CN113976924B - 一种3d打印工件去支撑及清理的防护装置 - Google Patents

一种3d打印工件去支撑及清理的防护装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种3D打印工件去支撑及清理的防护装置，包括用以去除支撑结构及吹扫工件原材料的封闭式的操作防护主体装置、用以连通于所述操作防护主体装置的防爆吸尘器、低功率水过滤排气设备和空气压缩机，所述空气压缩机的管路末端安装有气喷枪；所述操作防护主体装置包括操作舱、用以固定所述操作舱的支撑架，以及安装于所述支撑架、用以过滤及回收粉尘的过滤回收装置。本申请结构简单，操作方便，可以实现3D打印工件的快速、安全加工，显著地提升了操作的安全性。

Description

一种3D打印工件去支撑及清理的防护装置
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，更具体地说，涉及一种3D打印工件去支撑及清理的防护装置。
背景技术
变增材制造技术，也称为“3D打印技术”，是基于计算机三维CAD模型采用逐层堆积的方式直接制造三维物理实体的方法。增材制造技术可以在一台设备快速精密的制造出任意复杂形状和结构的零部件，解决传统制造工艺难以加工的难题，实现了“自由制造”，广泛地应用于航空航天、武器制造、汽车、模具以及生物医疗等高端制造领域。
通常来讲，3D打印工件在打印过程中会生成支撑结构来辅助工件成型，工件打印完成后，需要去除生成的支撑结构，并清理工件内部成孔、流道以及表面残存的原材料。
传统的打印工件去支撑和清理工序，需要人工穿戴防护服和口罩等防护面具，在敞开式工作台上，借助于工具手动去除支撑和清理工件残存原材料。然而，在去除支撑过程中，伴有原材料飞溅，尤其以金属打印的工件为甚。容易崩断弹飞伤到人体且造成后续清扫工作不便，存在一定的安全隐患。
此外，在打印工件清理过程中，工件内部长存有内腔或管路，积聚大量金属粉末类原材料，传统的清理方法采用敲击振动的方式使其漏出部分后，再采用压缩空气枪或防爆吸尘器进行吹扫或吸出，不仅费时费力，而且效率较低。
发明内容
本发明提供一种3D打印工件去支撑及清理的防护装置，解决了上述去支撑时支撑飞溅而伤到人、粉末飞溅造成扬尘、粉末残存以及内腔和管路中积尘清理不便的技术问题。
本发明提供一种3D打印工件去支撑及清理的防护装置，包括用以去除支撑结构及吹扫工件原材料的封闭式的操作防护主体装置、用以连通于所述操作防护主体装置的防爆吸尘器、低功率水过滤排气设备和空气压缩机，所述空气压缩机的管路末端安装有气喷枪；
所述操作防护主体装置包括操作舱、用以固定所述操作舱的支撑架，以及安装于所述支撑架及下部、用以过滤及回收粉尘的过滤回收装置。
优选的，所述操作防护主体装置还包括固定底盘、用以安装所述固定底盘的转接轴承和用以安装所述转接轴承的轴承支架。
优选的，所述支撑架的四脚底部各设有一个自锁车轮，所述自锁车轮安接地线。
优选的，所述操作舱包括舱围、安装于所述舱围左右两侧的可视化夹胶钢化玻璃、安装于所述舱围后侧的滤棉固定板、安装于所述舱围前侧的舱门，所述舱门安装有可视化夹胶玻璃、橡胶手套和两件板拉锁；所述操作舱还包括台面板、滤粉筛、定位块以及固定于所述舱围顶端的顶盖板。
优选的，所述过滤回收装置包括安装于所述支撑架上的接粉斗、设于所述接粉斗之内的圆形筛盘和设于所述接粉斗下部的回收粉罐。
优选的，还包括设置于所述操作舱内部的可旋转支撑结构；所述可旋转支撑结构包括基板固定座、设于所述基板固定座左右两侧的左固定板和右固定板、固定于所述基板固定座的左台阶轴和右台阶轴、安装于所述左固定板和所述右固定板上的轴承法兰，安装有所述左台阶轴和所述右台阶轴的所述基板固定座分别安装于所述左固定板和所述右固定板的所述轴承法兰内，所述左台阶轴和所述右台阶轴上垫制有垫圈，左转盘和右转盘分别旋拧于所述左台阶轴和所述右台阶轴，所述左台阶轴和所述右台阶轴的外端拧紧螺帽，两个底板固定块分别固定于所述左固定板和所述右固定板。
优选的，所述回收粉罐为分体结构，包括转接桶和粉桶，所述转接桶与所述粉桶螺纹连接。
优选的，所述操作舱与所述支撑架焊接固定。
优选的，所述操作舱的舱内顶部安装有空气过滤棉。
优选的，所述顶盖板的顶部设置有防爆灯。
本发明所提供的3D打印工件去支撑及清理的防护装置，对3D打印工件进行去支撑和原材料清扫时，将工件放置于封闭的操作防护主体装置中并进行固定，空气压缩机管路末端带有气喷枪将低功率水过滤排气设备的管路连接并罩至主体防护装置的顶盖上，开启低功率水过滤排气设备，操作去支撑时，在密闭环境中，可防止支撑崩断弹飞伤到操作者，同时也不会崩飞到四处。上方低功率水过滤排气设备一直处于工作状态，能将密闭空间中的飞溅粉尘抽排入水中并过滤，而不致使设备内发生粉尘爆炸危险。清理工件原材料时，利用压缩空气枪和防爆吸尘器管路，可直接清理工件，无需担心引发的粉尘飞溅，过滤回收装置对粉尘进行过滤及回收。本申请结构简单，操作方便，可以实现3D打印工件的快速、安全加工，显著地提升了操作的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的3D打印工件去支撑及清理的防护装置的结构示意图；
图2为图1的内部结构图；
图3为图1中操作防护主体装置的爆炸图；
图4为图1中操作舱的爆炸图；
图5为图1中操作舱的内部结构图；
图6为图1中可旋转支撑结构的爆炸图；
图7为图1中工件处于安装状态时的结构示意图；
图8为图1中回收粉罐的结构示意图。
其中，1-操作防护主体装置、2-防爆吸尘器、3-低功率水过滤排气设备、4-空气压缩机、5-可旋转支撑结构、6-工件、7-基板；
101-操作舱、102-支撑架、103-固定底盘、104-转接轴承、105-轴承支架、106-自锁车轮、107-接地线、108-舱围、109-可视化夹胶钢化玻璃、110-滤棉固定板、111-空气过滤棉、112-舱门、113-可视化夹胶玻璃、114-橡胶手套、115-板拉锁、116-台面板、117-滤粉筛、118-定位块、119-顶盖板、120-防爆灯、121-接粉斗、122-圆形筛盘、123-回收粉罐；
501-基板固定座、502-左固定板、503-右固定板、504-左台阶轴、505-右台阶轴、506-轴承法兰、507-左转盘、508-底板固定块；601-支撑结构；1231-转接桶、1232-粉桶。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图8，图1为本发明所提供的3D打印工件去支撑及清理的防护装置的结构示意图；图2为图1的内部结构图；图3为图1中操作防护主体装置的爆炸图；图4为图1中操作舱的爆炸图；图5为图1中操作舱的内部结构图；图6为图1中可旋转支撑结构的爆炸图；图7为图1中工件处于安装状态时的结构示意图；图8为图1中回收粉罐的结构示意图。
本发明提供一种3D打印工件去支撑及清理的防护装置，主要包括操作防护主体装置1、防爆吸尘器2、低功率水过滤排气设备3和空气压缩机4。其中，操作防护主体装置1为封闭式结构，用以去除打印完成的工件6的支撑结构601并吹扫3D工件表面、孔洞及管道中的原材料。操作防护主体装置1包括操作舱101、支撑架102和过滤回收装置，具体地，操作舱101为封闭式舱体结构，用以放置待去除支撑结构601及吹扫原材料的3D工件。过滤回收装置安装于支撑架102以及支撑架102的下端，用以过滤及回收粉尘。空气压缩机4的管路末端安装有气喷枪。
操作时，预先将装有工件6的基板7通过杯头螺钉固定在操作舱101内，将防爆吸尘器2的管路和空气压缩机4的管路接入操作主体防护装置1中。空气压缩机4的管路末端安装有气喷枪，将低功率水过滤排气设备3的管路连接并罩至主体防护装置1的顶盖上。在操作过程中开启低功率水过滤排气设备3，关闭舱门并锁紧拉手，操作人员于操作舱101内进行操作：操作去支撑结构601时，在密闭环境中，可防止支撑崩断弹飞伤到操作者，同时也不会崩飞到四处；由于上方的低功率水过滤排气设备3一直处于工作状态，能将密闭空间中的飞溅粉尘给抽排入水中并过滤，而不致使设备内发生粉尘爆炸危险。
在开启低功率水过滤排气设备3的情况下，在操作舱101营造的密闭环境下进行去支撑工序，同时能将密闭空间中的飞溅粉尘抽排入水中并过滤，利用压缩空气枪和防爆吸尘器2对工件6进行清理，清理掉的粉尘经过滤回收装置过滤、回收。
为了避免飞溅粉尘外泄，可以在操作舱3的舱内顶部安装空气过滤棉111，并可以根据过滤需求选择空气过滤棉111的数量，空气过滤棉111能够保证在抽排空气的同时吸入外界空气但不会造成飞溅粉尘外泄，改善作业环境。
在一种具体实施例中，操作防护主体装置1还包括固定底盘103、转接轴承104和轴承支架105，转接轴承104呈阶梯环状结构，用以安装固定底盘103，轴承支架105呈六菱柱结构，转接轴承104安装于轴承支架105上。具体地，通过使用杯头螺栓将圆形的固定底盘103固定于转接轴承104上，将转接轴承104固定于轴承支架105上，并使用杯头螺栓连接固定。
此外，支撑架102的四脚位置各设有一个自锁车轮106，自锁车轮106安装至支撑架102的底部，自锁车轮106连接接地线107，方便将防护装置整体转运及搬移，便捷省力。
优选的，操作舱101与支撑架102焊接固定，以提升连接强度。
上述过滤回收装置包括接粉斗121、设于接粉斗121之内的圆形筛盘122和和设于接粉斗121下部的回收粉罐123，接粉斗121安装于支撑架102上，圆形筛盘122内置于接粉斗121内，并将接粉斗121整体安放于支撑架102上。将已安装好的轴承支架105安装至支撑架102上，并通过杯头螺栓连接固定。接粉斗121安装在支撑架102上，并内置有圆形筛盘122，可分离大部分残存粉末材料与支撑杆混合有物，粉末随重力自动流入支撑架102下方对接回收粉罐123中，如此便解决回收残余原材料问题。
优选的，回收粉罐123为分体结构，包括转接桶1231和粉桶1232，转接桶1231与粉桶1232螺纹连接，转接桶1231设有T型承接部和圆锥形罩体，粉桶1232设有内腔，掉落的原材料经T型承接部和圆锥形罩体进入粉桶1232内部实现回收。
在一种具体实施例中，操作舱101包括舱围108、安装于舱围108左右两侧的可视化夹胶钢化玻璃109、安装于舱围108后侧的滤棉固定板110和空气过滤棉111、安装于舱围108前侧的舱门112，舱门112安装有可视化夹胶玻璃113、橡胶手套114和两件板拉锁115，方便从舱体外部进行观察、伸入橡胶手套114中进行操作以及对舱门112的开合。操作舱101还包括台面板116、滤粉筛117、定位块118以及固定于舱围108顶端的顶盖板119。滤粉筛117为四个，分布于台面板116四周，用以过滤散落的粉尘。定位块118用以固定固定底盘103。
进一步地，可以进一步设置防爆灯120，防爆灯120安装在顶盖板119的顶部，能够防止灯内部产生电弧、火花和高温引燃周围环境里的可燃性气体和粉尘，从而达到防爆要求，提升使用的安全性。
在去支撑和清理工件6过程中，经常需要手工反复翻转，寻找合适去除支撑和清理工件6的角度位置，需用一手扶持工件6保证角度位置，一手工作，而所打印出的工件6常常因体积大或质量沉而不便于翻转，翻转后容易造成手臂疲劳，工作不方便，且容易造成工件6摔损。
为了解决这一问题，在一种具体实施例中，可旋转支撑结构5包括基板固定座501、左固定板502、右固定板503、左台阶轴504、右台阶轴505和轴承法兰506，通过杯头螺栓连接固定于基板固定座501上，将带轴承法兰506使用杯头螺栓分别固定于左固定板502和右固定板503上。安装有左台阶轴504和右台阶轴505的基板固定座501分别安装进固定板的轴承法兰506内。此外，左台阶轴504和右台阶轴505上安装有垫圈，左转盘507和右转盘旋拧上台阶轴，外端拧紧螺帽，两个底板固定块508通过杯头螺栓固定于左固定板502和右固定板503上。
将工件6锁定于旋转支撑机构上，可通过旋转转盘将工件6横向旋转至所需要角度，定位销安装孔内插入定位销以固定位置，进行去支撑清理。通过旋转固定底盘103，使得安装有工件6的可旋转支撑架构旋转至所需要角度，在定位块118以及固定底盘103的销孔内插入定位销，可固定旋转位置。如此实现工件6自由位置的手动翻动及固定。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的3D打印工件去支撑及清理的防护装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种3D打印工件去支撑及清理的防护装置，其特征在于，包括用以去除支撑结构及吹扫工件原材料的封闭式的操作防护主体装置(1)、用以连通于所述操作防护主体装置(1)的防爆吸尘器(2)、低功率水过滤排气设备(3)和空气压缩机(4)，所述空气压缩机(4)的管路末端安装有气喷枪；所述操作防护主体装置(1)包括操作舱(101)、用以固定所述操作舱(101)的支撑架(102)，以及安装于所述支撑架(102)及下部、用以过滤及回收粉尘的过滤回收装置，还包括设置于所述操作舱(101)内部的可旋转支撑结构(5)；所述可旋转支撑结构(5)包括基板固定座(501)、设于所述基板固定座(501)左右两侧的左固定板(502)和右固定板(503)、固定于所述基板固定座(501)的左台阶轴(504)和右台阶轴(505)、安装于所述左固定板(502)和所述右固定板(503)上的轴承法兰(506)，所述左台阶轴(504)和所述右台阶轴(505)分别安装于两个所述轴承法兰(506)内，所述左台阶轴(504)和所述右台阶轴(505)上垫制有垫圈，左转盘(507)和右转盘分别旋拧于所述左台阶轴(504)和所述右台阶轴(505)，所述左台阶轴(504)和所述右台阶轴(505)的外端拧紧螺帽，两个底板固定块(508)分别固定于所述左固定板(502)和所述右固定板(503)；所述操作防护主体装置(1)还包括固定底盘(103)、用以安装所述固定底盘(103)的转接轴承(104)和用以安装所述转接轴承(104)的轴承支架(105)。
2.根据权利要求1所述的3D打印工件去支撑及清理的防护装置，其特征在于，所述支撑架(102)的四脚底部各设有一个自锁车轮(106)，所述自锁车轮(106)连接接地线(107)。
3.根据权利要求1～2任一项所述的3D打印工件去支撑及清理的防护装置，其特征在于，所述操作舱(101)包括舱围(108)、安装于所述舱围(108)左右两侧的可视化夹胶钢化玻璃(109)和安装于所述舱围(108)后侧的滤棉固定板(110)、安装于所述舱围(108)前侧的舱门(112)，所述舱门(112)安装有可视化夹胶玻璃(113)、橡胶手套(114)和两件板拉锁(115)；所述操作舱(101)还包括台面板(116)、滤粉筛(117)、定位块(118)以及固定于所述舱围(108)顶端的顶盖板(119)。
4.根据权利要求1所述的3D打印工件去支撑及清理的防护装置，其特征在于，所述过滤回收装置包括安装于所述支撑架(102)上的接粉斗(121)、设于所述接粉斗(121)之内的圆形筛盘(122)和设于所述接粉斗(121)下部的回收粉罐(123)。
5.根据权利要求4所述的3D打印工件去支撑及清理的防护装置，其特征在于，所述回收粉罐(123)为分体结构，包括转接桶(1231)和粉桶(1232)，所述转接桶(1231)与所述粉桶(1232)螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的3D打印工件去支撑及清理的防护装置，其特征在于，所述操作舱(101)与所述支撑架(102)焊接固定。
7.根据权利要求1所述的3D打印工件去支撑及清理的防护装置，其特征在于，所述操作舱(101)的舱内顶部安装有空气过滤棉(111)。
8.根据权利要求3所述的3D打印工件去支撑及清理的防护装置，其特征在于，所述顶盖板(119)的顶部设置有防爆灯(120)。
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