CN108672698A - 传送清理系统 - Google Patents
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Abstract
一种传送清理系统，包括：操作箱，具有彼此连通的无尘操作腔、操作手套口与工件进出口，用于容纳工件并实现对工件的封闭式粉末清理；承载操作平台，用于对位承接所述操作箱并实现所述操作箱的水平翻转；吊装输送线，用于以吊装方式实现所述操作箱于增材制造设备与所述承载操作平台之间的输送。本发明提供的传送清理系统可实现3D构件的易地清理，减少因等待冷却造成的时间浪费，保证同步加工而提高加工效率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，具体地来说，是一种传送清理系统。
背景技术
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。
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舱取出，然后进行粉末清理。金属制件需要在惰性气体保护或真空环境自然冷却，热散失十分缓慢，使冷却等待时间比较漫长。目前的清理方式耗费的时间少则半天一日，多则二至三天，严重影响了增材制造的加工效率。在此情形下，增材制造设备的实际加工时间有限，使折旧费十分高昂，进一步增加了3D构件的制造成本。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种传送清理系统，实现3D构件的易地清理，减少因等待冷却造成的时间浪费，保证同步加工而提高加工效率，降低生产成本。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种传送清理系统，包括：
操作箱，具有彼此连通的无尘操作腔、操作手套口与工件进出口，用于容纳工件并实现对工件的封闭式粉末清理；
承载操作平台，用于对位承接所述操作箱并实现所述操作箱的水平翻转；
吊装输送线，用于以吊装方式实现所述操作箱于增材制造设备与所述承载操作平台之间的输送。
作为上述技术方案的改进，所述吊装输送线包括提升装置与传送装置，所述提升装置用于实现所述操作箱的铅垂升降，所述传送装置用于实现所述提升装置的水平移动。
作为上述技术方案的进一步改进，所述操作箱具有吊装部，所述提升装置通过所述吊装部而实现与所述操作箱的连接。
作为上述技术方案的进一步改进，包括翻转架与设置于所述翻转架上的承载座，所述翻转架用于实现所述承载座的水平翻转，所述承载座用于对位承接操作箱。
作为上述技术方案的进一步改进，所述翻转架包括可移动底架与用于固定连接所述承载座的翻转连接件，所述翻转连接件可绕水平轴旋转地保持于所述可移动底架上。
作为上述技术方案的进一步改进，所述承载座用于实现所述操作箱绕垂向轴的旋转，所述垂向轴与水平轴保持垂直。
作为上述技术方案的进一步改进，所述承载座包括承载座体与用于对位承接所述操作箱的承载连接件，所述承载座体安装于所述翻转架上，所述承载连接件可绕所述垂向轴旋转地保持于所述承载座体上。
作为上述技术方案的进一步改进，所述承载座体包括承载底板与可滚动地保持于所述承载底板上的复数个滚动体，所述滚动体用于滚动承载所述承载连接件。
作为上述技术方案的进一步改进，所述无尘操作腔远离所述承载操作平台的一端具有粉末排放口，用于排放自所述工件分离的粉末；
所述无尘操作腔远离所述承载操作平台的一端沿接近所述粉末排放口的方向逐渐收缩。
作为上述技术方案的进一步改进，所述操作箱还包括通流口和/或抽气管，所述通流口用于引入压缩空气和/或惰性气体，所述抽气管用于实现所述无尘操作腔的气体抽取。
本发明的有益效果是：
采用操作箱、承载操作平台与吊装输送线组成系统，操作箱用于以无尘操作腔容纳3D构件，吊装输送线用于实现易地转移，承载操作平台用于实现位姿调节而提高清理操作效率，实现3D构件的易地清理，减少因等待冷却造成的时间浪费，保证同步加工而提高加工效率，降低生产成本。
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
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。
图1是本发明实施例1提供的传送清理系统的整体结构图；
图2是本发明实施例1提供的传送清理系统的操作箱的正置状态示意图；
图3是本发明实施例1提供的传送清理系统的操作箱的翻转状态示意图；
图4是本发明实施例1提供的传送清理系统的操作箱的翻转旋转状态示意图；
图5是本发明实施例1提供的传送清理系统的操作箱的第一示意图；
图6是本发明实施例1提供的传送清理系统的操作箱的第二示意图；
图7是本发明实施例1提供的传送清理系统的操作箱的第三示意图；
图8是本发明实施例1提供的传送清理系统的操作箱的剖视示意图；
图9是本发明实施例1提供的传送清理系统的承载操作平台的整体结构示意图；
图10是本发明实施例1提供的传送清理系统的承载操作平台的承载座的分解结构示意图；
图11是本发明实施例1提供的传送清理系统的承载操作平台的承载座的对剖轴测结构示意图。
主要元件符号说明：
1000-传送清理系统，0100-操作箱，0110-操作箱箱体，0111-无尘操作腔，0112-连接基板，0113-封闭端板，0114-环形侧板，0115-操作手套口，0116-工件进出口，0117-吊装部，0118-粉末排放口，0119-通流口，0120-快速装夹件，0130-抽气管，0200-承载操作平台，0210-翻转架，0211-可移动底架，0212-翻转连接件，0220-承载座，0221-承载座体，0221a-承载底板，0221b-滚动体，0221c-保持支架，0222-承载连接件，0223-转轴，0224-平面轴承，0300-吊装输送线，0310-提升装置，0320-传送装置，2000-增材制造设备。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对传送清理系统进行更全面的描述。附图中给出了传送清理系统的优选实施例。但是，传送清理系统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传送清理系统的公开内容更加透彻全面。
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。
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。本文中在传送清理系统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。
实施例1
请结合参阅图1～4，本实施例公开一种传送清理系统1000，包括操作箱0100、承载操作平台0200与吊装输送线0300。操作箱0100用于容纳3D构件(即工件)，并实现对工件的封闭式粉末清理，是工件的转移容器与清理场所；承载操作平台0200承载操作箱0100，并实现对操作箱0100的位姿调节，使操作箱0100及其中的工件调节至理想操作位姿；吊装输送线0300用于实现操作箱0100的转移，从而于增材制造设备2000与承载操作平台0200之间转移，完成一体式的传送清理功能。
请结合参阅图5～7，操作箱0100用于提供具有惰性气体保护氛围的无尘操作空间，减少粉末污染以保护环境洁净与健康安全，其主体结构为操作箱箱体0110。
操作箱箱体0110内部设置无尘操作腔0111，用于提供无尘操作空间。换言之，无尘操作腔0111可容纳工件，使工件于转移与清理过程稳定地保持于无尘操作腔0111内。可以理解，无尘操作腔0111应具有良好的密封性能。具有与切换仓密封连接的无尘操作腔0111，无尘操作腔0111具有用于安装操作手套的操作手套口0115，用于实现对工件的粉末清理。
操作箱箱体0110还具有分别与无尘操作腔0111保持连通的操作手套口0115及工件进出口0116。其中，操作手套口0115用于安装操作手套，工件进出口0116用于供工件输送进出无尘操作腔0111，实现工件取送。示范性地，工件进出口0116与承载工件的构建基板密封对接，保证无尘操作腔0111于转移过程的密闭环境。
操作箱箱体0110的结构形式众多，即如框架式、板构式构造等不同类型。示范性地，操作箱箱体0110包括连接基板0112、封闭端板0113与环形侧板0114，连接基板0112与封闭端板0113相对设置并由环形侧板0114实现连接，三者包围而成无尘操作腔0111。连接基板0112上设有工件进出口0116，与用于输送工件的外部设备形成密封连接。
示范性地，无尘操作腔0111内部设有快速装夹件0120，用于实现对工件(或者是构建基板)的快速拆装。快速装夹件0120安装于操作箱箱体0110的内壁上，可由操作者通过操作手套而进行快速操作，实现工件装夹。快速装夹件0120的形式众多，包括定位销、压头、夹爪等不同类型。
示范性地，操作箱箱体0110具有吊装部0117。吊装部0117用于与起吊设备连接，从而实现移动吊装。示范性地，吊装部0117为复数个，并均匀设置于操作箱箱体0110的顶部(例如封闭端板0113)。吊装部0117的形式众多，包括吊装孔、吊装挂钩、U型扣等类型。
示范性地，无尘操作腔0111远离承载座0220的一端具有粉末排放口0118，用于排放自工件分离的粉末。示范性地，粉末排放口0118与外部的抽吸设备(如吸尘器等)连接，从而快速排出粉末，实现粉末回收。当操作箱0100随承载座0220水平翻转时，粉末排放口0118位于无尘操作腔0111的下端，利用粉末的自重而实现粉末收集，进一步提高收集排放效率。
示范性地，无尘操作腔0111远离承载座0220的一端沿接近粉末排放口0118的方向逐渐收缩。换言之，该端的通流面沿接近粉末排放口0118的方向递减，提升粉末排放口0118的集约排放作用。例如，该端可具有圆台结构或棱台结构，且粉末排放口0118位于圆台结构或棱台结构的小端。
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。
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。
示范性地，操作箱0100还具有通流口0119，用于引入清理所需的压缩空气/惰性气体，实现对工件的吹扫清理。示范性地，通流口0119可为一至复数个，分别用于通流空气与惰性气体，从而适应不同类型工件的清理要求。例如，对于铝合金、钛合金等类型工件，可通入高压惰性气体进行清理；又如，对于不锈钢工件，可通入压缩空气进行清理。
请参阅图8，示范性地，操作箱0100内部还设有抽气管0130，用于实现无尘操作腔0111内的气体抽取(例如排出自通流口0119引入的气体)，使无尘操作腔0111形成所需的气体环境或真空环境。示范性地，抽气管0130为弯曲管，设置于无尘操作腔0111的内部。
示范性地，承载座0220与工件进出口0116之间密封对接，保证内部环境的密闭。例如，工件进出口0116设置于连接基板0112上，承载连接板与连接基板0112(或者是已与连接基板0112形成封闭连接的构建基板)保持密封贴合。
请结合参阅图1～4及图9，承载操作平台0200包括翻转架0210与设置于翻转架0210上的承载座0220，提供一种操作简便快速的位姿切换结构。其中，翻转架0210用于实现承载座0220的水平翻转，承载座0220用于对位承接操作箱0100。
所谓水平翻转，是指承载座0220可绕水平轴旋转，以实现位姿的调节切换。所谓对位承接，是指承载座0220与操作箱0100可快速地实现对位固定安装，使二者形成一体的运动结构。承载座0220与操作箱0100之间的对位承接，可通过卡接、销接等不同方式实现。相应地，当承载座0220水平翻转时，操作箱0100随之水平翻转。
在前述构造下，操作箱0100无需设置复杂的运动机构，而将位姿调节功能转移至承载操作平台0200，对于结构紧凑性要求降低，从而降低设计与制造难度，压缩制造成本。同时，操作箱0100的结构简化利于提高其切换便利性，提升增材制造的生产效率。
翻转架0210的实现方式众多。示范性地，翻转架0210包括可移动底架0211与翻转连接件0212。可移动底架0211用于与地面连接，提供结构支撑。同时，可移动底架0211具有移动能力，可实现承载操作平台0200的快速转移，提高使用便利性。
翻转连接件0212可绕水平轴旋转地保持于可移动底架0211上，实现水平翻转。翻转连接件0212上固定安装承载座0220，从而带动承载座0220水平翻转。示范性地，翻转连接件0212与可移动底架0211之间形成轴孔配合，实现翻转连接件0212的旋转运动。翻转连接件0212的驱动方式众多，包括驱动电机、液压泵等自动驱动方式与摇柄等手动驱动方式。
请结合参阅图10～11，示范性地，承载座0220除对位承载操作箱0100外，还用于实现操作箱0100绕垂向轴的旋转，实现操作箱0100除水平翻转外另一方向的旋转，增加位姿调节的多样性。其中，垂向轴与水平轴(承载座0220的水平翻转中心轴)保持垂直，与承载座0220的当前位置有关。示范性地，垂向轴始终位于铅垂面内。
承载座0220对于操作箱0100的旋转驱动可通过多种方式实现，如转盘等方式。示范性地，承载座0220包括承载座体0221与用于对位承接操作箱0100的承载连接件0222。承载座体0221安装于翻转架0210上，例如，承载座体0221与翻转连接件0212固定连接。承载连接件0222可绕垂向轴旋转地保持于承载座体0221上，带动操作箱0100实现相对于承载座体0221的旋转。
请参阅图10，示范性地，承载座体0221包括承载底板0221a与可滚动地保持于承载底板0221a上的复数个滚动体0221b，滚动体0221b用于滚动承载承载连接件0222。可以理解，当承载连接件0222相对承载底板0221a旋转时，滚动体0221b于承载底板0221a与承载连接件0222之间发生滚动，以滚动接触而实现高效的承载，减少阻尼作用。
如前所述的滚动体0221b，可采用多种分布形式，以下仅举若干主要的实施方式。
第一种示范，复数个滚动体0221b沿承载连接件0222的旋转圆周共圆分布，即身处同一分布圆周上。进一步地，复数个滚动体0221b于该旋转圆周上均布分布，提供均匀的承载作用，使承载连接件0222的旋转运动平稳均衡。
第二种示范，复数个滚动体0221b沿承载连接件0222的旋转圆周非共圆分布，即至少存在两个分布圆周。其中，任一分布圆周上至少存在一个滚动体0221b，不同的滚动体0221b所在的分布圆周之间具有共轴关系。进一步地，复数个滚动体0221b与承载连接件0222之间于铅垂面内的翻转力矩保持平衡，使承载连接件0222与承载底板0221a之间不发生翻转。
如前所述的滚动体0221b，可采用多种结构形式，如滚珠、滚柱、滚轮等方式。在滚珠形式中，承载底板0221a上设置滚珠保持架或保持沟槽，使滚珠可滚动地保持于其中。在滚轮方式中，承载底板0221a上设置保持支架0221c，滚轮可滚动地保持于保持支架0221c上。进一步地，滚动与承载底板0221a表面保持分离。
示范性地，承载底板0221a通过转轴0223与承载连接件0222连接。承载底板0221a与承载连接件0222中的一者与转轴0223固定连接，另一者与转轴0223具有相对转动。其中，转轴0223于承载底板0221a与承载连接件0222之间发生轴向力，使滚动体0221b与承载连接件0222始终发生载荷作用。
示范性地，承载底板0221a与承载连接件0222中，与转轴0223具有相对转动的一者，通过平面轴承0224运动连接于转轴0223。例如，在本实施例中，承载底板0221a与转轴0223之间通过平面轴承0224相对运动连接，而承载连接件0222与转轴0223之间固定连接。
特别地，当承载座0220水平翻转时，滚动体0221b位于承载连接件0222的上方，由于转轴0223的轴向作用，滚动体0221b仍然对承载连接件0222发生载荷作用，保证承载连接件0222与承载底板0221a之间的旋转运动。补充说明，承载连接件0222的旋转轴即为转轴0223的中心轴，复数个滚动体0221b的分布圆周均以转轴0223为中心轴。
示范性地，吊装输送线0300包括提升装置0310与传送装置0320。提升装置0310用于实现操作箱0100的铅垂升降，传送装置0320用于实现提升装置0310的水平移动。示范性地，传送装置0320为高架轨道，提升装置0310为起重机，起重机可水平运动地保持于高架轨道上，形成天车结构。示范性地，吊装输送线0300可为平衡吊方式，以悬臂结构实现操作箱0100的提升与移动。
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。
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一步定义和解释。
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)
1.一种传送清理系统，其特征在于，包括：
操作箱，具有彼此连通的无尘操作腔、操作手套口与工件进出口，用于容纳工件并实现对工件的封闭式粉末清理；
承载操作平台，用于对位承接所述操作箱并实现所述操作箱的位姿调节；
吊装输送线，用于以吊装方式实现所述操作箱于增材制造设备与所述承载操作平台之间的输送。
2.根据权利要求1所述的传送清理系统，其特征在于，所述吊装输送线包括提升装置与传送装置，所述提升装置用于实现所述操作箱的铅垂升降，所述传送装置用于实现所述提升装置的水平移动。
3.根据权利要求2所述的传送清理系统，其特征在于，所述操作箱具有吊装部，所述提升装置通过所述吊装部而实现与所述操作箱的连接。
4.根据权利要求1所述的传送清理系统，其特征在于，包括翻转架与设置于所述翻转架上的承载座，所述翻转架用于实现所述承载座的水平翻转，所述承载座用于对位承接操作箱。
5.根据权利要求4所述的传送清理系统，其特征在于，所述翻转架包括可移动底架与用于固定连接所述承载座的翻转连接件，所述翻转连接件可绕水平轴旋转地保持于所述可移动底架上。
6.根据权利要求4所述的传送清理系统，其特征在于，所述承载座用于实现所述操作箱绕垂向轴的旋转，所述垂向轴与水平轴保持垂直。
7.根据权利要求6所述的传送清理系统，其特征在于，所述承载座包括承载座体与用于对位承接所述操作箱的承载连接件，所述承载座体安装于所述翻转架上，所述承载连接件可绕所述垂向轴旋转地保持于所述承载座体上。
8.根据权利要求7所述的传送清理系统，其特征在于，所述承载座体包括承载底板与可滚动地保持于所述承载底板上的复数个滚动体，所述滚动体用于滚动承载所述承载连接件。
9.根据权利要求1所述的传送清理系统，其特征在于，所述无尘操作腔远离所述承载操作平台的一端具有粉末排放口，用于排放自所述工件分离的粉末；
所述无尘操作腔远离所述承载操作平台的一端沿接近所述粉末排放口的方向逐渐收缩。
10.根据权利要求1所述的传送清理系统，其特征在于，所述操作箱还包括通流口和/或抽气管，所述通流口用于引入压缩空气和/或惰性气体，所述抽气管用于实现所述无尘操作腔的气体抽取。
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- 2018-08-01 CN CN201810865160.0A patent/CN108672698B/zh active Active
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