CN104924615B - 一种sls粉末3d打印机的主缸活塞装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SLS粉末3D打印机的主缸活塞装置，包括：成型缸、成型缸活塞、滚珠丝杠、导柱以及密封件，其特征在于，还包括：安装在成型缸活塞上面的可移动的模型基板，前述模型基板通过若干组滚针实现在成型缸活塞上面滑动，滚针安装在平直保持架上，平直保持架设置在模型基板与成型缸活塞之间。本发明的有益之处在于：烧结制件在模型基板上进行烧制，模型基板能够在成型缸活塞上面移动，在完成工件制作后，可以将体积和重量很大的烧结制件连同模型基板直接拉到机外的叉车上，所以本发明的装置能够实现从成型缸活塞上面轻松地取出重达数百公斤的烧结制件，大大的方便了取件作业，减轻了劳动强度。

Description

一种SLS粉末3D打印机的主缸活塞装置

技术领域

本发明涉及一种主缸活塞装置，具体涉及一种SLS粉末3D打印机的主缸活塞装置，属于增材制造领域。

背景技术

选择性激光烧结(SLS)的工作原理是：应用分层叠加制造思想,将CAD模型，以粉末为材料,用激光烧结成形制件。

参照图1，选择性激光烧结(SLS)的工艺过程为：

(1)铺粉装置往成型缸活塞上面铺上一层粉末；

(2)激光光束在该层面上扫描烧结该层粉末；

(3)成型缸活塞下降一层高度；

(4)铺粉装置在前一层粉末上铺上第二层粉末，扫描烧结，活塞再下降一层高度，如此返复直至烧结制件完成；

(5)成型缸活塞上升，将制件顶出至与机器工作台板面平齐，由操作者手工取出烧结制件。

成型缸活塞是3D打印机的关键部件，当成型缸的尺寸小于500mm×500mm时，活塞的传动、导向结构以及烧结制件的取出都没有特殊难度。但当设计大型SLS机时，成型缸活塞的结构，除应考虑滚珠丝杆的承载能力和导柱导向的精度外，还应增加成型缸活塞与成型缸体侧面的导向，来保证成型缸活塞的运行精度和稳定性。3D打印完成后，如何能从成型缸活塞顶面上轻松地取出一般重达数百公斤的烧结制件，这也是当前所面临的一个重要问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SLS粉末3D打印机的主缸活塞装置，该装置能够实现从成型缸活塞上面轻松地取出重达数百公斤的烧结制件。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种SLS粉末3D打印机的主缸活塞装置，包括：成型缸(3)、沿前述成型缸(3)的内壁做直线运动的成型缸活塞(5)、带动前述成型缸活塞(5)运动的滚珠丝杠(1)、安装在前述成型缸活塞(5)底部的导柱(2)、以及安装在前述成型缸(3)的内壁与成型缸活塞(5)之间的密封件(4)，其特征在于，还包括：安装在前述成型缸活塞(5)上面的可移动的模型基板(7)，前述模型基板(7)上设置有定位限位槽(701)、定位销孔(702)和拉手，前述模型基板(7)通过若干组滚针(9)实现在成型缸活塞(5)上面滑动，前述滚针(9)安装在平直保持架(10)上，前述平直保持架(10)设置在模型基板(7)与成型缸活塞(5)之间。

前述的SLS粉末3D打印机的主缸活塞装置，其特征在于，前述导柱(2)上套有压缩弹簧(8)。

前述的SLS粉末3D打印机的主缸活塞装置，其特征在于，还包括：预压力弹性滚轮组件(6)，

前述预压力弹性滚轮组件(6)包括：支架(604)、通过滚轮座(605)安装在前述支架(604)上的小轴(606)、安装在前述小轴(606)上的轨迹滚轮(608)、安装在前述支架(604)上的连接块(603)、通过外螺纹与前述连接块(603)连接的螺套(601)、以及设置在前述螺套(601)的腔体内的弹簧(602)，前述弹簧(602)的两端分别抵在螺套(601)的底部和滚轮座(605)上，

前述预压力弹性滚轮组件(6)通过支架(604)安装在成型缸活塞(5)的下边缘处，轨迹滚轮(608)的边缘与成型缸(3)的内壁保持接触。

前述的SLS粉末3D打印机的主缸活塞装置，其特征在于，还包括：余粉收集箱(12)，前述余粉收集箱(12)设置在成型缸(3)的下方。

前述的SLS粉末3D打印机的主缸活塞装置，其特征在于，前述余粉收集箱(12)具有前、后、左、右四个收集槽(121，122，123，124)，前述前、后、左、右四个收集槽(121，122，123，124)内的余粉通过余粉收集箱(12)底部左右设置的两个出口(125，126)流出去。

本发明的有益之处在于：

(1)烧结制件在模型基板上进行烧制，模型基板能够在成型缸活塞上面移动，在完成工件制作后，可以将体积和重量很大的烧结制件连同模型基板直接拉到机外的叉车上，所以本发明的装置能够实现从成型缸活塞上面轻松地取出重达数百公斤的烧结制件，大大的方便了取件作业，减轻了劳动强度；

(2)压缩弹簧套在导柱上，成型缸活塞下降时压缩弹簧被压缩并储存弹性势能，成型缸活塞上升时压缩弹簧释放能量，从而可减轻用于驱动滚珠丝杠的电机的负载，当机器失电时，成型缸活塞在压缩弹簧的支撑下不退行，故可保证机器的安全；

(3)预压力弹性滚轮组件使得成型缸活塞与成型缸壁之间有稳定的间隙，进而使得密封件能够保持足够的弹性，这样既能保证密封件的密封性能，又能减少成型缸活塞移动时密封件对成型缸活塞的阻力；

(4)余粉收集箱易于回收聚集3D打印成形材料，从而降低了劳动强度，也减少了粉尘对环境的污染。

附图说明

图1是现有的主缸活塞装置的结构示意图；

图2是本发明的主缸活塞装置的结构示意图；

图3是图2中的主缸活塞装置的左视图；

图4是图2中的成型缸活塞、滚针和模型基板三者的俯视图；

图5是图4中的成型缸活塞、滚针和模型基板三者的A-A剖面图；

图6是图2中的预压力弹性滚轮组件的俯视图；

图7是本发明中余粉收集箱的结构示意图。

图中附图标记的含义：101-扫描振镜，102-供粉桶，103-激光束，104透镜，105-成形室工作台，106-烧结件，107-成形缸活塞，108-铺粉辊，1-滚珠丝杠，2-导柱，3-成型缸，4-密封件，5-成型缸活塞，6-预压力弹性滚轮组件，601-螺套，602-弹簧，603-连接块，604-支架，605-滚轮座，606-小轴，607-挡圈，608-轨迹滚轮，7-模型基板，701-定位限位槽，702-定位销孔，8-压缩弹簧，9-滚针，10-平直保持架，11-烧结制件，12-余粉收集箱，121-收集槽，122-收集槽，123-收集槽，124-收集槽，125-出口，126-出口，127-余粉桶，128-余粉桶。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参照图2和图3，本发明的SLS粉末3D打印机的主缸活塞装置包括：成型缸3、成型缸活塞5、滚珠丝杠1、导柱2和密封件4，其中，成型缸3为方形结构，由四块平板拼合而成，表面光洁且相对位置精准；成型缸活塞5沿成型缸3的内壁做直线运动，成型缸活塞5的运动是由滚珠丝杠1带动的，滚珠丝杠1又是由电机(未图示)驱动的，成型缸活塞5的上方是密闭的工作腔，烧结制件11制作完成后,成型缸活塞5上升将烧结制件11提升至工作台；导柱2安装在成型缸活塞5的底部，对成型缸活塞5起到导向作用，作为一种优选的方案，导柱2上套有压缩弹簧8，成型缸活塞5下降时压缩弹簧8被压缩并储存弹性势能，成型缸活塞5上升时压缩弹簧8释放能量，便于成型缸活塞5顶起烧结制件11，从而可减轻用于驱动滚珠丝杠1的电机的负载，利用弹簧的吸能及释放能量的能力，本发明的装置可以获得明显的节能效果，此外，驱动滚珠丝杠1的电机可以不配制动器，当机器失电时，成型缸活塞5在压缩弹簧8的支撑下不会退行(下降)到底，故可保证机器的安全；密封件4安装在成型缸3的内壁与成型缸活塞5之间，具体是镶嵌在成型缸活塞5的侧壁上的密封槽内，密封件4既可以是硅橡胶条，还可以是羊毛毡。

烧结制件11制作完成后,成型缸活塞5上升将烧结制件11提升至工作台，此时笨重的大型烧结制件11不能按以往常规的方式方便的从工作腔内取出，所以为了从成型缸活塞5上面轻松地取出重达数百公斤的烧结制件11，本发明的主缸活塞装置还包括：模型基板7。

参照图4和图5，在本实施例中，模型基板7为一块四方形平板，其上靠里端设置有定位限位槽701，靠外端设置有定位销孔702和拉手(未图示)。模型基板7安装在成型缸活塞5的上面，并且可在成型缸活塞5上面移动，具体的，模型基板7通过若干组(优选3-6组)滚针9实现在成型缸活塞5上面滑动，首先将滚针9安装在平直保持架10上，然后将平直保持架10设置在模型基板7与成型缸活塞5之间，平直保持架10优选与成型缸活塞5固定安装。将滚针9和平直保持架10组合在一起使用，是最经济实用的出件结构。

在模型基板7处于成型缸活塞5的工作位置时，将限位销(未图示)、固定销(未图示)分别插入到模型基板7的定位限位槽701和定位销孔702内，然后将模型基板7准确定位在成型缸活塞5的上面。

取件时，在成型缸活塞5上升至机器工作台平面时，模型基板7与烧结制件11便可以一起沿着滚针9和平直保持架10移出机器工作平台，并由叉车移至后处理工位。

工件的烧结是在模型基板7上进行的，由于模型基板7能够在成型缸活塞5上面移动，所以在完成工件制作后，可以将体积和重量很大的烧结制件11连同模型基板7直接拉到机外的叉车上。因此，本发明的装置能够实现从成型缸活塞5上面轻松地取出重达数百公斤的烧结制件11，大大的方便了取件作业，减轻了劳动强度。

作为一种优选的方案，本发明的主缸活塞装置还包括：预压力弹性滚轮组件6。

参照图6，预压力弹性滚轮组件6包括：支架604、小轴606、轨迹滚轮608、连接块603、螺套601以及弹簧602，其中，轨迹滚轮608安装在小轴606上，小轴606通过滚轮座605安装在支架604上，可在小轴606的两端设置挡圈607，连接块603也安装在支架604上，螺套601通过外螺纹与连接块603连接，弹簧602设置在螺套601的腔体内，弹簧602的两端分别抵在螺套601的底部和滚轮座605上。弹簧602能够对滚轮座605形成推力，通过旋拧螺套601可调节预紧力大小。

预压力弹性滚轮组件6通过支架604安装在成型缸活塞5的下边缘处，每边可以安装若干组，轨迹滚轮608的边缘与成型缸3的内壁保持接触。

由于预压力弹性滚轮组件6使得成型缸活塞5与成型缸3的内壁之间有稳定的间隙，所以确保了密封件4能够保持足够的弹性，这样既能保证密封件4的密封性能，又能减少成型缸活塞5移动时密封件4对成型缸活塞5的阻力。

本发明的主缸活塞装置还包括：余粉收集箱12，余粉收集箱12设置在成型缸3的下方。

参照图7，余粉收集箱12具有前、后、左、右四个收集槽，即收集槽121、收集槽122、收集槽123和收集槽124。工作台面每次铺粉时，泄漏的粉由收集槽121和收集槽122收集，收集槽123和收集槽124被盖板(未图示)盖住；制作完成后，在烧结制件11顶出之前，将盖板打开，余粉由收集槽121、收集槽122、收集槽123和收集槽124收集，然后顺斜坡流向余粉收集箱12底部的两个左右设置的出口，即从出口125和出口126流出去。出口125和出口126的下方可以放置两个可移动的余粉桶127和余粉桶128。如此一来，不仅操作方便、降低了劳动强度，而且也可以减低余粉散落对环境的污染。

需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种SLS粉末3D打印机的主缸活塞装置，包括：成型缸(3)、沿所述成型缸(3)的内壁做直线运动的成型缸活塞(5)、带动所述成型缸活塞(5)运动的滚珠丝杠(1)、安装在所述成型缸活塞(5)底部的导柱(2)、以及安装在所述成型缸(3)的内壁与成型缸活塞(5)之间的密封件(4)，其特征在于，还包括：预压力弹性滚轮组件(6)和可移动的模型基板(7)，其中，

所述预压力弹性滚轮组件(6)包括：支架(604)、通过滚轮座(605)安装在所述支架(604)上的小轴(606)、安装在所述小轴(606)上的轨迹滚轮(608)、安装在所述支架(604)上的连接块(603)、通过外螺纹与所述连接块(603)连接的螺套(601)、以及设置在所述螺套(601)的腔体内的弹簧(602)，所述弹簧(602)的两端分别抵在螺套(601)的底部和滚轮座(605)上，所述预压力弹性滚轮组件(6)通过支架(604)安装在成型缸活塞(5)的下边缘处，轨迹滚轮(608)的边缘与成型缸(3)的内壁保持接触；

所述模型基板(7)安装在所述成型缸活塞(5)的上面，所述模型基板(7)上设置有定位限位槽(701)、定位销孔(702)和拉手，所述模型基板(7)通过若干组滚针(9)实现在成型缸活塞(5)上面滑动，所述滚针(9)安装在平直保持架(10)上，所述平直保持架(10)设置在模型基板(7)与成型缸活塞(5)之间。

2.根据权利要求1所述的SLS粉末3D打印机的主缸活塞装置，其特征在于，所述导柱(2)上套有压缩弹簧(8)。

3.根据权利要求1所述的SLS粉末3D打印机的主缸活塞装置，其特征在于，还包括：余粉收集箱(12)，所述余粉收集箱(12)设置在成型缸(3)的下方。

4.根据权利要求3所述的SLS粉末3D打印机的主缸活塞装置，其特征在于，所述余粉收集箱(12)具有前、后、左、右四个收集槽(121，122，123，124)，所述前、后、左、右四个收集槽(121，122，123，124)内的余粉通过余粉收集箱(12)底部左右设置的两个出口(125，126)流出去。