CN109895391A - 一种用于3d打印设备的密封式快速拆装成型缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸，包括：密闭式成型舱、快速拆卸装置、导向轴、高集成驱动模组、PC工控机和整体移动结构；其中，密闭式成型舱通过快速拆卸装置与真空箱体相连接；成型基板与加热模块相连接；加热模块与支撑板相连接；整体移动结构套设于导向轴；导向轴的一端与高集成驱动模组相连接；高集成驱动模组与整体移动结构相连接；高集成驱动模组设置于密闭式成型舱内；加热模块和高集成驱动模组分别与PC工控机相连接。本发明能够在零件未完全冷却和不拆卸零件的前提下，将整个成型缸体快速转出和更替，进而快速开始下一次打印，有效地解决了设备利用率低的问题。

Description

一种用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，尤其涉及一种用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸。

背景技术

在SLS和SLM技术的3D打印设备中，零件打印完成后为了避免温度梯度变化过大导致零件开裂，在取出零件前需要较长时间等待零件完全冷却，且待零件冷却后，零件的拆卸及缸体的清理仍然需要占用较长的设备时间。由于该过程的存在设备利用率提高受到严重地制约，同时对设备自动化水平也是考验。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸，能够在零件未完全冷却和不拆卸零件的前提下，将整个成型缸体快速转出和更替，进而快速开始下一次打印，有效地解决了设备利用率低的问题。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸，包括：密闭式成型舱、快速拆卸装置、导向轴、高集成驱动模组、PC工控机和整体移动结构；其中，所述整体移动结构包括加热模块、支撑板和成型基板；其中，所述成型基板与所述加热模块相连接，并且，所述加热模块位于所述成型基板的下部；所述加热模块与所述支撑板相连接，并且，所述支撑板位于所述加热模块的下部；所述密闭式成型舱通过所述快速拆卸装置与真空箱体相连接；所述加热模块、所述支撑板和所述成型基板组成一个整体移动结构套设于所述导向轴；所述导向轴的一端与所述高集成驱动模组相连接；所述高集成驱动模组与整体移动结构相连接，所述高集成驱动模组能够驱动整体移动结构沿所述导向轴的长度方向移动；所述高集成驱动模组设置于所述密闭式成型舱内；所述加热模块和所述高集成驱动模组分别通过集成线缆与所述PC工控机相连接。

上述用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸中，所述快速拆卸装置包括锁定套筒、安装套筒、滚珠和销轴；其中，所述锁定套筒安装固定于真空箱体上，用于实现所述密闭式成型舱与真空箱体的快速连接与分离；所述安装套筒嵌设于所述锁定套筒内；所述安装套筒的侧壁开设有若干个第一加工槽，所述滚珠的数量与第一加工槽的数量相等，每个滚珠设置于相对应的第一加工槽内；所述锁定套筒的内壁开设有与第一加工槽相对应的第二加工槽；所述销轴嵌设于所述安装套筒内；所述销轴沿安装套筒向上运动时，将第一加工槽内的滚珠向外挤压，并落于锁定套筒的第二加工槽内，实现锁紧动作；所述销轴沿安装套筒向下运动，将第一加工槽内的滚珠向内移动，并从锁定套筒的第二加工槽内分离，实现分离动作。

上述用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸中，所述加热模块包括加热器、温度传感器和温调控制器；其中，所述温度传感器通过螺钉安装于所述加热器上，所述温度传感器通过线缆与所述温调控制器相连接，实现温度的设定；所述温调控制器通过线缆与所述PC工控机相连接，实现温度的实时监控与动态响应功能。

上述用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸中，所述高集成驱动模组包括电机、减速机和高精度运动丝杠；其中，所述电机通过联轴器与所述减速机相连接；所述减速机通过联轴器与所述高精度运动丝杠相连接；所述高精度运动丝杠穿过所述壳体与整体移动结构螺纹连接；所述电机[与所述壳体相连接，所述减速机设置于所述壳体内。

上述用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸中，所述温调控制器预设温度SV为X℃，所述温度传感器实时反馈当前的加热器温度；当成型基板的预热温度低于X℃时，PC工控机发出加热指令并持续对成型基板进行加热；当温度达到或高于X℃时，PC工控机发出停止加热指令并使得成型基板恒温。

上述用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸中，所述温度传感器为贴片式温度传感器。

上述用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸中，若干个第一加工槽沿所述安装套筒的侧壁的外周均匀分布。

上述用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸中，所述快速拆卸装置安装于密闭式成型缸顶端法兰的圆孔处，用于实现密闭式成型舱与真空箱体的快速拆装。

上述用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸中，所述第一加工槽为锥形槽，锥形槽靠近销轴的一端的直径大于锥形槽的另一端的直径，锥形槽的另一端的直径小于所述滚珠的直径。

上述用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸中，所述第二加工槽为弧形槽。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明通过使用密闭式成型舱带来的效果为：可以实现成型缸体的自密封，减小设备的密封所需的体积，使得低氧含量的快速控制得以保证；

(2)本发明通过由加热器、温度传感器和温调控制器组成的加热模块带来的效果为：实现温度的实时监控与动态响应功能；

(3)本发明通过由锁定套筒、安装套筒、滚珠和销轴组成的快速拆卸装置带来的效果为：可以实现成型缸与设备箱体的快速安装与分离，在成型零件完成加工制造后有利于成型缸模块快速更换，减少设备空闲等待的时间。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例提供的用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的快速拆卸装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的加热模块的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的高集成驱动模组的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是本发明实施例提供的用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸的结构示意图。如图1所示，该用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸包括：密闭式成型舱1、快速拆卸装置2、加热模块3、支撑板8、导向轴4、高集成驱动模组5、成型基板6和PC工控机7；其中，

密闭式成型舱1通过快速拆卸装置2与真空箱体相连接；成型基板6与加热模块3相连接，并且，所述加热模块3位于所述成型基板6的下部；加热模块3与支撑板8相连接，并且，支撑板8位于加热模块3的下部；加热模块3、支撑板8和成型基板6组成一个整体移动结构套设于导向轴4；导向轴4的一端与高集成驱动模组5相连接；高集成驱动模组5与整体移动结构相连接，高集成驱动模组能够驱动整体移动结构沿导向轴4的长度方向移动；高集成驱动模组5设置于密闭式成型舱1内；加热模块3和高集成驱动模组5分别通过集成线缆与PC工控机7相连接。

具体的，密闭式成型舱1是整体结构密封的保证，密闭结构内腔为光滑均匀结构；成型基板6是零件成型的基础，通过一组螺钉固定于加热模块3之上。加热模块3通过一组导向轴4与高集成驱动模组5连接。加热模块3和高集成驱动模组5通过集成线缆与PC工控机7连接。整个模块与设备箱体之间通过快速拆卸装置2连接，可实现快速连接于分离。

密闭式成型舱1是其他组成部件的安装基准，是保证缸体密封性的基础部件，也是成型缸体可以快速拆卸的前提条件，密闭式成型舱1用于维持设备成型所需要的低氧环境。加热模块3安装于密闭式成型舱1内部，该模块基于反馈温度、加热器和温调控制器对成型基板6进行持续加热，实现快速、精确地预热功能，是保证零件高精高效成型的关键部件。导向轴4用于实现成型基板在密闭式成型缸1内部平稳垂直运动。成型基板6安装于加热模块3上方，是零件成型的基准面板。在零件加工成型过程中，成型基板为待成形零件提供生长基体，成型零件在基板上逐层累积最后形成零件。

PC工控机7发出运动指令，使得高集成驱动模组5工作，高集成驱动模组能够驱动整体移动结构沿导向轴4的长度方向往返移动；导向轴4用于保证加热模块3、成型基板6和支撑板8组成的整体移动结构的运动方向。

PC工控机7用于控制加热模块3对成型基板6进行加热，实现温度的实时监控与动态响应功能。

图2是本发明实施例提供的快速拆卸装置的结构示意图。如图2所示，该快速拆卸装置包括锁定套筒2-1、安装套筒2-2、滚珠2-3和销轴2-4。其中，

锁定套筒2-1安装固定于真空箱体上，用于实现密闭式成型舱1与真空箱体的快速连接与分离；安装套筒2-2嵌设于锁定套筒2-1内；安装套筒2-2的侧壁开设有若干个第一加工槽2-21，滚珠2-3的数量与第一加工槽2-21的数量相等，每个滚珠2-3设置于相对应的第一加工槽2-21内；锁定套筒2-1的内壁开设有与第一加工槽2-21相对应的第二加工槽2-11；销轴2-4嵌设于安装套筒2-2内。

第一加工槽2-21为锥形槽，锥形槽靠近销轴2-4的一端的直径大于锥形槽靠近销轴2-4的锁定套筒2-1的另一端的直径。图2所示，锥形槽右端的直径大于锥形槽左端的直径，锥形槽右端直径大于滚珠2-3的直径，锥形槽左端的直径正好与滚珠2-3的直径相等，保证滚珠2-3不会穿过锥形槽。第二加工槽2-11为弧形槽，使得正好与滚珠2-3突出的部分相配合。

销轴2-4沿安装套筒2-2向上运动时，将第一加工槽2-21内的滚珠2-3向外挤压，并落于锁定套筒2-1的第二加工槽2-11内，实现锁紧动作；销轴2-4沿安装套筒2-2向下运动，将第一加工槽2-21内的滚珠2-3向内移动，并从锁定套筒2-1的第二加工槽2-11内分离，实现分离动作。

锁定套筒2-1通过螺纹连接固定于真空箱体上，安装套筒2-2内置6颗滚珠2-3。当销轴2-4在安装套筒2-2内向上推动时，滚珠2-3沿着锥角向外移动，当挤压至锁定套筒2-1的圆槽内时完成锁定动作。当销轴2-4在安装套筒2-2内向下拉出时，滚珠2-3沿着锥角向内滑动，当滑动至锁定套筒2-1的圆槽外时完成解锁动作。

图3是本发明实施例提供的加热模块的结构示意图。如图3所示，该加热模块包括加热器3-1、温度传感器3-2和温调控制器3-3。其中，

温度传感器3-2通过螺钉安装于加热器3-1上，温度传感器3-2通过线缆与温调控制器3-3相连接，实现温度的设定；温调控制器3-3通过线缆与PC工控机7相连接，实现温度的实时监控与动态响应功能。

温调控制器3-3预设温度SV为X℃，温度传感器3-2实时反馈当前的加热器3-1温度；当成型基板的预热温度低于X℃时，PC工控机7发出加热指令并持续对成型基板进行加热；当温度达到或高于X℃时，PC工控机7发出停止加热指令并使得成型基板恒温。具体的，温调控制器3-3可预设温度SV为180℃。当成型基板预热温度低于80℃时，温调控制器会向加热器施加电压持续对成型基板进行加热；当温度达到甚至高于180℃时，温调控制器停止向加热器施加电压施，从而保证成型基板的恒温预热功能。

图4是本发明实施例提供的高集成驱动模组的结构示意图。如图4所示，该高集成驱动模组5包括电机4-1、减速机4-2、高精度运动丝杠4-3和壳体4-4；其中，

电机4-1通过联轴器与减速机4-2相连接；减速机4-2通过联轴器与高精度运动丝杠4-3相连接；高精度运动丝杠4-3穿过壳体4-4与整体移动结构螺纹连接。电机4-1与壳体4-4相连接，减速机4-2设置于壳体4-4内。

PC工控机7发出运动指令，电机4-1收到运动指令开始运转，电机4-1旋转将动力传递至减速机4-2，减速机4-2在通过联轴器传递至高精度运动丝杠4-3，高精度运动丝杠4-3旋转使得整体移动结构沿着导向轴4作直线升降运动。

本实施例通过使用密闭式成型舱带来的效果为：可以实现成型缸体的自密封，减小设备的密封所需的体积，使得低氧含量的快速控制得以保证。

本实施例通过由加热器、温度传感器和温调控制器组成的加热模块带来的效果为：实现温度的实时监控与动态响应功能。

本实施例通过由锁定套筒、安装套筒、滚珠和销轴组成的快速拆卸装置带来的效果为：可以实现成型缸与设备箱体的快速安装与分离，在成型零件完成加工制造后有利于成型缸模块快速更换，减少设备空闲等待的时间。

以上所述的实施例只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸，其特征在于包括：密闭式成型舱(1)、快速拆卸装置(2)、导向轴(4)、高集成驱动模组(5)、PC工控机(7)和整体移动结构；其中，

所述整体移动结构包括加热模块(3)、支撑板(8)和成型基板(6)；其中，所述成型基板(6)与所述加热模块(3)相连接，并且，所述加热模块(3)位于所述成型基板(6)的下部；所述加热模块(3)与所述支撑板(8)相连接，并且，所述支撑板(8)位于所述加热模块(3)的下部；

所述密闭式成型舱(1)通过所述快速拆卸装置(2)与真空箱体相连接；

所述整体移动结构套设于所述导向轴(4)；

所述导向轴(4)的一端与所述高集成驱动模组(5)相连接；

所述高集成驱动模组(5)与整体移动结构相连接，所述高集成驱动模组能够驱动整体移动结构沿所述导向轴(4)的长度方向移动；

所述高集成驱动模组(5)设置于所述密闭式成型舱(1)内；

所述加热模块(3)和所述高集成驱动模组(5)分别通过集成线缆与所述PC工控机(7)相连接。

2.根据权利要求1所述的用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸，其特征在于：所述快速拆卸装置(2)包括锁定套筒(2-1)、安装套筒(2-2)、滚珠(2-3)和销轴(2-4)；其中，

所述锁定套筒(2-1)安装固定于真空箱体上，用于实现所述密闭式成型舱(1)与真空箱体的快速连接与分离；

所述安装套筒(2-2)嵌设于所述锁定套筒(2-1)内；

所述安装套筒(2-2)的侧壁开设有若干个第一加工槽(2-21)，所述滚珠(2-3)的数量与第一加工槽(2-21)的数量相等，每个滚珠(2-3)设置于相对应的第一加工槽(2-21)内；

所述锁定套筒(2-1)的内壁开设有与第一加工槽(2-21)相对应的第二加工槽(2-11)；

所述销轴(2-4)嵌设于所述安装套筒(2-2)内；

所述销轴(2-4)沿安装套筒(2-2)向上运动时，将第一加工槽(2-21)内的滚珠(2-3)向外挤压，并落于锁定套筒(2-1)的第二加工槽(2-11)内，实现锁紧动作；所述销轴(2-4)沿安装套筒(2-2)向下运动，将第一加工槽(2-21)内的滚珠(2-3)向内移动，并从锁定套筒(2-1)的第二加工槽(2-11)内分离，实现分离动作。

3.根据权利要求1所述的用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸，其特征在于：所述加热模块(3)包括加热器(3-1)、温度传感器(3-2)和温调控制器(3-3)；其中，

所述温度传感器(3-2)通过螺钉安装于所述加热器(3-1)上，所述温度传感器(3-2)通过线缆与所述温调控制器(3-3)相连接，实现温度的设定；

所述温调控制器(3-3)通过线缆与所述PC工控机(7)相连接，实现温度的实时监控与动态响应功能。

4.根据权利要求1所述的用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸，其特征在于：所述高集成驱动模组(5)包括电机(4-1)、减速机(4-2)和高精度运动丝杠(4-3)和壳体(4-4)；其中，

所述电机(4-1)通过联轴器与所述减速机(4-2)相连接；

所述减速机(4-2)通过联轴器与所述高精度运动丝杠(4-3)相连接；

所述高精度运动丝杠(4-3)穿过所述壳体(4-4)与整体移动结构螺纹连接；

所述电机(4-1)与所述壳体(4-4)相连接，所述减速机(4-2)设置于所述壳体(4-4)内。

5.根据权利要求3所述的用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸，其特征在于：所述温调控制器(3-3)预设温度SV为X℃，所述温度传感器(3-2)实时反馈当前的加热器(3-1)温度；当成型基板的预热温度低于X℃时，PC工控机(7)发出加热指令并持续对成型基板进行加热；当温度达到或高于X℃时，PC工控机(7)发出停止加热指令并使得成型基板恒温。

6.根据权利要求3所述的用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸，其特征在于：所述温度传感器(3-2)为贴片式温度传感器。

7.根据权利要求2所述的用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸，其特征在于：若干个第一加工槽(2-21)沿所述安装套筒(2-2)的侧壁的外周均匀分布。

8.根据权利要求1所述的用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸，其特征在于：所述快速拆卸装置(2)安装于密闭式成型缸(1)顶端法兰的圆孔处，用于实现密闭式成型舱(1)与真空箱体的快速拆装。

9.根据权利要求2所述的用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸，其特征在于：所述第一加工槽(2-21)为锥形槽，锥形槽靠近销轴(2-4)的一端的直径大于锥形槽的另一端的直径，锥形槽的另一端的直径小于所述滚珠(2-3)的直径。

10.根据权利要求2所述的用于3D打印设备的密封式快速拆装成型缸，其特征在于：所述第二加工槽(2-11)为弧形槽。