CN111315508A - 增材制造的工具切换 - Google Patents

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Abstract

一种用于增材制造的设备，包括：壳体(7)，该壳体提供用于增材制造的制造空间(9)，布置在制造空间(9)中的直线驱动器(31)，其具有基体(31A)，所述基体能沿直线驱动器(31)的运动轴线(L)在制造空间(9)中运动，用于承载工具单元(43)的工具保持装置(33)。工具保持装置(33)能绕旋转轴线(R1)旋转地紧固在基体(31A)上，并且，工具保持装置能随基体(31A)一起沿着直线驱动器(31)的运动轴线(L)运动。在此，工具保持装置(33)包括夹具，所述夹具具有放松运行状态和夹紧运行状态，所述放松运行状态用于接收和取下工具单元(45B)，所述夹紧运行状态用于将所接收的工具单元(45B)固定。用于增材制造的设备还包括工具存储器(37)，其布置在制造空间(9)中并提供用于多个工具单元(45)的多个工具位置(69)。

Description

增材制造的工具切换
技术领域
本发明涉及一种用于尤其是基于激光的增材制造的设备。此外，本发明涉及工具的提供，所述工具尤其用于制备用于随后的制造进程的被相应地平整的粉末表面。
背景技术
尤其是金属或陶瓷工件的基于激光的增材制造基于将在构建平台上的粉末状原料通过激光照射来固化。这个方案——也已知为选择性激光熔化(SLM，英语是selectivelaser melting)、粉末床熔融和激光金属熔融(LMF)——在用于(金属)3D打印的机器、即所谓的增材制造设施中使用。Sisma S.p.A的欧洲专利申请EP 2 732 890 A2中公开了一种使用SLM进行三维构件的增材制造的示例性机器。增材制造的优势一般性地在于能够简单地制造复杂的且能个体化定制的零件。在此，尤其可以实现内部空间中的限定的结构和/或力流优化的结构。
基于激光的增材制造进程在制造空间中在工作面上在构建腔中发生。将新鲜粉末施加到构建平台上，以便借助施覆工具逐层制造三维构件。在下文中，一般性地将施覆工具(通常呈滑块、刮条、刮板或刷子的形式)称为施加工具。在制造进程中可能需要更换施覆工具。例如，DE 4 325 573 C2公开了用于施加粉末层的刮片，这些刮片根据使用情境被更换。此外，DE 10 2006 056422 B3公开了能旋转地被保持的刮片的使用。
手动更换施覆工具对制造不利，因为由于制造空间中的高温(例如高于350℃)例如存在着因灼伤而伤害操作人员的危险，或者由于制造过程的中断可能出现构件变形。相应地已知自动化的和半自动化的切换机构，然而，它们在一定程度上需要复杂的更换程序，例如在EP 3 168 033 A1中公开的那些更换程序。
此外已知涉及粉末施加进程的机构。例如，DE 20 2009 016 400 U1公开了一种可抬高的粉末平滑板条。此外，从EP 2 732 889 A1中已知一种制造机器，其中，粉末推动件能绕轴线旋转地返回到初始位置中，在此不会影响粉末床。此外，DE 10 2015 222 207 A1公开了一种机床系统，该机床系统一方面允许借助例如可以装配在主轴上的切割工具或铣削工具进行减材加工进程，并且另一方面构造用于与基于带的粉末传送系统结合来进行增材加工进程。此外，US 2016/0095959 A1公开了一种模块化制造系统。
发明内容
本发明的一个方面基于以下目的：将施加工具的自主切换集成到增材制造设施中。另一方面在于提供一种对应的切换系统，该切换系统能设置在上述增材制造设施的制造空间中。
通过根据权利要求1所述的用于接收工具单元的方法，根据权利要求8所述的用于存放工具单元的方法以及根据权利要求12所述的用于增材制造的设备来解决这些目的中的至少一个目的。在从属权利要求中提供了扩展方案。
在一方面，用于将用于增材制造的设备的一个工具单元接收在工具保持装置中的方法包括以下步骤。在此，用于增材制造的设备包括具有基体的直线驱动器，并且工具保持装置能够绕旋转轴线旋转地被紧固在基体上。此外，工具保持装置可以随基体一起沿着直线驱动器的运动轴线在用于增材制造的设备的制造空间中运动。用于增材制造的设备还在制造空间中具有工具存储器，该工具存储器提供用于多个工具单元的多个工具位置，其中，要接收的工具单元是提供在其中一个工具位置上的。在此，工具保持装置具有夹具，其具有用于接收和取下工具单元的放松运行状态以及用于将所接收的工具单元固定的夹紧运行状态。尤其地，工具保持装置能随基体一起沿着直线驱动器的运动轴线运动经过工作面，该工作面布置在用于增材制造的设备的制造空间中，其中，该工作面具有平台区域，并且，被接收在工具保持装置中的工具单元的下边界能基本上在工作面的高度移动经过平台区域。
这些步骤包括：激活工具保持装置的放松运行状态；将工具保持装置运动到带有所提供的工具单元的工具位置，其方式是，执行沿着运动轴线的直线运动和绕旋转轴线的枢转运动；激活工具保持装置的夹紧运行状态；并将所提供的工具单元从工具位置移出。
在一些实施方式中，工具保持装置作为枢转臂以直线运动和旋转运动的叠加运动绕旋转轴线旋转地驶到工具单元，直至工具单元接触工具保持装置的止挡面为止。在此，尤其是从下方驶到工具位置(例如，如果工具单元是搁放在工具位置处的销钉上)。
在一些实施方式中，通过工具保持装置的直线致动器激活夹紧运行状态，该激活能引起工具单元的形状锁合的和/或力锁合的固定。在此，为了形状锁合的和/或力锁合的固定，可以通过释放气动系统来使得工具保持装置的夹紧楔被弹簧加载。
在一些实施方式中，工具单元在工具保持装置中的精确方位可通过夹紧楔的力锁合和形状锁合和/或至少一个刃部抵着工具保持装置的止挡面的力锁合来实现。
在一些实施方式中，通过继续枢转运动来进行所述移出，所述移出能引起工具单元从工具位置的销钉松脱。
在一些实施方式中，能够将带有被夹持的工具单元的工具保持装置从工具存储器运动到制造空间中。
在另一方面，一种用于将如上所述的用于增材制造的设备的工具单元存放到工具存储器中的方法包括以下步骤：将带有被夹持的工具单元的工具保持装置运动到工具位置，其方式是，执行沿着运动轴线的直线移动和绕旋转轴线的枢转运动；激活工具保持装置的放松运行状态；并将工具保持装置不带工具单元地从工具存储器移出。
由此，工具保持装置能作为枢转臂以直线运动和旋转运动的叠加运动绕着旋转轴线旋转地驶到未被占用的工具位置，优选直至工具单元嵌接到工具位置的销钉中为止。在此，尤其可以从上方驶到工具位置。
放松运行状态的激活可以通过工具保持装置的(至少)一个直线致动器解除对工具单元的形状锁合的和/或力锁合的固定。
在另一方面，一种用于增材制造的设备包括：壳体，其提供用于增材制造的制造空间；布置在制造空间中的直线驱动器，其具有基体，该基体能沿直线驱动器的运动轴线在制造空间中运动；以及用于承载工具单元的工具保持装置。工具保持装置能绕旋转轴旋转地紧固在基体上并随基体一起沿直线驱动器的运动轴线移动。工具保持装置还包括夹具，该夹具具有用于接收和取下工具单元的放松运行状态以及用于将所接收的工具单元固定的夹紧运行状态。所述设备还包括工具存储器，该工具存储器布置在制造空间中并提供用于多个工具单元的多个工具位置，其中，工具保持装置能在使用沿着运动轴线的直线运动和绕着旋转轴线的枢转运动的情况下驶到其中至少一个工具位置，以接收或存放工具单元。尤其地，在此，工具保持装置可以随基体一起沿着直线驱动器的运动轴线运动经过工作面，使得被接收在工具保持装置中的工具单元的下边界能借助直线驱动器基本上在工作面的高度移动经过平台区域，尤其是以便限定粉末层的表面的高度水平。
在一些实施方式中，所述设备还可以包括控制单元，该控制单元构造用于执行上述方法之一。
在一些实施方式中，所述多个工具单元中的至少一个工具单元可包括工具接收件和夹持在该工具接收件中的用于粉末处理的施加工具。另外，所述多个工具单元中的至少一个工具单元可以包括专用工具，所述专用工具具有气动或电动运行的旋转驱动轴和/或直线驱动轴。例如，工具保持装置的夹具可以具有电动和/或气动的致动器以及至少一个压力弹簧，用于调设运行状态。
另外，所述多个工具位置中的至少一个工具位置可以具有销钉，所述销钉用于嵌接到在工具单元中的空缺部中。
在此公开的实施方式尤其能够具有以下优点：可以通过使用现有的机轴自主地进行工具切换。与手动执行的工具切换相比，自动化的切换可以确保工具切换立刻和快速地发生，从而不会因构建过程的中断而导致零件变形。尤其地，不必打开制造空间，并且本文公开的方案可以在高的构建平台温度下使用。一般性地，本文公开的方案可以借助机械机构和传感器机构的成本有效且节省空间的实施方案来实现。因此，本文公开的方案不需要在构建平台下方的附加的构建空间、不对构建空间进行不必要的限制并从而避免构建成本。
附图说明
在此公开了这样的方案，所述方案使得能至少部分地改进现有技术的方面。另外的特征及其适宜性尤其由在后面根据附图对实施方式的描述得到。附图示出：
图1示出了示例性的增材制造设备的示意性空间图示；
图2示出了图1的增材制造设备的示意性截面图，所述截面图平行于XY平面穿过制造空间。
图3图1的增材制造设备的示意性截面图，所述截面图如在图2中简示的那样平行于XZ平面穿过制造空间。
图4A和图4B部分地以截面图示出了示例性的工具保持装置的侧视图，该工具保持装置带有施加工具。和
图5示出了示意性的图示a)至j)，用于示明工具更换进程。
具体实施方式
本文所述的方面在一定程度上基于以下认识：已经存在的旋转轴可用于工具更换过程中，在该工具更换过程中，将具有施加工具的工具单元卸载到工具库中并取出新的工具单元。
还已经认识到：借助本文提出的工具切换方案，除纯施加工具单元之外，还能换上专用工具单元。一般性地，本文提出的工具切换器可以换上多种不同的工具单元。示例性的工具单元包括具有例如碳纤维刷或X形唇的施加工具以及专用工具，所述专用工具例如是用于对过程室的底面进行最终清洁的具有刷子的清洁工具、用于以金属粉末填充工作活塞和工作缸之间的间隙的工具和用于清除焊接飞溅物的维修工具(例如具有磨削轴的工具)。
结合图1至图3，一般性地描述了增材制造设备。然后，结合图4A、4B和5，描述了示例性的工具保持装置和工具更换过程。
图1至图3以立体图以及示意性截面图示出了示例性的增材制造设备1，该增材制造设备1用于由粉末材料(一般性地是粉末5)以增材方式产生三维构件3。关于制造过程，参考开头提到的EP 2 732 890 A2。
制造设备1包括壳体7，壳体7提供制造空间9。前壁11中的门11A提供通向制造空间9的入口。壳体7还包括保护性气体吸走系统，该保护性气体吸走系统例如具有排出口13A用于以惰性气体充注制造空间9以及具有抽气口13B。例如安装在壳体上方的照射系统15构造用于产生例如激光，该激光使粉末5熔化以形成三维构件3的材料层。
制造过程在工作面27上进行，该工作面形成制造空间9的底部并且具有平台区域17A、储备区域25A以及可选地具有粉末收集区域29A。制造过程在构建平台17上进行，该构建平台17布置在平台区域17A中，例如居中地布置在门11A前面。构建平台17承放在承载件19上，该承载件可以在构建缸21中在高度方面(在图3中沿±Z方向)移动。储备区域25A用于提供新粉末5A，该新粉末5A通过施加工具23被转移到构建平台区域23A中，用于逐层制造三维构件3。关于施加工具的示例性构造形式，请参见图4A和4B。
在构建平台17上，准备以例如金属粉末或陶瓷粉末填充的粉末床，以从上方用激光照射。如图1至图3所示，施加工具23用于在制造过程中沿X方向分布粉末5。在施覆过程中，施加工具23的下部区域扫过工作面27并携动粉末，从而填充例如相对于工作面下沉的区域。在所述区域中，施加工具23的下部区域限定粉末表面的高度水平。对于所描述的施加方法，例如使用刷子、由钢或陶瓷制成的刮刀、以及由弹性体制成的弹性唇作为用于分布粉末的施加工具。这意味着，施加工具23的下部区域可以例如构造成刮刀、碳纤维刷、X形橡胶唇或者也可以构造成间隙填充刷。尤其是，在构建缸21内的粉末表面的高度水平对应于制造过程中粉末床的表面以及对应于制造过程中施加的最后一层。所述高度水平由施加工具23的下边界限定，并且通常基本上处于工作面27的高度。
总而言之，在施覆过程中，利用施加工具23将新鲜粉末5A——该新鲜粉末是在设置在储备区域25A中的储备缸25中提供的——在工作面27上移动到平台区域17A，在那里，新鲜粉末5A被分布到下沉的构建平台17的区域中并相应地形成新的表面层。不需要的粉末例如被推入到设置在粉末收集区域29A中的收集缸29中。在某些施覆方法和中间步骤中，也可以进行去层。在去层期间，施加工具23可以通过扫过事先抬高的构建平台将一层粉末从构建平台去除并且类似地构成新的表面。
如图1至图3示例性地示出的那样，储备区域25A、平台区域17A以及粉末收集区域29A并排地在X方向上错开布置，并且施加工具23相应地能够在X方向上直线移动。
为了使施加工具23在X方向上直线移动，制造设备1在壳体7的后部中包括直线驱动器31。直线驱动器31例如基于用于基体31A的直线往复运动的滚珠直线引导件或皮带传动装置，工具保持装置33通过能旋转地支承的空心轴(未明确示出)安装在基体31A上。施加工具23紧固到工具保持装置33的下端部上。图1至图3示例性地简示空心轴的旋转轴线R1。空心轴/旋转轴线R1伸入到制造空间9中并且在本文示例性描述的工具切换方案中使用。壳体的具有直线驱动器31的后部和制造空间9彼此分开，其中，窄缝被能运动地受支承的金属带或布带35盖住，该金属带或布带在图3中示意性简示。
此外，制造设备1具有工具存储器37以及可选地具有摄像机(未示出)。工具存储器37提供用于切换工具的工具单元。摄像机尤其定向到平台区域17A，并且可以提供粉末床表面的图像数据以评估粉末表面的质量。
总而言之，制造过程包括：构建平台21在构建缸21中重复下降；将新鲜粉末层施加在构建平台17上；和，将粉末层在应形成三维构件3的区域中熔化。图3显示了部分完成的三维构件3，该三维构件3嵌入在未融化的粉末5中。通常，制造是在高温下进行的，所述高温能通过用于加热粉末的加热系统和通过焊接过程而处于300℃以上的范围中。
如开头提到的那样，所希望的是粉末床的限定表面(例如粉末表面的水平的、精确定向的、平坦的定向)。这通过相应定向的施加工具23实现。通常，在施加新的粉末层之前，将构建室的构建平台降低一个层厚(所谓的Z增量)，以便施加工具23能够经过先前施覆的粉末层运动返回，从而重新将来自储备的用于新粉末层的新鲜粉末5A分布在构建平台17上。在此，可以将先前施覆的面稍微降低，以免损坏粉末层。为了进行加工，则又使构建平台17运动返回到其初始位置。
替代地，取代使构建平台17降低，可以将施加工具23绕比施加工具23高的旋转点枢转，使得施加工具23在返回粉末储备的路径上是抬离粉末床的。这例如借助空心轴通过施加工具23绕旋转轴线R1向上枢转来实现。相应地，在施加单元返回之前不必降低构建平台17，这提高了活塞密封件的使用寿命并加速了整个流程。
旋转轴线R1沿着工具保持装置33的上端部延伸，使得施加工具23能旋转地受支承。具有电磁制动器的伺服-变速马达32可以设置在基体31A上。能旋转地受支承的轴在其后端通过一个齿轮副连接到伺服-变速马达32。在轴的前端部上紧固有工具保持装置33。伺服-变速马达32可引起施加工具23绕旋转轴线R1的能受控执行的枢转运动。尤其是允许施加工具23在一角度范围内绕旋转轴线R1旋转或甚至允许360°自由定位。例如，旋转轴线R1位于滚珠直线引导件(或例如，皮带引导件)的直线运动轴线L上。
然而，在制造过程中可能会损坏施加工具23，尤其是损坏与粉末相互作用的工具边沿。这例如由于在制造过程中无意中生长成的干扰轮廓、尖锐的金属飞溅物等而发生。工具磨损可以例如借助摄像机通过暗场照明和图像处理来探测。由此可以告知操作员是否需要更换工具，并且可以在出现有问题的施覆之前更换工具单元，从而一般性地将所产生的无用构件的挑出操作减少。另外，可以有规律地在预先确定的时间间隔之后进行更换。
为了不损害零件的质量，优选在识别到施加工具23的磨损之后立即进行工具更换。如开头所述的那样，手动更换会引起计划外的延迟，该延迟结合在机器侧触发的轴停止蕴藏了工件的已经生产的部分发生热变形的危险。在工件中在以下方位可能出现可见缺陷，所述方位对应于在切换工具时的加工暂停。这尤其是在加热后的制造空间中是危急的，因为在这里的冷却梯度大多要比未加热的制造空间大。
在下文中，结合图4至图6，公开了用于快速切换加工工具、例如用于形成表面层的施加工具的方案。该方案除了施加工具之外也可实现自动化地夹紧专用工具，所述专用工具在制造空间9内在工具存储器37中被提供。
工具切换由控制单元39操控。控制单元39可以是制造设备1的控制系统的一部分，或者可以设置为专门用于工具切换的单独单元。在图3中，控制单元39由虚线示意性地简示，并且经由数据连接部41连接到工具保持装置33和工具存储器单元37。
作为工具切换的基础的系统在此构造成，使得可以在封闭的制造空间9的情况下进行更换。这基于工具单元的绕旋转轴线R1的旋转运动和借助直线驱动器31沿着运动轴L的直线运动的结合。
对于在后面解释的自动化的工具切换，使用施加工具23的已经提到过的布置，在该布置的情况下，施加工具23通过用作枢转臂的工具保持装置33以能旋转的方式例如靠近直线驱动器31的直线运动轴线L或在该直线运动轴线上支承。
图4A和图4B示出了带有工具接收件43的工具保持装置33，在该工具接收件43中夹持有施加工具23。工具接收件43和施加工具23构成能更换的工具单元45(也称为工具)。图4A示出了局部剖切示出的承载元件46，该承载元件具有轴线接收区段46A和枢转区段46B，轴线接收区段46A用于接收空心轴，工具单元45紧固在枢转区段46B上。在图4A中，旋转轴线R1在轴线接收区段46A中简示。
工具保持装置33还具有一个或多个、例如两个直线致动器47，其通过螺钉48紧固在枢转元件区段46B上。在与夹具协作的情况下，所述一个或多个直线致动器47例如能够将夹具的可移动的两个夹紧楔49固定或松脱。夹紧楔49并排地布置在枢转元件区段46B的远端处并且以螺钉拧紧到引导轴51上。引导轴51延伸穿过枢转元件46B中的滑动轴承53，并且可以借助所述一个或多个直线致动器47(双箭头55)移动。夹紧力例如通过两个紧挨着相应的夹紧楔对称布置的压力弹簧57作用到每个夹紧楔49上。压力弹簧57的夹紧力与气动或电动操控的所述一个或多个直线致动器47方向相反地作用。所述一个或多个直线致动器47相应地构造成使得工具保持装置33能以形状锁合以及力锁合的方式接收来自工具存储器37的工具单元45。
图4A和4B所示的工具单元45是被动工具单元，其示例性地具有刮片或刷子作为用于施加和分布粉末的施加工具23。在其他实施方式中，可以由工具保持装置33接收主动工具单元，例如铣削工具或磨削轴。例如，旋转的工具单元可以用于消除前述的在制造过程中可能意外地生长出的干扰轮廓、例如边缘锋利的金属飞溅物。为了驱动主动工具单元，工具保持装置33可以例如具有用于传输直至例如40V的低压的接口。另外，例如可以在旋转的工具的空心轴中布置电驱动器。
优选地，各个工具单元具有工具接收件43，所述工具接收件43提供用于工具、尤其是施加工具23在工具保持装置33中的方位正确的定向的特征。
为此目的，每个工具接收件43配备有例如两个或更多个硬刃部59，这些硬刃部59在与工具保持装置33的一个(或各一个)硬止挡面61的协作下引起工具单元45相对于工具保持装置33的方位正确的索引(基本上是期望的定向)。刃部夹紧机构59A在图4B中简示，该刃部夹紧机构59A使得能够将刃部59相应地精确调准、尤其是没有横向力地夹卡。在此，硬刃部59将接收单元力锁合地索引在止挡面上，该止挡面作为工具接收件43的基准面。例如，硬刃部用作Z方向上的端部止挡。在硬配合面之下，可以存在一个或多个可互换的薄精密板，在调准定向/直线度时可以添加或去除这些薄紧密板。在此，刃部可以实施为锋利而硬的楔形，或者可以选择具有尽可能小的脸面的类似几何形状。
工具接收件43优选地配置有两个壳体。例如，两个夹紧爪63A，63B形成具有空缺部65的C形框架，夹紧楔49嵌接在该空缺部65中。这使得工具接收件43并从而施加工具23能力锁合地固定在工具保持装置33上。
为了紧固施加工具23，工具接收件43具有施加工具23的负形，例如楔形的负形。施加工具23通过力锁合和形状锁合被夹卡在工具接收件43中。在图4A中，例如，夹紧爪63A，63B以螺钉拧紧。在此重要的是，通过相应正确地装配施加工具23来确保施加工具23在制造设备1中的参考方位，就像下面作为示例所解释的那样。
例如，工具接收件43可以被插入和夹紧在功能上类似于工具保持装置33的设备中。例如，该设备具有用于嵌接到工具接收件中的索引特征(例如，所述的楔)以及用于形状锁合以及力锁合地保持工具接收件43的相应的致动器。所述设备同样具有夹紧楔和夹具。在此，它们将接收单元在所述设备的一个端面上力锁合地索引并且针对所述设备的一个基准面形状锁合地索引。形状锁合的基准例如在两个锋利的、经硬化的刃部59和硬化的端面之间建立。
在示例性示出的工具接收件43中，将施加工具23插入打开的工具接收件43中、此处插入到可进入的负形中。在此，施加工具与所述设备的基准平面齐平地定向并且例如抵着C形框架的下支腿放置。然后将施加工具23例如通过螺钉62力锁合地连接在工具接收件中，施加工具23保持压入在该工具接收件中。现在可以解除在所述设备中的固定并且将具有定向好的施加工具的工具单元45取出。在此，例如，施加工具23的下边沿与在工具接收件43的上端部处的由两个刃部的刃口形成的面严格平行地定向。对要在工具存储器37中配备的所有工具单元重复此做法。例如，作为基础的设备可以例如配属于所述制造设备1或用作单独的运行器件。
所描述的做法保证了配备的所有工具的工具边沿相对于工具保持装置的止挡面具有相同的基准。因此可以相对于确定的参考平面可靠地换上新的施加工具23。
为了更换工具，可以如图2和5中示例性所示的那样将工具存储器37在粉末收集区域29A的区域中设置在制造空间9的内壁上。在图5的图示中，工具存储器37示例性地实施为半壳的形式，所述半壳例如绕中心点R2延伸。在该半壳体上，例如在多个工具位置69处例如配备有另外的可切换的工具单元45，所述可切换的工具单元具有施加工具23或专用工具，例如已经提到的用于清洁过程室的专用工具，用于(以粉末)初次填充构建平台17和构建缸21之间的间隙的专用工具，以及用于去除在过程中无意中生长成的干扰轮廓以及尖锐的金属飞溅物的专用工具。在一些实施方式中，半壳能够实施成能绕中心点R2旋转。然而，尤其是如果提供的工具保持装置的旋转轴线的角度运动足够远，使得该角度运动允许驶到工具位置69中的每个工具位置，而例如无需半壳的进一步的旋转运动，则无需可旋转的半壳。
在此，可供使用的空间例如足以设置多个工具单元45。图5示例性示出了六个工具单元45。每个工具位置69具有承放面以及两个(索引)销钉，所述销钉可以嵌接到夹爪63A，63B中的对应的接收部71(见图4B)中，以限定所配备的工具单元45在空间中的方位。如果已经装配了六个工具单元45之一，则在工具保持装置33中有五个另外的切换工具位置和一个用于存放已经索引的工具单元的空位。
取代工具存储器的半壳形布置，例如可以替代地使用链式存储器构型(类似paternoster系统)或在例如竖直的直线滑块上的储备装置。
根据本发明提出：通过沿着施加单元的进给轴线(运动轴线L)以及绕旋转轴线(旋转轴线R1)的组合运动来执行切换过程。例如，沿着进给轴线和绕旋转轴线的运动由叠加的NC操控来操控。在此，所述运动有部分同步地执行，使得在工具保持装置33与工具单元45或者说工具接收件23之间不会发生碰撞。
下面参照图5的图a)至图j)描述工具的接收，其中，工具保持装置33必须是空置的。相应地，在所述接收之前发生的例如是：事先驶到工具存储器37中的一个空置的工具位置并在那里存放不再需要或者说已磨损了的工具单元45A(未示出)。这样的存放过程基本上对应于如下所述的接收过程的逆过程。
为了接收(新的)工具单元45B，首先例如气动地放松索引件-夹紧楔49(图A))。为了接收工具单元45B，从下方驶到工具单元45B，并将其抬离非工作位置。为此，工具保持装置33作为枢转臂以叠加运动绕旋转轴线R1逆时针旋转地驶到工具单元45B，直至工具单元45B接触工具保持装置33的端面(图b)至e))为止。接着，通过工具保持装置33的一个或多个直线致动器47以形状锁合以及力锁合的方式固定工具单元45B，其方式是，通过释放气动装置来弹簧加载索引装置的夹紧楔(图e))。工具单元在工具保持装置33中的精确方位是通过夹紧楔49的形状锁合和力锁合以及两个刃部59抵靠工具保持装置33的基准表面的力锁合来实现。通过进一步的逆时针旋转，被索引的工具单元从工具存储器37中旋转成自由的(图f)和g))并通过叠加运动从工具存储器37移动到制造空间9中(图h)和i))。在那里，例如可以将所述工具单元绕旋转轴线R1调设，以使施加工具23的工具下边沿恰好位于工作面27上(图j))。
在所描述的示例中，以工具保持装置33的顺时针旋转进行工具单元的存放，按所述的那样以工具保持装置33的逆时针旋转进行新工具单元的接收。
在前述的用于提供工具位置的例如竖直的直线滑座的使用中，工具保持装置33的定向可通过旋转轴R1定向成水平，由此直线滑座从上方驶到工具位置，一工具单元从所述工具位置被取出并且放置在工具保持装置33上，或者将一工具单元45存放在所述工具位置中。
在一些实施方式中，直线驱动器31以及工具保持装置33附加地能够在其相对于工作面27的高度方面改变，使得施加工具到在储备缸25上方的初始位置的运动例如能够在直线驱动器31的被抬高的位置中进行。
要明确强调的是：对于原始公开和对要求保护的发明进行的限定而言，在说明书和/或权利要求书中公开的所有特征应视为相互分开独立并且独立于在实施方式和/或权利要求中的特征组合。要明确确定的是：对于原始公开和对要求保护的发明进行的限定而言，所有的范围给定或单元组的给定公开了所有可能的中间值或单元的所有可能的子集，尤其是也公开了范围给定的边界值。

Claims (16)

1.一种用于将用于增材制造的设备的一个工具单元(45B)接收在工具保持装置(33)中的方法，
其中，用于增材制造的设备包括直线驱动器(31)，所述直线驱动器具有基体(31A)，工具保持装置(33)以能绕旋转轴线(R1)旋转的方式紧固在基体(31A)上，并且工具保持装置(33)能随基体(31A)一起沿直线驱动器(31)的运动轴线(L)运动经过工作面(27)，所述工作面布置在用于增材制造的设备的制造空间(9)中，其中，工作面(27)具有平台区域(17A)，并且，被接收在工具保持装置(33)中的工具单元的下边界能基本上在工作面(27)的高度移动经过平台区域(17A)，
其中，用于增材制造的设备还包括在制造空间(9)中的工具存储器(37)，所述工具存储器提供用于多个工具单元(45)的多个工具位置(69)，其中，所述工具单元(45B)是提供在所述多个工具位置(69)中的一个工具位置上的，以及
其中，工具保持装置(33)包括夹具，所述夹具具有放松运行状态和夹紧运行状态，所述放松运行状态用于接收和取下所述工具单元(45B)，所述夹紧运行状态用于将所接收的所述工具单元(45B)固定，其中，在夹紧运行状态下，所述工具单元(45B)接触工具保持装置(33)的止挡面(61)，以进行方位正确的索引，所述方法包括以下步骤：
激活工具保持装置(33)的放松运行状态；
使工具保持装置(33)运动到带有所提供的所述工具单元(45B)的工具位置(69)，其方式是，执行沿着运动轴线(L)的直线运动和绕旋转轴线(R1)的枢转运动。
激活工具保持装置(33)的夹紧运行状态，使得所述工具单元(45B)接触工具保持装置(33)的止挡面(61)，并且
将所提供的所述工具单元(45B)从所述工具位置(69)中移出。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，工具保持装置(33)作为枢转臂以直线运动和枢转运动的叠加运动绕着旋转轴线(R1)旋转地驶到所述工具单元(45B)，直至所述工具单元接触工具保持装置(33)的止挡面(61)为止，尤其是从下方驶到所述工具位置(69)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过所述工具保持装置(33)的直线致动器(47)激活夹紧运行状态，这引起所述工具单元(45B)的形状锁合和/或力锁合的固定。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，为了形状锁合和/或力锁合的固定，通过释放气动系统使所述工具保持装置(33)的夹紧楔(49)被弹簧夹紧。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过所述夹紧楔(49)的力锁合和形状锁合和/或至少一个刃部(59)抵着工具保持装置(33)的止挡面(61)的力锁合来实现所述工具单元(45)在所述工具保持装置(33)中的精确方位。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过继续所述枢转运动来进行所述移出，所述移出引起所述工具单元(45)从所述工具位置(69)的销钉松脱。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：
将带有被夹持的工具单元(45)的工具保持装置(33)从工具存储器(37)运动到制造空间(9)中。
8.一种用于将用于增材制造的设备的一个工具单元(45B)存放在工具存储器(37)中的方法，
其中，用于增材制造的设备包括具有基体(31A)的直线驱动器(31)，工具保持装置(33)以能绕旋转轴线(R1)旋转的方式紧固在基体(31A)上，并且，工具保持装置(33)能随基体(31A)一起沿着直线驱动器(31)的运动轴线(L)运动经过工作面(27)，所述工作面布置在用于增材制造的设备的制造空间(9)中，其中，工作面(27)具有平台区域(17A)，并且，被接收在工具保持装置(33)中的工具单元的下边界能基本上在工作面(27)的高度移动经过平台区域(17A)，
其中，工具存储器(37)布置在制造空间(9)中并提供用于多个工具单元(45)的多个工具位置(69)，其中，所述多个工具位置(69)中的一个工具位置未被占用，并且
其中，工具保持装置(33)具有夹具，该夹具具有放松运行状态和夹紧运行状态，所述放松运行状态用于接收和取下工具单元(45B)，所述夹紧运行状态用于将所接收的所述工具单元(45B)固定，所述方法包括以下步骤：
将带有被夹持的工具单元(45B)的工具保持装置(33)运动到工具位置(69)，其方式是，执行沿着运动轴线(L)的直线运动和绕旋转轴线(R1)的枢转运动；
激活工具保持装置(33)的放松运行状态，由此将所述工具单元(45B)存放在所述多个工具位置(69)中的未被占用的工具位置上；和
将工具保持装置(33)不带工具单元(45B)地从工具存储器(37)中移出。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，工具保持装置(33)作为枢转臂以直线运动和旋转运动的叠加运动绕旋转轴线(R1)旋转地驶到未被占用的工具位置(69)，优选直至工具单元(45B)嵌接到该工具位置(69)的销钉中为止，并且其中，尤其是从上方驶到该工具位置(69)。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，通过所述工具保持装置(33)的直线致动器(47)激活放松运行状态，这解除对所述工具单元(45B)的形状锁合和/或力锁合的固定。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，还包括：
按根据权利要求1至7中任一项所述的方法接收工具单元(45B)。
12.一种用于增材制造的设备，包括：
壳体(7)，该壳体提供用于增材制造的制造空间(9)，其中，所述制造空间(9)具有工作面(27)，所述工作面具有平台区域(17A)，在所述平台区域中布置有能在高度方面移动的构建平台(17)，该构建平台用于提供用于增材制造进程的粉末层，
布置在制造空间(9)中的直线驱动器(31)，其具有基体(31A)，所述基体能沿直线驱动器(31)的运动轴线(L)在制造空间(9)中运动，
用于承载工具单元(43)的工具保持装置(33)，其中，工具保持装置(33)能绕旋转轴线(R1)旋转地紧固在基体(31A)上，并且，工具保持装置能随基体(31A)一起沿着直线驱动器(31)的运动轴线(L)运动经过工作面(27)，使得被接收在工具保持装置(33)中的工具单元的下边界能借助直线驱动器(31)基本上在工作面(27)的高度移动经过平台区域(17A)，尤其是以便限定粉末层的表面的高度水平，并且其中，工具保持装置(33)包括夹具，所述夹具具有放松运行状态和夹紧运行状态，所述放松运行状态用于接收和取下工具单元(45B)，所述夹紧运行状态用于将所接收的工具单元(45B)固定，以及
工具存储器(37)，其布置在制造空间(9)中并提供用于多个工具单元(45)的多个工具位置(69)，其中，工具保持装置(33)能够在使用沿着运动轴线(L)的直线运动和绕旋转轴线(R1)的枢转运动的情况下驶到所述多个工具位置(69)中的至少一个工具位置，用于接收或存放工具单元(45、45B)。
13.根据权利要求12所述的设备，还包括：
控制单元(39)，所述控制单元构造用于实施根据权利要求1至11中任一项所述的方法。
14.根据权利要求12或13所述的设备，其中，所述多个工具单元(45)中的至少一个工具单元包括工具接收件(43)和被夹持在所述工具接收件(43)中的用于处理粉末的施加工具(23)；和/或，其中，所述多个工具单元(45)中的至少一个工具单元包括专用工具，所述专用工具具有气动或电动运行的旋转驱动轴和/或直线驱动轴。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的设备，其中，所述工具保持装置(33)的夹具包括电动和/或气动的致动器和至少一个压力弹簧(57)，用于调设运行状态。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的设备，其中，所述多个工具位置(69)中的至少一个工具位置具有销钉，所述销钉用于嵌接到在工具单元(45)中的空缺部(65)中。
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