CN111268411B - 一种用于大型slm设备的工作台转移运输系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于大型SLM设备的工作台转移运输系统，用于传输工作台，所述工作台转移运输系统包括架体、壳体、工作台驱动装置、工作台调平装置和为整个系统供电的电源，所述架体包括工作区和取件区，所述工作台驱动装置分别连接所述架体和所述工作台，用于驱动所述工作台在工作区和取件区之间移动，所述壳体连接所述架体，所述工作台调平装置连接所述工作台。与现有技术相比，本发明满足了SLM设备运行的气密性要求，具有便于取件、结构稳定可靠和工作效率高等优点。

Description

一种用于大型SLM设备的工作台转移运输系统

技术领域

本发明涉及SLM设备领域，尤其是涉及一种用于大型SLM设备的工作台转移运输系统。

背景技术

激光选区熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术是一种利用高能量激光束直接照射金属粉末使其快速熔化并冷却凝固成型的技术，它可以应用于单一的金属粉末，也可以应用于混合金属粉末。它可以使金属粉末直接成型为金属零件，且零件致密度接近100％，SLM技术已广泛应用于航空航天、汽车制造、军工与医疗等行业。

现有的常规SLM设备的加工平台基板通过螺钉固定，在成形加工完成后，需要取下基板，再通过后续加工将成形件与基板分离。现今常规的SLM设备是通过人工取件，且由于加工过程对密闭性的工艺要求，取件窗口往往较小，仅可供单人操作。由于SLM设备采用的是500mm×500mm尺寸的金属基板，其重量极大，单人无法正常取出。因此对于大型的SLM设备，需要一种机器来方便完成工作基板的卸载。

公开号为CN109849334A的发明公开了一种框架独立式3D打印设备，该3D打印设备包括设备地基系统、铺砂支撑架和工作平台支撑及运输系统，所述设备地基系统设置有所述打印铺砂支撑架的安装基准面，设置有所述工作平台支撑及运输系统的安装基准面；所述打印铺砂支撑架与所述设备地基系统连接形成构造区域；所述工作平台支撑及运输系统设置在所述打印铺砂支撑架下方，并与所述设备地基系统连接；所述打印铺砂支撑架与所述工作平台支撑及运输系统没有直接接触，相互独立。

该框架独立式3D打印设备存在以下缺点：

1)仅仅是在工作台下设置导轨实现工作台移动，对于气密性要求较高的SLM打印设备，其无法满足要求；

2)该框架独立式3D打印设备的工作台主要是靠整体加工来保证各种装置的相对位置精度和打印精度，对于体积巨大的SLM设备，不可能靠整体加工来制造设备装置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种便于取件的用于大型SLM设备的工作台转移运输系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于大型SLM设备的工作台转移运输系统，用于传输工作台，所述工作台转移运输系统包括架体、壳体、工作台驱动装置、工作台调平装置和为整个系统供电的电源，所述架体包括工作区和取件区，所述工作台驱动装置分别连接所述架体和所述工作台，用于驱动所述工作台在工作区和取件区之间移动，所述壳体连接所述架体，所述工作台调平装置连接所述工作台。

进一步地，所述工作台驱动装置包括工作台驱动机构和工作台支撑机构，所述工作台驱动机构和工作台支撑机构均分别连接所述工作台和所述架体。

进一步地，所述工作台驱动机构包括两个工作台驱动单元，两个所述工作台驱动单元分别连接在所述工作台转移运输系统的两侧，所述工作台驱动单元分别连接所述工作台和所述架体，所述工作台驱动单元包括第一驱动电机、齿轮和齿条，所述第一驱动电机的固定端连接所述工作台，输出端连接所述齿轮，所述齿条固定连接所述架体，所述齿轮与所述齿条的位置和规格相配合。

进一步地，所述工作台支撑机构包括两个工作台支撑单元，两个所述工作台支撑单元分别连接在所述工作台转移运输系统的两侧，所述工作台支撑单元分别连接所述工作台和所述架体，所述工作台支撑单元包括滑块和滑轨，所述滑块连接在所述工作台的下表面，所述滑轨连接所述架体，所述滑块与所述滑轨的形状相配合。

进一步地，所述滑轨的两侧中部均设有第一凹槽。

进一步地，所述工作台调平装置包括三个调平电机，三个所述调平电机分别连接所述工作台的三个角。

进一步地，所述工作台转移运输系统还包括限位装置，该限位装置包括限位单元和导轨，所述限位单元固定连接所述工作台，所述导轨连接所述架体，并与所述工作台的移动路径相对应，所述限位单元连接所述导轨，并与所述导轨相配合，用于沿所述导轨移动，所述导轨的两端封闭。

进一步地，所述导轨设有第二凹槽，该第二凹槽内设有三角形凸起，所述限位单元对应设有两个移动块，所述两个移动块设置在所述第二凹槽内，且分别位于三角形凸起的两侧。

进一步地，所述工作台转移运输系统还包括壳体，该壳体包括相互连接的壳体主体和取件区移动装置，所述壳体主体和取件区移动装置均连接所述架体，所述取件区移动装置位于所述取件区的正上方。

进一步地，所述取件区移动装置包括相互连接的移动机构和移动板，所述移动机构和移动板均连接所述壳体主体，所述移动板包括相互连接的第一平板部和第二平板部，所述第一平板部垂直于所述第二平板部。

进一步地，所述取件区移动装置包括相互连接的移动机构和移动板，所述移动机构和移动板均连接所述壳体主体，所述移动机构包括底座、滑动轮、滑动块和连接板，所述底座连接所述壳体主体，所述底座上表面设有两个滑动槽，两个所述滑动槽的一端均向远离所述移动板的方向弯曲，所述滑动轮的数量为两个，两个所述滑动轮分别设置在一个所述滑动槽内，所述滑动块包括第一连接部和两个第二连接部，所述第一连接部一侧的两端分别连接两个所述第二连接部，两个所述第二连接部分别连接一个所述滑动轮，所述连接板的一端固定连接所述滑动轮，另一端固定连接所述移动板。

进一步地，所述工作台转移运输系统还包括自动取件装置，该自动取件装置包括第二驱动电机、滑轮皮带机构和吊机，所述第二驱动电机和所述滑轮皮带机构均连接所述架体，所述滑轮皮带机构受所述第二驱动电机驱动，所述吊机连接所述滑轮皮带机构，所述滑轮皮带机构用于带动所述吊机移动到所述取件区上方。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明工作台转移运输系统设置了工作区和一个大空间的取件区，方便取件，通过壳体封闭工作台转移运输系统满足了气密性要求，通过工作台调平装置：三个调平电机对基板的水平位置进行调整，解决了由于基板由于工作台运动引起水平精度的问题，提高了SLM设备的制造精度。

(2)本发明工作台转移运输系统通过工作台驱动机构的齿轮齿条，带动工作台移动，通过工作台支撑机构的滑块和滑轨，支撑工作台，并保证工作台运动过程中的水平位置，提高本发明的可靠性。

(3)本发明工作台支撑机构中的滑轨的两侧中部均设有第一凹槽，保证滑轨与滑块连接的可靠性与滑动的稳定性。

(4)本发明工作台转移运输系统通过限位装置，防止工作台转移运输系统，因控制误差，导致的工作台直线移动超过齿条和滑轨的长度范围，限位装置中的导轨设有三角形凸起，使得移动块水平方向上的受力相抵消，保证了限位单元的直线运动。

(5)本发明工作台转移运输系统在壳体上设有移动机构和移动板，当需要在取件区取件时，通过移动机构带动移动板，打开壳体即可，即满足了SLM设备成型过程的气密性要求，又操作方便。

(6)本发明移动板包括相互垂直的第一平板部和第二平板部，增加了取件时的操作空间；移动机构包括底座、滑动轮、滑动块和连接板，底座中设有滑动槽，由滑动轮在滑动槽内移动，依次带动滑动块和连接板移动，使得移动板离开壳体，操作方便且可靠。

(7)本发明在取件区上方还设置了自动取件装置，可以在滑轮皮带机构上拓展增设吊机实现机器取件，能显著提高工作效率。

附图说明

图1为本发明工作台转移运输系统的立体图；

图2为本发明工作台转移运输系统的内部结构立体图；

图3为本发明工作台转移运输系统的内部结构主视图；

图4为本发明工作台转移运输系统的内部结构后视图；

图5为本发明工作台转移运输系统的内部结构左视图；

图6为本发明工作台支撑单元的结构示意图；

图7为本发明工作台支撑单元中滑轨的示意图；

图8为本发明限位装置的结构示意图；

图9为本发明限位装置中导轨的结构示意图；

图10为本发明限位装置中限位单元的结构示意图；

图11为本发明取件区移动装置的结构示意图；

图12为本发明取件区移动装置中移动板的结构示意图；

图13为本发明取件区移动装置中移动机构的结构示意图；

图14为本发明取件区移动机构中底座的结构示意图；

图15为本发明取件区移动机构中滑动轮的结构示意图；

图16为本发明自动取件装置的结构示意图；

图中，1、架体，101、工作区，102、取件区，2、壳体，3、工作台，4、工作台驱动单元，401、第一驱动电机，402、齿轮，403、齿条，5、工作台支撑单元，501、滑块，502、滑轨，503、第一凹槽，6、限位装置，601、限位单元，602、导轨，603、第二凹槽，604、三角形凸起，605、移动块，7、移动机构，701、底座，702、滑动轮，703、滑动块，704、连接板，8、移动板，801、第一平板部，802、第二平板部，9、自动取件装置，901、第二驱动电机，902、滑轮皮带机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种用于大型SLM设备的工作台转移运输系统，用于传输工作台，工作台转移运输系统包括架体1、壳体2、工作台驱动装置、限位装置6、自动取件装置9和为整个系统供电的电源，架体1包括工作区101和取件区102，壳体2设置在架体1外侧，工作台驱动装置分别连接架体1和工作台，用于驱动工作台在工作区101和取件区102之间移动，限位装置6分别连接架体1和工作台，用于对工作台的移动位置进行检测，自动取件装置9连接架体1，用于对取件区102中成型后的零件进行自动取件。

本实施例提供的工作台转移运输系统，用于SLM500mm×500mm×800mm成形尺寸大型设备。

1、工作台驱动装置

如图2至5所示，工作台驱动装置包括工作台驱动机构和工作台支撑机构，工作台驱动机构和工作台支撑机构均分别连接工作台和架体1。

1.1、工作台驱动机构

如图3和图4所示，工作台驱动机构包括两个工作台驱动单元4，工作台和架体1的同一侧连接有一个工作台驱动单元4，工作台驱动单元4包括第一驱动电机401、齿轮402和齿条403，第一驱动电机401的固定端连接工作台，输出端连接齿轮402，齿条403固定连接架体1，齿轮402与齿条403的位置和规格相配合。第一驱动电机401的型号为：黄鑫传动HB142。

1.2、工作台支撑机构

如图6所示，工作台支撑机构包括两个工作台支撑单元5，工作台和架体1的同一侧连接有一个工作台支撑单元5，工作台支撑单元5包括滑块501和滑轨502，滑块501连接在工作台的下表面，滑轨502连接架体1，滑块501与滑轨502的形状相配合。

如图7所示，滑轨502的两侧中部均设有第一凹槽503，滑轨502为长条状，其自上而下设有多个连接孔，用于配合螺丝固定连接架体1。

2、限位装置6

如图8所示，限位装置6包括限位单元601和导轨602，限位单元601固定连接工作台，导轨602连接架体1，并与工作台的移动路径相对应，限位单元601连接导轨602，并与导轨602相配合，用于沿导轨602移动，导轨602的两端通过阻挡块实现封闭，限位装置6的设置用于防止工作台转移运输系统，因控制误差，导致的工作台直线移动超过齿条403和滑轨502的长度范围。

如图9所示，导轨602设有第二凹槽603，该第二凹槽603内设有三角形凸起604，三角形凸起604位于第二凹槽603的中部，第二凹槽603的底面与第二凹槽603的内壁底面相配合。

如图10所示，限位单元601包括限位块主体和两个长方体的移动块605，限位块主体连接工作台3，两个移动块605连接在限位块主体的下端两侧，移动块605设置在第二凹槽603内，移动块605的一侧接触第二凹槽603侧壁，另一侧的一角接触三角形凸起604的侧壁，由此移动块605垂直方向上受三角形凸起604的垂直向上的支撑力，水平方向上分别受第二凹槽603侧壁的第一水平力和三角形凸起604侧壁的第二水平力，第一水平仪与第二水平力方向相反、大小相同，使得移动块605水平方向的受力抵消，不易产生偏移；两个移动块605的设置，使得限位单元601的移动更加稳定。

3、壳体2

工作台转移运输系统还包括壳体2，该壳体2包括相互连接的壳体主体和取件区移动装置，壳体主体和取件区移动装置均连接架体1，取件区移动装置位于取件区102的正上方。

如图11所示，取件区移动装置包括相互连接的移动机构7和移动板8，移动机构7和移动板8均连接壳体主体。

如图12所示，移动板8包括相互连接的第一平板部801和第二平板部802，第一平板部801垂直于第二平板部802。

如图13和图14所示，移动机构7包括底座701、滑动轮702、滑动块703和连接板704，底座701连接壳体主体，底座701上表面设有两个滑动槽705，两个滑动槽705的一端均向远离移动板8的方向弯曲，滑动轮702的数量为两个，两个滑动轮702分别设置在一个滑动槽705内，滑动块703包括第一连接部和两个第二连接部，第一连接部一侧的两端分别连接两个第二连接部，第二连接部与滑动轮702一一对应，连接板704的一端固定连接滑动轮702，另一端固定连接移动板8。

滑动块703还包括滚动球，该滚动球连接第一连接部，并位于两个第二连接部之间，滚动球的底端滚动连接底座701。

如图15所示，滑动轮702(滚子)包括依次连接的第一圆柱、第二圆柱和第三圆柱，第三圆柱与滑动槽705相配合，第一圆柱的直径最小，长度最长，第一圆柱的一端连接滑动块703，另一端连接第二圆柱。

4、自动取件装置9

如图16所示，自动取件装置9包括第二驱动电机901、滑轮皮带机构902和吊机，第二驱动电机901和滑轮皮带机构902均连接架体1，滑轮皮带机构902受第二驱动电机901驱动，吊机连接滑轮皮带机构902，滑轮皮带机构902用于带动吊机移动到取件区102上方。

滑轮皮带机构902包括一个皮带和连接架体1的两个定滑轮，皮带的两端分别连接一个定滑轮，吊机连接皮带。

5、具体实施方式

本实施例中工作台可实现带动其最上方的基板上下移动，具体地，工作台包括电机、滚珠丝杆、下固定板、直导轨、基板和工作台主体，电机设有两个，分别对称设置在工作台主体的两侧，每个电机均连接一个滚珠丝杆，两个滚珠丝杆均连接下固定板，直导轨设有四个，四个直导轨均一端连接下固定板，另一端连接基板。工作台在三个角配备三个调平电机控制工作台在上升和下降过程中保持水平，工作台的第四个角未安装调平电机，是用来确认调平电机的零点位置。

本实施例中的基板的尺寸为500mm×500mm，实际应用中也可以运用于更大尺寸的基板，甚至也可应用于多个小基板同时制造取件，可以制造出更大型的SLM设备。

运行时，由对称放置的电机驱动的滚珠丝杠带动下固定板进行上下移动，工作台转移运输系统的壳体2上设有外箱，作为工作台控制器，按动外箱的控制按钮，上方的工作台通过四根直导轨可以进行一定范围的上下移动，使其下降到一定高度脱离工作区101。

可通过电脑软件的控制让工作台左右移动，到达取件区102下部后，再按住外箱的控制按钮，使工作台上升到取件区102。

取件区102上方配有滑轮皮带机构902，可以拓展安装吊机，在工作基板顺利转移到取件区102后，通过电脑程序控制吊机将大型基板取下来。

实施例2

本实施例与实施例1大体相同，不同点在于，限位装置6中导轨602的两端的阻挡块内分别设有一个接近传感器，用于检测限位块主体，从而实现工作台的传输进行检测，进一步防止工作台的移动超过齿条和滑轨的长度范围，提高了本发明的可靠性和自动化水平。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于大型SLM设备的工作台转移运输系统，用于传输工作台（3），其特征在于，所述工作台转移运输系统包括架体（1）、壳体（2）、工作台驱动装置、工作台调平装置和为整个系统供电的电源，所述架体（1）包括工作区（101）和取件区（102），所述工作台驱动装置分别连接所述架体（1）和所述工作台（3），用于驱动所述工作台（3）在工作区（101）和取件区（102）之间移动，所述壳体（2）连接所述架体（1），所述工作台调平装置连接所述工作台（3）；

所述工作台驱动装置包括工作台驱动机构和工作台支撑机构，所述工作台驱动机构和工作台支撑机构均分别连接所述工作台（3）和所述架体（1）；

所述工作台支撑机构包括两个工作台支撑单元（5），两个所述工作台支撑单元（5）分别连接在所述工作台转移运输系统的两侧，所述工作台支撑单元（5）分别连接所述工作台（3）和所述架体（1），所述工作台支撑单元（5）包括滑块（501）和滑轨（502），所述滑块（501）连接在所述工作台的下表面，所述滑轨（502）连接所述架体（1），所述滑块（501）与所述滑轨（502）的形状相配合；

所述工作台转移运输系统还包括限位装置（6），该限位装置（6）包括限位单元（601）和导轨（602），所述限位单元（601）固定连接所述工作台，所述导轨（602）连接所述架体（1），并与所述工作台的移动路径相对应，所述限位单元（601）连接所述导轨（602），并与所述导轨（602）相配合，用于沿所述导轨（602）移动，所述导轨（602）的两端封闭；

所述导轨（602）设有第二凹槽（603），该第二凹槽（603）内设有三角形凸起（604），所述限位单元（601）对应设有两个移动块（605），所述两个移动块（605）设置在所述第二凹槽（603）内，且分别位于三角形凸起（604）的两侧；

所述壳体（2）包括相互连接的壳体主体和取件区移动装置，所述壳体主体和取件区移动装置均连接所述架体（1），所述取件区移动装置位于所述取件区（102）的正上方；

所述取件区移动装置包括相互连接的移动机构（7）和移动板（8），所述移动机构（7）和移动板（8）均连接所述壳体主体，所述移动机构（7）包括底座（701）、滑动轮（702）、滑动块（703）和连接板（704），所述底座（701）连接所述壳体主体，所述底座（701）上表面设有两个滑动槽（705），两个所述滑动槽（705）的一端均向远离所述移动板（8）的方向弯曲，所述滑动轮（702）的数量为两个，所述滑动轮（702）与所述滑动槽（705）一一对应，两个所述滑动轮（702）均连接所述滑动块（703），所述连接板（704）的一端固定连接所述滑动轮（702），另一端固定连接所述移动板（8）。

2.根据权利要求1所述的一种用于大型SLM设备的工作台转移运输系统，其特征在于，所述工作台驱动机构包括两个工作台驱动单元（4），两个所述工作台驱动单元（4）分别连接在所述工作台转移运输系统的两侧，所述工作台驱动单元（4）分别连接所述工作台（3）和所述架体（1），所述工作台驱动单元（4）包括第一驱动电机（401）、齿轮（402）和齿条（403），所述第一驱动电机（401）的固定端连接所述工作台，输出端连接所述齿轮（402），所述齿条（403）固定连接所述架体（1），所述齿轮（402）与所述齿条（403）的位置和规格相配合。

3.根据权利要求1所述的一种用于大型SLM设备的工作台转移运输系统，其特征在于，所述工作台调平装置包括三个调平电机，三个所述调平电机分别连接所述工作台（3）的三个角。

4.根据权利要求1所述的一种用于大型SLM设备的工作台转移运输系统，其特征在于，所述工作台转移运输系统还包括自动取件装置（9），该自动取件装置（9）包括第二驱动电机（901）、滑轮皮带机构（902）和吊机，所述第二驱动电机（901）和所述滑轮皮带机构（902）均连接所述架体（1），所述滑轮皮带机构（902）受所述第二驱动电机（901）驱动，所述吊机连接所述滑轮皮带机构（902），所述滑轮皮带机构（902）用于带动所述吊机移动到所述取件区（102）上方。

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