一种快速更换液晶屏的机械结构及3D打印机的制作方法

一种快速更换液晶屏的机械结构及3d打印机
技术领域
1.本发明涉及3d打印领域，尤其涉及lcd打印机的一种机械结构及应用这种机械结构的3d打印机。


背景技术：

2.lcd打印是较为新兴的3d打印技术，光源由下往上经过液晶屏形成图形照射到成型基板与树脂槽底部之间的树脂上，使树脂固化于成型基板；成型基板浸没在树脂中，树脂被储存于树脂槽中，树脂槽安置在液晶屏上，树脂槽底面的透明柔性离型膜与液晶屏上表面贴合；多层打印后得到最终的产品，在完成每层打印后，成型基板都需要进行升降以使树脂回流，而液晶屏也会切换出下一层的图形。
3.现有的lcd打印机均将成像液晶屏安装在一底板上，并在该底板上放置树脂槽；液晶屏多采用粘胶固定在底板上，且只有液晶屏的下方边缘与底板连接，存在粘接不一致、粘接牢度不稳定等问题，长时间打印作业后，液晶屏存在松动的风险；而且由于将树脂固化时往往需要大功率的紫外光照射，紫外光对液晶屏有一定的损害作用，被照射后容易老化，且除紫外光外，还需要承受曝光机构的高温烘烤，所以液晶屏在3d打印机中是一个易损件，寿命通常较短，故需要经常更换液晶屏，而用上述安装方法，会使得液晶屏更换拆卸困难，残胶难清理，更换过程繁琐，且有漏液隐患，需专业人员操作。
4.此外，工作时，成型基板在上升时会带动树脂槽的离型膜向上形变，而离型膜与液晶屏之间真空吸附，且液晶屏上方并无固定手段，液晶屏在真空吸附作用下也会受到向上的牵引力，因此容易发生松动或侧倾，从而影响其作为基准的水平程度，进而使得打印精度显著降低。


技术实现要素：

5.为了解决上述的技术问题，本发明首先提供了一种快速更换液晶屏的机械结构，在底板上设置第一安装位、第二安装位以及凸台，在第一安装位上安装液晶屏，并在第二安装位上安装压圈，压圈将液晶屏锁定在第一安装位上；凸台在第一安装位与第二安装位之间，如有树脂意外渗漏到该机械结构中时，凸台可阻隔树脂进入第一安装位，防止树脂继续向下渗漏，对3d打印机造成影响。
6.进而提供了一种3d打印机，将上述机械结构设置在机架上，该机械结构位于光源上方，并通过该机械机构将树脂槽与3d打印机内部隔开，便于更换液晶屏的同时，防止树脂槽中不慎漏出的树脂进入3d打印机内部。
7.本发明的技术方案是这样实现的：一种快速更换液晶屏的机械结构，包括：底板，配置为该机械结构的主体支撑，底板上开设有窗口，在窗口外周设有用于安装液晶屏的第一安装位，第一安装位外侧设有环状的凸台，凸台配置为阻隔树脂进入第一安装位，凸台外侧还设有第二安装位；
压圈，用于将液晶屏锁定在第一安装位中，所述压圈可拆卸地安装在底板的第二安装位上，并且压圈在安装状态时跨过凸台以保持就位。
8.本方案中，液晶屏不再通过粘胶固定等手段与底板固定连接，而是通过压圈锁定的机械安装手段进行可拆卸连接，液晶屏老化后，直接拆下压圈，从第一安装位中拿出液晶屏即可进行拆卸更换，使得液晶屏更换拆卸方便，无需清理残胶，更换过程简单，无需专业人员进行；且压圈从上往下对液晶屏施加锁定，使液晶屏即使受到离型膜产生的真空吸附也不会松动，从而保持良好的工作稳定性；此外，凸台设置在第一安装位与第二安装位之间，即使树脂意外渗入该机械结构中，凸台也能将树脂阻隔在第一安装位外，防止树脂继续向下渗漏，对打印机造成影响，同时凸台又能为液晶屏与压圈提供安装限位，方便两者安装，因此拆装液晶屏均更加方便快捷，容易操作。
9.作为优选：所述压圈包括外圈部与内圈部；外圈部位于第二安装位中，外圈部配置为与第二安装位可拆卸安装；压圈在安装状态时，内圈部部分处在凸台上方，内圈部另一部分处在第一安装位中。
10.压圈的内圈部与外圈部功能明确，外圈部用于与底板的可拆卸连接，内圈部向内延伸到第一安装位中，可对处于第一安装位中的液晶屏进行锁定。
11.作为优选：内圈部向上凸出于外圈部上表面，并且内圈部减薄形成锁定位，锁定位部分搭在凸台上表面，锁定位另一部分配置为将液晶屏压紧在第一安装位中。
12.压圈的形状并非简单的平整板状，而是具有一定的高低变化和弯折，类似阶梯状，而内圈部所处水平面比外圈部更高，以越过凸台对液晶屏进行锁定；具体来说，压圈是通过内圈部形成的锁定位对液晶屏进行由上往下的锁定，防止液晶屏受到向上的力而松动，解决了液晶屏锁定的问题。
13.作为优选：液晶屏，所述液晶屏置于第一安装位后，液晶屏与凸台内侧面贴靠，且液晶屏上表面高于凸台上表面。
14.由于压圈的内圈部向上减薄以及锁定位的存在，液晶屏上表面若低于凸台上表面，则无法通过压圈完成对液晶屏的锁定，液晶屏仍可能在内部活动，对打印工作产生不利影响。
15.作为优选：所述压圈为环状框架；所述压圈下表面还设有环状遮光膜，遮光膜至少部分配置为安装在液晶屏上表面边缘。
16.遮光膜遮挡液晶屏边缘可能折射/散射出的光线，这些非预期的光线可能改变部分区域光强，在3d模型表面的部分位置产生过曝，导致3d打印模型表面粗糙、出现纹理；此外，这些非预期的光线可能促使树脂发生非预期的固化，从而产生碎屑，碎屑在树脂中悬浮则可能导致打印失败、离型膜损伤等问题。
17.作为优选：
所述液晶屏包括lcd屏幕与玻璃垫板；lcd屏幕，位于玻璃垫板上方，配置为对3d打印进行成像；玻璃垫板上表面高于或等于凸台上表面，玻璃垫板包括：支撑部，位于lcd屏幕(21)垂直投影区域内，配置为支撑lcd屏幕；锁定部，位于lcd屏幕垂直投影区域外周，配置为至少部分被压圈的锁定位压紧。
18.lcd屏幕需进行工作，因此压圈压在玻璃垫板上更加合理；锁定部部分或全部被压圈锁定位压紧均可。
19.作为优选：压圈的内圈部上表面高度不超过lcd屏幕上表面高度。
20.lcd屏幕作为3d打印的基础面，需要与树脂槽直接接触，若低于压圈内圈部高度，则将与树脂槽底部产生悬空，严重影响打印效果；因此lcd屏幕上表面高于压圈上表面是必要的，以使树脂槽底部的离型膜更好地与lcd屏幕贴合。
21.作为优选：所述窗口外周为阶梯状的安装部，所述第一安装位与第二安装位均位于安装部；安装部还包括第三安装位与第四安装位；第三安装位位于第一安装位与窗口之间，并配置为安装菲涅尔透镜；第四安装位位于第二安装位的外侧，并配置为安装树脂槽。
22.菲涅尔透镜用于将光源发射的散射光路重新校正为直射光。
23.作为优选：所述液晶屏上表面高于第四安装位安装平面，从而配置为向上顶升树脂槽底部的离型膜以使离型膜绷紧。
24.液晶屏与压圈向上凸出于第四安装位，可向上顶起树脂槽下柔性的离型膜，从而将其绷紧，有利于提高模型精度。
25.作为优选：所述第三安装位至第一安装位之间具有阶梯式上升并形成有第一台阶，所述第一台阶配置为对菲涅尔透镜进行限位；所述第二安装位与第四安装位之间具有阶梯式上升并形成有第二台阶，所述第二台阶配置为对树脂槽进行限位。
26.第一台阶与第二台阶有利于菲涅尔透镜和树脂槽的安装、固定。
27.作为优选：固定板，固定板通过螺钉安装在底板下方；液晶屏包括用于电连接的排线，凸台内侧相应开设有上下贯通的排线孔，排线穿过排线孔并插设在固定板上。
28.排线设置在凸台内侧开设排线孔，能有效避免渗漏的树脂污染排线，影响到lcd屏幕的正常工作；一改原本水平布置的排线安装方式，而改换为竖直布置，以使液晶屏被压圈压住的同时不影响排线，结构更加合理。
29.一种3d打印机，包括上述快速更换液晶屏的机械结构，以及：机架，配置为该3d打印机的主体支撑；升降模组，设置在机架上，升降模组配置为带动打印平台进行往复升降；打印平台，设置在升降模组上，打印平台配置为待打印的模型成型于该打印平台
上；树脂槽，配置为储存树脂；光源，设置在机架上，光源配置为向上发射光线；所述机械结构设置在机架上，该机械结构位于光源的上方，树脂槽设置在该机械结构上。
30.采用了上述技术方案的本发明的设计出发点、理念及有益效果是：本方案中，液晶屏不再通过粘胶固定等手段与底板固定连接，而是通过压圈锁定的机械安装手段进行可拆卸连接，液晶屏老化后，直接拆下压圈，从第一安装位中拿出液晶屏即可进行拆卸更换，使得液晶屏更换拆卸方便，无需清理残胶，更换过程简单，无需专业人员进行；且压圈从上往下对液晶屏施加锁定，使液晶屏即使受到离型膜产生的真空吸附也不会松动，从而保持良好的工作稳定性；此外，凸台设置在第一安装位与第二安装位之间，即使树脂意外渗入该机械结构中，凸台也能将树脂阻隔在第一安装位外，防止树脂继续向下渗漏，对打印机造成影响，同时凸台又能为液晶屏与压圈提供安装限位，方便两者安装，因此拆装液晶屏均更加方便快捷，容易操作。
附图说明
31.图1为本发明在实施例中该机械结构的爆炸图；图2为本发明在实施例中lcd 3d打印机的立体结构示意图；图3为本发明在实施例中底板的立体结构示意图；图4为本发明在实施例中压圈的立体结构示意图一；图5为本发明在实施例中压圈的立体结构示意图二；图6为本发明在实施例中该机械结构组装完成后的立体结构示意图；图7为本发明在实施例中该机械结构的剖视图；图8为图7的局部放大图；图9为本发明在实施例中玻璃垫板的立体结构示意图。
32.各附图标记为：底板1；液晶屏2；lcd屏幕21；玻璃垫板22；支撑部221；锁定部222；压圈3；外圈部31；内圈部32；锁定位33；窗口4；安装部5；第一安装位51；第二安装位52；第三安装位53；第四安装位54；凸台6；机架7；曝光机构8；树脂槽9；成型基板10；打印平台11；升降模组12；遮光膜13；菲涅尔透镜14；固定板15；沉头螺钉16；排线17；排线孔18；卡钩19。
具体实施方式
33.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
35.在本发明的描述中，术语“至少一个”指一个或一个以上，除非另有明确的限定。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.本发明的具体实施方式如下：如图1、6所示，本发明提供了一种快速更换液晶屏的机械结构，包括底板1、液晶屏2以及压圈3；底板1配置为该机械结构的主体支撑，底板1上开设有供光线进入的窗口4，在窗口4周围设有用于安装液晶屏2的第一安装位51，第一安装位51外侧设有环状的凸台6，凸台6外侧还设有用于安装压圈3的第二安装位52；液晶屏2置于底板1的第一安装位51上，压圈3通过螺丝固定安装在底板1的第二安装位52上并跨过凸台6将液晶屏2锁定在第一安装位51中；凸台6配置为防止树脂进入机器内部。
37.本方案中，液晶屏2不再通过粘胶固定等手段与底板1固定连接，而是通过压圈3锁定的机械安装手段进行可拆卸连接，液晶屏2老化后，直接拆下压圈3，从第一安装位51中拿出液晶屏2即可进行拆卸更换，使得液晶屏2更换拆卸方便，无需清理残胶，更换过程简单，无需专业人员进行；且压圈3从上往下对液晶屏2施加锁定，使液晶屏2即使受到离型膜产生的真空吸附也不会松动，从而保持良好的工作稳定性；此外，树脂槽9中的树脂具有漏液风险，可能存在因树脂槽9的离型膜破损或操作不当导致树脂材料从树脂槽9中渗漏的情况，此时拆卸液晶屏2会使漏出的树脂沿着底板1流向窗口4中进而滴入机器内部，而凸台6设置在第一安装位51与第二安装位52之间，即使树脂意外渗入该机械结构中，凸台6也能将树脂阻隔在第一安装位51外，防止树脂继续向下渗漏，对打印机造成影响，同时凸台6又能为液晶屏2与压圈3提供安装限位，方便两者安装，因此拆装液晶屏2均更加方便快捷，容易操作。
38.具体地说，如图1、2所示，该机械结构应用在lcd 3d打印机中，这类打印机一般使用光源在下方向上照射的布置方式，它包括机架7、曝光机构8（即光源）、树脂槽9、打印平台11、升降模组12以及上述机械结构；机架7作为打印机的主体支撑，以用于安装其他部件；曝光机构8为3d打印机中的光源，曝光机构8安装于机架7下部并可向上发射光线，升降模组12竖直设置并在其上设有打印平台11，打印平台11包括位于其下部的成型基板10，升降模组12驱动打印平台11和成型基板10升降，模型成型于成型基板10上；树脂槽9置于所述机械结构上并在树脂槽9内部倒入树脂原料，机械结构安装在机架7上并且机械结构位于曝光机构8上方，同时位于成型基板10下方。
39.该机械结构还包括遮光膜13、菲涅尔透镜14以及固定板15；如图3所示，所述底板1的窗口4周围为阶梯状的安装部5，所述第一安装位51与第二安装位52均位于安装部5；安装部5还包括第三安装位53与第四安装位54，第三安装位53位于第一安装位51与窗口4之间，并配置为安装菲涅尔透镜14；第四安装位54位于第三安装位53的外侧，并配置为安装树脂槽9；所述第三安装位53至第一安装位51之间具有阶梯式上升并形成有第一台阶，第一台阶配置为对菲涅尔透镜14进行限位；第二安装位52与第四安装位54之间也具有阶梯式上升并形成有第二台阶，第二台阶对树脂槽9进行限位；故第三安装位53上表面的高度低于第一安装位51上表面的高度，第二安装位52上表面的高度低于第四安装位54上表面的高度；第一安装位51与第二安装位52之间具有所述凸台6，且第二安装位52上表面的高度高于第一安装位51上表面的高度，因此在安装部5中，由下往上、由内往外依次为第三安装位53、第一安装位51、第二安装位52以及第四安装位54，并依次安装有菲涅尔透镜14（于第三安装位53）、液晶屏2（于第一安装位51）、压圈3（于第二安装位52）以及树脂槽9（于第四安装位54）。
40.如图4、5所示，所述压圈3为环状框架，压圈3包括外圈部31与内圈部32，所述外圈部31位于第二安装位52中并与第二安装位52可拆卸连接，内圈部32向上凸出于外圈部31上
表面并且内圈部32下表面向上减薄形成锁定位33，液晶屏2位于第一安装位51与锁定位33之间；内圈部32位于凸台6和液晶屏2边缘上方，且内圈部32将液晶屏2压紧在第一安装位51中；压圈3中间镂空可供射线通过，边缘框架的外圈部31与内圈部32则可用于安装自身和锁定液晶屏2，且压圈3的形状并非简单的平整板状，而是具有一定的高低变化和弯折的，类似阶梯状，而内圈部32所处水平面比外圈部31更高，以越过凸台6对液晶屏2进行锁定。
41.如图7所示，在压圈3下方设有环状的遮光膜13，遮光膜13粘贴在液晶屏2边缘并与压圈3一同被螺丝锁定在底板1上，所述螺丝为沉头螺丝；遮光膜13用于遮挡液晶屏2边缘可能露出的光线，可使模型更加精确，而使用沉头螺钉16可以使压圈3上表面尽量平整；液晶屏2置于第一安装位51后，与凸台6侧面相贴靠，且液晶屏2高于凸台6，遮光膜13是柔性的，它形变后能贴合液晶屏2、凸台6以及第二安装位52表面。
42.如图8、9所示，所述液晶屏2与压圈3向上凸出于第四安装位54；液晶屏2与压圈3向上凸出于第四安装位54，可向上顶起树脂槽9底部柔性的离型膜（未图示），从而将其绷紧，有利于提高模型精度，而且压圈的内圈部上表面所处高度不超过lcd屏幕上表面所处高度，这能使树脂槽底部的离型膜更好地与lcd屏幕贴合；液晶屏2包括lcd屏幕21与玻璃垫板22，玻璃垫板22位于lcd屏幕21下方并且玻璃垫板22边缘凸出于lcd屏幕21边缘，且玻璃垫板22边缘凸出于lcd屏幕21边缘3-5mm，在本实施例中选用4mm；即玻璃垫板22包括支撑部221与锁定部222，支撑部221位于lcd屏幕21垂直投影区域内，配置为支撑lcd屏幕21，锁定部222位于lcd屏幕垂直投影区域外周，配置为至少部分被压圈3的锁定位33压紧；所述压圈3在锁定液晶屏2时是压在玻璃垫板22上的，不会对lcd屏幕21及其工作造成影响，更加合理。
43.此外，如图1、7所示，固定板15通过螺钉安装在底板1下方；液晶屏2包括用于电连接的排线17，凸台6上相应开设有上下贯通的排线孔18，排线17穿过排线孔18并插设在固定板15上；固定板15上设有用于插设排线17的卡钩19，卡钩19共两个，分别一左一右固定在固定板15上，所述排线17即插设在卡钩19中；该方案中一改原本水平布置的排线17安装方式，而改换为竖直布置，以使液晶屏2被压圈3压住的同时不影响排线17，结构更加合理。
44.安装时，先将固定板15用螺钉由下往上安装到底板1上，再将菲涅尔透镜14由上往下放置在第三安装位53中，然后将液晶屏2由上往下放入第一安装位51中，将液晶屏2的排线17通过排线孔18插入固定板15的卡钩19中，将数据线接入排线17对应接口内，再将遮光膜13粘贴到液晶屏2边缘，将压圈3由上往下装入第二安装位52中，最后用沉头螺钉16固定锁紧。
45.更换液晶屏2时，只需将压圈3取下，撕掉遮光膜13，将液晶屏2向上适当抬起，排线17从卡钩19中脱离，拔掉数据线后即完成液晶屏的拆卸，过程简单，操作方便。