CN108582770A - 工件自动清理设备 - Google Patents

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Abstract

一种工件自动清理设备,包括:无尘操作腔,具有用于安装操作手套的操作手套口;吹扫装置,设置于所述无尘操作腔内,包括用于装夹工件的装夹单元与用于吹扫所述工件的吹气单元,所述装夹单元与所述吹气单元之间具有至少两个方向的相对旋转;集料装置,用于收集所述无尘操作腔内的粉末材料。本发明提供的工件自动清理设备可实现在惰性气体环境下的自动式粉末清理,且具有多向自动清理能力,有效地提高清理效率与安全性。

Description

工件自动清理设备
技术领域
[0001] 本发明属于增材制造技术领域,具体地来说,是一种工件自动清理设备。
背景技术
[0002] 增材制造(Additive Manufacturing,AM)俗称3D打印,是融合了计算机辅助设计、 材料加工与成形技术、以数字模型文件为基础,通过软件与数控系统将专用的金属材料、非 金属材料以及医用生物材料,按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式进行逐层堆积,制 造出实体物品的制造技术。
[0003] 目前主流的金属增材制造技术,在工件打印完成后,需要等待工件自然冷却后自 成型仓取出,然后进行粉末清理。粉末清理过程多采用开放式清理方式,容易发生粉末飞 扬,生产环境污染严重、不易清理,同时对操作人员造成粉尘污染伤害。同时,开放式的清理 方式容易引起工件或粉末的氧化,影响加工质量。也有一些手套箱,多为手动操作方式,无 法满足高速与彻底的清理需要。
发明内容
[0004] 为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种工件自动清理设备,实现在惰性气 体环境下的自动式粉末清理,且具有多向自动清理能力,有效地提高清理效率与安全性。
[0005] 本发明的目的通过以下技术方案来实现:
[0006] —种工件自动清理设备,包括:
[0007] 无尘操作腔,具有用于安装操作手套的操作手套口;
[0008] 吹扫装置,设置于所述无尘操作腔内,包括用于装夹工件的装夹单元与用于吹扫 所述工件的吹气单元,所述装夹单元与所述吹气单元之间具有至少两个方向的相对旋转;
[0009] 集料装置,用于收集所述无尘操作腔内的粉末材料。
[0010] 作为上述技术方案的改进,所述装夹单元包括垂直布置的第一旋转轴系与第二旋 转轴系,所述第二旋转轴系设置于所述第一旋转轴系上,所述第二旋转轴系上设置用于装 夹所述工件的工件基座,所述工件基座装夹的工件与所述吹气单元的吹气端保持相对。 [0011] 作为上述技术方案的进一步改进,所述吹气单元包括至少一个吹气端,所述吹气 端与所述工件基座装夹的工件保持相对。
[0012] 作为上述技术方案的进一步改进,所述装夹单元与所述吹气单元之间具有至少一 个方向的相对移动。
[0013] 作为上述技术方案的进一步改进,所述吹气单元并用于将所述无尘操作腔内的粉 末材料吹送至所述集料装置。
[0014] 作为上述技术方案的进一步改进,所述工件自动清理设备包括手套箱体,所述手 套箱体内部设置所述无尘操作腔。
[0015] 作为上述技术方案的进一步改进,所述手套箱体包括箱体基座与设置于所述箱体 基座上的可启闭罩体,所述箱体基座与所述可启闭罩体密封包围而成所述无尘操作腔。
[0016] 作为上述技术方案的进一步改进,所述无尘操作腔接近所述集料装置的一端通流 面递减至所述集料装置而形成粉末收集腔。
[0017] 作为上述技术方案的进一步改进,所述粉末收集腔具有棱台构造或圆台构造,所 述棱台构造或所述圆台构造的小端与所述集料装置连接。
[0018] 作为上述技术方案的进一步改进,所述集料装置包括集料容器与通断控制阀,所 述集料容器通过所述通断控制阀与所述无尘操作腔连接。
[0019] 本发明的有益效果是:
[0020] 具有无尘操作腔、吹扫装置与集料装置,无尘操作腔提供自动与手动清理的操作 空间,吹扫装置具有两向旋转而提供多向清理能力,实现对工件不同表面的清理,并将清理 后的粉末材料通过集料装置而实现回收,具有清理效率高、清理效果彻底、安全性好、粉末 可回收利用的优点,经济性突出。
[0021] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合 所附附图,作详细说明如下。
附图说明
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对 范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。
[0023]图1是本发明实施例1提供的工件自动清理设备的闭合状态示意图;
[0024]图2是本发明实施例1提供的工件自动清理设备的打开状态示意图;
[0025]图3是图2中工件自动清理设备的A处放大示意图;
[0026]图4是本发明实施例1提供的工件自动清理设备的打开状态的仰视局部示意图; [0027]图5是图4中工件自动清理设备的B处放大示意图;
[0028]图6是本发明实施例1提供的工件自动清理设备的闭合状态的后视局部示意图; [0029]图7是本发明实施例1提供的工件自动清理设备去除可启闭罩体后的第一示意图; [0030]图8是本发明实施例1提供的工件自动清理设备去除可启闭罩体后的第二示意图。 [0031]主要元件符号说明:
[0032] 1000-工件自动清理设备,0100-手套箱体,0110-无尘操作腔,0111-操作手套口, 0120-箱体基座,013〇_可启闭罩体,0140-溢流部,0141 -过滤网,0150-粉末收集腔,0160-铰 链,0170-气弹簧,〇2〇〇_吹扫装置,0210-装夹单元,0211-第一旋转轴系,0212-第二旋转轴 系,0213-工件基座,〇22〇-吹气单元,0221-吹气端,0222-固定支架,0300-集料装置,0310-集料容器,0320-通断控制阀,0400-控制单元,0410-控制踏板,0420-控制按钮,S-工件。
具体实施方式
[0033]为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对工件自动清理设备进行更全面的描 述。附图中给出了工件自动清理设备的优选实施例。但是,工件自动清理设备可以通过许多 不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对 工件自动清理设备的公开内容更加透彻全面。
[0034]需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上 或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接 到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反,当元件被称作“直接在”另一元件“上”时, 不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是 为了说明的目的。
[0035]除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的 技术人员通常理解的含义相同。本文中在工件自动清理设备的说明书中所使用的术语只是 为了描述具体的实施例的目的,不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个 或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0036] 实施例1
[0037] 请结合参阅图1〜2及图7〜8,本实施例公开一种工件自动清理设备1000,包括手 套箱体0100、吹扫装置0200与集料装置0300,用于实现在惰性气体环境下的多向自动清理 与粉末材料回收,效率高、安全性好、粉末可回收而循环利用,经济性优势明显。
[0038]请结合参阅图1〜6,手套箱体0100是工件自动清理设备1000的主体构件,具有隔 绝内外与承受主要载荷的作用。手套箱体0100可由不同材料制成,如金属(钢材、铝合金 等)、聚合物材料(树脂)、玻璃等类型,于清理过程保持物化特性稳定。
[0039] 手套箱体0100内部设置无尘操作腔0110,无尘操作腔0110用于容纳工件S,提供工 件S清理的密闭空间。可以理解,无尘操作腔0110应当具有良好的密封性能,避免发生气体 与粉尘泄漏。
[0040] 手套箱体0100上并设有与无尘操作腔0110连通的操作手套口 0111,用于安装操作 手套。换言之,操作手套口 0111连通手套箱体0100的内外,并由操作手套实现对无尘操作腔 0110的密闭。操作者的操作手置入操作手套内,直接对无尘操作腔0110内的工件S进行粉末 清理。
[0041] 手套箱体0100可采用一体式构造或拼接式构造。示范性地,手套箱体0100为拼接 式构造,包括箱体基座0120与设置于箱体基座0120上的可启闭罩体0130,箱体基座0120与 可启闭罩体0130密封包围而成无尘操作腔0110。
[0042]可启闭罩体0130用于打开或关闭无尘操作腔0110,便于操作者对工件S进行取放。 可以理解,当可启闭罩体0130关闭时,箱体基座0120与可启闭罩体0130具有良好的密封性。 [0043]可启闭罩体0130可采用多种启闭结构,示范性地,可启闭罩体0130可滑动或旋转 地保持于箱体基座0120上而实现无尘操作腔0110的启闭。例如,箱体基座0120上设置滑轨, 可启闭罩体0130滑动地保持于滑轨上。例如,可启闭罩体0130与箱体基座0120形成铰接关 系。
[0044] 示范性地,可启闭罩体0130—端与箱体基座0120铰接(如通过铰链0160连接),另 一端通过气弹簧0170与箱体基座0120连接。气弹簧0170 (gas spring)是一种可以起支撑、 缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的工业配件,以伸缩结构实现对可启闭罩体0130的 支撑。应当理解,气缸、电动推杆、电缸等结构具有与气弹簧0170相同的作用,属于等同的技 术特征。
[0045]当可启闭罩体0130需要打开时,气弹簧〇17〇伸出而对可启闭罩体0130实现支撑, 提供支撑助力;当可启闭罩体0130需要关闭时,气弹簧0170收缩而实现可启闭罩体0130与 箱体基座0120的密封连接。
[0046] 示范性地,箱体基座0120与可启闭罩体0130的连接部由密封件实现密封。其中,密 封件可以为密封圈、密封垫板等类型。通过密封件的弹性变形,连接部的缝隙得以填充,实 现可靠的密封效果。
[0047] 示范性地,可启闭罩体0130具有透明特性,便于操作者于操作过程进行观察,提高 操作精度与便利性。例如,可启闭罩体0130可采用透明玻璃、透明塑料等制成。
[0048] 示范性地,手套箱体0100具有溢流部0140,溢流部0140设置过滤网0141。溢流部 0140可为孔、阀结构,用于溢出多余的气体而保持无尘操作腔0110中的压力稳定,具有稳压 作用。过滤网0141覆盖于溢流部0140上,避免粉末材料于气体外泄时一并逃逸,保持外界环 境的洁净。
[0049] 示范性地,无尘操作腔0110接近集料容器0310的一端通流面递减至集料容器0310 而形成粉末收集腔0150。换言之,粉末收集腔0150位于无尘操作腔0110与集料容器0310之 间,并自无尘操作腔0110至集料容器0310逐渐收缩,以实现对清理后掉落的粉末材料的集 约,达至集料后集中排出的目的。
[0050]粉末收集腔0150的收缩结构可采用多种方式实现。示范性地,粉末收集腔0150具 有棱台构造或圆台构造,棱台构造或圆台构造的小端与集料装置0300 (例如其中的集料容 器0310)连接,大端则与无尘操作腔0110连接。
[0051]其中,棱台是指棱锥的底面与一个截面之间的部分。在一个较佳的实施例中,棱台 为棱锥的底面与平行于底面的一个截面之间的部分。所谓棱台的小端,是指棱锥截面面积 较大的一端。
[0052]其中,圆台是指用一个平行于圆锥底面的平面去截圆锥,所得到的底面与截面之 间的部分。圆台同圆柱和圆锥一样也有轴、底面、侧面和母线,并且用圆台台轴的字母表示 圆台。所谓圆台的小端,是指圆锥被它的轴的垂直平面所截得的截面面积较小的一端。
[0053]请结合参阅图7〜8,吹扫装置0200设置于无尘操作腔〇110内,包括用于装夹工件s 的装夹单元0210与用于吹扫工件S的吹气单元0220,装夹单元0210与吹气单元0220之间具 有至少两个方向的相对旋转。其目的在于,实现吹气单元0220与工件S之间的位置切换,从 而对工件S的不同表面实现吹扫清理。两种相对旋转的方向根据实际加工环境而定,示范性 地,两种相对旋转之间保持垂直。
[0054]可以理解,装夹单元0210与吹气单元0220中的一者可单独实现两个方向的主动旋 转,另一者保持静止;或者,装夹单元〇210与吹气单元0220中的一者具有一个方向的主动旋 转,另一者具有另一方向的主动旋转。
[0055]示范性地,装夹单元〇210包括垂直布置的第一旋转轴系0211与第二旋转轴系 0212,第二旋转轴系0212设置于第一旋转轴系0211上,第二旋转轴系0212上设置用于装夹 工件S的工件基座〇213,工件基座〇21:3装夹的工件s与吹气单元〇220的吹气端0221保持相 对。
[0056]换言之,第一旋转轴系0211设置于手套箱体〇1〇〇上,具有自转旋转能力,从而带动 第二旋转轴系0212转动(即第二旋转轴系0212的公转)。同时,第二旋转轴系〇212具有相对 于第一旋转轴系0211的旋转(即第二旋转轴系〇212的自转)。其中,第二旋转轴系〇212的公 转方向与自转方向保持垂直。由于工件基座0213设置于第二旋转轴系〇212上,相对于吹气 单元0220的吹气端0221,工件基座0213具有至少两个方向的转动,从而实现工件S与吹气端 0221之间的角度位置变化。
[0057] 其中,第一旋转轴系0211与第二旋转轴系0212可分别由旋转电机而实现自主旋 转。例如,第一旋转轴系0211包括第一旋转电机与固定连接于第一旋转电机的输出端的连 接件,连接件上固定设置第二旋转轴系0212的旋转电机(即第二旋转电机)。第二旋转电机 的输出端与工件基座0213固定连接,驱动工件基座0213旋转。由此,工件基座0213获得两个 方向的回转运动。
[0058] 吹气单元0220用于以惰性气体吹扫工件S。示范性地,吹气单元0220包括至少一个 吹气端0221,吹气端0221与工件基座0213装夹的工件S保持相对。吹气端0221与惰性气体源 气路连接,以输出吹扫气体。
[0059] 进一步地,吹气单元0220包括固定支架0222与复数个吹气端0221,固定支架0222 固定连接于手套箱体0100,复数个吹气端0221阵列设置并分别面向工件S,形成多点吹扫而 提高清理效率。
[0060] 示范性地,装夹单元0210与吹气单元0220之间具有至少一个方向的相对移动。可 以理解,相对移动是非旋转运动。换言之,装夹单元0210与吹气单元0220之间除角度关系变 化外,并具有由相对移动引起的相对线性位置变化,进一步调节吹气单元0220与工件S的相 对位置,以改善清理效果。例如,固定支架0222可滑动地保持于手套箱体0100上,实现吹气 端0221与工件基座0213之间的位置移动。
[0061] 示范性地,吹气单元0220并用于将无尘操作腔0110内的粉末材料吹送至集料装置 0300。其目的在于,进一步将清理后的粉末材料吹出。例如,当清理完毕后,通过旋转装夹单 元0210而使工件基座0213转动竖直布置,从而使吹气端0221与集料装置0300直接相对,从 而进行后续的粉末材料吹除。
[0062]集料装置0300用于收集无尘操作腔0110内的粉末材料,实现粉末材料的回收,以 便粉末材料得以再次利用而减少材料浪费,降低生产成本。特别地,由于清理过程始终处于 惰性气体保护下,粉末材料性状基本保持稳定,可直接利用进行增材制造成型。
[0063] 示范性地,集料装置0300包括集料容器0310与通断控制阀0320。集料容器0310用 于存储回收的粉末材料,可采用罐体、箱体等结构形式。集料容器0310通过通断控制阀0320 与无尘操作腔0110连接,实现通断切换控制。示范性地,通断控制阀0320可以是机械阀(例 如截止阀)、电磁阀等类型。示范性地,集料装置0300还包括吸气泵,用于形成负压而主动吸 取粉末材料。其中,吸气泵与集料容器0310保持连通。
[0064] 示范性地,工件自动清理设备1000还包括控制单元0400,用于实现开关控制。例 如,控制单元0400可包括控制踏板0410。控制踏板0410设置于箱体基座0120的底部,以便操 作者通过脚踏而实现开关控制。又如,控制单元0400可包括设置于箱体基座0120上的控制 按钮0420,以便操作者通过手触操作而实现开关控制。
[0065] 示范性地,工件自动清理设备1000还包括供气单元,用于向无尘操作腔0110输入 惰性气体,使工件S始终处于惰性气体保护氛围下,避免发生氧化损害。
[0066] 在这里示出和描述的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不 是作为限制,因此,示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
[0067] 应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一 个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进—步定义和解释。
[0068]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并 不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说, 在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范 围。因此,本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1. 一种工件自动清理设备,其特征在于,包括: 无尘操作腔,具有用于安装操作手套的操作手套口; 吹扫装置,设置于所述无尘操作腔内,包括用于装夹工件的装夹单元与用于吹扫所述 工件的吹气单元,所述装夹单元与所述吹气单元之间具有至少两个方向的相对旋转; 集料装置,用于收集所述无尘操作腔内的粉末材料。
2.根据权利要求1所述的工件自动清理设备,其特征在于,所述装夹单元包括垂直布置 的第一旋转轴系与第二旋转轴系,所述第二旋转轴系设置于所述第一旋转轴系上,所述第 二旋转轴系上设置用于装夹所述工件的工件基座,所述工件基座装夹的工件与所述吹气单 元的吹气端保持相对。
3.根据权利要求1所述的工件自动清理设备,其特征在于,所述吹气单元包括至少一个 吹气端,所述吹气端与所述工件基座装夹的工件保持相对。
4. 根据权利要求1所述的工件自动清理设备,其特征在于,所述装夹单元与所述吹气单 元之间具有至少一个方向的相对移动。
5. 根据权利要求1所述的工件自动清理设备,其特征在于,所述吹气单元并用于将所述 无尘操作腔内的粉末材料吹送至所述集料装置。
6.根据权利要求1所述的工件自动清理设备,其特征在于,所述工件自动清理设备包括 手套箱体,所述手套箱体内部设置所述无尘操作腔。
7.根据权利要求1所述的工件自动清理设备,其特征在于,所述手套箱体包括箱体基座 与设置于所述箱体基座上的可启闭罩体,所述箱体基座与所述可启闭罩体密封包围而成所 述无尘操作腔。
8.根据权利要求1所述的工件自动清理设备,其特征在于,所述无尘操作腔接近所述集 料装置的一端通流面递减至所述集料装置而形成粉末收集腔。
9.根据权利要求8所述的工件自动清理设备,其特征在于,所述粉末收集腔具有棱台构 造或圆台构造,所述棱台构造或所述圆台构造的小端与所述集料装置连接。
10.根据权利要求1所述的工件自动清理设备,其特征在于,所述集料装置包括集料容 器与通断控制阀,所述集料容器通过所述通断控制阀与所述无尘操作腔连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3663021A1 (de) * 2018-12-06 2020-06-10 Werling, Marco Vorrichtung zur rückgewinnung von unverfestigtem metallpulver

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