传送对位装置与增材制造设备的制作方法

本发明属于增材制造技术领域，具体地来说，是一种传送对位装置与增材制造设备。

背景技术

增材制造(additivemanufacturing，am)俗称3d打印，是融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式进行逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。

目前主流的金属增材制造技术，在工件打印完成后，需要等待工件自然冷却后自成型舱取出，然后进行粉末清理。金属制件需要在惰性气体保护或真空环境自然冷却，热散失十分缓慢，使冷却等待时间比较漫长。目前的清理方式耗费的时间少则半天一日，多则二至三天，严重影响了增材制造的加工效率。在此情形下，增材制造设备的实际加工时间有限，使折旧费十分高昂，进一步增加了3d构件的制造成本。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种传送对位装置与增材制造设备，可驱动可切换工作仓移动定位而实现动态切换，使可切换工作仓及工件一并及时转移而易地清理，减少因等待冷却造成的时间浪费，提高加工效率，降低生产成本。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种传送对位装置，包括：

装置壳体，具有依次连通的第一开口、容纳腔与第二开口，所述第一开口可容可切换工作仓通过，所述容纳腔用于容纳所述可切换工作仓，所述第二开口用于与成型舱密封对接，所述第二开口可容所述可切换工作仓的构建基板通过；

定位移动单元，设置于所述装置壳体上，用于驱动所述可切换工作仓沿所述第一开口的轴向往复运动以实现所述可切换工作仓与所述第二开口的对位。

作为上述技术方案的改进，所述第一开口与所述第二开口轴向互不平行。

作为上述技术方案的进一步改进，所述定位移动单元包括导向机构、连接机构与驱动机构，所述导向机构沿所述第一开口的轴向设置于所述容纳腔内，所述连接机构用于固定连接所述可切换工作仓，所述驱动机构用于驱动所述连接机构往复运动地保持于所述导向机构上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述导向机构包括直线导轨，所述连接机构包括可直线往复运动地保持于所述直线导轨上的滑动件，所述直线导轨沿所述第一开口的轴向设置于所述容纳腔内，所述滑动件与所述连接机构固定连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述连接机构包括承载件与设置于所述承载件上的对接部，所述承载件可直线往复运动地保持于所述导向机构上，所述对接部用于与所述可切换工作仓对位紧固。

作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动机构包括驱动源与至少一个齿条传动组，所述齿条传动组包括相互啮合的传动齿条与传动齿轮，所述传动齿条与所述导向机构固定连接，所述传动齿轮与所述连接机构固定连接，所述驱动源用于驱动所述传动齿轮旋转。

作为上述技术方案的进一步改进，所述导向机构包括直线导轨，所述齿条传动组与所述直线导轨对应设置，当所述齿条传动组为复数个时，相对的传动齿轮之间通过连杆固定连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述定位移动单元还包括位置传感器，用于测量所述可切换工作仓的位移。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括第二移动单元，所述第二移动单元用于驱动所述可切换工作仓沿所述第二开口的轴向往复运动。

一种增材制造设备，包括成型舱与以上任一项所述的传送对位装置，所述成型舱与所述第二开口密封对接，所述成型舱设置能量源。

本发明的有益效果是：

包括装置壳体与定位移动单元，装置壳体用于连接成型舱，于增材制造过程容纳可切换工作仓而实现3d构件的成型，定位移动单元用于实现可切换工作仓的运动对位，从而实现可切换工作仓于不同节点的位置切换，使工件得以及时转移而易地清理，减少因等待冷却造成的时间浪费，提高加工效率，降低3d构件的生产成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例1提供的传送对位装置的轴测结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的传送对位装置的分解结构示意图；

图3是图2中传送对位装置的a处放大示意图；

图4是本发明实施例1提供的传送对位装置去除部分封板与承载件后的轴测结构示意图；

图5是本发明实施例2提供的增材制造设备的结构示意图。

主要元件符号说明：

u-增材制造设备，1000-传送对位装置，0100-装置壳体，0110-第一开口，0120-容纳腔，0130-第二开口，0140-承载基板，0150-封闭端板，0160-环形侧板，0200-定位移动单元，0210-导向机构，0211-直线导轨，0220-连接机构，0221-滑动件，0222-承载件，0222a-保护端板，0223-对接部，0230-驱动机构，0231-驱动源，0232-齿条传动组，0232a-传动齿条，0232b-传动齿轮，0233-连杆，0234-减速齿轮组，0300-第二移动单元，0310-支撑座，2000-成型舱，3000-能量源。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对传送对位装置与增材制造设备进行更全面的描述。附图中给出了传送对位装置与增材制造设备的优选实施例。但是，传送对位装置与增材制造设备可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对传送对位装置与增材制造设备的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在传送对位装置与增材制造设备的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请结合参阅图1～2，本实施例公开一种传送对位装置1000，包括装置壳体0100与定位移动单元0200，用于实现可切换工作仓的接入对位与转移退出，以易地清理方式提高加工效率。

首先说明的是，成型舱2000设置于增材制造设备u内，是3d构件的成型场所。增材制造开始前，可切换工作仓输送至增材制造设备u附件，由传送对位装置1000输送而实现构建基板与成型舱2000的对位。

在增材制造过程，可切换工作仓的构建基板进入成型舱2000内，金属粉末材料输送至构建基板上并由激光束激光成型或由电子源成型，从而得到所需形状的3d构件(即工件)。

在增材制造结束后，可切换工作仓连同工件(保持于构建基板上)一并由传送对位装置1000输送至增材制造设备u外部，以换入新的可切换工作仓而开启新的增材制造流程。

装置壳体0100具有依次连通的第一开口0110、容纳腔0120与第二开口0130，第一开口0110可容可切换工作仓通过，容纳腔0120用于容纳可切换工作仓，第二开口0130用于与成型舱2000密封对接，第二开口0130可容可切换工作仓的构建基板通过。在增材制造过程，可切换工作仓保持于容纳腔0120内，构建基板通过第二开口0130而进入成型舱2000中，以便成型加工。

第一开口0110与第二开口0130的位置关系根据实际应用而定。示范性地，第一开口0110与第二开口0130轴向互不平行。例如，第一开口0110与第二开口0130保持垂直，以使传送对位装置1000与成型舱2000形成竖向立体布置结构，降低占地面积、提高空间利用率。

示范性地，装置壳体0100包括承载基板0140、封闭端板0150与环形侧板0160。承载基板0140用于承载，与封闭端板0150相对设置。环形侧板0160两端分别连接承载基板0140与封闭端板0150，包围形成容纳腔0120。

进一步地，第一开口0110与第二开口0130可分别开设于承载基板0140、封闭端板0150与环形侧板0160中的任一者或数者上，例如，第一开口0110开设于环形侧板0160的一侧表面，第二开口0130开设于封闭端板0150上。

请结合参阅图2～4，定位移动单元0200设置于装置壳体0100上，用于驱动可切换工作仓沿第一开口0110的轴向往复运动以实现可切换工作仓与第二开口0130的对位。换言之，定位移动单元0200兼具驱动与定位功能，既实现可切换工作仓的往复取放，又实现构建基板与第二开口0130(进言之为成型舱2000)的精确对位。

示范性地，定位移动单元0200包括导向机构0210、连接机构0220与驱动机构0230。导向机构0210沿第一开口0110的轴向设置于容纳腔0120内，用于对可切换工作仓的运动施以导向作用。连接机构0220用于固定连接可切换工作仓，驱动机构0230用于驱动连接机构0220往复运动地保持于导向机构0210上。

导向机构0210的实现方式众多，示范性地，导向机构0210包括直线导轨0211，直线导轨0211沿第一开口0110的轴向设置于容纳腔0120内。相应地，连接机构0220包括可直线往复运动地保持于直线导轨0211上的滑动件0221，滑动件0221与连接机构0220固定连接。滑动件0221可采滑块、滑轮等类型，实现线性导向。

示范性地，连接机构0220包括承载件0222与设置于承载件0222上的对接部0223，承载件0222可直线往复运动地保持于导向机构0210上，对接部0223用于与可切换工作仓对位紧固。在导向机构0210包括直线导轨0211的实施例中，承载件0222与滑动件0221固定连接。对接部0223的实现方式众多，包括卡扣、定位销、抓钩(夹爪)、挂钩等类型，以保证可切换工作仓于传送过程保持稳固，使对接部0223与可切换工作仓沿第一开口0110的轴向不发生相对运动。

示范性地，承载件0222具有保护端板0222a，保护端板0222a足以覆盖第一开口0110。同时，保护端板0222a始终位于容纳腔0120内。在可切换工作仓的移动过程，保护端板0222a接近或远离第一开口0110。特别地，当传送对位装置1000处于闲置状态时，保护端板0222a覆盖于第一开口0110上，可使容纳腔0120保持封闭，避免外界污染物进入而保证内部的洁净度。

示范性地，驱动机构0230包括驱动源0231与至少一个齿条传动组0232。齿条传动组0232包括相互啮合的传动齿条0232a与传动齿轮0232b，形成齿轮齿条传动关系。齿轮齿条传动关系用于实现圆周运动与直线运动之间的转换，传动可靠、易于实现。

其中，传动齿条0232a与导向机构0210固定连接，传动齿轮0232b与连接机构0220固定连接，驱动源0231用于驱动传动齿轮0232b旋转。在驱动源0231的驱动下，传动齿轮0232b主动旋转而实现于传动齿条0232a上的直线运动。

可以理解，传动齿条0232a与导向机构0210(例如是直线导轨0211)相互平行，避免发生运动干涉。补充说明，驱动源0231可采用多种方式实现，包括旋转电机、液压马达等类型。进一步地，驱动源0231与传动齿轮0232b之间设置减速齿轮组0234，实现输出速度的调节。

示范性地，在导向机构0210包括直线导轨0211的实施例中，齿条传动组0232与直线导轨0211对应设置。进一步地，齿条传动组0232与直线导轨0211数量一一对应。

示范性地，齿条传动组0232为复数个(例如2个)，复数个齿条传动组0232成对地设置于装置壳体0100的相对壁面上。进而，相对的传动齿轮0232b之间通过连杆0233固定连接，形成多导轨同步导向承载结构，导向作用更为理想。进一步地，相对的传动齿轮0232b由同一驱动源0231驱动，以保证运动的同步性。

另一种示范，驱动机构0230可采用螺杆传动方式实现，包括驱动源0231、滚珠丝杠与丝杠螺母。驱动源0231用于驱动滚珠丝杠旋转，滚珠丝杠与丝杠螺母形成螺旋传动，丝杠螺母与滑动件0221固定连接，从而实现运动驱动，传动精度较高。

另一种示范，驱动机构0230可采用直线电机驱动方式实现。例如，直线电机的定子设置于承载基板0140上，用于形成磁场。直线电机的动子线圈绕组与滑动件0221固定连接，以电磁驱动方式实现滑动件0221的往复运动，具有高速运动能力。

示范性地，定位移动单元0200还包括位置传感器，用于测量可切换工作仓的位移。位置传感器的实现方式众多，包括接触式、接近式等分类。其中，接触式位置传感器包括行程开关、二维矩阵式位置传感器等具体类型，接近式位置传感器包括电磁式、光电式(光栅尺)、霍尔式等具体类型。

示范性地，传送对位装置1000还可包括第二移动单元0300，第二移动单元0300用于驱动可切换工作仓沿第二开口0130的轴向往复运动，实现双向的位置调节而提高定位精度。例如，在成型舱2000位于传送对位装置1000上方的实施例中，第二移动单元0300驱动可切换工作仓实现升降，使可切换工作仓的纵向位置适当。

第二移动单元0300可采用剪刀式千斤顶、直线运动机构等方式实现，设置于承载基板0140上并具有用于承载并驱动可切换工作仓沿第二开口0130的轴向运动的支撑座0310，支撑座0310由剪刀式千斤顶、直线运动机构等驱动。示范性地，在第二移动单元0300的驱动下，可切换工作仓与对接部0223发生分离而升降。

实施例2

请结合参阅图1～5，本实施例公开一种增材制造设备u，包括成型舱2000与传送对位装置1000，成型舱2000与第二开口0130密封对接，成型舱2000设置能量源3000。能量源3000用于发生粉末材料成型所需的能量，以使粉末材料形成所需形状的3d构件。示范性地，能量源3000包括激光源、电子源等类型。

在金属增材制造中，成型舱2000在增材制造过程保持封闭，内部充盈惰性气体或保持真空而形成保护氛围。成型舱2000与第二开口0130的密封对接效果可由密封件进一步增强，密封件可采密封圈、密封垫板等类型，以弹性变形而保证密封连接效果。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。