CN113523283A - 一种用于激光增材制造的水冷式测力仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于激光增材制造的水冷式测力仪，涉及到激光增材制造及其相关领域，为了解决现有技术中无法处理传递到测力仪表面热量的问题，所述测力仪上部安装有水冷板，所述水冷板上设置有水冷管，所述水冷板上部通过专用叉形垫片与隔热板主板固定连接，隔热板由主板和围板组成，围板将水冷板包裹起来，所述隔热板主板与基板固定连接。本发明的测力仪在工作中，所能适应的环境温度范围大，对环境的变化有更好的适应性，集成化程度高。
Description
技术领域
本发明涉及激光增材制造相关领域，具体为一种用于激光增材制造的水冷式测力仪。
背景技术
增材制造技术俗称3D打印，采用层层堆积的方式分层制作出三维模型，激光增材制造技术也是如此，通过对铺层金属粉末的激光烧结堆积成型，为了保证铺层的准确性，使用测力装置对铺层厚度进行控制。由于激光融化金属粉末过程中会产生大量的热量，而测力仪的工作温度为70℃以下，产生的热量极易造成测力仪的损坏，进而影响设备的工作效率还会造成不安全因素；在这种情况下，急切的需要一种用于激光增材制造的水冷式测力仪来解决现有问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于激光增材制造的水冷式测力装置，用以解决上述背景技术中提出的无法处理打印过程中测力仪无法承受堆积热量的问题。本发明的目的在于提供一种用于激光增材制造的水冷式测力仪，用以解决上述背景技术中提出的测力仪无法承受堆积热量的问题。
为实现上述目的:本发明提供如下的技术方案：一种用于激光增材制造的水冷式测力仪，在底座上端面矩形槽内，安装有石英晶体压电传感器，压电传感器内部有圆柱状支撑架，支撑架上安装有三个晶体，每组晶体测一个方向的力，底座上端面与水冷板下端面相接触进行安装，水冷板上嵌入有水冷管，水冷管之间通过专用管接头进行固定连接，水冷管进水口固定连接有抽水泵，所述抽水泵的后端设置有抽水管，抽水管设置为圆管状，抽水管与再冷机固定连接，再冷机的外侧设置有储水箱。所述水冷板上部设置有叉型垫片，垫片上端设置有隔热板，隔热板由主板和围板组成，主板设置为矩形，垫片和隔热板主板底部设置为贴合，所述隔热板围板内部设置有通风槽，通风槽截面为三角形，所述隔热板挡板一侧设置有矩形鼓风口和水冷管进出水口。所述隔热板主板通过绞制孔螺栓与上部基板进行连接，绞制孔螺栓将水冷板、基板、隔热板连接为一体，相互之间没有相对移动，水冷板中部有安装四个螺栓，该螺栓为内六角螺栓，螺栓一端深入到石英晶体大点传感器中间，将上部因为工作而产生的力传导到压力传感器中进行测力。所述水冷管接头设置为凹槽状，内部设置有U形滑道，接头底部设置有矩形凹槽，接头分别与两个水冷管进行固定连接，所述水冷管互相之间平行，并且在热量分布大的位置，增大了水冷管密度，设置水冷管进水口和出水口为同侧，进水口和出水口各设置一个贴片式热电偶，用以温度检测，进出水口与特制管接头进行固定连接，所述特制管接头前端为矩形与水冷管连接，后端设置为圆形与抽水管连接。
与现有技术相比较，本发明的特点是：1.该发明通过水冷和风冷系统设置，使得该测力仪能够在更高的温度下正常使用，增加了使用者操作的安全系数，增加了设备测量数据的准确率。2.该发明通过水冷管、抽水泵、再冷机、贴片式热变片的设置，使用者在进行长时间的激光增材制造过程中，通过隔热板与水冷板的相互协作实现测力仪表面温度的快速降低，让测力仪的表面温度始终在安全工作温度，进而解决了热量堆积对测力仪的影响；3.该发明通过贴片式热变片、再冷机、抽水泵的设置，开发出温度-水流补偿系统，使用者在进行激光增材制造过程中能够自主的根据环境温度，调节水流的大小和水流的温度，可以大大增加智能化，降低工作强度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视结构示意图1；
图3为本发明的俯视结构示意图2；
图4为本发明的仰视结构示意图；
图5为本发明的叉形垫片结构示意图；
图6为本发明的水冷管接头结构示意图；
图中：1、底座；2、水冷装置；3、隔热板；4、基板；5、叉形垫片；6、转换接头；7、鼓风接口；8、水冷管接头；9、水冷管；10、水冷板；11、石英晶体压电传感器；12、贴片式热电偶；13、通风槽。
具体实施方法
为保证本发明技术方案及优势能更加清晰明白，以下结合具体实施并参照附图，对本发明做进一步说明。图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的俯视结构示意图1；图3为本发明的俯视结构示意图2；图4为本发明的仰视结构示意图；图5为本发明的叉形垫片结构示意图；图6为本发明的水冷管接头结构示意图；本设计主要由上部水冷部分和测力部分组成，水冷部分主要由水冷板10、隔热板3、抽水泵、再冷机、鼓风机组成，测力部分主要由：底座1、石英晶体压电传感器11、放大器组成。
水冷式测力仪底座1下表面与车床安装，上表面与水冷板10安装，在底座1上表面设置有矩形凹槽，凹槽内安装4个石英晶体压电传感器11，压电传感器11外形为长方体，中间有圆柱形半通孔，压电传感器11与放大器相连，对收集到的电信号进行放大处理，达到测力的效果。水冷板10上嵌入横截面为矩形的水冷管9，将水冷管9的进水口和出水口均设置在水冷板10一侧，方便供水和污水处理，水冷管9来回在水冷板10上排布，增大了水冷管与外界环境的接触面积，水冷管9之间通过水冷管接头8固定连接，水冷管接头8设置连接口，接头内部采用U形滑道方便水流通过，在接头8底部设置有矩形缓冲凹槽。水冷管9进水口为矩形截面，需要采用转换接头6，将截面为矩形的接头改为圆形接头，接头6的一端通过抽水管与抽水泵进行固定连接，抽水泵通过圆形管道与再冷机相连接，再冷机又与储水槽相连，储水槽进水口与水冷管9出水口相连接。隔热板2由主板和四周的围板组成，主板通过螺栓与水冷板进行固定连接，围板将水冷板和测力仪包裹，避免高温飞溅物的损害，围板内侧设置有用于冷风通过的通道，通道形状为三角形，在隔热板3的一侧设置有水冷管9的出水口和进水口通道，还有与鼓风接头7相连接的接口。基板4下表面与叉形垫片5通过螺栓固定连接，基板4呈矩形，在矩形的每个角上设置有固定螺纹孔。
工作原理：将该测力仪固定在铣床上，使用激光进行增材，确保设备能够正常工作，增材设备对金属粉末进行铺层，测力仪需要对铺层厚度进监测，绞制孔螺栓将水冷板、基板、隔热板之间进行固定连接，使其成为一个整体，作用在基板上的力，就相当于作用在水冷板10上，通过水冷板中间的四个沉头螺栓将增材产生的力间接的传给了压力传感器11，为了防止温度过高对测力传感器11造成损坏，绞制孔螺栓只穿过水冷板10一半，热量通过隔热板3传播的时候，通过鼓风机进行风冷，通过水冷板10进行水冷，作用力引起压力传感器11上的电位差，将传感器11的电信号使用放大器进行放大，最后对放大后的电信号进行分析，得到所测的三个方向上的力。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所应该理解的是，并不是所有的实施方式限定在本方案，任何熟悉本技术领域的技术人员应该在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案做出更改和替换，都属于本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于激光增材制造的水冷式测力仪，其特征在于：测力仪由底座(1)和水冷装置（2）组成，底座(1)用于测力，所述水冷装置（2）由水冷板（10）、隔热板（3）、基板（4）等组成；所述底座的上部装有水冷板(10)，所述水冷板(10)上设置有水冷管(9)，所述水冷管(9)之间通过特制管接头(8)进行连接，所述水冷板(10)上部设置有隔热板(3)，所述水冷板(10)和隔热板(3)之间设置有专用叉形垫片(5)，所述隔热板(3)上部设置有基板(4)，所述水冷板(10)上安装有两个贴片式热电偶(12)。
2.根据权利要求1所述的一种用于激光增材制造的水冷式测力仪，其特征在于：所述底座中设置有石英晶体压电传感器（11），所述压电传感器器（11），共四个，均匀的布置在底座（1）上端面的矩形安装槽内，压电传感器（11）内部由三组晶体构成和支撑架，每组晶体测量一个方向的力，晶体安装在压电传感器（11）内部圆柱状支撑架上；压电传感器（11）受力后将产生不等的微弱电信号，将电信号输出到放大器进行放大处理。
3.根据权利要求1所述的一种用于激光增材制造的水冷式测力仪，其特征在于：水冷板设计为矩形，在中间区域设置有4个通孔，在每个角周围设置有一个半通孔，所述水冷管(10)在水冷板(10)上根据热量分布进行排列，所述水冷管(9)的出水口和进水口与专用管接头(8)进行固定连接，所述专用管接头(13)的后端设置有抽水管，抽水管与再冷机固定连接，所述再冷机的外侧设置有储水箱。
4.根据权利要求1所述的一种用于激光增材制造的水冷式测力仪，其特征在于：所述水冷板(10)背部设置两个贴片式热电偶(12)，热电偶分布在水冷板的对角线上，所述贴片式热电偶可测量温度范围为10~600℃，所述热电偶与再冷机、循环水泵组成温度-水流反馈调节系统，所述温度-水流反馈调节系统，热电偶（12）采集的温度作为输入控制水流温度和水流速度，促使水冷板（10）背部温度保持在合理范围内。
5.根据权利要求1所述的一种用于激光增材制造的水冷式测力仪，其特征在于：所述专用叉形垫片(5)采用耐热硅胶，垫片中部为圆形，四周展出四个隔板，相邻隔板之间夹角为90°；所述水冷管接头(8)呈现凹字型，凹型接头与水冷管固定连接，所述水冷管内部呈U型走向，底部设置有矩形槽状缓冲区。
6.根据权利要求1所述的一种用于激光增材制造的水冷式测力仪，其特征在于：所述隔热板(3)由耐高温复合材料合成，隔热板(3)由与水冷板(10)安装的主板部分和主板四周的挡板组成，所述主板呈矩形，每个角上分别设置有一个通孔，所述挡板形状为矩形，在挡板内侧开设有通风槽（13），通风槽侧面为三角形，在挡板的一侧设置有矩形鼓风接口(7)和水冷管的矩形转换接头(6)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20211022 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |