CN114919171A - 一种3d打印机及其清粉取件装置和清粉方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印机及其清粉取件装置和清粉方法，所述清粉取件装置包括：驱动传动装置；取件装置，所述取件装置抓取或释放零件，并在所述驱动传动装置的带动下运动，所述取件装置的运动行程覆盖所述工作缸和所述清粉箱所在的位置。该装置实现了自动取件和清粉，无需人工进行开箱清粉和取件，降低了工作人员的劳动强度，解决了现有3D打印人工取件和清粉导致的环境污染和身体伤害的技术问题。

Description

一种3D打印机及其清粉取件装置和清粉方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印机及其清粉取件装置和清粉方法。

背景技术

三维喷印(Three-dimensional printing,3DP)3D打印技术又称微喷射粘结(Binder jetting,BJ)3D打印技术。该技术基于微滴喷射原理,利用喷头选择性喷射液体粘结剂，将离散粉末材料逐层按路径打印(堆积)成形，从而获得所需零件。

3DP打印工艺与SLS 3D打印工艺类似，采用粉末材料成形，如聚合物粉末或原砂。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘接剂将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。未被喷射粘结剂的地方为干粉，在成形过程中起支撑作用，成型结束后，比较容易去除。

但是，3DP-3D打印技术在打印完成后零件沉浸在打印工作缸内，周围全部包裹有打印时铺送的粉末。打印完成后需要将零件从工作缸粉末槽中取出，在取出过程中需要将周围的包裹粉末以及零件表面上残留的粉末清扫干净，以免影响零件表面精度和粗糙度。现有技术中，多通过人工清理该粉末，工作人员在清理粉末和取出零件的过程中，会暴露在粉末飘散的环境中，长期吸入这些粉末材料会对工作人员的身体健康造成影响，且人工取件时会造成粉末外溢，也会造成环境污染。

因此，提供一种3D打印机及其清粉取件装置和清粉方法，以期实现自动取件和清粉，从而避免影响工作人员的身体健康和环境污染，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种3D打印机及其清粉取件装置和清粉方法，以至少部分解决现有3D打印人工取件和清粉导致的环境污染和身体伤害的技术问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明还提供一种清粉方法，用于3D打印机，所述3D打印机包括工作缸和清粉箱；清粉方法包括以下步骤：

当零件逐层打印完成之后，工作缸的升降台运动到工作台平面；

将两个电磁铁的吸取平面连线的中点移动到Z轴正半轴上，此时，两电磁铁的吸取平面均与工作缸的基板相贴合；

对两个电磁铁通电，以使两电磁铁产生吸力，从而将基板吸起，使得基板与两电磁铁紧密且牢固的贴合在一起；

启动Z轴电机，使得Z轴电机带动滚珠丝杠螺母副运动，以使支撑板匀速上升预设高度；

启动X轴电机，使得X轴电机带动取件装置沿X轴正方向水平移动到清粉箱的正上方；

启动Z轴电机，使得Z轴电机带动滚珠丝杠螺母副运动，以使支撑板匀速下降所述预设高度，至基板与清粉箱的箱底贴合；

对两个电磁铁断电，两电磁铁与基板的吸力消失，取件装置释放零件并复位，零件在渗蜡箱中进行渗蜡处理；

零件渗蜡结束后，取件装置运动至渗蜡箱上方的工作位，对两个电磁铁通电，将基板吸起，带动移动平台沿Y轴负方向移动，从而将取件装置及基板零件运送到3D打印机的箱体边缘；

Y轴电机带动取件装置沿Y轴负半轴运动，零件在外接挡块作用下，便可被从基板上推下，落于外部接入的传送带上，完成整个自动取件过程。

本发明还提供一种清粉取件装置，用于实施如上所述的方法，所述清粉取件装置包括：

驱动传动装置；

取件装置，所述取件装置抓取或释放零件，并在所述驱动传动装置的带动下运动，所述取件装置的运动行程覆盖所述工作缸和所述清粉箱所在的位置。

进一步地，所述3D打印机还包括工作台，所述工作缸和所述清粉箱均安装于所述工作台上。

进一步地，所述驱动传动装置包括：

Z轴驱动传动装置；

Y轴驱动传动装置，所述Y轴驱动传动装置沿Z轴方向可滑动地安装于所述Z轴驱动传动装置；

X轴驱动传动装置，所述X轴驱动传动机构沿Y轴方向可滑动地安装于所述Y轴驱动传动机构，所述取件装置沿X轴方向可滑动地安装于所述X轴驱动传动机构。

进一步地，所述Z轴驱动传动装置包括：

Z轴电机，所述Z轴电机设置在所述工作台上；

滚珠丝杠，所述滚珠丝杠沿垂直于所述工作台的Z轴方向设置，且所述滚珠丝杠与所述Z轴电机传动连接；

螺母，所述螺母与所述滚珠丝杠螺纹连接，所述Y轴驱动传动装置与所述螺母固定连接。

进一步地，所述Z轴驱动传动还装置还包括：

支撑板，所述支撑板固定安装于所述螺母上；

导柱，所述导柱穿过所述支撑板。

进一步地，所述Y轴驱动传动装置包括：

Y轴电机，所述Y轴电机固定安装于所述支撑板上；

Y轴皮带，所述Y轴皮带与所述Y轴电机传动连接，以便所述Y轴电机带动所述Y轴皮带运动；

移动平台，所述移动平台通过Y轴压块与所述Y轴皮带压紧固定，以便所述移动平台跟随所述Y轴皮带运动，所述X轴驱动传动装置安装于所述移动平台上。

进一步地，所述X轴驱动传动装置包括：

X轴电机，所述X轴电机固定安装于所述移动平台上；

X轴皮带，所述X轴皮带与所述X轴电机传动连接，以便所述X轴电机带动所述X轴皮带运动；

所述取件装置通过X轴压块与所述X轴皮带压紧，以便所述取件装置跟随所述X轴皮带运动。

进一步地，所述取件装置包括：

T型板，所述T型板与所述X轴压块固定连接，以便通过所述T型板和所述X轴压块压紧将所述X轴皮带；

电磁铁安装座，所述磁铁安装座通过连接板与所述T型板固定连接，所述电磁铁安装座为U型结构；

电磁铁，所述电磁铁为两个，两所述电磁铁分别安装于所述电磁铁安装座的两个安装臂上。

本发明还提供一种3D打印机，包括：

工作缸，材料粉末在所述工作缸内完成打印，以形成零件；

清粉箱，打印得到的零件在所述清粉箱内完成清粉；

以及，如权利要求1-8任一项所述的清粉取件装置。

在上述任一具体实施方式中，本发明提出的3D打印机及其清粉取件装置和清粉方法，通过在3D打印机上设置清粉取件装置，使得零件在清粉取件装置的带动下实现多个自由度的运动，从而将零件从工作缸中取出，并运输到清粉箱进行清扫粉末，在清粉结束后再将零件取出，运输到打印机外部接入的运输平台上，以得到完整清洁表面光滑的最终零件。该装置实现了自动取件和清粉，无需人工进行开箱清粉和取件，降低了工作人员的劳动强度，解决了现有3D打印人工取件和清粉导致的环境污染和身体伤害的技术问题。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1为喷印原理示意图；

图2为喷印流程示意图；

图3为本发明所提供的清粉取件装置所在的打印机一种具体实施方式的结构示意图；

图4为图3所示打印机中工作缸的结构示意图；

图5为本发明所提供的清粉取件装置一种具体实施方式的结构示意图；

图6为图5所示清粉取件装置中驱动传动装置的结构示意图；

图7为图5所示驱动传动装置中取件装置的结构示意图。

附图标记如下：

1-工作台，2-工作缸，3-清粉箱，4-清粉取件装置，5-X轴压块；

6-T型板，7-连接板，8-电磁铁安装座，9-第一电磁铁，10-X轴电机；

11-Y轴皮带，12-移动平台，13-X轴皮带，14-Y轴电机，15-支撑板；

16-滚珠丝杠，17-第二电磁铁，18-送粉缸，19-回收缸。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明所提供的清粉取件装置优选应用于基于3DP(三维喷印，Three-dimensional printing)技术的3D打印机中。基于3DP技术的3D打印机是一种冷成形的3D打印技术，最大的优势就是速度快，且形变小。所以，将3DP技术应用的粘接剂喷射含能材料打印领域具有得天独厚的优势。采用阵列式喷射成形方法的3D打印技术是一种高效的低成本的3D打印技术，技术成形过程如下：采用阵列式喷头，把三维CAD模型切片得到一系列二维数据，根据切片得到的二维图形，在高分子粉末中选择性喷射粘结剂来固化成形，多层叠加制作完成整个零件，再通过脱脂、冷冻干燥方法得到高精度、高性能的含能结构零件。为加速固化速度，可采用加热等方式加速固化。本项目结合了传统金属注塑成型的烧结工艺过程，有效地解决了速度和成本两大难题，是一种满足批量生产要求的技术方案。

三维喷印的具体工艺过程为，喷头在计算机控制下，按下一建造截面的成形数据有选择地喷射粘结剂建造层面。铺粉辊铺粉时多余的粉末被集粉装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂，最终完成一个三维粉体的粘结。喷印原理示意图如图1所示。

喷墨聚合物3DP打印机技术，是喷墨粉体粘接3D打印技术的一种，它采用喷墨式砂型打印机，将三维数据转化为二维截面，利用喷墨打印头打印出粘接剂将高分子聚合物粘接在一起，层层叠加，直接生产砂型/芯。较传统工艺，一是省略了制模环节，缩短了产品生产周期；二是可以直接制作任意复杂形状的高分子聚合物，不受加工工艺限制；三是保证了高分子零件加工精度。结合合理的零件系统设计，可以大幅提高高分子零件成品率，降低生产成本。据目前已实施的案例，采用喷墨聚合物3D打印机技术，可以使产品试制周期从3个月缩短至3周，从而大大增加开发迭代次数，显着提高批量生产成品率和质量。

聚合物3D打印机应用于聚合物高分子材料行业的砂型、砂芯及模型产品打印，能取代现有工业生产中的复杂的模型制作流程，是目前3D打印技术中，能和现有工业生产直接实现嫁接。可以快速设计和生产模具，铸造复杂组件，这些优点是焊接件和传统模具所不具备的。

3DP技术是通过打印喷头喷射粘结液体将粉末固化成形的过程，该过程是通过液滴与粉体之间的相互作用形成的，包括液滴对粉末表面的冲击、液滴在粉末表面的润湿、液滴的毛细渗透和固化等一系列物理化学现象。具体流程如图2所示。

3DP-3D打印工艺粘接的粉末材料主要成分包括基体材料、粘结材料和其他添加材料。基体材料是构成最终成型部件的主体材料，对制件的尺寸稳定性影响较大。粘结材料是起粘结作用的主要成分，在粉末状态不能发挥粘结作用，需要通过喷射到粉末上的溶液来溶解粘结成分并形成粘结径，因此粘结材料可以在成型粉末中均匀混合。添加材料有改善成型过程、增加制件的强度等作用。由于3DP是基于粘结原理的增材制造技术，其成形的材料类型广泛，主要包括：金属、陶瓷、型砂、石膏及高分子等材料。粘结剂按主体材料分为有机粘结剂和无机粘结剂，在3DP中粘结粉末材料一般采用有机粘结剂，粘结剂粉末能够快速溶解到水性溶液而形成胶液。常用的粘结剂粉末有聚乙烯醇(PVA)、麦芽糖糊精、硅酸钠粉末等。

基于前述原理，本发明所提供的清粉取件装置4用于3D打印机。如图3所示，该3D打印机包括工作台1、工作缸2、回收缸19、溢料盒、送粉铺粉系统、渗蜡箱、控制系统和清粉箱3。其中，如图4所示，所述工作缸2为主要的加工场所，在工作缸2中完成零件加工，工作缸2每次下降的距离即为层厚；零件加工完后，工作缸2升起，以便取出制造好的工件，并为下一次加工做准备，工作缸2的升降由伺服电动机通过滚珠丝杆驱动。粉末材料送粉铺粉系统用于粉末材料的储存、铺粉、回收、送粉和粉末材料的压实等，粉末材料送粉铺粉系统包括成型缸、送粉缸18、回收腔、铺粉装置和铺粉辊。送粉缸18用于储存粉末粉末材料，并通过铺粉辊向工作缸2供给粉末材料；回收腔用于回收铺粉时多余的粉末材料。铺粉装置包括铺粉辊及其驱动系统，其作用是把粉末材料均匀地铺平在工作缸2上，并在铺粉的同时把粉料压实。

在工作过程中，成型缸、送粉缸18通过伺服电机精确控制工作面的升降，当一层制造完成后，工作台1面下降一个设定层厚的高度，而送粉缸18上升一定高度，铺粉辊通过反向转动，将粉末送到成形缸台面，并且平整的铺在台面上。在缸中完成零件粘接打印，工作缸2每次下降的距离即为层厚，零件加工完后，缸升起，以便取出制造好的工件，并为下一次加工做准备。

在一种具体实施方式中，所述清粉取件装置4包括驱动传动装置和取件装置，所述取件装置抓取或释放零件，并在所述驱动传动装置的带动下运动，所述取件装置的运动行程覆盖所述工作缸2和所述清粉箱3所在的位置。该清粉取件装置4设置在打印机的工作台1上，取件装置可实现在一定自由度上的运动，其运动的行程包括工作缸2和清粉箱3，从而能够将零件从工作缸2中取出，然后运输到清粉箱3进行清粉，在清粉结束后再将零件取出，运输到打印机外部接入的运输平台上，以实现自动取件和清粉。

具体地，为了实现取件装置能够在空间直角坐标系的X轴、Y轴和Z轴的运动，从而实现零件取件和移动功能，驱动传动装置包括Z轴驱动传动装置、Y轴驱动传动装置和X轴驱动传动装置。其中，所述Y轴驱动传动装置沿Z轴方向可滑动地安装于所述Z轴驱动传动装置，所述X轴驱动传动机构沿Y轴方向可滑动地安装于所述Y轴驱动传动机构，所述取件装置沿X轴方向可滑动地安装于所述X轴驱动传动机构。在工作过程中，Z轴驱动传动装置驱动其上的Y轴驱动传动装置沿Z轴运动，从而使得Y轴驱动传动装置上的X轴驱动传动装置同步实现Z轴方向的运动；同时，Y轴驱动传动装置驱动其上的X轴驱动传动装置沿Y轴运动，从而使得其上的X轴驱动传动装置和取件装置同步实现Y轴方向的运动；同时，X轴驱动传动装置驱动其上的取件装置沿X轴运动，从而实现取件装置在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的运动。

进一步地，如图5和图6所示，所述Z轴驱动传动装置包括Z轴电机、滚珠丝杠16和螺母；其中，所述Z轴电机设置在所述工作台1上，所述滚珠丝杠16沿垂直于所述工作台1的Z轴方向设置，且所述滚珠丝杠16与所述Z轴电机传动连接，所述螺母与所述滚珠丝杠16螺纹连接，所述Y轴驱动传动装置与所述螺母固定连接。在工作过程中，通过电机驱动丝杠螺母副实现Z轴方向的运动驱动和传动，结构较为简单，且传动过程稳定。

为了便于Y轴驱动传动装置的安装，提高安装便利性和稳定性，并且避免发生结构干涉，所述Z轴驱动传动还装置还包括支撑板15和导柱，所述支撑板15固定安装于所述螺母上，所述导柱穿过所述支撑板15。

请继续参考图6，在该具体实施方式中，所述Y轴驱动传动装置包括Y轴电机14、Y轴皮带11和移动平台12。其中，所述Y轴电机14固定安装于所述支撑板15上，所述Y轴皮带11与所述Y轴电机14传动连接，以便所述Y轴电机14带动所述Y轴皮带11运动，所述移动平台12通过Y轴压块与所述Y轴皮带11压紧固定，以便所述移动平台12跟随所述Y轴皮带11运动，所述X轴驱动传动装置安装于所述移动平台12上。在工作过程中，所述Y轴电机14带动所述Y轴皮带11运动，所述移动平台12通过压块与Y轴皮带11压紧，从而跟随Y轴皮带11运动，以使得移动平台12上安装的X轴驱动传动装置和其上的取件装置得以跟随Y轴皮带11沿Y轴方向运动。

进一步地，如图6所示，所述X轴驱动传动装置包括X轴电机10和X轴皮带13，所述X轴电机10固定安装于所述移动平台12上，所述X轴皮带13与所述X轴电机10传动连接，以便所述X轴电机10带动所述X轴皮带13运动；所述取件装置通过X轴压块5与所述X轴皮带13压紧，以便所述取件装置跟随所述X轴皮带13运动。所述X轴电机10固定设置在所述移动平台12上，所述X轴电机10带动所述X轴皮带13运动，所述取件装置通过X轴压块5与所述X轴皮带13压紧，从而跟随X轴皮带13运动，以使得取件装置得以跟随X轴皮带13沿X轴方向运动。

具体地，如图7所示，所述取件装置包括T型板6、电磁铁安装座8和电磁铁，所述T型板6与所述X轴压块5固定连接，以便通过所述T型板6和所述X轴压块5压紧将所述X轴皮带13；所述磁铁安装座通过连接板7与所述T型板6固定连接，所述电磁铁安装座8为U型结构，所述电磁铁为两个，两所述电磁铁分别安装于所述电磁铁安装座8的两个安装臂上。

也就是说，取件装置具体为电磁铁吸盘机构的形式，所述电磁铁吸盘机构包括X轴压块5、T型板6、连接板7、电磁铁安装座8和两个电磁铁。为了便于描述，定义两个电磁铁为第一电磁铁9和第二电磁铁17，第一电磁铁9和第二电磁铁17分别安装在电磁铁安装座8的两个安装臂上，电磁铁安装座8通过连接板7与T型板6固定，T型板6与X轴压块5将X轴皮带13进行压紧，从而实现取件装置与X轴皮带13的固定连接。

在上述具体方式中，X轴、Y轴、Z轴三个方向上的运动机构包括支撑板15、移动平台12、滚珠丝杠16、与滚珠丝杠16相配合的螺母、导柱、Y轴皮带11、X轴皮带13、Z轴电机、Y轴电机14和X轴电机10。其中，Z轴电机设置在打印机的工作台1上，Z轴电机驱动滚珠丝杠16运动，从而使与滚珠丝杠16相配合的螺母实现Z轴运动；所述支撑板15固定设置在所述螺母上，从而跟随螺母实现Z轴运动，所述导柱穿设所述支撑板15；所述Y轴电机14固定设置在所述支撑板15上，所述Y轴电机14带动所述Y轴皮带11运动，所述移动平台12通过Y轴压块与Y轴皮带11压紧，从而跟随Y轴皮带11运动；所述X轴电机10固定设置在所述移动平台12上，所述X轴电机10带动所述X轴皮带13运动，所述电磁铁吸盘机构上的T型板6通过X轴压块5与X轴皮带13压紧，从而跟随X轴皮带13运动。因此，作为取件装置的电磁铁吸盘机构可跟随X轴皮带13实现X轴运动，移动平台12可跟随Y轴皮带11实现Y轴运动，从而带动电磁铁吸盘机构实现Y轴运动，支撑板15可跟随与滚珠丝杠16相配合的螺母实现Z轴运动，从而带动电磁铁吸盘机构实现Z轴运动。由此，取件装置满足了在X轴、Y轴、Z轴三个方向运动的自由度，电磁铁的吸盘可以在工作区域内任何位置取件，并运送到工作区域内的另一位置。

在上述具体实施方式中，本发明提出的清粉取件装置4能够带动零件实现多个自由度的运动，从而将零件从工作缸2中取出，并运输到清粉箱3进行清扫粉末，在清粉结束后再将零件取出，运输到打印机外部接入的运输平台上，以得到完整清洁表面光滑的最终零件。该装置实现了自动取件和清粉，无需人工进行开箱清粉和取件，降低了工作人员的劳动强度，解决了现有3D打印人工取件和清粉导致的环境污染和身体伤害的技术问题。

除了上述清粉取件装置4，本发明还提供一种包括该清粉取件装置43D打印机，如图3所示，该3D打印机包括工作台1、工作缸2、溢料盒、送粉铺粉系统、渗蜡箱、控制系统和清粉箱3。其中，如图4所示，所述工作缸2为主要的加工场所，在工作缸2中完成零件加工，工作缸2每次下降的距离即为层厚；零件加工完后，工作缸2升起，以便取出制造好的工件，并为下一次加工做准备，工作缸2的升降由伺服电动机通过滚珠丝杆驱动。粉末材料送粉铺粉系统用于粉末材料的储存、铺粉、回收、送粉和粉末材料的压实等，粉末材料送粉铺粉系统包括成型缸、送粉缸18、回收腔、铺粉装置和铺粉辊。送粉缸18用于储存粉末粉末材料，并通过铺粉辊向工作缸2供给粉末材料；回收腔用于回收铺粉时多余的粉末材料。铺粉装置包括铺粉辊及其驱动系统，其作用是把粉末材料均匀地铺平在工作缸2上，并在铺粉的同时把粉料压实。

在工作过程中，成型缸、送粉缸18通过伺服电机精确控制工作面的升降，当一层制造完成后，工作台1面下降一个设定层厚的高度，而送粉缸18上升一定高度，铺粉辊通过反向转动，将粉末送到成形缸台面，并且平整的铺在台面上。在缸中完成零件粘接打印，工作缸2每次下降的距离即为层厚，零件加工完后，缸升起，以便取出制造好的工件，并为下一次加工做准备。

除了上述清粉取件装置，本发明还提供一种基于该清粉取件装置的清粉方法，包括以下步骤：

S1：当零件逐层打印完成之后，工作缸的升降台运动到工作台平面；

S2：将两个电磁铁的吸取平面连线的中点移动到Z轴正半轴上，此时，两电磁铁的吸取平面均与工作缸的基板相贴合；

S3：对两个电磁铁通电，以使两电磁铁产生吸力，从而将基板吸起，使得基板与两电磁铁紧密且牢固的贴合在一起；

S4：启动Z轴电机，使得Z轴电机带动滚珠丝杠螺母副运动，以使支撑板匀速上升预设高度；

S5：启动X轴电机10，使得X轴电机10带动取件装置沿X轴正方向水平移动到清粉箱的正上方；

S6：启动Z轴电机，使得Z轴电机带动滚珠丝杠螺母副运动，以使支撑板匀速下降所述预设高度，至基板与清粉箱的箱底贴合；

S7：对两个电磁铁断电，两电磁铁与基板的吸力消失，取件装置释放零件并复位，零件在渗蜡箱中进行渗蜡处理；

S8：零件渗蜡结束后，取件装置运动至渗蜡箱上方的工作位，对两个电磁铁通电，将基板吸起，带动移动平台沿Y轴负方向移动，从而将取件装置及基板零件运送到3D打印机的箱体边缘；

S9：Y轴电机14带动取件装置沿Y轴负半轴运动，零件在外接挡块作用下，便可被从基板上推下，落于外部接入的传送带上，完成整个自动取件过程。

在一个具体使用场景中，该清粉方法具体为，当零件逐层打印完成之后，由控制系统控制工作缸升降台运动到打印机工作台，然后由控制系统控制电机将取件装置的第一电磁铁与第二电磁铁的吸取平面连线的中点(定义为A点)移动到Z轴正半轴上，坐标为A(0,0,0)，此时，两电磁铁的吸取平面均与工作缸基板相贴合(工作位D)，将第一电磁铁吸取平面的中心(定义为B点)坐标为B(0,123.5,0)，第二电磁铁吸取平面的中心(定义为C点)坐标为C(0,-123.5,0)。对第一电磁铁与第二电磁铁进行通电，两电磁铁产生吸力，从而将基板吸起，使得基板与两电磁铁紧密且牢固的贴合在一起。接下来，Z轴电机在控制系统控制下带动滚珠丝杠螺母副运动使支撑板匀速上升160mm，此时A点的坐标为(0,0,160)，然后X轴电机10在控制系统控制下，将电磁铁吸盘机构沿X轴正方向水平移动到清粉箱正上方(工作位E)，此时A点的坐标为(597,0,160)，然后，Z轴电机在控制系统控制下带动滚珠丝杠螺母副运动使支撑板匀速下降160mm，此时基板将与清粉箱的箱底贴合(工作位F)，此时A点坐标为(597，0，0)。然后，第一电磁铁与第二电磁铁断电，两电磁铁与基板的吸力消失，紧接着在控制系统控制下使电磁铁吸盘机构回到工作位E，而零件则可在渗蜡箱中进行渗蜡处理。渗蜡结束后，在控制系统控制下，使电磁铁吸盘机构回到工作位F，电磁铁通电，将基板吸起，再回到工作位E。接下来，在控制系统的控制下，带动移动平台沿Y轴负方向移动，从而将电磁铁吸盘机构及基板零件运送到3D打印机箱体边缘，最后，Y轴电机14带动电磁铁吸盘机构沿Y轴负半轴运动，零件在外接挡块作用下，便可被从基板上推下，落于外部接入的传送带上，完成整个自动取件过程。

在上述具体实施方式中，本发明提出的清粉方法，在加工完毕后可以将零件从工作缸中取出，并运输到清粉箱进行清扫粉末，在清粉结束后再将零件取出，运输到打印机外部接入的运输平台上，以得到完整清洁表面光滑的最终零件。该清粉方法实现了自动取件和清粉，无需人工进行开箱清粉和取件，降低了工作人员的劳动强度，解决了现有3D打印人工取件和清粉导致的环境污染和身体伤害的技术问题。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种清粉方法，用于3D打印机，所述3D打印机包括工作缸(2)和清粉箱(3)；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

当零件逐层打印完成之后，工作缸(2)的升降台运动到工作台(1)平面；

将两个电磁铁的吸取平面连线的中点移动到Z轴正半轴上，此时，两电磁铁的吸取平面均与工作缸(2)的基板相贴合；

对两个电磁铁通电，以使两电磁铁产生吸力，从而将基板吸起，使得基板与两电磁铁紧密且牢固的贴合在一起；

启动Z轴电机，使得Z轴电机带动滚珠丝杠(16)螺母副运动，以使支撑板(15)匀速上升预设高度；

启动X轴电机(10)，使得X轴电机(10)带动取件装置沿X轴正方向水平移动到清粉箱(3)的正上方；

启动Z轴电机，使得Z轴电机带动滚珠丝杠(16)螺母副运动，以使支撑板(15)匀速下降所述预设高度，至基板与清粉箱(3)的箱底贴合；

对两个电磁铁断电，两电磁铁与基板的吸力消失，取件装置释放零件并复位，零件在渗蜡箱中进行渗蜡处理；

零件渗蜡结束后，取件装置运动至渗蜡箱上方的工作位，对两个电磁铁通电，将基板吸起，带动移动平台(12)沿Y轴负方向移动，从而将取件装置及基板零件运送到3D打印机的箱体边缘；

Y轴电机(14)带动取件装置沿Y轴负半轴运动，零件在外接挡块作用下，便可被从基板上推下，落于外部接入的传送带上，完成整个自动取件过程。基板零件运送到3D打印机的箱体边缘；

Y轴电机(14)带动取件装置沿Y轴负半轴运动，零件在外接挡块作用下，便可被从基板上推下，落于外部接入的传送带上，完成整个自动取件过程。

2.一种清粉取件装置，用于实施如权利要求1所述的清粉方法，其特征在于，所述清粉取件装置(4)包括：

驱动传动装置；

取件装置，所述取件装置抓取或释放零件，并在所述驱动传动装置的带动下运动，所述取件装置的运动行程覆盖所述工作缸(2)和所述清粉箱(3)所在的位置。

3.根据权利要求2所述的清粉取件装置，其特征在于，所述3D打印机还包括工作台(1)，所述工作缸(2)和所述清粉箱(3)均安装于所述工作台(1)上。

4.根据权利要求3所述的清粉取件装置，其特征在于，所述驱动传动装置包括：

Z轴驱动传动装置；

Y轴驱动传动装置，所述Y轴驱动传动装置沿Z轴方向可滑动地安装于所述Z轴驱动传动装置；

X轴驱动传动装置，所述X轴驱动传动机构沿Y轴方向可滑动地安装于所述Y轴驱动传动机构，所述取件装置沿X轴方向可滑动地安装于所述X轴驱动传动机构。

5.根据权利要求4所述的清粉取件装置，其特征在于，所述Z轴驱动传动装置包括：

Z轴电机，所述Z轴电机设置在所述工作台(1)上；

滚珠丝杠(16)，所述滚珠丝杠(16)沿垂直于所述工作台(1)的Z轴方向设置，且所述滚珠丝杠(16)与所述Z轴电机传动连接；

螺母，所述螺母与所述滚珠丝杠(16)螺纹连接，所述Y轴驱动传动装置与所述螺母固定连接。

6.根据权利要求5所述的清粉取件装置，其特征在于，所述Z轴驱动传动还装置还包括：

支撑板(15)，所述支撑板(15)固定安装于所述螺母上；

导柱，所述导柱穿过所述支撑板(15)。

7.根据权利要求6所述的清粉取件装置，其特征在于，所述Y轴驱动传动装置包括：

Y轴电机(14)，所述Y轴电机(14)固定安装于所述支撑板(15)上；

Y轴皮带(11)，所述Y轴皮带(11)与所述Y轴电机(14)传动连接，以便所述Y轴电机(14)带动所述Y轴皮带(11)运动；

移动平台(12)，所述移动平台(12)通过Y轴压块与所述Y轴皮带(11)压紧固定，以便所述移动平台(12)跟随所述Y轴皮带(11)运动，所述X轴驱动传动装置安装于所述移动平台(12)上。

8.根据权利要求7所述的清粉取件装置，其特征在于，所述X轴驱动传动装置包括：

X轴电机(10)，所述X轴电机(10)固定安装于所述移动平台(12)上；

X轴皮带(13)，所述X轴皮带(13)与所述X轴电机(10)传动连接，以便所述X轴电机(10)带动所述X轴皮带(13)运动；

所述取件装置通过X轴压块(5)与所述X轴皮带(13)压紧，以便所述取件装置跟随所述X轴皮带(13)运动。

9.根据权利要求8所述的清粉取件装置，其特征在于，所述取件装置包括：

T型板(6)，所述T型板(6)与所述X轴压块(5)固定连接，以便通过所述T型板(6)和所述X轴压块(5)压紧将所述X轴皮带(13)；

电磁铁安装座(8)，所述磁铁安装座通过连接板(7)与所述T型板(6)固定连接，所述电磁铁安装座(8)为U型结构；

电磁铁，所述电磁铁为两个，两所述电磁铁分别安装于所述电磁铁安装座(8)的两个安装臂上。

10.一种3D打印机，其特征在于，包括：

工作缸(2)，材料粉末在所述工作缸(2)内完成打印，以形成零件；

清粉箱(3)，打印得到的零件在所述清粉箱(3)内完成清粉；

以及，如权利要求2-9任一项所述的清粉取件装置(4)。

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