具有便利的初始化的立体光刻机器的制作方法

本发明涉及一种具有非常简单的初始化(initialization)的立体光刻机器(stereolithographymachine)，因此其适于被甚至不熟练的操作者使用。

背景技术：

众所周知，立体光刻机器典型地包括适于容纳光敏树脂的储箱，其底部具有面向所述底部并支撑正在形成的三维物体的建模板。建模板与移动单元相关联，该移动单元适于根据正交于储箱的底部的移动方向移动建模板。

在所述机器能够用来制造三维物体之前，必须要对其进行初始化，以使得移动单元可以与储箱的底部距任意预定距离自主且精确地布置建模板。

所述初始化是必要的，因为通常由塑料材料制成的储箱的尺寸预先是不知道的，并且在尺寸和形状方面受到公差的限制。因此，当首次使用机器并且每次更换储箱时，必须进行初始化过程。

初始化避免了由于建模板的不正确定位以及源自物体的第一层的不完全粘附到建模板而导致的加工废料造成的对储箱底部的损坏。

根据初始化过程，首先将建模板放置成与储箱的底部接触，保持其从移动单元释放，以这样的方式允许其根据储箱的底部的取向被引导。

为此，建模板通过滑动装置与移动单元相关联，该滑动装置根据所述移动方向向建模板给予相对于移动单元的一定程度的相对移动，从而也允许其呈现一定的倾斜度。

在将建模板放置成与储箱的底部接触之后，操作者作用在从移动单元朝向建模板突出的相对的可调整的间隔元件上，并使其延伸直到其与建模板本身接触为止。

接下来，操作者用螺钉以便在建模板上施加牵引作用，从而将其抵靠所述间隔元件锁定。

以这种方式获得的位置由移动单元的控制系统存储。

上述刚刚描述的初始化过程具有相当复杂的缺点，因而不适于不熟练的操作者的应用。

所述过程造成另外的缺陷，其由以下事实构成，如果用不同的力将各种间隔元件抵靠建模板紧固，则它们造成建模板本身的不精确定位。

根据该过程，为了避免上述缺点，在建模板和储箱的底部之间插置纸片。在将建模板放置成与储箱的底部接触并紧固间隔元件之后，操作者确保仍然可在建模板下方移除纸片，这样确保不存在局部压力。

然而，所述操作造成使初始化过程甚至更复杂的缺点。

此外，由于纸片的插置，在初始化过程结束时，建模板被不完全地搁置在储箱的底部上，但是与纸片间隔开对应于片材的厚度的距离。

由于所述厚度根据所使用的片材而显著变化，因而增加了另外的缺点，其由以下事实表示，在初始化过程中引入变量，从而再次限制了可获得的精度。

此外，所述片材的插置导致由以下事实表示的限制：初始化过程不可用充满树脂的储箱进行。

为了至少部分地克服所述缺点，已经开发了立体光刻机器的另外已知的实施例，其中储箱由弹性元件支撑，弹性元件允许储箱本身在建模板的移动方向上的某些偏移(excursion)。

所述偏移避免了执行初始化过程的需要，因为弹性元件易变形使得有可能补偿储箱的尺寸的偏差。

然而，由于所述偏差是预先不知道的，因而在构造三维物体的第一层期间，建模板将相对于储箱的底部处于不正确的位置，从而导致层本身的错误执行。

因此，在上述实施例中，除了与要获得的三维物体的几何形状严格相关的那些之外，还有必要制作一些“一次性”初始层，然后将在加工周期结束时消除所述初始层。

为了正确地消除所述初始层，将有必要在层本身和物体之间插置容易断裂的一些元件，其中所述易断裂元件占据另外的层。

显然，所述附加层造成增加整体加工时间和产生该物体所必需的树脂的量的缺点。

技术实现要素：

本发明旨在克服上述已知类型的立体光刻机器的典型的所有所述缺陷和限制。

具体地，本发明的目的在于提供一种可使用与上述过程相比更简单的过程进行初始化的立体光刻机器。

本发明的另一个目的在于允许机器以更精确的方式进行初始化，而不使过程更复杂。

所述目的通过根据主要权利要求的立体光刻机器实现。进一步的细节和特征在相应的从属权利要求中指定。

有利地，更容易初始化机器的事实使得它也适合于由非熟练操作者使用。

还有利地，容易初始化本发明的机器的事实使得有可能与已知类型的机器相比更快速地进行初始化过程，从而减少机器停机。

仍然有利地，采用本发明的机器可实现的更高的初始化精度消除了为三维物体提供附加的初始层的需要，从而减少了制造物体所需的时间和树脂的必要量。

附图说明

将在本发明的优选实施例的描述中突出显示所述目的和优点以及下面描述的其他目的和优点，其通过参考附图的非限制性示例提供，其中：

-图1示出了本发明立体光刻机器的轴测视图；

-图2示出了图1所示立体光刻机器的前视图；

-图3示出了图1所示立体光刻机器的轴测视图，其中建模板与移动单元分开；

-图4和图5示出了两个不同的操作配置中的与图1所示立体光刻机器的移动单元相关联的建模板的侧面剖视图；

-图6示出了在另外的操作配置中的图1所示立体光刻机器的侧面剖视图；

-图7示出了与图1所示立体光刻机器的移动单元相关联的建模板的前视剖视图；

-图8示出了适于将建模板连接到图1所示立体光刻机器中的移动单元的联接单元的一部分的分解图；

-图9示出了建模板和联接单元的一部分的分解图，该联接单元适于将建模板连接到图1所示立体光刻机器中的移动单元；

-图10示出了处于不同操作配置中的图1所示立体光刻机器的前视图；

-图11示出了处于另外的操作配置中图1所示立体光刻机器的侧视图。

具体实施方式

整体由图1－3中的1表示的作为本发明主题的立体光刻机器包括适于容纳光敏树脂并设有底部2a的储箱2。

该机器1还包括面向所述底部2a并适于支撑正在形成的三维物体的建模板3。

还存在适于根据正交于底部2a的移动方向z移动建模板3的移动单元4，该移动单元能够将建模板3布置成与底部2a本身接触，并且优选地但非必要地包括步进电机4a。

建模板3通过联接单元5与移动单元4相关联，该联接单元5包括第一联接构件6和第二联接构件7，第一联接构件6与移动单元4成一体，第二联接构件7与建模板3成一体，并且根据移动方向z相对于第一联接构件6可移动，以这样的方式限定多个相互配置(mutualconfiguration)。

第一联接构件6和移动单元4与彼此成一体的事实意味着，在机器1的操作步骤期间，第一联接构件6通过移动单元4在移动方向z上被移动。

以这种方式，第一联接构件6能够移动与其相关联的第二联接构件7，并由此也能够根据所述移动方向z移动建模板3。

优选地，并且如图1所示，第一联接构件6包括从支撑柱突出的一对板状本体，所述支撑柱根据移动方向z延伸(develop)，并且板状本体与所述支撑柱可移除地相关联，以便根据所述移动方向z被移动。

联接单元5使得有可能进行上述初始化过程，其相对于移动单元4调整建模板3的位置，以便补偿储箱2的底部2a的尺寸的可能变化。

优选地，联接构件6,7被配置成允许建模板3相对于移动单元4在移动方向z上的平移以及建模板3围绕垂直于移动方向z的第一轴线的旋转。

还优选地，所述联接构件6,7被配置成允许建模板3也根据垂直于移动方向z和所述第一轴线的第二轴线相对于移动单元4旋转。

有利地，建模板3的旋转使得有可能将其位置适配到储箱2的底部2a，以便补偿储箱2从正交于移动方向z的平面的可能偏差，如图10和图11中所示。

优选地，联接构件6,7被配置成使得也有可能在加工周期结束时从移动单元4移除建模板3，如从图1和图3之间的比较能够理解的，以这样的方式能够舒适地移除三维物体。

机器1还包括紧固装置8，其适于被操作以便锁定两个联接构件6,7的相互移动，并且使建模板3和移动单元4彼此成一体，而与它们的相互配置无关。

所述紧固装置8使得有可能进行机器1的初始化。

事实上，当紧固装置8处于释放配置中时，假设任意一个所述相互配置，两个联接构件6和7相对于彼此自由移动。

在所述条件下，如上所述，联接构件6,7使得有可能相对于移动单元4调整建模板3的位置。

反之亦然，当紧固装置8操作时，它们锁定联接构件6,7之间的相互运动，以便确定建模板3相对于移动单元4的稳定位置。

根据本发明，紧固装置8被配置成根据与建模板3的移动方向z正交的紧固方向x将所述两个联接构件6,7抵靠彼此紧固。

由于所述配置，由紧固装置8施加的力基本上平行于储箱2的底部2a，因此它们不影响建模板3在移动方向z上的定位。

具体地，紧固装置8将建模板3刚好锁定在一个位置，在该位置中，当建模板3与底部2a接触时，建模板自发地呈现。

因此，所述紧固装置8不会导致建模板3和底部2a之间的接触压力缺乏均匀性。

因此，不必再验证建模板3的接触压力的正确分布。

因而，已经实现了便于机器1的初始化过程的目的，因此使得机器1适合于被甚至不熟练的操作者使用。

由于不必在建模板3和底部2a之间插置纸片以验证接触压力的分布，所以有可能避免定位误差，该误差由于以下事实：纸片的厚度不是精确已知的，因此实现了获得非常精确的初始化过程的另外目的。

因此，可开始加工三维物体，同时不需要提供“一次性”附加层。

因此，有利地，有可能减少生产物体所需的时间以及为此目的使用的树脂的量。

还有利地，没有附加的层消除了以连续的整理操作移除它们的需要，从而进一步增加了机器1的易用性。

不需要使用纸片来控制压力分布的事实带来另外的优点，即使在储箱2中存在树脂的情况下也允许进行初始化过程，而无需将其清空。

此外，一旦建模板3已经被放置成与底部2a接触并且已经被固定到移动单元4，就以这种方式获得的位置可被移动单元4的控制系统直接用作用于加工周期的参考位置。

因此，在不需要进行机器的进一步设置的情况下有可能开始加工周期，从而在易用性和加工时间方面具有进一步的优点。

优选地，联接单元5被配置成在第二联接构件7朝向底部2a移动期间限定第二联接构件7相对于第一联接构件6的止动位置。

此外，联接单元5包括强制装置(forcingmeans)9，其被配置成强制第二联接构件7处于所述止动位置。

有利地，所述强制装置9确保在初始化过程期间将建模板3保持与储箱2的底部2a接触。

所述强制装置9可包括建模板3的静载荷，其倾向于将建模板3向下推动，从而克服任何可能的摩擦。

在任何情形下，强制装置9优选地包括有利地能够保证建模板3与底部2a的精确接触的推进装置19。

关于紧固装置8，优选地并且可在图7中观察到，它们包括两个夹爪10,11，所述夹爪彼此相对，并且设有面向联接构件6,7的对应的接触表面16。

紧固装置8还包括适于改变所述夹爪10,11的相互距离的调整装置12，所述调整装置优选地包括在图9中可见的螺钉21，其两个端部分别与两个夹爪10,11相关联，并且优选地适于通过旋钮32操作。

有利地，所述夹爪10,11使得有可能以特别简单的方式紧固两个联接构件6,7。

优选地但非必要地，所述夹爪10,11被布置在相对于联接构件6,7的对应的相对侧面上，并且它们的接触表面16相互面向彼此，以这样的方式通过相互接近的移动从外侧紧固联接构件6,7。

根据附图中未示出的变型实施例，两个夹爪10,11可布置成使它们各自的接触表面16彼此相互相对，以这样的方式通过移动两个联接构件6,7远离彼此从内侧紧固两个联接构件6,7。

在上述两种情况下，第二联接构件7优选地包括两个联接元件13,14，其根据相应的旋转轴线y1，y2与建模板3旋转地相关联，夹爪10,11被布置成使得它们分别面向所述联接元件13,14。

具体地，所述旋转轴线y1，y2垂直于移动方向z，并且相互平行且与彼此间隔开，以这样的方式使得联接元件13,14围绕所述轴线y1，y2的旋转有可能使建模板3围绕先前提及的第一轴线相对于移动单元4倾斜，如图10所示。

同时，如图11所示，所述联接元件13,14还允许建模板3围绕先前提及的第二轴线旋转，如图11所示。

优选地，经由通过相应的连接部分15使联接元件13,14与建模板3相关联，获得联接元件13,14与建模板3的所述旋转连接，所述连接部分围绕上述对应的旋转轴线y1,y2是柔性的。

还显而易见的是，在本发明的变型实施例中，所述连接部分15可由铰链元件替环。

优选地，并且如图7所示，面向对应的联接元件13,14的每个夹爪10,11的接触表面16具有凸面形状。

所述凸面形状允许夹爪10,11也相对于联接元件13,14在倾斜位置施加它们的紧固动作，从而进一步便于初始化过程。

所述可能性使得也可能在垂直于紧固方向x的方向上将每个夹爪10,11约束到对应的联接元件13,14，例如使用相同的紧固螺钉21，紧固螺钉21被布置成使其穿过隶属于两个联接元件13,14的孔，如图9所示。

刚刚在上面描述的配置使得有可能使用夹爪9,10作为保持把手，其允许建模板3在其从移动单元4移除期间和之后被安全地保持。

优选地，存在装置，其适于防止夹爪10,11围绕所述螺钉21的旋转，并且优选地包括如图9所示的凹陷部34，凹陷部34隶属于每个夹爪的接触表面16，并且根据紧固方向x与对应的参考本体33滑动相关联。

优选地，并且如图7所示，联接单元5包括间隔元件17，其插置在联接元件13,14之间，并且其根据紧固方向x的宽度不超过并且优选地小于根据相同方向的第一联接构件6的宽度，以这样的方式允许联接元件13,14抵靠第一联接构件6实际紧固。

间隔元件17在垂直于紧固方向x的方向上被约束到每个联接元件13,14，同时能够相对于联接元件13,14自身旋转。

所述约束使得有可能与推进装置19配合使用间隔元件17，以便朝向储箱2的底部2a推进建模板3。

优选地，通过在图9中也是可见的多个销25获得刚刚在上面描述的约束，销25中的每一个具有固定到联接元件13,14的第一端部和可移除地插入设置在间隔元件17中的凹陷部的第二相对端部。

优选地，所述第二端具有球形形状，以这样的方式允许间隔元件17相对于联接元件13,14的旋转，以及间隔元件17根据紧固方向x的平移。

移动单元4的第一联接构件6适于定位在联接元件13,14之间，并且包括凹陷部18，凹陷部18被配置成根据入射到移动方向z的方向滑动地容纳所述间隔元件17，并且允许其根据移动方向z移动。

凹陷部18分别通过上板26和下板27相对于移动方向z被界定在相对侧面上。具体地，下板27的表面28在移动方向z上限定间隔元件17的行程末端，移动方向z对应于第二联接构件7相对于第一联接构件6的所述止动位置。

优选地，并且如图7所示，将第二联接构件7强制在止动位置的推进装置19布置在凹陷部18中，并且面向间隔元件17，以这样的方式推进处于上述止动位置的间隔元件17。

还优选地并且如图8所示，所述推进装置19包括多个推进元件30，优选地为三个或多于三个，所述推进元件根据移动方向z与第一联接构件6滑动地相关联，并且保持在这样的位置中，使得它们通过对应的弹簧的动作在凹陷部18内侧突出。

优选地，所述推进元件30具有球形表面，其甚至在间隔元件17倾斜时有利地确保了与间隔元件17的良好接触，并且此外，还有利于在将建模板3与移动单元4联接期间将间隔元件17引入凹陷部18内侧。

优选地，推进元件30在移动方向z上的滑动移动由止动装置限制，所述止动装置防止它们脱离第一联接构件6并且优选地包括弹性环31。

优选地，机器1还包括止动装置20，其被配置成当第二联接构件7相对于第一联接构件6布置在止动位置时防止激活紧固装置8。

有利地，当建模板3从储箱2的底部2a上升时，所述止动装置20的存在防止建模板3紧固到移动单元4。

以这种方式，确保了在初始化过程期间联接构件6和7之间的相对移动，从而避免了在建模板3的向下移动期间对储箱2的底部2a的任何损坏。

优选地，并且如图4所示，止动装置20包括在正交于螺钉21的纵向轴线的方向上从螺钉21突出的成形本体22，以及隶属于移动单元4的止动本体23。

成形本体22和止动本体23被配置成使得当建模板3相对于移动单元4布置在所述止动位置时，成形本体22和止动本体23在螺钉21的旋转期间相互干扰，如图4所示，并且当建模板3相对于移动单元4布置在上述上述间隔位置时，成形本体22和止动本体23从彼此释放。

因此能够理解的是，当建模板3搁置在储箱2的底部2a上时，移动单元4朝向储箱2的底部2a的足够的位移导致止动本体23相对于成形本体22的位移，以这样的方式释放成形本体22。

因此，在所述位置上，紧固装置8可以将建模板3固定到移动单元4的方式操作。

优选地，止动本体23与移动单元4弹性地相关联，使得当螺钉21在与夹爪10,11的松开相对应的方向上从联接元件13,14旋转时，成形本体22可将其从其受限位置移动，如图5所示，但不是螺钉21在对应于夹爪10,11抵靠联接元件13,14紧固的旋转方向上的旋转期间。

有利地，止动本体23的所述配置允许夹爪10,11独立于建模板3的位置相对于移动单元4的松开，以便总是允许移除建模板3。

优选地，通过借助优选地由谐波钢制成的柔性箔24将止动本体23连接到移动单元4的下板27来满足上述要求。

在实践中，立体光刻机器1的初始化过程是通过将建模板3布置成与移动单元4和释放的紧固装置8相关联来进行的，以这样的方式允许所述两个部件相对于彼此的相对移动。

接下来，操作者以这样的方式激活移动单元4，以便将建模板3布置成与储箱2的底部2a接触，如图6所示。

在这种状况下，建模板3处于稳定的位置，并且考虑到第二联接构件7与建模板3成一体，移动单元4的任何进一步的激活可仅仅促使第一联接构件6相对于第二联接构件7的位移。

移动单元4的激活继续，直到第二联接构件7相对于第一联接构件6根据移动方向z的位置是允许的位置中的中间位置，并且在任何情况下都使得止动装置20被释放。

接下来，操作者以将建模板3固定到移动单元4的方式激活紧固装置8。

因此，有可能立即开始加工周期，因为机器1的控制系统可存储移动单元4的位置作为加工周期的基准位置。

因此，从上述描述中能够理解的是，立体光刻机器实现了本发明的所有目的。

具体地，本发明机器的紧固装置在平行于储箱的底部的方向上起作用的事实消除了适于调整建模板并且已知类型的机器的初始化所需的复杂的一系列的操作，从而使过程简单的多。

此外，紧固装置在平行于储箱的底部的方向上起作用的事实避免了在建模板和储箱的底部之间产生不均匀的接触压力，该接触压力将导致建模板本身的不精确的定位，以及需要通过插置在板和储箱的底部之间的间隔元件来检查定位精度，这将在定位中引入另外的变量。