CN108436086B - 用于选择性激光熔化加工铺粉装置的竖向驱动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于选择性激光熔化加工铺粉装置的竖向驱动机构，包括位于水平导轨两端且纵向断面为直角三角形的左、右楔形座和用于驱动左、右楔形座沿横向单自由度滑动的楔形座驱动组件；所述水平导轨的两端分别设置有左滚轮和右滚轮，所述左滚轮抵压于左楔形座的驱动斜面，所述右滚轮抵压于右楔形座的驱动斜面，楔形座驱动组件用于驱动左、右楔形座之间相互靠近或远离实现水平导轨的上升或下降。

Description

用于选择性激光熔化加工铺粉装置的竖向驱动机构
技术领域
本发明涉及成型加工领域，具体涉及一种用于选择性激光熔化加工铺粉装置的竖向驱动机构。
背景技术
快速成型技术是20世纪80年代发展起来的一种新型的制造技术，该技术是将零件三维模型切片处理，逐层堆积，最终叠加成三维实体零件的过程。快速成型技术突破了常规的变形成型和去除成型的思路，实现了“净成形”的理念。快速成型主要有3类：选择性激光烧结技术SLS)、激光熔覆制造技术(LENS)、选择性激光熔化技术(SLM)。其中选择性激光熔化技术制备的零件致密度高、精度高、性能好、加工过程稳定性好，备受国内外关注。目前，SLM技术研究主要集中在欧洲，如德国、比利时、英国等国家。这些国家在SLM设备研究上已经进入商业化阶段。亚洲主要集中在新加坡、日本等国家；现有技术中，一般是控制平台的升降实现粉层分层依次下降，实现最顶层为下一加工层；而平台的面积是一定，其面积对应为加工区域的底面积，而针对不同尺寸的被加工件，其加工区域的体积不变，使得在加工小尺寸工件时，仍需将加工区域的空间均粉末填满，使得加工原材料污染浪费，原材料回收处理繁琐，同时，在对大型工件加工时，该技术不能实现原位加工，即需要加工好后搬运至使用场所，加工效率低，局限性大，适用范围受限。
因此，为解决以上问题，需要一种用于选择性激光熔化加工铺粉装置的竖向驱动机构，能够精确控制铺粉装置的竖向位移，提高控制精度，同时实现原位加工，避免加工效率低和局限性大等问题，增大适用范围。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供用于选择性激光熔化加工铺粉装置的竖向驱动机构，能够精确控制铺粉装置的竖向位移，提高控制精度，同时实现原位加工，避免加工效率低和局限性大等问题，增大适用范围。
本发明的用于选择性激光熔化加工铺粉装置的竖向驱动机构，包括位于水平导轨两端且纵向断面为直角三角形的左、右楔形座和用于驱动左、右楔形座沿横向单自由度滑动的楔形座驱动组件；所述水平导轨的两端分别设置有左滚轮和右滚轮，所述左滚轮抵压于左楔形座的驱动斜面，所述右滚轮抵压于右楔形座的驱动斜面，楔形座驱动组件用于驱动左、右楔形座之间相互靠近或远离实现水平导轨的上升或下降。
进一步，所述左、右楔形座的顶角为3-8°
进一步，所述竖向驱动机构还包括固定于机架的竖向导向柱，所述竖向导向柱沿横向位于水平导轨的中间，竖向导向柱沿竖向设置有竖向导向槽，所述水平导轨的纵向外侧突出形成适形嵌入竖向导向槽的竖向导向块。
进一步，所述水平导轨包括沿纵向前后分布的前水平导轨和后水平导轨，所述前水平导轨和后水平导轨均位于左、右楔形座之间，所述左、右楔形座的斜面设置有四条分别与前水平导轨两端和后水平导轨两端对应的滑动导向槽，所述滑动导向槽沿对应左、右楔形座的纵向断面斜边方向布置。
进一步，所述楔形座驱动组件包括楔形座驱动电机和与楔形座驱动电机的输出轴传动配合的驱动螺杆，所述左、右楔形座的底部分别设置有左驱动螺孔和与左驱动螺孔旋转方向相反的右驱动螺孔，所述驱动螺杆的外圆沿轴向依次设置有与左驱动螺孔螺纹配合的第一外螺纹段和与右驱动螺孔螺纹配合的第二外螺纹段，所述楔形座驱动电机通过驱动驱动螺杆正转或反转实现左、右楔形座之间相互靠近或远离。
进一步，所述驱动螺杆包括沿纵向前后设置的前驱动螺杆和后驱动螺杆，所述楔形座驱动电机的输出轴位于前驱动螺杆和后驱动螺杆同侧端部之间，楔形座驱动电机的输出轴固定外套设置有动力输出齿轮，前驱动螺杆和后驱动螺杆端部分别固定套设有动力输入齿轮，所述动力输出齿轮与两个动力输入齿轮啮合并减速传递动力。
进一步，还包括机架，所述机架底部设置有用于对左、右楔形座沿横向导向的横向导向槽，所述左、右楔形座的底部设置有适形嵌入所述横向导向槽的横向导向块，所述横向导向槽和竖向导向槽均为燕尾槽。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种用于选择性激光熔化加工铺粉装置的竖向驱动机构，通过将水平导轨设置为上下可调，利于在分层加工时，通过升降水平导轨和铺粉装置，而无需升降基座，加工由下而上成型加工，实现原位加工；避免加工效率低和局限性大等问题，增大适用范围；并且控制精度，提高加工品质。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明中铺粉盒的驱动结构的俯视图；
图2为本发明中铺粉盒的驱动结构示意图；
图3为本发明中楔形块的侧视图；
图4为本发明中铺粉盒与水平导轨连接结构示意图。
具体实施方式
如图所示，本实施例中的用于选择性激光熔化加工铺粉装置的竖向驱动机构，包括位于水平导轨2两端且纵向断面为直角三角形的左、右楔形座(包括左楔形座7和右楔形座8)和用于驱动左、右楔形座沿横向单自由度滑动的楔形座驱动组件；所述水平导轨2的两端分别设置有左滚轮9a和右滚轮9，所述左滚轮抵压于左楔形座的驱动斜面，所述右滚轮抵压于右楔形座的驱动斜面，楔形座驱动组件用于驱动左、右楔形座之间相互靠近或远离实现水平导轨2的上升或下降；能够精度控制铺粉装置的竖向位置，保证选择性激光熔化加工系统的原位加工，并且竖向驱动机构结构简单，驱动的稳定性好。
本实施例中，所述左、右楔形座的顶角为3-8°；优选为5°；通过控制左、右楔形座之间距离，进而通过左、右楔形座斜面的挤压形成水平导轨2的竖向驱动，利于提高铺粉装置1竖向运动的控制精度和稳定性。
本实施例中，所述竖向驱动机构还包括固定于机架的竖向导向柱10，所述竖向导向柱沿横向位于水平导轨2的中间，竖向导向柱沿竖向设置有竖向导向槽11，所述水平导轨2的纵向外侧突出形成适形嵌入竖向导向槽的竖向导向块12；通过竖向导向槽的设置，极大的提高了水平导轨2竖向运动的精确性和稳定性，大大提高铺粉装置1控制精度，保证加工精度高。
本实施例中，所述水平导轨2包括沿纵向前后分布的前水平导轨20和后水平导轨21，所述前水平导轨2和后水平导轨21均位于左、右楔形座之间，所述左、右楔形座的斜面设置有四条分别与前水平导轨2两端和后水平导轨21两端对应的滑动导向槽13，所述滑动导向槽沿对应左、右楔形座的纵向断面斜边方向布置；进一步提高水平导轨2的运动稳定性，避免不必要的力矩产生。
本实施例中，所述楔形座驱动组件包括楔形座驱动电机14和与楔形座驱动电机的输出轴传动配合的驱动螺杆，所述左、右楔形座的底部分别设置有左驱动螺孔和与左驱动螺孔旋转方向相反的右驱动螺孔，所述驱动螺杆的外圆沿轴向依次设置有与左驱动螺孔螺纹配合的第一外螺纹段和与右驱动螺孔螺纹配合的第二外螺纹段，所述楔形座驱动电机通过驱动驱动螺杆正转或反转实现左、右楔形座之间相互靠近或远离；通过将左驱动螺孔和右驱动螺孔设置为相同螺距且螺距值较小，利于提高驱动精度，驱动顺畅，结构的稳定性好。
本实施例中，所述驱动螺杆包括沿纵向前后设置的前驱动螺杆15和后驱动螺杆16，所述楔形座驱动电机的输出轴位于前驱动螺杆和后驱动螺杆同侧端部之间，楔形座驱动电机的输出轴固定外套设置有动力输出齿轮17，前驱动螺杆和后驱动螺杆端部分别固定套设有动力输入齿轮，所述动力输出齿轮与两个动力输入齿轮18啮合并减速传递动力；所述动力输出齿轮的直径大于动力出入齿轮的半径，结构简单紧凑，通过减速传递动力，利于提高扭矩，保证驱动，同时，保证左、右楔形座滑动精度高。
本实施例中，所述机架底部设置有用于对左、右楔形座沿横向导向的横向导向槽，所述左、右楔形座的底部设置有适形嵌入所述横向导向槽的横向导向块，所述横向导向槽和竖向导向槽均为燕尾槽；滑动顺畅，结构稳定。
当与竖向驱动机构配合的还有水平驱动机构，所述水平驱动机构包括水平驱动电机、水平驱动齿轮和设置于水平导轨2表面并与水平驱动齿轮啮合的条形齿；所述水平驱动齿轮包括位于水平导轨2上侧并与水平导轨2啮合传动的上主动水平驱动齿轮和位于水平导轨2下侧并与水平导轨2啮合传动的下从动水平驱动齿轮；所述水平驱动电机的输出轴与上主动水平驱动齿轮传动配合，所述下从动水平驱动齿轮转动安装于铺粉装置1；所述铺粉装置1的纵向两端部(及前后方向的两端部)均固定设置有安装板19，所述安装板水平设置且纵向外端面凹陷形成所述水平导向凹槽3，安装板上靠近外端处设置有水平驱动轮过孔，上主动水平驱动齿轮的下端从上穿入水平驱动轮过孔与位于水平导轨2上表面的条形齿啮合，下从动水平驱动齿轮的上端从下穿入水平驱动轮过孔与位于水平导轨2下表面的条形齿啮合；该机构更利于整个水平传动机构传动的稳定性提高。
本实施例中，所述水平导轨2的断面为顶部沿纵向指向内侧的横置“凸”字形，所述水平导轨2的内侧上、下表面分别设置有条形齿，水平导轨2的外侧上、下表面形成水平运动的滑动限位面，所述铺粉装置1的端部形成两内侧壁适形外套于该两滑动限位面4的水平导向凹槽3；所述铺粉装置1的纵向两端部(及前后方向的两端部)均固定设置有安装板，所述安装板水平设置且纵向外端面凹陷形成所述水平导向凹槽3，安装板上靠近外端处设置有水平驱动轮过孔，上主动水平驱动齿轮5的下端从上穿入水平驱动轮过孔与位于水平导轨2上表面的条形齿啮合，下从动水平驱动齿轮6的上端从下穿入水平驱动轮过孔与位于水平导轨2下表面的条形齿啮合；该机构更利于整个水平传动机构传动的稳定性提高。
当然，整个装置在使用时，需配合一个外罩于整个装置且底部开口与底面封闭的密封罩，该密封罩可为透明且能伸缩的罩体，利于使用时对其内抽真空并通入惰性气体进行加工。
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。

Claims (7)

1.一种用于选择性激光熔化加工铺粉装置的竖向驱动机构，其特征在于：包括位于水平导轨两端且纵向断面为直角三角形的左、右楔形座和用于驱动左、右楔形座沿横向单自由度滑动的楔形座驱动组件；所述水平导轨的两端分别设置有左滚轮和右滚轮，所述左滚轮抵压于左楔形座的驱动斜面，所述右滚轮抵压于右楔形座的驱动斜面，楔形座驱动组件用于驱动左、右楔形座之间相互靠近或远离实现水平导轨的上升或下降。
2.根据权利要求1所述的用于选择性激光熔化加工铺粉装置的竖向驱动机构，其特征在于：所述左、右楔形座的顶角为3-8°。
3.根据权利要求1所述的用于选择性激光熔化加工铺粉装置的竖向驱动机构，其特征在于：所述竖向驱动机构还包括固定于机架的竖向导向柱，所述竖向导向柱沿横向位于水平导轨的中间，竖向导向柱沿竖向设置有竖向导向槽，所述水平导轨的纵向外侧突出形成适形嵌入竖向导向槽的竖向导向块。
4.根据权利要求1所述的用于选择性激光熔化加工铺粉装置的竖向驱动机构，其特征在于：所述水平导轨包括沿纵向前后分布的前水平导轨和后水平导轨，所述前水平导轨和后水平导轨均位于左、右楔形座之间，所述左、右楔形座的斜面设置有四条分别与前水平导轨两端和后水平导轨两端对应的滑动导向槽，所述滑动导向槽沿对应左、右楔形座的纵向断面斜边方向布置。
5.根据权利要求4所述的用于选择性激光熔化加工铺粉装置的竖向驱动机构，其特征在于：所述楔形座驱动组件包括楔形座驱动电机和与楔形座驱动电机的输出轴传动配合的驱动螺杆，所述左、右楔形座的底部分别设置有左驱动螺孔和与左驱动螺孔旋转方向相反的右驱动螺孔，所述驱动螺杆的外圆沿轴向依次设置有与左驱动螺孔螺纹配合的第一外螺纹段和与右驱动螺孔螺纹配合的第二外螺纹段，所述楔形座驱动电机通过驱动驱动螺杆正转或反转实现左、右楔形座之间相互靠近或远离。
6.根据权利要求5所述的用于选择性激光熔化加工铺粉装置的竖向驱动机构，其特征在于：所述驱动螺杆包括沿纵向前后设置的前驱动螺杆和后驱动螺杆，所述楔形座驱动电机的输出轴位于前驱动螺杆和后驱动螺杆同侧端部之间，楔形座驱动电机的输出轴固定外套设置有动力输出齿轮，前驱动螺杆和后驱动螺杆端部分别固定套设有动力输入齿轮，所述动力输出齿轮与两个动力输入齿轮啮合并减速传递动力。
7.根据权利要求6所述的用于选择性激光熔化加工铺粉装置的竖向驱动机构，其特征在于：还包括机架，所述机架底部设置有用于对左、右楔形座沿横向导向的横向导向槽，所述左、右楔形座的底部设置有适形嵌入所述横向导向槽的横向导向块，所述横向导向槽和竖向导向槽均为燕尾槽。
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