CN110814283A - 砂型3d打印工作箱及其清砂方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种砂型3D打印工作箱及清砂方法。清砂方法采用所述砂型3D打印工作箱进行清砂。所述的砂型3D打印工作箱包括：箱体机构，所述箱体机构包括相互活动叠加设置的母板与子板，且所述母板与所述子板均开设有若干自流槽；传动机构，所述传动机构与所述子板活动连接，用于控制所述子板相对所述母板运动。砂型3D打印工作箱及清砂方法自动化程度高，能够实现智能化生产要求。

Description

砂型3D打印工作箱及其清砂方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种砂型3D打印工作箱及其清砂方法。

背景技术

目前砂型3D打印设备所使用的砂箱和清砂装置为独立、分开式结构，其原理为打印结束后，举升装置复位，辊道、AGV小车等动作，将工作箱运输至清砂工位，清砂装置举升砂箱底板，砂子由砂箱上部箱外滑落，完成清砂动作；然而这种打印升降和独立清砂装置虽能完成打印到清砂流程，但过程繁琐，清砂时流砂滑落造成粉尘飞扬，造成环境污染，过程中需要人员协助，自动化、智能化程度低；并且，因清砂举升装置举起砂箱底板，型砂只能从砂箱四周滑落，底板靠中心型砂不能自由滑落，需要人工清理，劳动成本高；打印后的型砂中混有的化学有害气体、粉尘对人体有害，不利员工身体健康。这对于3D打印领域的清砂流程真正进入智能化无人生产，以上现有砂箱及清砂所存在的问题急需解决。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中的砂型3D打印技术中清砂操作过程复杂、自动化低、劳动成本高的问题，提供一种自动化程度较高的智能化砂型3D打印工作箱及其清砂方法。

一种砂型3D打印工作箱，所述的砂型3D打印工作箱包括：箱体机构，所述箱体机构包括相互活动叠加设置的母板与子板，且所述母板与所述子板均开设有若干自流槽；传动机构，所述传动机构与所述子板活动连接，用于控制所述子板相对所述母板运动。

在其中一个实施例中，所述箱体机构还包括箱体，所述母板与所述子板均容置于所述箱体内。

在其中一个实施例中，所述箱体的底部还设置有具有连通孔的底板，各所述自流槽均与所述连通孔连通。

在其中一个实施例中，所述子板与所述底板滑动连接。

在其中一个实施例中，所述母板设置有若干导轨，所述子板朝向所述母板的一面开设有若干滑槽，每一所述导轨对应滑动设置于一所述滑槽内。

在其中一个实施例中，所述传动机构包括相互连接的丝杆传动件与气缸传动件，所述气缸传动件控制连接所述子板，所述丝杆传动件驱动所述气缸传动件沿水平方向运动，用于控制所述子板与所述母板错位运动。

在其中一个实施例中，砂型3D打印工作箱还包括顶升机构，所述顶升机构与所述子板顶升连接。

在其中一个实施例中，砂型3D打印工作箱还包括清砂机构，所述清砂机构包括砂斗、吸砂结构以及回收结构，所述砂斗靠近所述子板设置，所述吸砂结构与所述砂斗连通设置，所述回收结构与所述吸砂结构连接。

一种清砂方法，采用上述任一项实施例所述砂型3D打印工作箱进行清砂，包括下述步骤：砂型3D打印机完成打印工作；传动机构驱动子板相对母板运动；子板与母板的自流槽相互错位开始流砂；流砂结束，传动机构复位。

在其中一个实施例中，所述传动机构驱动子板沿水平方向运动的步骤之前或之后还包括下述步骤：顶升机构驱动子板垂直运动。

上述砂型3D打印工作箱及其清砂方法，通过叠加设置的母板与子板，并分别在母板与子板开设有若干自流槽，进一步采用传动机构控制连接子板，在需要清砂时，通过控制子板沿水平方向移动，从而使得子板与母板的自流槽由原本错位状态转变为对齐状态，从而使得砂型3D打印工作箱内的余砂由自流槽流出，从而起到自动有效清砂效果，而无需通过复杂操作拉动整个3D打印工作箱的底板进行清砂。这样，不仅能够简化清砂操作，且操作自动化高，有效降低了劳动成本，实现智能化砂型3D打印清砂工作。

附图说明

图1为一实施例的砂型3D打印工作箱的平面结构示意图。

图2为图1沿A-A线的剖视图。

图3为图2中B部的局部放大图。

图4为一实施例的砂型3D打印工作箱立体结构示意图。

图5为图4中C处的局部放大图。

图6为一实施例的清砂方法流程示意图。

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本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

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。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。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。

在一实施方式中，一种砂型3D打印工作箱，所述的砂型3D打印工作箱包括：箱体机构，所述箱体机构包括相互活动叠加设置的母板与子板，且所述母板与所述子板均开设有若干自流槽；传动机构，所述传动机构与所述子板活动连接，用于控制所述子板相对所述母板运动。

在一实施方式中，一种清砂方法，采用上述实施方式的砂型3D打印工作箱进行清砂，包括下述步骤：砂型3D打印机完成打印工作；传动机构驱动子板相对母板运动；子板与母板的自流槽相互错位开始流砂；流砂结束，传动机构复位。

上述砂型3D打印工作箱及其清砂方法，通过叠加设置的母板与子板，并分别在母板与子板开设有若干自流槽，进一步采用传动机构控制连接子板，在需要清砂时，通过控制子板沿水平方向移动，从而使得子板与母板的自流槽由原本错位状态转变为对齐状态，从而使得砂型3D打印工作箱内的余砂由自流槽流出，从而起到自动有效清砂效果，而无需通过复杂操作拉动整个3D打印工作箱的底板进行清砂。这样，不仅能够简化清砂操作，且操作自动化高，有效降低了劳动成本。

下面结合具体实施例对所述砂型3D打印工作箱进行说明，以进一步理解所述砂型3D打印工作箱的发明构思。请参阅图1至图5，在一实施例中，一种砂型3D打印工作箱10，所述的砂型3D打印工作箱10包括：箱体机构100，所述箱体机构100包括相互活动叠加设置的母板110与子板120，且所述母板110与所述子板120均开设有若干自流槽130；传动机构200，所述传动机构200与所述子板120活动连接，用于控制所述子板120相对所述母板110运动。

具体地，请一并参阅图2和图3，母板110活动设置于子板120的顶部，母板110与子板120可以是尺寸相同或不同的两块支撑板体，进一步地，母板110与子板120的横截面可以相同或不同，在本实施中不做具体限制，仅仅要求母板110与子板120相互叠加设置。其中，母板承载砂型(砂芯)，在清砂之前，母板110的若干自流槽与子板120的若干自流槽彼此错位，这样母板110上的砂型(砂芯)余砂不会从自流槽流下；当启动清砂时，通过控制实现子板120相对母板110滑动，使得错位的母板110的自流槽与子板120的自流槽相互对齐，使得母板110与子板120呈筛网状，此时母板110上的余砂自对齐的若干自流槽流下。这样，通过在箱体机构100的母板110与子板120开设自流槽130，并使得母板110与子板120能够相对运动，从而改变二者自流槽的对齐状态，从而实现箱体机构100中的余砂根据需要进行及时清理，从而有效提高了清砂工作效率。其中，母板110与子板120开设的自流槽为贯穿开设的通孔。在一实施例中，自流槽130为长条状通孔。需要说明的是，自流槽130还可以包括其他截面形状的通孔，在本实施例中不做具体限制。

进一步地，传动机构200为机械驱动机构，用于控制驱动子板120相对母板运动，从而实现子板120与母板110的自流槽的相对位置改变，继而控制清砂。在一实施例中，传动机构200包括电机驱动件或气缸驱动件。具体地，通过电机驱动件或气缸驱动件驱动连接子板，当启动电机或气缸时，使得传动机构200相应连接件移动，从而带动与其来接的子板运动。需要说明的是，传动机构200带动子板120沿母板110沿水平方向运动，这样能够实现二者自流槽彼此错位或对齐。在其他实施例中，传动机构200可以是在清砂工作前与子板120处于非直接连接状态，当需要进行清砂时，通过执行相应动作实现与子板120接触性连接，从而实现控制子板120运动。

上述砂型3D打印工作箱，通过叠加设置的母板110与子板120，并分别在母板110与子板120开设有若干自流槽130，进一步采用传动机构200控制连接子板120，在需要清砂时，通过控制子板120沿水平方向移动，从而使得子板120与母板110的自流槽由原本错位状态转变为对齐状态，从而使得砂型3D打印工作箱内的余砂由自流槽流出，从而起到自动有效清砂效果，而无需通过复杂操作拉动整个3D打印工作箱的底板进行清砂。这样，不仅能够简化清砂操作，且操作自动化高，有效降低了劳动成本。

为了稳定承载安装母板与子板，在一实施例中，请一并参阅图2和图3，所述箱体机构还包括箱体140，所述母板110与所述子板120均容置于所述箱体140内。具体地，母板110与子板120相互叠加设置在箱体内，且靠近底板设置。为了便于传动机构灵活控制子板相对母板运动，进一步地，所述箱体140的底部还设置有具有连通孔的底板150，各所述自流槽130均与所述连通孔连通。这样，当子板与母板的自流槽相互对齐开始落砂时，落砂会通过自流槽朝向底板的连通孔位置流出。其中，连通孔可以是矩形通孔也可以是其他形状的通孔，在本实施例中不做具体限制。应该理解的是，由于底板位置固定，为了便于传动机构控制底板上的子板沿水平方向运动，则需要通过底板150连通子板与传动机构，此时则需要将底板150开孔，以便传动机构通过连通孔伸入到底板上部与子板120实现控制连接关系。在此需要说明的是，子板120与传动机构200控制连接方式可以为接触性连接也可以是直接的机械连接关系，具体根据不同的结构类型的传动机构决定。更进一步地，所述子板120与所述底板150滑动连接。即，子板120能够相对底板150运动，以实现子板120与母板110相对运动。例如，所述子板120与所述底板150之间设置有若干辊轮160。具体地，若干辊轮160左右两排成线性排列。这样子板110左右运动时，辊轮在底板150上做直线运动。应该理解的是，砂型打印完成后容置于箱体140内，且承载于底板上的母板与子板上。在一实施例中，底板150固定设置于箱体的底部。即，底板与箱体一体设置。

为了保证母板与子板相对位置固定，在一实施例中，请参阅图2，所述母板110设置有若干导轨111，所述子板120朝向所述母板110的一面开设有若干滑槽121，每一所述导轨111对应滑动设置于一所述滑槽121内。需要说明的是，导轨111与滑槽121的设置长度方向与子板120的运动方向垂直。例如，导轨111为条形滑块，滑槽121未对应的条形滑槽。当子板120沿水平方向朝向一端运动时，母板110的导轨滑出子板120对应的滑槽，在子板停止运动后最终滑入另一位置的滑槽内，保持子板120与母板110位置相对固定，从而避免影响余砂自由通过自流槽流下。

为了进一步确保子板能够灵活稳定地相对底板运动，在一优选的实施例中，请参阅图2，所述母板110的周缘设置有折边112，所述折边112卡扣于所述子板120上，且抵接于所述底板150朝向所述子板的表面上。这样，通过在母板110的周缘设置折边112，并使得折边直接抵接于底板150上，从而能够起到支撑效果，以保证子板120与底板150之间设置的辊轮160免受压力，而影响其滚动效果，从而确保子板120能够沿底板150进行灵活而稳定地运动。为了确保子板在运动时能够使得母板的导轨能够顺利由子板其中一滑槽滑动至另一滑槽内，进一步地，所述折边112的高度大于所述子板120的厚度与所述辊轮160的直径和。即，折边112与母板之间的设置夹具大于90度，这样使得子板运动时，母板的导轨滑出对应滑槽内时，在高度方向具有一定的裕度使得母板整体抬高，从而便于导轨顺利滑动进入到另一滑槽内固定。在一优选实施例中，所述母板的这边与箱体侧壁之间设置有密封毛毡。这样可保证砂箱内的余砂不会通过母板侧边流出。

为了实现传动机构有效控制子板相对母板运动，在一实施例中，请参阅图4，所述传动机构200包括相互连接的丝杆传动件210与气缸传动件220，所述气缸传动件220控制连接所述子板120，所述丝杆传动件210驱动所述气缸传动件220沿水平方向运动，用于控制所述子板120与所述母板110错位运动。即，通过气缸传动件220实现控制连接子板120，而丝杆传动件210通过带动气缸传动件220沿水平方向运动，这样使得气缸传动件220控制连接的子板120跟随超水平方向运动。更具体地，丝杆传动件210通过底板150的连通孔伸入到底板上部与子板120连接。需要说明的是，气缸传动件220实现控制连接子板120的方式可以是机械的直接连接关系，也可以是通过接触性连接方式连接，具体根据气缸传动件220确定。

在一具体实施例中，请一并参阅图5，所述丝杆传动件210包括连接座211、丝杆212、丝母213、驱动器214以及连接件215，所述丝杆212固定安装于所述连接座211上，所述丝母213与所述丝杆212连接，所述驱动器214连接所述连接座211和所述丝杆212，所述连接件215固定连接所述丝母213，所述连接件215与所述气缸传动件220连接。具体地，当驱动器214启动后，带动丝杆212转动，继而使得螺母213朝向丝杆的一端移动，继而带动与其连接的连接件215移动，从而带动与连接件连接的气缸传动件220朝向丝杆的一端移动。

在一具体实施例中，请继续参阅图5，所述气缸传动220件包括支架221、气缸222、气缸导杆223、旋转轴224、连杆225、旋转套226、固定套227以及导杆228，所述导杆228和所述固定套227活动连接，所述固定套227固定设置于所述连接件215的两端，所述气缸222固定安装于所述支架221上，所述支架221固定于所述连接件215的底部，所述气缸导杆223依次和所述旋转轴224、所述连杆225、所述旋转套226以及所述固定套227连接。具体地，支架221的两端为弯折结构，支架215的一端弯折结构固定设置于连接件215的底部，支架215的另一端弯折结构安装气缸222。气缸222的顶部设置气缸导杆223，气缸导杆223远离气缸的一端安装有旋转轴224，旋转轴上转动设置有两组可弯折连杆225，在连接件的两端分别设置有两组旋转套226和固定套227，在旋转轴224与旋转套之间设置有连杆225，旋转套226和固定套227之间设置有连杆225，固定套227上还设置有导杆228。应该理解的是，由于在连接件的两端分别设置有两组旋转套226和固定套227，则对应的连杆225与导杆228也具有两组。具体地，当启动气缸时，气缸导杆223收缩，向下拉取连杆225，继而使得两组相对设置的导杆228相互靠近收缩。在一优选实施例中，所述子板120的底部设置有挡块122，所述气缸传动件220活动抓取所述挡块122。进一步地，所述导杆228活动抓取所述挡块122。需要说明的是，正常状态下，气缸停运两组导杆228彼此相聚较远且与挡块不接触，当启动气缸后，在气缸导杆的拉持作用下，使得两组导杆228相互靠近收缩，形成抓取抓结构，在逐渐靠近时由于挡块的设置使得两组导杆最终稳定抓取固定在挡块的两侧。这样，当启动丝杠传动件的驱动器214时，使得与气缸传动220件连接的连接件215朝向水平方向移动，从而带动气缸传动220件的导杆228朝向水平方向移动，从而进一步实现子板上设置的挡块在导杆228的抓取固定下带动子板朝向水平方向移动。

为了便于及时有效对自流槽下落的余砂进行回收，在一实施例中，请参阅图1，一种砂型3D打印工作箱还包括清砂机构300，所述清砂机构300包括砂斗310、吸砂结构320以及回收结构330，所述砂斗310靠近所述子板120设置，所述吸砂结构320与所述砂斗310连通设置，所述回收结构330与所述吸砂结构320连接。具体地，清砂机构300的砂斗310为承接箱体机构100中流出的余砂的收容结构，其可以是任何一种具有收容效果的容器，包括钣金结构或柔性结构，也可为钣金与柔性材料相结合结构，在本实施例中不做具体限制。具体通过将砂斗310靠近子板120设置，这样通过子板与母板的自流槽流出的余砂能够被及时有效地进行收纳。例如，砂斗310固定安装在子板120的下部。这样根据重力原理有利于余砂自动落入到砂斗310中。例如，吸砂结构包括工业吸尘器。其中，工业吸尘器可以是型号为KB5S的意大利KEVAC吸尘器。关于吸砂结构吸取砂斗310内的余砂至回收结构330的工作原理及过程可参阅上述型号的工业吸尘器的工作原理过程，在此不做具体赘述。为了确保自流槽落入砂斗的落砂影响传动机构工作，在一优选实施例中，所述砂斗310与所述传送机构200之间设置有第一密封防护件。例如，第一密封防护件为保护罩，所述保护罩罩设于所述传送机构200。应该理解的是，由于传动机构与子板紧密连接，则靠近子板设置的落砂斗不可避免地与传动机构会接触，因此，通过设置保护罩，有利于有效避免砂斗落砂流入传动机构，从而影响传动机构工作。在一优选实施例中，砂斗310的数量具有若干个，每一砂斗与一个或若干个自流槽对应设置，从而可便于及时有效地进行集砂。

为了更加有利于将工作箱内的余砂进行有效清理，在一实施例中，一种砂型3D打印工作箱还包括顶升机构400，所述顶升机构400与所述子板120顶升连接。其中，顶升机构400包括液压顶升结构或电机驱动结构。例如，顶升机构400包括相互连接的固定部与顶升部，所述顶升部与所述子板连接。具体操作时，可根据实际工作选择性启动顶升机构，即顶升机构在清砂工作中可以配合传动机构一起工作，也可以不配合启动，仅仅作为支撑件设置安装。

为了稳定安装传动机构，在一实施例中，所述传动机构200与所述顶升机构400连接。具体地，所述传动机构200与所述顶升机构400的固定部连接。即通过顶升机构400的固定部支撑设置传动机构200。

请参阅图6，在一实施例中，一种清砂方法，采用上述实施例中的砂型3D打印工作箱进行清砂，包括下述步骤：

S110：砂型3D打印机完成打印工作；

即，本实施例中的清砂方法是在打印工作结束后进行的，通过判断打印工作结束，则启动清砂工作。

S120：传动机构驱动子板相对母板运动；

即，启动传动机构实现驱动子板运动，使得子板与母板相对运动，使得子板与母板之间的原本位置关系改变，在此过程中母板位置相对固定，仅仅带动改变子板的位置。需要强调的是，子板沿水平方向运动，从而保证子板与母板始终处于相互叠加设置的状态，仅仅彼此在水平方向的位置发生相对位移改变。

S130：子板与母板的自流槽相互错位开始流砂；

即，通过传动机构作用子板运动，从而使得母板与子板的自流槽的相对位置改变，其中需要强调的是传动机构控制子板水平移动的位移距离为母板与子板的自流槽相互完全对齐为止，这样可以保证余砂能够以最大速度流出工作箱机构。

S140：流砂结束，传动机构复位。

即，当工装箱机构的余砂完全流出后，则通过传动机构复位工作驱动带动子板朝着相反方向移动，直至恢复到子板与母板初始位置状态为止。

在一实施例中，所述流砂结束，传动机构复位的步骤之后还包括下述步骤：清砂机构启动开始清砂回收。

即，清砂机构的砂斗承接余砂后，通过启动吸砂结构将砂斗内的余砂被回收到回收结构中，从而完成整个清砂工作。

在一实施例中，所述传动机构驱动子板沿水平方向运动的步骤之前还包括下述步骤：顶升机构驱动子板垂直运动。即同时对子板进行垂直方向的顶升操作与水平方向的驱动操作，从而可便于通过顶升操作松动余砂，通过水平驱动操作便于子板与母板的自流槽快速错位使得余砂向下顺利流出。

上述清砂方法，通过叠加设置的母板与子板，并分别在母板与子板开设有若干自流槽，进一步采用传动机构控制连接子板，在需要清砂时，通过控制子板沿水平方向移动，从而使得子板与母板的自流槽由原本错位状态转变为对齐状态，从而使得砂型3D打印工作箱内的余砂由自流槽流出，从而起到自动有效清砂效果，而无需通过复杂操作拉动整个3D打印工作箱的底板进行清砂。这样，不仅能够简化清砂操作，且操作自动化高，有效降低了劳动成本。进一步采用砂斗对砂型3D打印工作箱内的余砂进行收集，进一步采用吸砂结构将砂斗内的余砂有效收集存储于回收结构中，从而有效解决清砂过程容易造成环境污染的问题，以便实现智能化、绿色生产要求的砂型3D打印清砂工作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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发明专利范围的限制。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，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种砂型3D打印工作箱，其特征在于，所述的砂型3D打印工作箱包括：

箱体机构，所述箱体机构包括相互活动叠加设置的母板与子板，且所述母板与所述子板均开设有若干自流槽；

传动机构，所述传动机构与所述子板活动连接，用于控制所述子板相对所述母板运动。

2.根据权利要求1所述的砂型3D打印工作箱，其特征在于，所述箱体机构还包括箱体，所述母板与所述子板均容置于所述箱体内。

3.根据权利要求2所述的砂型3D打印工作箱，其特征在于，所述箱体的底部还设置有具有连通孔的底板，各所述自流槽均与所述连通孔连通。

4.根据权利要求3所述的砂型3D打印工作箱，其特征在于，所述子板与所述底板滑动连接。

5.根据权利要求2所述的砂型3D打印工作箱，其特征在于，所述母板设置有若干导轨，所述子板朝向所述母板的一面开设有若干滑槽，每一所述导轨对应滑动设置于一所述滑槽内。

6.根据权利要求1所述的砂型3D打印工作箱，其特征在于，所述传动机构包括相互连接的丝杆传动件与气缸传动件，所述气缸传动件控制连接所述子板，所述丝杆传动件驱动所述气缸传动件沿水平方向运动，用于控制所述子板与所述母板错位运动。

7.根据权利要求1所述的砂型3D打印工作箱，其特征在于，还包括顶升机构，所述顶升机构与所述子板顶升连接。

8.根据权利要求1所述的砂型3D打印工作箱，其特征在于，还包括清砂机构，所述清砂机构包括砂斗、吸砂结构以及回收结构，所述砂斗靠近所述子板设置，所述吸砂结构与所述砂斗连通设置，所述回收结构与所述吸砂结构连接。

9.一种清砂方法，其特征在于，采用如权利要求1至8中任一项所述的砂型3D打印工作箱进行清砂，包括下述步骤：

砂型3D打印机完成打印工作；

传动机构驱动子板相对母板运动；

子板与母板的自流槽相互错位开始流砂；

流砂结束，传动机构复位。

10.根据权利要求9所述的砂型3D打印工作箱，其特征在于，所述传动机构驱动子板沿水平方向运动的步骤之前或之后还包括下述步骤：顶升机构驱动子板垂直运动。

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