用于大型激光选区熔化设备的仓体交换装置

技术领域

本发明属于3D打印设备技术领域，涉及一种用于大型激光选区熔化设备的仓体交换装置。

背景技术

激光选区熔化设备主要通过激光束被聚焦到成型平面上并由扫描振镜控制以一定速率和路径进行运动，将扫描区域的金属粉末快速熔化并凝固而形成实体，通过逐层累积的方式最终实现复杂三维结构的加工。通常，大型激光选区熔化成型设备主要由几大核心部分组成：主机仓体、光学系统、铺粉系统、气体循环净化系统、计算机控制系统以及其他辅助器件等组成。为了提高大型激光选区熔化成型设备利用率，主机仓体通常设计成可交换仓，工件打印结束后通过仓体交换机构自动交换主机仓，进行再次打印。

目前，大型激光选区熔化成型设备工件打印完毕，将主机仓移动到清粉位置进行精粉，清粉结束后将工件通过天车取出，清粉周期长，设备利用率低。由于工件打印需在惰性气体保护下进行，取工件时主机仓内的惰性环境易被破坏，工件打印需要再次建立惰性环境，耗时较长。

为解决以上问题，需要一种用于大型激光选区熔化设备的仓体交换装置。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种用于大型激光选区熔化设备的仓体交换装置，通过同时设置主机仓、交换仓和取粉仓，使得打印、换仓和取件均可在独立的空间内实现，各部分工作互不干扰，缩短了取件清粉的周期，也避免了主机仓的惰性环境遭破坏，有效缩短了打印时长，提高了工作效率，降低了工作成本。

一种用于大型激光选区熔化设备的仓体交换装置，包括按工作顺序依次设置的用于打印工件的主机仓、用于交换仓体的交换仓和用于清粉取件的取粉仓，所述主机仓内设置有用于放置工件的仓体Ⅰ，所述交换仓内设置有用于替换仓体Ⅰ的仓体Ⅱ；打印完成后，仓体Ⅰ携带工件由主机仓被驱动的推入交换仓后，仓体Ⅱ被驱动的由交换仓推入主机仓并开始下一次打印，仓体Ⅰ随即由交换仓被推入所述取粉仓取件后推回所述交换仓。通过设置多个仓室，并设置两个仓体在各个仓室间进行轮换，以使得打印和取件清粉可同时开展，各个仓室相对独立，有效保证主机仓内的惰性环境不被破坏，无需重新建立惰性环境，节约了成本，缩短了打印周期，提高了打印效率；需要说明的是，仓体Ⅰ和仓体Ⅱ仅仅是设置的初始位置不同，其作用都是用于承载和转运工件，其可以相互替换使用，此为本技术领域技术人员能够理解的，在此不赘述。

进一步，还包括滑板Ⅰ和滑板Ⅱ，所述交换仓设置有交换位、打印等待位和取料等待位，所述滑板Ⅰ以可被驱动的在交换位和取料等待位之间往复滑动的方式安装于交换位；所述滑板Ⅱ以可被驱动的在交换位和打印等待位之间往复滑动的方式安装于打印等待位。滑板的设置，是为了搭载仓体Ⅰ和仓体Ⅱ，以及提高仓体交换的效率。

进一步，所述主机仓与交换仓连接位置处设置有用于隔离主机仓与交换仓的密封门Ⅰ，所述取粉仓与交换仓连接位置处设置有用于隔离取粉仓与交换仓的密封门Ⅱ。密封门的设置，是为了使各缸仓室之间形成相对独立的密闭空间，进一步是为了保证主机仓的惰性环境尽量不被破坏。

进一步，所述打印等待位、交换位和取料等待位沿交换仓的长度方向依次设置于所述交换仓内，所述交换仓以交换位分别与所述主机仓和取粉仓对齐的方式设置于主机仓和取粉仓之间的位置处。即交换位与主机仓和取粉仓设置于同一轴线，打印等待位和取料等待位则是设置于主机仓和取粉仓连线的两侧，以使得主机仓、交换仓和取粉仓呈十字交叉结构设置，采用此结构换仓效率较高，换仓步骤也较为简洁。

进一步，所述交换仓的底面沿长度方向设置有滑板滑轨，所述滑板Ⅰ和滑板Ⅱ的底部均设置有滑板滑块，所述滑板Ⅰ和滑板Ⅱ均以可被驱动的沿滑板滑轨滑动的方式安装于所述交换仓内。滑轨和滑块的设置，可以使滑板Ⅰ和滑板Ⅱ的滑动更为顺滑，以提高换仓动作的连贯性，提高换仓效率。

进一步，所述主机仓设置有用于将仓体Ⅰ或仓体Ⅱ推出或拉入主机仓的驱动杆Ⅰ，所述取粉仓设置有用于将仓体Ⅰ或仓体Ⅱ推出或拉入取粉仓的驱动杆Ⅱ；打印完成时，密封门Ⅰ打开，所述驱动杆Ⅰ将携带打印完成的工件的仓体Ⅰ由主机仓推出至交换位的滑板Ⅰ上，所述滑板Ⅰ被驱动的由交换位滑动至取料等待位，所述滑板Ⅱ携带仓体Ⅱ被驱动的由打印等待位滑动至所述交换位后，仓体Ⅱ被驱动杆Ⅰ拉入主机仓，密封门Ⅰ关闭并开始打印工件，所述滑板Ⅱ由交换位滑回至打印等待位；所述密封门Ⅱ随即打开，所述滑板Ⅰ被驱动的由取料等待位滑动至交换位，驱动杆Ⅱ将仓体Ⅰ拉入取料仓后滑板Ⅰ滑动至取料等待位，滑板Ⅱ滑动至交换位，仓体Ⅰ在取料仓内清粉取料后被驱动杆Ⅱ推出至滑板Ⅱ，滑板Ⅱ携带仓体Ⅰ被驱动的由交换位滑动至打印等待位，滑板Ⅰ滑回至交换位以等待下一轮次打印。驱动杆Ⅰ和驱动杆Ⅱ可以采用电动推杆、气动推杆或液压推杆等驱动构件，驱动杆与仓体之间可以通过气动锁紧、电动爪抓合或电磁铁吸合等方式实现二者的连接或分离，此为现有技术在此处的应用，在此不再赘述。

进一步，所述交换仓内还设置有用于驱动滑板Ⅰ滑动的驱动源Ⅰ和用于驱动滑板Ⅱ滑动的驱动源Ⅱ，所述驱动源Ⅰ设置于所述交换位并位于所述滑板Ⅰ的下方，所述驱动源Ⅱ设置于所述交换位并位于所述滑板Ⅱ的下方。驱动源Ⅰ和驱动源Ⅱ可以为电动推杆、气动推杆或液压推杆等驱动构件，本发明的技术方案中，驱动源Ⅰ和驱动源Ⅱ为固定设置，驱动源的驱动端通过推拉实现滑板的滑动，该设置方式还可以有效控制滑板的滑动行程，使滑板的驻停位置更为准确。

进一步，所述主机仓、取粉仓、滑板Ⅰ和滑板Ⅱ的底面均设置有仓体滑轨，所述滑板Ⅰ或滑板Ⅱ位于所述交换位时，所述滑板Ⅰ的仓体滑轨或滑板Ⅱ的仓体滑轨与所述主机仓的仓体滑轨以及取粉仓的仓体滑轨相互对齐，所述仓体Ⅰ和仓体Ⅱ的底部均设置有与仓体滑轨相配合的仓体滑块，所述仓体Ⅰ和仓体Ⅱ可被驱动沿仓体滑轨往复滑动于所述主机仓、取粉仓和交换仓。即当滑板Ⅰ位于所述交换位时，主机仓、取粉仓和滑板Ⅰ的仓体滑轨相互对齐，位于同一轴线；同理，当滑板Ⅱ位于所述交换位时，主机仓、取粉仓和滑板Ⅱ的仓体滑轨相互对齐，位于同一轴线，仓体沿仓体滑轨滑动时相当于沿一根滑轨滑动，仓体Ⅰ和仓体Ⅱ即可连贯顺滑的在主机仓、取粉仓和交换仓三者之间滑动。

进一步，所述主机仓、取粉仓、滑板Ⅰ和滑板Ⅱ内均设置有用于导向的导轨，所述滑板Ⅰ或滑板Ⅱ位于所述交换位时，所述滑板Ⅰ的导轨或滑板Ⅱ的导轨与所述主机仓的导轨以及取粉仓的导轨相互对齐，所述仓体Ⅰ和仓体Ⅱ可被驱动沿导轨往复滑动于所述主机仓、取粉仓和交换仓。当滑板Ⅰ位于交换位时，滑板Ⅰ的导轨与主机仓的导轨以及取粉仓的导轨相互对齐，此时三者的导轨相当于一根导轨；同理，当滑板Ⅱ位于交换位时，滑板Ⅱ的导轨与主机仓的导轨以及取粉仓的导轨相互对齐，此时三者的导轨相当于一根导轨；如此设置可以进一步提高仓体Ⅰ和仓体Ⅱ滑动的顺滑程度，避免在滑动过程中产生位置偏差。

进一步，所述仓体Ⅰ和仓体Ⅱ内设置有用于工件打印的基板。当仓体Ⅰ或仓体Ⅱ位于主机仓内时，主机仓内的打印设备是在基板上开展工件的打印，打印基板的设置，是为了提高工件打印的成品质量，避免因基准发生变化导致工件变为残次品，造成浪费。

本发明的有益效果：

本发明公开了一种用于大型激光选区熔化设备的仓体交换装置，通过同时设置主机仓、交换仓和取粉仓，使得打印、换仓和取件均可在独立的空间内实现，各部分工作互不干扰，缩短了取件清粉的周期；多个仓体交替循环使用，提高了工作效率；多个密封门的设置，提高了各仓的密封性，也避免了主机仓的惰性环境遭破坏，有效缩短了打印时长，提高了工作效率，降低了工作成本；多处设计滑轨以及导轨，使得滑板和仓体滑动的更为连贯顺畅，也间接提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的主视透视图；

图4为本发明的左视透视图；

图5为本发明的俯视透视图；

图6为图3中A处的局部放大图；

图7为图4中B处的局部放大图。

具体实施方式

图1为本发明的主视图；图2为本发明的俯视图；图3为本发明的主视透视图；图4为本发明的左视透视图；图5为本发明的俯视透视图；图6为图3中A处的局部放大图；图7为图4中B处的局部放大图。需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图所示，一种用于大型激光选区熔化设备的仓体交换装置，包括按工作顺序依次设置的用于打印工件的主机仓1、用于交换仓体的交换仓2和用于清粉取件的取粉仓3，此处的工作顺序为先打印，再换仓，最后取件的顺序，本实施例中的主机仓1与交换仓2连接位置处设置有用于隔离主机仓1与交换仓2的密封门Ⅰ6，取粉仓3与交换仓2连接位置处设置有用于隔离取粉仓3与交换仓2的密封门Ⅱ7。密封门的设置，是为了使各缸仓室之间形成相对独立的密闭空间，进一步是为了保证主机仓1的惰性环境尽量不被破坏。主机仓1内设置有用于放置工件的仓体Ⅰ8，所述交换仓2内设置有用于替换仓体Ⅰ8的仓体Ⅱ9；仓体Ⅰ8和仓体Ⅱ9内设置有用于工件打印的基板；当仓体Ⅰ8或仓体Ⅱ9位于主机仓1内时，主机仓1内的打印设备是在基板上开展工件的打印，打印基板的设置，是为了提高工件打印的成品质量，避免因基准发生变化导致工件变为残次品，造成浪费。打印完成后，仓体Ⅰ8携带工件由主机仓1被驱动的推入交换仓2后，仓体Ⅱ9被驱动的由交换仓2推入主机仓1并开始下一次打印，仓体Ⅰ8随即由交换仓2被推入所述取粉仓3取件后推回所述交换仓2等待下一轮次打印。通过设置多个仓室，并设置两个仓体在各个仓室间进行轮换，以使得打印和取件清粉可同时开展，各个仓室相对独立，有效保证主机仓1内的惰性环境不被破坏，无需重新建立惰性环境，节约了成本，缩短了打印周期，提高了打印效率；需要说明的是，仓体Ⅰ8和仓体Ⅱ9仅仅是设置的初始位置不同，其作用都是用于承载和转运工件，其可以相互替换使用，此为本技术领域技术人员能够理解的，在此不赘述。

本实施例中，还包括滑板Ⅰ12和滑板Ⅱ13，所述交换仓2设置有交换位201、打印等待位202和取料等待位203，所述滑板Ⅰ12以可被驱动的在交换位201和取料等待位203之间往复滑动的方式安装于交换位201；所述滑板Ⅱ13以可被驱动的在交换位201和打印等待位202之间往复滑动的方式安装于打印等待位202。滑板的设置，是为了搭载仓体Ⅰ8和仓体Ⅱ9，以及提高仓体交换的效率。

本实施例中，打印等待位202、交换位201和取料等待位203沿交换仓2的长度方向依次设置于所述交换仓2内，所述交换仓2以交换位201分别与所述主机仓1和取粉仓3对齐的方式设置于主机仓1和取粉仓3之间的位置处。即交换位201与主机仓1和取粉仓3设置于同一轴线，打印等待位202和取料等待位203则是设置于主机仓1和取粉仓3连线的两侧，以使得主机仓1、交换仓2和取粉仓3呈十字交叉结构设置，采用此结构换仓效率较高，换仓步骤也较为简洁，如图2和图5所示。此处的长度方向即为附图2和附图5中的上下方向，轴向为附图2和附图5中的横向，也就是左右方向，此方向是为了便于对本发明进行描述而非限定，此为本技术领域技术人员可以理解的，在此不再赘述。

本实施例中，所述交换仓2的底面沿长度方向设置有滑板滑轨14，所述滑板Ⅰ12和滑板Ⅱ13的底部均设置有滑板滑块17，所述滑板Ⅰ12和滑板Ⅱ13均以可被驱动的沿滑板滑轨14滑动的方式安装于所述交换仓2内。滑轨和滑块的设置，可以使滑板Ⅰ12和滑板Ⅱ13的滑动更为顺滑，以提高换仓动作的连贯性，提高换仓效率。本实施例中的滑板滑块17为“C”型结构，其卡接于所述滑板滑轨14，本实施例的滑板滑轨14和滑板滑块17设置有平行的两组，如图6所示，同时设置两条支撑的更为稳定。

本实施例中，所述主机仓1设置有用于将仓体Ⅰ8或仓体Ⅱ9推出或拉入主机仓1的驱动杆Ⅰ10，所述取粉仓3设置有用于将仓体Ⅰ8或仓体Ⅱ9推出或拉入取粉仓3的驱动杆Ⅱ11；本实施例中，驱动杆Ⅰ10设置有一组，驱动杆Ⅱ11则设置有两组，驱动杆Ⅰ10和驱动杆Ⅱ11可以采用电动推杆，驱动杆Ⅰ10和驱动杆Ⅱ11的推杆的前端设置有气动锁紧装置，驱动杆与仓体之间通过气动锁紧的方式实现二者的连接或分离，此为现有技术在此处的应用，在此不再赘述。

本实施例中，所述交换仓2内还设置有用于驱动滑板Ⅰ12滑动的驱动源Ⅰ4和用于驱动滑板Ⅱ13滑动的驱动源Ⅱ5，所述驱动源Ⅰ4设置于所述交换位201并位于所述滑板Ⅰ12的下方，所述驱动源Ⅱ5设置于所述交换位201并位于所述滑板Ⅱ13的下方。驱动源Ⅰ4和驱动源Ⅱ5可以为气动推杆，本发明的技术方案中，驱动源Ⅰ4和驱动源Ⅱ5为固定设置，气动推杆的驱动端与滑板的底部固定连接，驱动源的驱动端通过推拉实现滑板的滑动，该设置方式还可以有效控制滑板的滑动行程，使滑板的驻停位置更为准确。

本实施例中，所述主机仓1、取粉仓3、滑板Ⅰ12和滑板Ⅱ13的底面均设置有仓体滑轨18，所述滑板Ⅰ12或滑板Ⅱ13位于所述交换位201时，所述滑板Ⅰ12的仓体滑轨18或滑板Ⅱ13的仓体滑轨18与所述主机仓1的仓体滑轨18以及取粉仓3的仓体滑轨18相互对齐，所述仓体Ⅰ8和仓体Ⅱ9的底部均设置有与仓体滑轨18相配合的仓体滑块15，所述仓体Ⅰ8和仓体Ⅱ9可被驱动沿仓体滑轨18往复滑动于所述主机仓1、取粉仓3和交换仓2。即当滑板Ⅰ12位于所述交换位201时，主机仓1、取粉仓3和滑板Ⅰ12的仓体滑轨18相互对齐，位于同一轴线；同理，当滑板Ⅱ13位于所述交换位201时，主机仓1、取粉仓3和滑板Ⅱ13的仓体滑轨18相互对齐，位于同一轴线，仓体沿仓体滑轨18滑动时相当于沿一根滑轨滑动，仓体Ⅰ8和仓体Ⅱ9即可连贯顺滑的在主机仓1、取粉仓3和交换仓2三者之间滑动。如图7所示，以滑板Ⅱ13和仓体Ⅱ9为例进一步阐述仓体滑轨18和仓体滑块15的结构，仓体滑轨18是由滑板Ⅱ13的底面沿竖直方向向上延伸形成的，其截面为矩形；而仓体滑块15为滚珠滑动块，每个仓体滑轨18的位置处设置有两个，两个滚珠滑动块分别设置在仓体滑轨18的顶面和外侧位置处，如此可以形成对仓体滑轨18的限位，主机仓1、取粉仓3、滑板Ⅰ12和滑板Ⅱ13各部件均设置有两条仓体滑轨18，而仓体滑块15则四个设置为一组，两两对应一条仓体滑轨18设置，仓体滑块15可根据仓体的尺寸，沿仓体滑动方向设置多组，但最少需设置两组，以保证滑动的稳定性，此为本技术领域技术人员可以理解的，在此不再赘述。

本实施例中，所述主机仓1、取粉仓3、滑板Ⅰ12和滑板Ⅱ13内均设置有用于导向的导轨16，所述滑板Ⅰ12或滑板Ⅱ13位于所述交换位201时，所述滑板Ⅰ12的导轨16或滑板Ⅱ13的导轨16与所述主机仓1的导轨16以及取粉仓3的导轨16相互对齐，所述仓体Ⅰ8和仓体Ⅱ9可被驱动沿导轨16往复滑动于所述主机仓1、取粉仓3和交换仓2。如图4所示，主机仓1、取粉仓3、滑板Ⅰ12和滑板Ⅱ13的上部和中部均设置有导轨16，其中上部设置有两条导轨16，中部设置有两条导轨16，即主机仓1、取粉仓3、滑板Ⅰ12和滑板Ⅱ13个部件内均设置有四条导轨16，导轨16的设置，是为了进一步提高仓体Ⅰ8和仓体Ⅱ9滑动的顺滑程度，避免在滑动过程中产生位置偏差。

本发明的具体工作步骤如下：

起始状态下，滑板Ⅰ12位于交换位201，滑板Ⅱ13位于打印等待位202，仓体Ⅰ8位于主机仓1内，仓体Ⅱ9位于打印等待位202的滑板Ⅱ13上，主机仓1内的打印设备在仓体Ⅰ8的基板上开展工件打印工作；打印完成时，密封门Ⅰ6打开，所述驱动杆Ⅰ10将携带打印完成的工件的仓体Ⅰ8由主机仓1推出至交换位201的滑板Ⅰ12上，所述滑板Ⅰ12被驱动的由交换位201滑动至取料等待位203，所述滑板Ⅱ13携带仓体Ⅱ9被驱动的由打印等待位202滑动至所述交换位201后，仓体Ⅱ9被驱动杆Ⅰ10拉入主机仓1，密封门Ⅰ6关闭并开始打印工件，所述滑板Ⅱ13由交换位201滑回至打印等待位202；所述密封门Ⅱ7随即打开，所述滑板Ⅰ12被驱动的由取料等待位203滑动至交换位201，驱动杆Ⅱ11将仓体Ⅰ8拉入取料仓后滑板Ⅰ12滑动至取料等待位203，滑板Ⅱ13滑动至交换位201，仓体Ⅰ8在取料仓内清粉取料后被驱动杆Ⅱ11推出至滑板Ⅱ13，滑板Ⅱ13携带仓体Ⅰ8被驱动的由交换位201滑动至打印等待位202，滑板Ⅰ12滑回至交换位201以等待下一轮次打印。不断重复上述步骤即可实现工件的连续打印，有效地提高了打印效率，降低了打印成本。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。