CN108772563A - 切换清理设备 - Google Patents

Abstract

一种切换清理设备，包括：可切换工作仓，具有用于承载粉末材料以增材成型的构建基板；工作仓切换装置，具有用于容纳所述可切换工作仓的切换仓，用于实现所述可切换工作仓于增材制造设备的切换；操作箱，具有与所述切换仓密封连接的无尘操作腔，所述无尘操作腔具有用于安装操作手套的操作手套口，用于实现对构建基板上的工件的粉末清理。本发明提供的切换清理设备采用可切换工作仓的转移方式，实现3D构件的易地清理，减少因等待冷却造成的时间浪费，实现同步加工而提高加工效率，降低生产成本。

Description

切换清理设备

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体地来说，是一种切换清理设备。

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，本发明提供了一种切换清理设备，采用可切换工作仓的转移方式而实现3D构件的易地清理，减少因等待冷却造成的时间浪费，实现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：

一种切换清理设备，包括：

可切换工作仓，具有用于承载粉末材料以增材成型的构建基板；

工作仓切换装置，具有用于容纳所述可切换工作仓的切换仓，用于实现所述可切换工作仓于增材制造设备的切换；

操作箱，具有与所述切换仓密封连接的无尘操作腔，所述无尘操作腔具有用于安装操作手套的操作手套口，用于实现对构建基板上的工件的粉末清理。

作为上述技术方案的改进，所述可切换工作仓包括基板驱动机构，所述无尘操作腔通过工件进出口与所述切换仓密封连接，所述基板驱动机构用于驱动所述构建基板沿所述工件进出口的轴向往复运动。

作为上述技术方案的进一步改进，所述可切换工作仓具有工作型腔，所述构建基板可滑动地保持于所述工作型腔，所述工作型腔与所述工件进出口共轴密封对接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述基板驱动机构设置于所述工作型腔内，所述构建基板通过工作台本体与所述基板驱动机构连接，所述工作台本体与所述工作型腔之间具有动密封。

作为上述技术方案的进一步改进，所述切换仓具有第一开口与第二开口，所述第一开口用于与所述增材制造设备密封对接并容所述可切换工作仓通过，所述第二开口用于与所述无尘操作腔密封对接并容所述构建基板通过。

作为上述技术方案的进一步改进，所述工作仓切换装置还包括运动驱动单元，用于驱动所述可切换工作仓于所述切换仓内运动。

作为上述技术方案的进一步改进，所述运动驱动单元的驱动方向与所述第二开口的轴向一致。

作为上述技术方案的进一步改进，所述切换清理设备内部具有用于保护所述工件的惰性保护气体氛围。

作为上述技术方案的进一步改进，所述操作箱具有快速装夹件，用于实现对所述工件或所述构建基板的快速装夹。

作为上述技术方案的进一步改进，所述工作仓切换装置包括移动单元，用于实现所述切换仓的运动转移。

本发明的有益效果是：

设置可以转移切换的可切换工作仓、用于切换转移可移动工作仓的工作仓切换装置与用于清理3D构件的操作箱，采用可切换工作仓的转移方式而实现3D构件的易地清理，减少因等待冷却造成的时间浪费，实现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是本发明实施例提供的切换清理设备的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的切换清理设备的可切换工作仓的结构示意图；

图3是本发明实施例2提供的切换清理设备的可切换工作仓去除一侧封板后的结构示意图；

图4是本发明实施例2提供的切换清理设备的可切换工作仓的内部结构示意图；

图5是本发明实施例2提供的切换清理设备的可切换工作仓的粉末收纳器的透视结构示意图；

图6是本发明实施例2提供的切换清理设备的可切换工作仓的粉末收纳器的局部放大示意图；

图7是本发明实施例提供的切换清理设备的工作仓切换装置的轴测结构示意图；

图8是图7中工作仓切换装置的A处放大示意图；

图9是图7中工作仓切换装置的B处放大示意图；

图10是图7中工作仓切换装置的C处放大示意图；

图11是本发明实施例提供的切换清理设备的操作箱的第一示意图；

图12是本发明实施例4提供的切换清理设备的操作箱的第二示意图；

图13是本发明实施例4提供的切换清理设备的操作箱的第三示意图；

图14是本发明实施例4提供的切换清理设备的操作箱的第四示意图。

主要元件符号说明：

U-切换清理设备，1000-可切换工作仓，1100-工作仓体，1110-工作型腔，1120-常开开口，1130-工作仓承载基板，1140-工作仓封闭端板，1150-工作仓环形侧板，1160-可启闭封板，1170-侧安装腔，1171-输入口，1172-输出口，1180-挂置部，1190-第一密封槽，1200-构建工作台，1210-工作台本体，1211-构建基板，1220-基板驱动机构，1300-粉末收纳器，1310-粉末输入端，1311-通流孔，1320-粉末缓存腔，1330-粉末输出端，2000-工作仓切换装置，2100-切换仓，2110-第一开口，2120-容纳腔，2130-第二开口，2140-对接环件，2141-第二密封槽，2150-限位卡具，2160-连接锁具，2161-旋转锁头，2170-切换仓承载基板，2180-切换仓封闭端板，2190-切换仓环形侧板，2200-移动单元，2210-万向轮，2300-运动驱动单元，2310-承载板，2320-直线驱动机构，2330-铰接板组，2331-铰接板，3000-操作箱，3100-操作箱箱体，3110-无尘操作腔，3120-箱体连接基板，3121-第三密封槽，3130-箱体封闭端板，3140-箱体环形侧板，3150-操作手套口，3160-工件进出口，3170-吊装部，3180-通流部，3200-快速装夹件，3210-定位销孔，3300-流量控制器，S-固定锁具，S1-固定锁扣。

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切换清理设备进行更全面的描述。附图中给出了切换清理设备的优选实施例。但是，切换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切换清理设备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。本文中在切换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。

实施例1

请结合参阅图1～2、图7与图11，本实施例公开一种切换清理设备U，包括可切换工作仓1000、工作仓切换装置2000与操作箱3000。其中，可切换工作仓1000具有用于承载粉末材料以增材成型的构建基板1211。工作仓切换装置2000具有用于容纳可切换工作仓1000的切换仓2100，用于实现可切换工作仓1000于增材制造设备的切换。操作箱3000具有与切换仓2100密封连接的无尘操作腔3110。无尘操作腔3110用于实现对构建基板1211上的工件的粉末清理，具有用于安装操作手套的操作手套口3150。

需要说明的是，成型舱固定设置于增材制造设备，是3D构件的成型场所。增材制造开始前，可切换工作仓1000自工作仓切换装置2000输送至增材制造设备中，与成型舱保持连接。在增材制造过程，可切换工作仓1000的构建基板1211进入成型舱内，金属粉末材料输送至构建基板1211上并增材成型(如激光束激光成型或电子源能量成型)，从而得到所需形状的3D构件(即工件)。在增材制造结束后，可切换工作仓1000连同工件(保持于构建基板1211上)一并脱离增材制造设备，进入工作仓切换装置2000。其后，可换入新的可切换工作仓1000以开启新的增材制造流程。

当然，也可直接更换可切换工作仓1000的构建基板1211，即将带有工件的构建基板1211取下并留置于清理场所(例如操作箱)，而将新的构建基板1211安装至可切换工作仓1000。随即将完成更换的可切换工作仓1000重新输送至增材制造设备中而开启新的增材制造流程，无需更换新的可切换工作仓1000，进一步减少所需的可切换工作仓1000的数量。

补充说明，切换清理设备U内部具有用于保护工件的惰性保护气体氛围。由于工件的切换与清理均在惰性保护气体环境下进行，工件与残余粉末受到的氧化损害很小，有效地保证工件的表面质量，并提高残余粉末的可回收利用率，进一步降低成本。

实施例2

请结合参阅图1～4，在实施例1的基础上，本实施例进一步公开可切换工作仓1000的一种具体构造，包括工作仓体1100、构建工作台1200与粉末收纳器1300，用于实现工件的构建与转移，减少等待时间而提高加工效率，并具有粉末收纳缓存能力。

工作仓体1100具有保持贯通的常开开口1120与工作型腔1110，提供3D构建空间。示范性地，至少在增材制造过程，工作仓体1100仅于常开开口1120保持开放，其他位置保持封闭，避免粉末材料进入而造成内部元器件的污染损伤。

工作仓体1100的结构形式众多，包括框架外覆护板结构、钣金板件结构、平板焊接结构、注塑成型结构等不同类型。工作仓体1100的形状多样，根据实际应用环境与成型舱的形状决定。

示范性地，工作仓体1100包括工作仓承载基板1130、工作仓封闭端板1140与工作仓环形侧板1150。工作仓承载基板1130用于承载构建工作台1200，工作仓封闭端板1140与工作仓承载基板1130相对设置。工作仓环形侧板1150两端分别连接工作仓承载基板1130与工作仓封闭端板1140，包围形成工作型腔1110。其中，工作仓封闭端板1140中部设置常开开口1120，以便构建工作台1200运动通过。

构建工作台1200用于实现粉末材料的增材成型，可直线运动地保持于工作型腔1110内并进出于常开开口1120，并具有用于承载粉末材料以激光成型的构建基板1211。

换言之，在构建工作台1200的结构下，构建基板1211可实现相对于能量源(包括激光源、电子源等类型)的位置变换，以使相应位置的粉末材料熔融成型。特别是在选择性激光烧结、选择性激光熔化等技术中，其渐进式构建作用更为明显。

示范性地，构建工作台1200包括工作台本体1210与用于驱动工作台本体1210直线运动的基板驱动机构1220，构建基板1211位于工作台本体1210接近常开开口1120的一端。进一步地，构建基板1211与工作台本体1210具有快速拆卸结构，如螺接、销接等，实现构建基板1211的快速更换，进一步提升加工效率。

其中，基板驱动机构1220与工作仓体1100固定连接，工作台本体1210设置于基板驱动机构1220的运动体上。基板驱动机构1220的实现方式众多，包括直线导轨机构、螺杆机构、伸缩气缸、电动推杆等类型。

示范性地，构建工作台1200与工作型腔1110之间具有动密封关系，尤其是往复式动密封。进一步地，构建工作台1200具有与工作型腔1110过盈配合的密封件，例如可设置于工作台本体1210上。在构建工作台1200往复运动过程，密封件始终抵紧于工作型腔1110的内壁面，避免粉末材料侵入工作型腔1110，保证工作型腔1110的内部洁净。其中，密封件可以是密封圈或密封垫板等类型。

粉末收纳器1300设置于工作仓体1100上，用于收纳并缓存增材成型后的残余粉末材料。例如，当操作者通过操作箱(操作箱设置操作手套口3150与操作手套)对工件进行清理时，清理下来的残余粉末可径行扫入粉末收纳器1300进行缓存，待清理完成或粉末收纳器1300内的粉末堆积至一定程度后再行排除，无需于操作箱内额外设置收纳装置，且可在多次清理后集中排除，有效地减少操作、提高效率。在构建基板1211可与工作仓体1100分离的实施例中，粉末收纳器1300非于操作箱清理过程发挥作用，而于其他过程提供粉末收纳功能。

示范性地，粉末收纳器1300位于工作仓体1100的外侧表面上。粉末收纳器1300的数量可为一至复数个，并均匀分布于工作仓体1100的周侧。例如，粉末收纳器1300为两个，并对称分布于工作仓体1100的两侧。

请参阅图5，示范性地，粉末收纳器1300具有依次连通的粉末输入端1310、粉末缓存腔1320与粉末输出端1330，粉末输入端1310与常开开口1120同侧设置，粉末缓存腔1320与工作型腔1110保持分离。

粉末输入端1310与常开开口1120同向开口，操作者可轻易地将粉末扫入粉末输入端1310。粉末缓存腔1320具有一定的容量，粉末可同步地自粉末输出端1330排出，亦可堆积至一定程度后集中自粉末输出端1330排出。粉末输出端1330可对应连接吸尘阀，迅速吸除粉末缓存腔1320内的粉末。

示范性地，粉末输入端1310、粉末缓存腔1320与粉末输出端1330沿铅垂方向自上而下依次分布，粉末材料在自重驱动下即可实现自动下落归集，改善归集效果。

请参阅图6，示范性地，粉末输入端1310包括复数个阵列分布的通流孔1311。任一通流孔1311均与粉末缓存腔1320连通，形成多通道导流结构，实现对粉末的更佳导向并提高通流速率。通流孔1311的阵列规律根据实际需要而定，包括长方形、圆形、三角形等不同形状。

示范性地，粉末缓存腔1320接近粉末输出端1330的一端具有通流面递减结构。换言之，粉末缓存腔1320至少在该端逐渐收缩，使粉末材料形成集约式加速流动结构，增加粉末材料的排出速度。进一步地，粉末缓存腔1320自粉末输入端1310向粉末输出端1330逐渐收缩，具有较为理想的输入覆盖面积，且集约功能良好。

示范性地，粉末输出端1330为复数个并均匀连接于粉末缓存腔1320，形成多点排出结构，增加输出面积而提高输出效率。例如，粉末输出端1330数量为2，对称地分布于粉末缓存腔1320的两侧。

请结合参阅图2与图4，示范性地，工作仓体1100具有侧安装腔1170，用于对应安装粉末收纳器1300。侧安装腔1170设置于工作仓体1100的侧面，使粉末收纳器1300与工作型腔1110紧密相邻，更好地发挥收纳作用。

其中，侧安装腔1170可为开放式结构或封闭式结构。示范性地，侧安装腔1170具有封闭式结构，粉末收纳器1300整体嵌入于侧安装腔1170内部。侧安装腔1170设置输入口1171与输出口1172，输入口1171与常开开口1120同侧设置，粉末输入端1310设置于输入口1171，输出口1172与粉末输出端1330通过管路连通。

进一步地，输入口1171与粉末输入端1310形状匹配，输出口1172与粉末输出端1330数量一致。进而，输入口1171与输出口1172开设于工作仓封闭端板1140上，形成与常开开口1120的共面关系，保证粉末材料准确地落入输入口1171内，不会发生粉末材料遗落。

示范性地，输出口1172具有销孔结构，用于实现与外部设备的定位销接。换言之，输出口1172兼具通流与定位作用，在不同的阶段发挥不同的功能，提高利用率。

示范性地，工作仓体1100的一侧表面具有挂置部1180，用于实现可切换工作仓1000与外部装置(例如是成型舱)的挂设连接。挂置部1180可采用多种结构形式，包括挂钩、吊环、卡接块等类型。进一步地，挂置部1180的数量为复数个，形成多点挂接。

示范性地，工作仓体1100开设常开开口1120的一侧外表面具有第一密封槽1190，第一密封槽1190环设于常开开口1120的外侧而用于嵌装密封件。密封件由弹性材料(如橡胶、硅胶等)制成，以过盈配合嵌入于第一密封槽1190内。

密封件一端突出于第一密封槽1190的外部，进一步减小与外部设备(例如增材制造设备的成型腔、操作箱3000等)的接触面积。同时，密封件可弹性变形，更为紧密地压紧于外部设备的表面，即于后者的表面精度不高之情形下，亦足以保证连接后的密封效果。其中，密封件可以为密封圈、密封垫板等类型。

示范性地，工作仓体1100的一侧表面上还设有可启闭封板1160，用以自另一方向打开或封闭工作型腔1110，为操作者检修维护操作提供较大的便利。

示范性地，可启闭封板1160设置于工作仓环形侧板1150的一侧表面，并与常开开口1120保持垂直。可启闭封板1160可通过螺接或销接紧固于工作仓体1100上，亦可铰接于工作仓体1100上，还可滑动地保持于工作仓体1100上。

实施例3

请结合参阅图1与图7，在实施例1-2任一者的基础上，本实施例公开工作仓切换装置2000的一种具体构造，包括切换仓2100与移动单元2200，转移仓用于在转移过程承载可切换工作仓1000，移动单元2200用于提供转移仓的移动输送。

切换仓2100具有彼此连通的第一开口2110与容纳腔2120，第一开口2110用于与增材制造设备密封对接而实现可切换工作仓1000的转移，容纳腔2120用于容纳被转移的可切换工作仓1000。

可以理解，第一开口2110与可切换工作仓1000的尺寸匹配，使可切换工作仓1000足以经第一开口2110移动。容纳腔2120对可切换工作仓1000提供平稳承载，保证可切换工作仓1000于切换仓2100移动过程保持平稳。

切换仓2100的结构形式众多，包括框架外覆护板结构、钣金板件结构、平板焊接结构、注塑成型结构等不同类型。切换仓2100的形状多样，根据实际应用与可切换工作仓1000的形状决定。

示范性地，切换仓2100包括切换仓承载基板2170、切换仓封闭端板2180及切换仓环形侧板2190。其中，切换仓承载基板2170用于承载可切换工作仓1000，切换仓封闭端板2180与切换仓承载基板2170相对设置。切换仓环形侧板2190两端分别由切换仓承载基板2170、切换仓封闭端板2180而封闭，包围形成容纳腔2120。根据实际的设备连接关系，第一开口2110可开设于切换仓承载基板2170、切换仓封闭端板2180与切换仓环形侧板2190中的任一者上。示范性地，第一开口2110开设于切换仓环形侧板2190(例如是轴向竖直布置)的一侧表面上，以连通切换仓2100之内外。

示范性地，第一开口2110设有对接环件2140，对接环件2140用于实现第一开口2110与增材制造设备的密封对接。其中，对接环件2140突出于第一开口2110所在平面。对接环件2140可一端嵌入于第一开口2110内部，亦可径自安装于切换仓2100的外表面上并与第一开口2110轴向密封对接。

换言之，切换仓2100与增材制造设备通过对接环件2140实现对接。其作用在于，减少切换仓2100与增材制造设备的接触面积至对接环件2140的端面面积，以降低表面粗糙度，提高对接紧密度而保证密封性能。其中，顾名思义，对接环件2140具有环形结构，一端连接第一开口2110并容可切换工作仓1000通过。

进一步地，对接环件2140远离切换仓2100的一侧表面设有用于嵌装密封件的第二密封槽2141。密封件由弹性材料(如橡胶、硅胶等)制成，以过盈配合嵌入于第二密封槽2141内。密封件一端突出于第二密封槽2141的外部，进一步减小对接环件2140与增材制造设备的接触面积。同时，密封件可弹性变形，更为紧密地压紧于增材制造设备的表面，即于后者的表面精度不高之情形下，亦足以保证连接后的密封效果。其中，密封件可以为密封圈、密封垫板等类型。

在前述密封对接结构下，容纳腔2120与增材制造设备的成型腔密封连接，保证工件始终于惰性气体保护氛围下转移，避免发生氧化损害。示范性地，在惰性气体保护氛围条件(激光成型)下，切换仓2100可独立设置惰性气体输入端，用于自惰性气体源独立输入惰性气体，进一步保证容纳腔2120内的惰性气体保护氛围。示范性地，在真空环境条件(电子源成型)下，切换仓2100可连接真空泵以使容纳腔2120内形成真空环境。

示范性地，第一开口2110尚可设置可启闭保护门，通过启闭操作而打开或关闭容纳腔2120，实现对容纳腔2120的保护。例如，在转移过程中，可启闭保护门保持关闭，使容纳腔2120保持在惰性气体保护氛围或真空的密封环境下，避免空气对工件造成损害，实现快速转移。

示范性地，切换仓2100具有与容纳腔2120连通的第二开口2130，第二开口2130可容可切换工作仓1000或其所承载的工件运动地通过。第二开口2130的作用在于，实现可切换工作仓1000或至少是工件的进一步转移，形成一体连接的生产线而提升加工清理效率。

例如，第二开口2130可密封连接操作箱(相应设置操作手套口3150与操作手套)，工件自第二开口2130输送至操作箱内，以便操作者及时进行清理操作。又如，操作者可通过第二开口2130直接取放工件，使第一开口2110无需频繁打开。

第一开口2110与第二开口2130的位置根据设备的实际连接关系决定，如直线分布、曲线分布等类型。示范性地，第一开口2110与第二开口2130保持垂直，使增材制造设备与操作箱可紧密连接，从而压缩设备的占用空间。

例如，第一开口2110开设于铅垂面内，第二开口2130开设于水平面内，使增材制造设备位于切换仓2100的一侧，操作箱位于切换仓2100的上方，形成近似立方体构造，压缩占地面积而提高空间利用率。示范性地，第一开口2110位于切换仓环形侧板2190的一侧表面，第二开口2130位于切换仓封闭端板2180(可为顶板)上。

请参阅图8，示范性地，第二开口2130设有限位卡具2150，用于固定通过第二开口2130与切换仓2100密封连接的外部设备。限位卡具2150可采用滑动手柄、快拆杆结构等类型，实现切换仓2100与外部设备(例如操作箱)的快速固定。

请参阅图9，示范性地，工作仓切换装置2000还包括连接锁具2160，用于实现切换仓2100与增材制造设备的锁紧与解锁。可以理解，增材制造设备对应设置固定锁具S，固定锁具S与连接锁具2160具有匹配关系。例如，连接锁具2160具有旋转锁头2161，固定锁具S具有固定锁扣S1，旋转锁头2161可旋转地扣入固定锁扣S1而实现快速的锁紧与解锁。

移动单元2200用于实现切换仓2100的移动，使可切换工作仓1000得以实现取放搬运，避免工作空间集中造成的工序干涉。移动单元2200可采用轮式结构、履带式结构等不同类型，适应不同的工作环境。

示范性地，移动单元2200包括复数个万向轮2210，万向轮2210分别设置于切换仓2100底部。万向轮2210的结构允许360°旋转，能够适应多种地形下的移动，提高了工作仓切换装置2000的可移动性能。可以理解，移动单元2200还可采用履带、链轮等其他方式实现移动。

另一种示范，移动单元2200包括复数个移动轮，移动轮由驱动装置(如旋转电机、液压马达等)驱动而实现同步滚动，具有自动移动能力，减轻手推负担。

进一步地，复数个移动轮划分为多个轮组，任一轮组的移动轮可通过挠性传动关系连接，以保证运动的同步性。同时，移动单元2200并设置转向机构(如万向节等)，实现较佳的转向。

其中，挠性传动关系是一种常见的机械传动，通常由两个或多个传动轮与挠性件组成，通过挠性件在传动轮之间传递运动与动力。根据挠性件的类型，挠性传动主要有带传动、链传动和绳传动，传动轮分别为带轮、链轮和绳轮，挠性件分别为传动带、传动链和传动绳。

请参阅图10，示范性地，工作仓切换装置2000还包括设置于容纳腔2120内的运动驱动单元2300，运动驱动单元2300用于驱动可切换工作仓1000直线运动。可以理解，可切换工作仓1000的运动方向根据实际需要而定。例如，运动驱动单元2300可用于驱动可切换工作仓1000沿第一开口2110的轴向运动，实现可切换工作仓1000的转移。又如，运动驱动单元2300可用于驱动可切换工作仓1000沿第二开口2130的轴向运动，实现可切换工作仓1000与操作箱3000的接近或远离。

运动驱动单元2300的实现形式众多。示范性地，运动驱动单元2300包括直线驱动机构2320与设置于直线驱动机构2320上的承载板2310，承载板2310用于连接可切换工作仓1000。例如，承载板2310与切换仓承载基板2170平行，提供对重力的承载。直线驱动机构2320类型众多，包括剪刀式千斤顶、直线导轨机构、电动推杆等类型。

示范性地，承载板2310两端分别通过铰接板组2330或连杆组铰接于切换仓2100。承载板2310与铰接板组2330或连杆组铰接，铰接板组2330包括至少两个依次铰接的铰接板2331，连杆组包括至少两个依次铰接的连杆。

例如，铰接板组2330或连杆组为两个，对称分布于承载板2310两端。在直线驱动机构2320的驱动下，承载板2310往复运动，铰接板2331或连杆在铰接关系下转动而实现位置变换，从而保证较佳的导向与承载作用。

实施例4

请结合参阅图1与图11～12，在实施例1-3任一者的基础上，本实施例公开操作箱3000的一种具体构造，其主体包括操作箱箱体3100，用于提供具有理想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。

操作箱箱体3100是操作箱3000的主体构件，具有隔绝内外与承受主要载荷的作用。操作箱箱体3100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。

示范性地，操作箱箱体3100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，操作箱箱体3100可采用透明玻璃、透明塑料等制成。

操作箱箱体3100内部设置无尘操作腔3110，用于提供无尘操作空间。换言之，无尘操作腔3110可容纳工件，使工件于清理过程稳定地保持于无尘操作腔3110内。可以理解，无尘操作腔3110应当具有良好的密封性能，避免发生气体与粉尘泄漏。

操作箱箱体3100还具有分别与无尘操作腔3110保持连通的操作手套口3150及工件进出口3160。其中，操作手套口3150用于安装操作手套，工件进出口3160用于与输送工件的外部设备密封连接。补充说明，顾名思义，工件进出口3160用于供工件输送进出无尘操作腔3110，实现工件的快速取送。

换言之，操作手套口3150连通操作箱箱体3100的内外，并由操作手套实现对无尘操作腔3110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3110内的工件进行粉末清理。

应当理解，操作手套口3150的数量可为一至复数个，并可设于操作箱箱体3100的同侧或异侧表面。示范性地，操作手套具有良好的耐热与隔热性能，以便操作者可及时对工件进行清理，并避免造成对操作者的高温烫伤。

操作箱箱体3100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3100包括箱体连接基板3120、箱体封闭端板3130与箱体环形侧板3140，箱体连接基板3120与箱体封闭端板3130相对设置并由箱体环形侧板3140实现连接，三者包围而成无尘操作腔3110。箱体连接基板3120上设有工件进出口3160，与用于输送工件的外部设备形成密封连接。顾名思义，箱体环形侧板3140具有环形构造。

应当理解，箱体连接基板3120、箱体封闭端板3130与箱体环形侧板3140仅表明三者之间的相对位置关系，不对具体方位施以限制。换言之，于方位而言，箱体连接基板3120可为操作箱箱体3100的底板、顶板与侧板中的任意一者。箱体封闭端板3130与箱体环形侧板3140的位置相应确定，从而形成密封操作空间。补充说明，操作手套口3150可设于箱体连接基板3120、箱体封闭端板3130与箱体环形侧板3140的任意一者或数者上。

示范性地，当外部设备自下端输送工件时，箱体连接基板3120为操作箱箱体3100的底板，箱体封闭端板3130为操作箱箱体3100的顶板，箱体环形侧板3140轴向竖直设置而形成操作箱箱体3100的侧板。

示范性地，当外部设备自上端输送工件时，箱体连接基板3120为操作箱箱体3100的顶板，箱体封闭端板3130为操作箱箱体3100的底板，箱体环形侧板3140轴向竖直设置而形成操作箱箱体3100的侧板。

示范性地，当外部设备自侧面输送工件时，箱体连接基板3120为操作箱箱体3100的一侧侧板，箱体封闭端板3130为操作箱箱体3100的对侧侧板，箱体环形侧板3140轴向水平设置而形成操作箱箱体3100的其余外壁。

如前所述，工件进出口3160用于与外部设备密封连接。可以理解，工件进出口3160与外部设备紧密接合，形成工件进出的通道。示范性地，工件进出口3160设有密封件，密封件用于实现工件进出口3160与外部设备的密封连接。其中，密封件可以为密封圈、密封垫板等类型。

请参阅图13，示范性地，箱体连接基板3120远离箱体封闭端板3130的一侧表面具有第三密封槽3121，第三密封槽3121环设于工件进出口3160的周侧，第三密封槽3121内嵌入式设置密封件。

可以理解，第三密封槽3121具有环形结构，密封件与密封圈过盈配合，且密封件一端突出于第三密封槽3121外。当箱体连接基板3120与外部设备紧密连接时，密封件变形而压紧外部设备的连接端，形成弹性接触而具有更佳的贴合紧密性，从而实现密封作用。

示范性地，箱体连接基板3120远离箱体封闭端板3130的一侧表面还可设有对位结构，进一步改善与外部设备的对位精度，提高连接效率。对位结构形式众多，包括定位凸台与定位沉孔的配合连接、多定位块的约束配合、多点螺纹连接或销连接等类型。

示范性地，无尘操作腔3110内部设有快速装夹件3200，用于实现对工件或承载工件的构建基板1211的快速装夹。快速装夹件3200安装于操作箱箱体3100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3200的形式众多，包括定位销、压头、夹爪等不同类型。特别地，该结构可实现工件或构建基板1211与可切换工作仓1000的快速分离，以便可切换工作仓1000快速转移工件或更换构建基板1211而开始新的增材制造流程，进一步提高加工效率。

示范性地，复数个快速装夹件3200分设于工件进出口3160的周侧，并延伸至工件进出口3160的投影范围内。换言之，复数个快速装夹件3200共同作用于工件上(或承载工件的构建基板1211上)，与输送工件的外部设备自两侧形成夹紧结构，保证工件(或工件)于清理过程保持稳定，便利操作者的清理工作。

示范性地，快速装夹件3200一端固定于箱体连接基板3120接近箱体封闭端板3130的一侧，另一端延伸至工件进出口3160的投影(轴向投影)范围内。其中，快速装夹件3200的延伸端压紧于构建基板1211上，避免与工件发生直接接触而对工件造成损害。

进一步地，快速装夹件3200与箱体连接基板3120保持铰接，便于操作者推动快速装夹件3200旋转，从而实现对构建基板1211的快速锁紧或解锁。示范性地，快速装夹件3200的旋转圆周与箱体连接基板3120平行。进一步地，快速装夹件3200的延伸端还可设有定位销孔3210，通过销连接进一步实现延伸端与构建基板1211的锁紧。

示范性地，操作箱箱体3100具有吊装部3170。吊装部3170用于与起吊设备连接，从而实现移动吊装。示范性地，吊装部3170为复数个，并均匀设置于操作箱箱体3100的顶部(例如箱体封闭端板3130)，形成多点平衡的吊装结构。吊装部3170的形式众多，包括吊装孔、吊装挂钩、U型扣等类型。

如前所述，无尘操作腔3110内具有所需的保护氛围。在能量源为激光源的加工方式中，无尘操作腔3110充满惰性气体，惰性气体包括氩气等类型，提供对工件及粉末的气体保护，避免发生氧化；在能量源为电子源的加工方式中，无尘操作腔3110内保持真空。由于工件进出口3160与输送工件的外部设备保持密封连接，惰性气体可由外部设备通过工件进出口3160提供。

请参阅图14，示范性地，操作箱箱体3100上还设有通流部3180，用于独立输送惰性气体，提供独立的惰性气体保护氛围，减少对外部设备的依赖，更好地保证无尘操作腔3110内的气体环境。通流部3180的实现形式众多，包括通流孔1311、快速接头等不同类型。另一种示范，通流部3180可用于连接真空泵，用于使无尘操作腔3110内形成真空。

示范性地，操作箱箱体3100设有通流部3180的端壁(例如箱体封闭端板3130)具有棱台结构或圆台结构。可以理解，棱台结构或圆台结构具有放射状构造。通流部3180设置于棱台结构或圆台结构的小端，惰性气体随棱台结构或圆台的放射构造而流面增大，同时流速降低，提供平缓稳定的气体保护氛围。

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，通流部3180设有流量控制器3300，用于控制惰性气体的流动。流量控制器3300的形式众多，包括流量开关、流量阀等类型，以实现对惰性气体的流量调节与启停控制。

可以理解，流量控制器3300两端分别连接通流部3180与惰性气体源。补充说明，流量控制器3300还可包括过滤器、溢流阀等气体调理器件，进一步改善惰性气体的流动特性。

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)

1.一种切换清理设备，其特征在于，包括：

可切换工作仓，具有用于承载粉末材料以增材成型的构建基板；

工作仓切换装置，具有用于容纳所述可切换工作仓的切换仓，用于实现所述可切换工作仓于增材制造设备的切换；

操作箱，具有与所述切换仓密封连接的无尘操作腔，所述无尘操作腔具有用于安装操作手套的操作手套口，用于实现对构建基板上的工件的粉末清理。

2.根据权利要求1所述的切换清理设备，其特征在于，所述可切换工作仓包括基板驱动机构，所述无尘操作腔通过工件进出口与所述切换仓密封连接，所述基板驱动机构用于驱动所述构建基板沿所述工件进出口的轴向往复运动。

3.根据权利要求2所述的切换清理设备，其特征在于，所述可切换工作仓具有工作型腔，所述构建基板可滑动地保持于所述工作型腔，所述工作型腔与所述工件进出口共轴密封对接。

4.根据权利要求3所述的切换清理设备，其特征在于，所述基板驱动机构设置于所述工作型腔内，所述构建基板通过工作台本体与所述基板驱动机构连接，所述工作台本体与所述工作型腔之间具有动密封。

5.根据权利要求1所述的切换清理设备，其特征在于，所述切换仓具有第一开口与第二开口，所述第一开口用于与所述增材制造设备密封对接并容所述可切换工作仓通过，所述第二开口用于与所述无尘操作腔密封对接并容所述构建基板通过。

6.根据权利要求5所述的切换清理设备，其特征在于，所述工作仓切换装置还包括运动驱动单元，用于驱动所述可切换工作仓于所述切换仓内运动。

7.根据权利要求6所述的切换清理设备，其特征在于，所述运动驱动单元的驱动方向与所述第二开口的轴向一致。

8.根据权利要求1所述的切换清理设备，其特征在于，所述切换清理设备内部具有用于保护所述工件的惰性保护气体氛围。

9.根据权利要求1所述的切换清理设备，其特征在于，所述操作箱具有快速装夹件，用于实现对所述工件或所述构建基板的快速装夹。

10.根据权利要求1所述的切换清理设备，其特征在于，所述工作仓切换装置包括移动单元，用于实现所述切换仓的运动转移。