов: подъем плоскости платформы 1 до касания нижней точки сопла 4; дальнейший подъем платформы вместе с экструзионной головкой на расстояние h, необходимое для срабатывания датчика. Расстояние h обеспечивается конструктивно и должно быть не больше длины хода экструзионной головки. Использование пружины 9 обосновано, в случае если масса экструзионной головки мала.

Для установления нулевого значения координаты с помощью того же датчика достаточно установить плоскость платформы (плоскость начала печати) в положение срабатывания датчика (экструзионная головка поднята на высоту h, координата =0 -h), а затем опустить экструзионную головку (увеличить координату Z) на величину h. Величина h должна быть известна и, как правило, ее значение заносится в прошивку 3D-принтера.

Благодаря данной схеме процесса калибровки расположения платформы, датчик не подвергается нагреву, точность калибровки плоскости платформы увеличивается, даже при использовании различных размеров сопел в экструзионной головке.

1. Система автоматической калибровки расположения плоскости платформы 3D принтера, содержащая платформу - основание, датчик, термопечатающую головку, состоящую из стационарной части, перемещающейся по линейным направляющим, и соединенной посредством пары скольжения или качения с экструзионной головкой, содержащей сопло, нагревательную камеру, радиатор, отличающаяся тем, что тело датчика закреплено на стационарной части термопечатающей головки, воздействующий элемент, обеспечивающий срабатывание датчика, располагается на экструзионной головке, имеющей не более двух степеней свободы, срабатывание датчика в процессе калибровки платформы, настраиваемое в пределах рабочего хода экструзионной головки, происходит в момент поднятия экструзионной головки на величину h и составляет расстояние между воздействующим на датчик элементом при крайнем нижнем положении сопла и точкой его попадания в зону чувствительности датчика.

2. Система автоматической калибровки расположения плоскости платформы 3D принтера по п. 1, отличающаяся тем, что между стационарной частью термопечатающей головки и экструзионной головкой, соосно пары скольжения, расположена пружина.

3. Система автоматической калибровки расположения плоскости платформы 3D принтера по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве датчика может быть использован оптический щелевой, бесконтактный ёмкостной, индуктивный или любой другой датчик, с возможностью регистрирования приближения воздействующего на датчик элемента.

4. Система автоматической калибровки расположения плоскости платформы 3D принтера по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве датчика и воздействующего элемента может быть использовано электрическое замыкание двух контактов.



 

Похожие патенты:
Наверх