一种3D打印金属熔炼装置的制作方法

本发明涉及3d打印领域，尤其是涉及一种3d打印金属熔炼装置。

背景技术：

对于材料为金属材料的3d打印机来说，需要一个金属熔炼装置来融化金属从而完成整个成型过程。现有技术中如图6所示，中国专利cn104593613b公开了一种3d打印金属熔炼装置，通过其结构可以实现加热温度达到要求、温度易于控制且便于更换坩埚。但是随着科技的进步，自动化的操作加工变成了非常常规的需求，在3d打印机实现金属工件自动打印的情况下，坩埚的手动更换变成了比较耗时和繁琐的工序，影响了工件加工的效率，停机时间较长，满足不了自动化的加工需求。因此，在金属熔炼装置上附加机械化的更换坩埚的装置对提高生产效率具有重大意义。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种3d打印金属熔炼装置，其结构简单，通过机械化的传输结构实现对坩埚的自动更换，提高自动化水平，提高生产效率，降低停机时间。

本发明采用以下技术方案：一种3d打印金属熔炼装置，包括支架和坩锅，支架包括端部压盖、底部法兰盘和若干个支撑螺柱，坩锅底部与底部法兰盘相适配的可拆卸设置，坩锅上设有坩锅盖，坩锅盖上部与端部压盖固定连接；支撑螺柱下部与底部法兰盘连接，上部套设端部压盖并通过螺母可拆卸的固定，令端部压盖向下紧压坩锅盖在坩锅上；坩锅外设有保温层，保温层上设有感应线圈，坩锅底部设有喷嘴和小孔，喷嘴与小孔相适配，喷嘴外设有喷嘴加热线圈；底部法兰盘连接有抽真空盖板，抽真空盖板上设有工具过渡舱手柄；

还包括坩埚更换机构，坩埚更换机构包括安装架、卸压盖结构和两组坩埚夹取机构，安装架设置于底部法兰盘上，安装架上具有一十字滑移槽，十字滑移槽包括横槽和竖槽，十字滑移槽的中点位于端部压盖的正上方，卸压盖结构设置于安装架上并通过第一驱动机构可沿竖槽进行来回滑移，卸压盖结构包括卸螺母组件和吸压盖组件，当卸压盖结构活动至十字滑移槽的中点停留时，卸螺母组件可进行螺母的拆卸和安装，吸压盖组件可进行端部压盖和坩锅盖的吸取和放置，卸压盖结构可将端部压盖和坩锅盖带离十字滑移槽的中点而开放坩锅位置；

两组坩埚夹取机构分别位于横槽的两侧，并可通过第二驱动机构可沿横槽在各自一侧滑移并可到达十字滑移槽的中点，两组坩埚夹取机构之间通过一在横槽侧边设置的活动抵触件进行相互限位，令一侧坩埚夹取机构向十字滑移槽的中点活动时推动活动抵触件向另一侧滑移把另一侧坩埚夹取机构推离十字滑移槽的中点；卸压盖结构包括一延伸杆，延伸杆沿着竖槽的方向设置，卸螺母组件和吸压盖组件位于延伸杆的一端，延伸杆的另一端与坩埚夹取机构上均设置有卡合部件，该卡合部件令到达十字滑移槽中点的坩埚夹取机构卡在延伸杆上，令该坩埚夹取机构可与卸压盖结构在竖槽方向上进行联动滑移；当坩埚夹取机构位于十字滑移槽的中点时可进行对开放的坩锅的夹取或者放置其上的新的坩埚。

作为一种改进，卡合部件包括设置于延伸杆上的分别朝向两组坩埚夹取机构的插孔以及位于坩埚夹取机构上的插块，当卸螺母组件和吸压盖组件远离十字滑移槽的中点而令插孔位于十字滑移槽的中点时，一侧第二驱动机构可驱动该侧坩埚夹取机构滑移至十字滑移槽的中点令插块插入插孔配合。

作为一种改进，坩埚夹取机构包括第一滑移组件和第一布置盘和夹取组件，第一滑移组件包括第一上滑块和第一下滑块，第一下滑块形状相适配的设置于横槽中，第一上滑块尺寸大于横槽并支撑于安装架上表面，第一上滑块和第一下滑块之间通过插块连接，第一下滑块下部连接第一布置盘，夹取组件设置于第一布置盘下部。

作为一种改进，安装架上表面沿着横槽侧边设置有导向槽，第一上滑块的下表面设置有插入导向槽进行配合滑移的导向块。

作为一种改进，第一下滑块的侧边设置有一抵块，活动抵触件位于横槽侧壁的第一滑轨中，抵块伸入第一滑轨中与活动抵触件进行配合传动。

作为一种改进，夹取组件包括第三升降气缸、夹取气缸和夹手，第三升降气缸设置于第一布置盘的中部，夹取气缸设置于第三升降气缸的轴上进行上下活动的联动，夹手设置于夹取气缸上进行张开和合并。

作为一种改进，卸压盖结构还包括第二滑移组件和第二布置盘，第二滑移组件包括第二上滑块和第二下滑块，第二下滑块设置于延伸杆的两侧并配合于竖槽侧壁的第二滑轨中，第二上滑块尺寸大于竖槽并支撑于安装架上表面，第二上滑块连接在延伸杆一端的上表面，第二布置盘设置在延伸杆一端的下部，卸螺母组件和吸压盖组件设置于第二布置盘下部。

作为一种改进，吸压盖组件包括第一升降气缸和吸盘，第一升降气缸设置于第二布置盘的中部，吸盘设置于第一升降气缸的轴上进行上下活动的联动，吸盘通过管路对外连接至第一布置盘上的吸气泵或者连接至外部的吸气泵。

作为一种改进，卸螺母组件与支撑螺柱数量和位置对应的在第二布置盘的周边设置多组，每组卸螺母组件均包括第二升降气缸、旋转电机和螺旋头，第二升降气缸设置于第二布置盘上，旋转电机设置于第二升降气缸的轴上进行上下活动的联动，螺旋头设置于旋转电机的轴上进行旋转联动；螺旋头包括柱形本体、螺母孔和磁铁，柱形本体上端与旋转电机的轴连接，螺母孔开设于柱形本体的下端并沿轴向延伸，螺母孔与螺母相适配，螺母孔的孔底周边设置磁铁。

作为一种改进，第一驱动机构为第一伸缩气缸，第一伸缩气缸的轴与第二上滑块固定连接；第二驱动机构为第二伸缩气缸，第二伸缩气缸的轴端部设置推板，第二伸缩气缸的轴在工作伸出时由推板接触第一上滑块进行推动。

本发明的有益效果：坩埚更换机构通过安装架上十字滑移槽的设计，配以一组卸压盖结构和两组坩埚夹取机构，可以通过机械化的驱动在需要更换坩埚时，由卸压盖结构到达金属熔炼装置正上方，进行螺母的拆卸以及端部压盖和坩锅盖的吸取，然后通过卸压盖结构将其带离金属熔炼装置正上方，同时一组坩埚夹取机构到达金属熔炼装置正上方对将要卸下的坩埚进行夹持取出；另一组坩埚夹取机构可以夹持预先装好金属材料的另一个坩埚，该坩埚夹取机构运动至金属熔炼装置正上方并放置新的坩埚，而后卸压盖结构来重新装回端部压盖和坩锅盖以及螺母；整体上实现了自动化的坩埚更换，并且通过巧妙的结构实现两组坩埚夹取机构的交替更换，使用者可以预先把装有金属材料的新坩埚夹持在一组坩埚夹取机构上，在过程中完成顺畅的更换工作，不需要停机更换坩埚，避免了坩埚冷却、取放等情况耽误时间，提高自动化的生产效率。

附图说明

图1是本发明的坩埚更换机构的俯视结构示意图。

图2是本发明的坩埚更换机构进行局部剖视和透视后的俯视结构示意图。

图3是本发明的两组第一滑移组件和一组第二滑移组件的俯视图和侧视图。

图4是本发明的卸螺母组件和吸压盖组件的正面结构示意图。

图5是本发明的夹取组件的正面结构示意图。

图6是本发明所要进行自动坩埚更换的3d打印金属熔炼装置的正面剖视结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

如图1-6所示，为本发明3d打印金属熔炼装置的一种具体实施例。该实施例包括支架01和坩锅02，支架01包括端部压盖03、底部法兰盘04和若干个支撑螺柱05，坩锅02底部与底部法兰盘04相适配的可拆卸设置，坩锅02上设有坩锅盖06，坩锅盖06上部与端部压盖03固定连接；支撑螺柱05下部与底部法兰盘04连接，上部套设端部压盖03并通过螺母012可拆卸的固定，令端部压盖03向下紧压坩锅盖06在坩锅02上；坩锅02外设有保温层，保温层上设有感应线圈07，坩锅02底部设有喷嘴08和小孔，喷嘴08与小孔相适配，喷嘴08外设有喷嘴加热线圈09；底部法兰盘04连接有抽真空盖板010，抽真空盖板010上设有工具过渡舱手柄011；还包括坩埚更换机构0，坩埚更换机构0包括安装架1、卸压盖结构2和两组坩埚夹取机构3，安装架1设置于底部法兰盘04上，安装架1上具有一十字滑移槽11，十字滑移槽11包括横槽111和竖槽112，十字滑移槽11的中点位于端部压盖03的正上方，卸压盖结构2设置于安装架1上并通过第一驱动机构4可沿竖槽112进行来回滑移，卸压盖结构2包括卸螺母组件21和吸压盖组件22，当卸压盖结构2活动至十字滑移槽11的中点停留时，卸螺母组件21可进行螺母012的拆卸和安装，吸压盖组件22可进行端部压盖03和坩锅盖06的吸取和放置，卸压盖结构2可将端部压盖03和坩锅盖06带离十字滑移槽11的中点而开放坩锅02位置；两组坩埚夹取机构3分别位于横槽111的两侧，并可通过第二驱动机构5可沿横槽111在各自一侧滑移并可到达十字滑移槽11的中点，两组坩埚夹取机构3之间通过一在横槽111侧边设置的活动抵触件113进行相互限位，令一侧坩埚夹取机构3向十字滑移槽11的中点活动时推动活动抵触件113向另一侧滑移把另一侧坩埚夹取机构3推离十字滑移槽11的中点；卸压盖结构2包括一延伸杆23，延伸杆23沿着竖槽112的方向设置，卸螺母组件21和吸压盖组件22位于延伸杆23的一端，延伸杆23的另一端与坩埚夹取机构3上均设置有卡合部件6，该卡合部件6令到达十字滑移槽11中点的坩埚夹取机构3卡在延伸杆23上，令该坩埚夹取机构3可与卸压盖结构2在竖槽112方向上进行联动滑移；当坩埚夹取机构3位于十字滑移槽11的中点时可进行对开放的坩锅02的夹取或者放置其上的新的坩埚02。

本发明的3d打印金属熔炼装置在使用时，基本部件可以采用现有的技术实现，在坩埚更换机构设置后进行一定的改进来配合使用。如图6所示，底部法兰盘04通过螺栓连接固定在工作箱体上，底部法兰盘04上部可进一步设置安装结构；如图1、2所示，安装架1主体呈十字形，十字形之间相邻的设置横架13，横架13中部向下延伸设置立柱14，来支撑起安装架1，如图仅为结构的示意图，现实布置结构时横架13和立柱14均不会干涉卸压盖结构2和两组坩埚夹取机构3的正常活动；立柱14可以安装在底部法兰盘04上部的安装结构处，令两者成为一体。端部压盖03和坩锅盖06可通过安装结构装为一体，从而实现可以由吸压盖组件22将两者同时吸取；多个支撑螺柱05的位置和卸螺母组件21的位置相对应，并且每个支撑螺柱05采用一个螺母012进行旋合压住端部压盖03，便于卸螺母组件21顺利的进行螺母012的拆卸。

如图1所示，为卸压盖结构2和两组坩埚夹取机构3正常的工作位置状态。而图2是为了方便观察结构关系，把一组坩埚夹取机构3移向了侧边。以图1为例对机构的运行情况进行介绍。正常的工作位置状态下，一组坩埚夹取机构3通过卡合部件6卡合在延伸杆23的一端，与卸压盖结构2进行联动，以图为基准，把两组坩埚夹取机构3分别叫做左坩埚夹取机构3和右坩埚夹取机构3来便于描述。左坩埚夹取机构3上可以在空闲状态下由工作者预先夹持上装有金属材料的新坩埚，或者可以配置自动化的输送线，由输送线将装有金属材料的批量新坩埚输送至左坩埚夹取机构3下方来实现自动化夹持上料；同样的右侧也可以配置自动化的输送线。右坩埚夹取机构3未夹持坩埚，在需要更换坩埚时，第一驱动机构4伸出将卸压盖结构2移至十字滑移槽11的中点，右坩埚夹取机构3移至上端，卸压盖结构2上的卸螺母组件21进行螺母012的拆卸，然后由吸压盖组件22进行端部压盖03和坩锅盖06的吸取；然后第一驱动机构4收回将卸压盖结构2移至下端，右坩埚夹取机构3移至十字滑移槽11的中点，由右坩埚夹取机构3夹持金属熔炼装置处的旧坩埚；然后左侧的第二驱动机构5伸出将夹持有新坩埚的左坩埚夹取机构3推向十字滑移槽11的中点，左坩埚夹取机构3推动活动抵触件113把右坩埚夹取机构3推向横槽111右侧，在推送到位时，活动抵触件113会完全离开竖槽112的位置，不干扰卸压盖结构2在竖槽112的活动，左坩埚夹取机构3到位并通过卡合部件6卡合在延伸杆23上后，左坩埚夹取机构3工作把新坩埚放置到金属熔炼装置处，第一驱动机构4伸出将卸压盖结构2移至十字滑移槽11的中点，左坩埚夹取机构3移至竖槽112上端，由吸压盖组件22进行端部压盖03和坩锅盖06的放置，由卸螺母组件21进行螺母012的安装，然后就完成了坩埚的更换。移至横槽111右端的右坩埚夹取机构3可以待旧坩埚冷却后由人工进行取下，或者可设置自动化的卸料装置进行旧坩埚的取下，同样的左侧也可以配置自动化的卸料装置。在进行下一坩埚的更换时重复以上的过程即可，左坩埚夹取机构3和右坩埚夹取机构3交替进行更换。本发明专利通过机械化的结构实现了自动化的坩埚更换工作，不需要停机更换坩埚，避免了坩埚冷却、取放等情况耽误时间，提高自动化的生产效率。

作为一种改进的具体实施方式，卡合部件6包括设置于延伸杆23上的分别朝向两组坩埚夹取机构3的插孔61以及位于坩埚夹取机构3上的插块62，当卸螺母组件21和吸压盖组件22远离十字滑移槽11的中点而令插孔61位于十字滑移槽11的中点时，一侧第二驱动机构5可驱动该侧坩埚夹取机构3滑移至十字滑移槽11的中点令插块62插入插孔61配合。

如图2、3所示，通过简单的结构实现坩埚夹取机构3和延伸杆23的卡合同步动作；因延伸杆23为纵向活动，以横向设置的插孔61和插块62，实现横向卡合后可被纵向带动运动。插孔61设置为盲孔，在坩埚夹取机构3被第二驱动机构5推动到位后，插块62抵触插孔61的孔底，保证到位位置准确；坩埚夹取机构3可以准确的进入竖槽112的范围可沿着竖槽112移动；同时该准确的到位位置也有利于坩埚夹取机构3对活动抵触件113的推动到位，令活动抵触件113离开竖槽112的位置。

作为一种改进的具体实施方式，坩埚夹取机构3包括第一滑移组件31和第一布置盘32和夹取组件33，第一滑移组件31包括第一上滑块311和第一下滑块312，第一下滑块312形状相适配的设置于横槽111中，第一上滑块311尺寸大于横槽111并支撑于安装架1上表面，第一上滑块311和第一下滑块312之间通过插块62连接，第一下滑块312下部连接第一布置盘32，夹取组件33设置于第一布置盘32下部。

如图2、3所示，第一上滑块311良好的支撑在安装架1上表面，限定坩埚夹取机构3的位置，第一下滑块312限定了其在横槽111中稳定的滑移状态，横槽111和竖槽112保持同样的规格，令坩埚夹取机构3在第一上滑块311和第一下滑块312的限位下可以稳定的在安装架1的十字滑移槽11中运动。第一上滑块311和第一下滑块312之间由插块62连接，中部空出让位空间，在插块62插入插孔61时，该空间可容纳延伸杆23本体，保证结构上的不干涉。

作为一种改进的具体实施方式，安装架1上表面沿着横槽111侧边设置有导向槽12，第一上滑块311的下表面设置有插入导向槽12进行配合滑移的导向块313。

如图1、2、3所示，通过导向块313和导向槽12的设置，保证了第一上滑块311整体位置的稳定，其在上部保持稳定，配合第一下滑块312在下方保持稳定，进一步提高坩埚夹取机构3整体活动的稳定性，令下方卸螺母组件21的对位准确稳定。

作为一种改进的具体实施方式，第一下滑块312的侧边设置有一抵块314，活动抵触件113位于横槽111侧壁的第一滑轨1111中，抵块314伸入第一滑轨1111中与活动抵触件113进行配合传动。

如图2、3所示，活动抵触件113容纳于第一滑轨1111中，进行横向滑移，伸入的抵块314可良好的限位第一下滑块312，并且可稳定的推动活动抵触件113，保证两组坩埚夹取机构3的结构稳定和相互推动；第一下滑块312在到达十字滑移槽11的中点时，抵块314完全脱离第一滑轨1111而位于竖槽112之中，保证结构不干涉。

作为一种改进的具体实施方式，夹取组件33包括第三升降气缸331、夹取气缸332和夹手333，第三升降气缸331设置于第一布置盘32的中部，夹取气缸332设置于第三升降气缸331的轴上进行上下活动的联动，夹手333设置于夹取气缸332上进行张开和合并。

如图5所示，第三升降气缸331、夹取气缸332和夹手333均可通过现有技术的结构实现。夹取组件33在工作时，第三升降气缸331对夹取气缸332进行下降而令夹手333伸入坩埚的上部，夹取气缸332驱动两组夹手333张开来夹持坩埚，然后第三升降气缸331收回来提升坩埚。在放置坩埚时将以上步骤反过来操作即可，整体上以简单的结构实现功能，提高机械化和自动化的水平。

作为一种改进的具体实施方式，卸压盖结构2还包括第二滑移组件24和第二布置盘25，第二滑移组件24包括第二上滑块241和第二下滑块242，第二下滑块242设置于延伸杆23的两侧并配合于竖槽112侧壁的第二滑轨中，第二上滑块241尺寸大于竖槽112并支撑于安装架1上表面，第二上滑块241连接在延伸杆23一端的上表面，第二布置盘25设置在延伸杆23一端的下部，卸螺母组件21和吸压盖组件22设置于第二布置盘25下部。

如图2、3所示，第二上滑块241良好的支撑在安装架1上表面，限定卸螺母组件21和吸压盖组件22的位置，第二下滑块242为两组在两侧的第二滑轨中，从而限定延伸杆23在竖槽112的位置，实现延伸杆23沿着竖槽112的稳定滑移。

作为一种改进的具体实施方式，吸压盖组件22包括第一升降气缸221和吸盘222，第一升降气缸221设置于第二布置盘25的中部，吸盘222设置于第一升降气缸221的轴上进行上下活动的联动，吸盘222通过管路对外连接至第一布置盘32上的吸气泵或者连接至外部的吸气泵。

如图4所示，第一升降气缸221和吸盘222均可通过现有技术的结构实现。吸压盖组件22在工作时，第一升降气缸221对吸盘222进行下降而令吸盘222压在端部压盖03上，通过吸气泵工作令吸盘222吸附住端部压盖03，然后第一升降气缸221收回来提升端部压盖03和坩锅盖06。在放置端部压盖03和坩锅盖06时将以上步骤反过来操作即可，整体上以简单的结构实现功能，提高机械化和自动化的水平。吸气泵可以根据结构上的需要与第一布置盘32进行一体设置，或者是通过更长的管路外接到外部。

作为一种改进的具体实施方式，卸螺母组件21与支撑螺柱05数量和位置对应的在第二布置盘25的周边设置多组，每组卸螺母组件21均包括第二升降气缸211、旋转电机212和螺旋头213，第二升降气缸211设置于第二布置盘25上，旋转电机212设置于第二升降气缸211的轴上进行上下活动的联动，螺旋头213设置于旋转电机212的轴上进行旋转联动；螺旋头213包括柱形本体2131、螺母孔2132和磁铁2133，柱形本体2131上端与旋转电机212的轴连接，螺母孔2132开设于柱形本体2131的下端并沿轴向延伸，螺母孔2132与螺母012相适配，螺母孔2132的孔底周边设置磁铁2133。

如图4所示，第二升降气缸211和旋转电机212均可通过现有技术的结构实现。卸螺母组件21在工作时，第二升降气缸211对旋转电机212进行下降而令螺旋头213伸入支撑螺柱05的上端而到达螺母012，旋转电机212工作带动螺旋头213旋转卸下螺母012并保持螺母012在螺旋头213内，然后第二升降气缸211收回来提升螺旋头213的位置。在安装螺母012时将以上步骤反过来操作即可。螺旋头213的具体结构实现了螺母012的拆卸和安装，螺母孔2132套入支撑螺柱05并到达螺母012向配合，通过柱形本体2131的旋转，螺母012被旋出是会顺着螺母孔2132上移，在脱离支撑螺柱05的螺纹后，螺母012会被磁铁2133吸住而被保持。在安装时，第二升降气缸211的下降令螺母孔2132中的螺母012抵到支撑螺柱05的螺纹上端，通过柱形本体2131的反转能把螺母012重新上到支撑螺柱05上。整体上以简单的结构实现功能，提高机械化和自动化的水平。

作为一种改进的具体实施方式，第一驱动机构4为第一伸缩气缸，第一伸缩气缸的轴与第二上滑块241固定连接；第二驱动机构5为第二伸缩气缸，第二伸缩气缸的轴端部设置推板51，第二伸缩气缸的轴在工作伸出时由推板51接触第一上滑块311进行推动。

如图1、2所示，第二驱动机构5不与第一上滑块311进行连接，而仅是在工作伸出是依靠推板51将坩埚夹取机构3推向十字滑移槽11的中点，而后第二驱动机构5可独立复位，保持坩埚夹取机构3的自由状态，实现其通过卡合部件6卡在延伸杆23上可在竖槽112的方向滑移。而第一驱动机构4与第二上滑块241固定连接，令两者实现联动，卸压盖结构2能够稳定的被带动滑移。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。