3D打印机及3D打印机的成型缸的装配方法与流程

本发明涉及一种激光成形技术领域，特别涉及一种3d(three-dimensional，三维)打印机及3d打印机的成型缸的装配方法。

背景技术

3d打印机又称三维打印机，是一种利用快速成形技术，以数字模型文件为基础，采用金属或非金属材料制成的待成型粉末，将平铺好的待成型粉末逐层熔化/融化，然后固化堆积成型来构造三维的实体的打印设备。随着3d打印技术的快速发展，3d打印机在产品制造业获得了广泛的应用。其中，成型缸是3d打印机的重要组成部分。现有技术中，成型缸一般固定安装在3d打印机的内部。由于成型缸不能与3d打印机分离，当工件打印完成后，需要人工打开舱门清理粉末、取出工件、新安装基板、调整好基板的水平度，并再关舱门除氧。由于操作繁琐，耗时较长，因此大大降低了3d打印机的工作效率。

技术实现要素：

鉴于以上内容，有必要提供一种3d打印机及3d打印机的成型缸的装配方法，所述3d打印机的成型缸可分离地设置于3d打印机内。

一种3d打印机，所述3d打印机包括：

导轨，所述导轨固定设置于所述3d打印机内；

成型缸，所述成型缸设置于所述导轨上，所述成型缸包括成型缸基板及成型缸密封板，所述成型缸密封板盖设于所述成型缸基板上，密封所述成型缸；

基台，所述基台固定设置于所述3d打印机内；

成型工作室，所述成型工作室位于所述基台上方，所述成型工作室包括手套箱；

基台密封板，所述基台密封板盖设于所述基台上使得所述成型工作室形成封闭密封腔；

驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述成型缸滑动；

机械手；

控制装置，所述控制装置用于控制所述驱动装置驱动所述成型缸沿着所述导轨滑动直至所述基台下方，控制所述机械手通过所述手套箱取下盖设于所述基台上的基台密封板，取下盖设于所述成型缸基板上的成型缸密封板，并在所述基台及所述成型缸上安装带有密封圈的连接板，所述连接板连接且密封所述基台及所述成型缸而使得所述成型缸及所述成型工作室形成密封空间。

较佳的，所述3d打印机内固定设置有第一电气接口，所述成型缸包括第二电气接口，当所述成型缸位于所述基台下方时，所述第二电气接口与所述第一电气接口电连接。

较佳的，所述3d打印机包括导向装置，所述导向装置包括所述导轨、滑块及承托板，所述滑块与所述导轨配合，所述承托板与所述滑块固定连接，所述承托板支撑所述成型缸。

较佳的，所述承托板上形成有缺口，所述成型缸包括成型缸本体及成型缸延伸板，所述成型缸延伸板从所述成型缸本体上向外延伸，所述成型缸本体收容于所述缺口中，所述成型缸延伸板设置于所述承托板上。

较佳的，所述承托板包括至少两个定位销，所述成型缸延伸板上形成有至少两个通孔，所述至少两个定位销穿过所述成型缸延伸板的至少两个通孔。

较佳的，所述驱动装置包括第一驱动装置，所述第一驱动装置包括齿条、齿轮、以及第一驱动器，所述齿条固定于所述3d打印机内，所述齿轮与所述齿条相互啮合，所述第一驱动器固定于所述承托板上，所述第一驱动器与所述齿轮固定连接，所述第一驱动器用于驱动所述齿轮转动，所述控制装置用于控制所述第一驱动器驱动所述齿轮转动而沿着所述齿条运动，带动所述承托板及所述成型缸沿着所述导轨朝所述基台运动。

较佳的，所述驱动装置还包括第二驱动装置，所述第二驱动装置包括驱动臂及第二驱动器，所述第二驱动器与所述驱动臂固定连接，所述第二驱动器用于驱动所述驱动臂转动，所述控制装置用于控制所述第二驱动器驱动所述驱动臂转动来驱动所述承托板带动所述成型缸沿着所述导轨朝所述基台运动。

一种3d打印机的成型缸的装配方法，所述方法包括：

驱动成型缸沿着导轨滑动直至基台下方；

通过成型工作室的手套箱取下盖设于基台上的基台密封板，所述成型工作室位于所述基台上方；

通过所述成型工作室的手套箱取下盖设于成型缸基板上的成型缸密封板；

通过所述成型工作室的手套箱在所述基台及所述成型缸上安装带有密封圈的连接板，所述连接板连接且密封所述成型缸及所述基台，而使得所述成型缸及所述成型工作室形成密封空间。

较佳的，当所述成型缸位于所述基台下方时，固定设置于所述3d打印机内的第一电气接口与所述成型缸上的第二电气接口电连接。

较佳的，所述方法还包括：

通过成型工作室的手套箱取下带有密封圈的连接板；

通过所述成型工作室的手套箱将成型缸密封板盖设于成型缸基板上，来密封成型缸；

通过所述成型工作室的手套箱将基台密封板盖设于基台上，使得所述成型工作室形成封闭密封腔；

通过复位装置驱动承托板带动所述成型缸复位。

本发明通过驱动所述成型缸装配至所述3d打印机内进行打印操作，使得所述成型缸可分离地设置于所述3d打印机内，从而在一成型缸20进行清理粉末及取出工件操作时，另一成型缸20可被装配至所述3d打印机内进行打印操作，提高了3d打印机的工作效率；通过带有密封圈的连接板连接且密封所述成型缸及所述基台，使得所述成型缸及所述成型工作室形成密封空间；通过所述手套箱操作，避免了空气进入所述密封空间，造成对金属粉末或成型件的氧化损害。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的3d打印机的前视图。

图2是图1的3d打印机省略成型工作室及基台的俯视图，示出了3d打印机的成型缸处于第一位置。

图3是图1的3d打印机的成型工作室的手套箱的示意图。

图4是图1的3d打印机的控制方框示意图。

图5与图2相似，示出了3d打印机的成型缸处于第二位置。

图6是图1的3d打印机的成型缸与3d打印机的成型工作室对接的示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除非另有明确规定和限定，对于方位词，如有术语“上方”、“下方”、“上表面”、“顺时针”以及“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

在本发明中，除非另有明确规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“上”、“下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本发明中，除非另有明确规定和限定，如有术语“第一”及“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”及“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征。

在本发明中，除非另有明确规定和限定，如有术语“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1及图2，图1为本发明较佳实施例的3d打印机的前视图，图2为3d打印机省略成型工作室及基台的俯视图。所述3d打印机1包括壳体、导向装置10、成型缸20、基台30、成型工作室40、基台密封板50、驱动装置60、机械手70(如图4所示)、控制装置80(如图4所示)、以及复位装置。所述导向装置10设置于所述壳体内，所述基台30及所述成型工作室40固定设置于所述壳体内。所述基台密封板50密封所述成型工作室40。所述驱动装置60驱动所述成型缸20沿着导向装置10进出所述壳体。所述控制装置80用于控制所述驱动装置60驱动所述成型缸20及控制所述机械手70运动。所述复位装置用于控制所述成型缸20复位。

所述壳体上设置有开口以供所述成型缸20进出所述3d打印机1。在本实施例中，所述成型缸20在所述壳体外通过叉车运送。所述叉车将所述成型缸20从壳体外的其他位置运送至所述导向装置10上，并将所述成型缸20从所述导向装置10上运送至壳体外的其他位置。其中，所述叉车通过电驱动所述成型缸20下降落至所述导向装置10上，此时所述成型缸20处于第一位置(如图2所示)。在其他实施例中，所述成型缸20可通过其他方式运送，如人工或者其他驱动装置60。所述壳体内固定设置有第一电气接口。

所述导向装置10包括导轨11、滑块12以及承托板13。所述导轨11固定设置于所述壳体内。在本实施例中，所述导轨11可通过支撑结构固定设置于所述壳体内或者直接固定设置于所述壳体内。在本实施例中，所述导轨11的数量为两个，所述两个导轨11相互间隔。

所述滑块12可移动地设置于所述导轨11上。所述滑块12与所述导轨11相互配合。在本实施例中，所述滑块12上形成有导向槽，所述导轨11收容于所述导向槽中，使得所述滑块12可沿着所述导轨11滑动。在其他实施例中，所述导轨11上形成有导向槽，所述滑块12收容于所述导向槽中，使得所述滑块12可沿着所述导轨11滑动。在本实施例中，所述滑块12的数量为两个，且所述两个滑块12相互间隔。

所述承托板13固定设置于所述两个滑块12上，所述承托板13用于支撑所述成型缸20。在本实施例中，所述承托板13呈u型，所述承托板13上形成有缺口。所述承托板13包括调节装置及至少两个定位销132。所述调节装置用于调节所述承托板13的水平度，使得所述承托板13水平。在本实施例中，所述至少两个定位销132的数量为四个。在其他实施例中，所述至少两个定位销132的数量为两个或者三个等。

所述成型缸20包括成型缸本体21及成型缸延伸板22。所述成型缸本体21收容于所述缺口中。所述成型缸本体21上形成有缸口211。所述缸口211的内壁形成有成型缸卡持件(图未示)。在本实施例中，所述成型缸卡持件为凹槽。所述成型缸本体21包括第二电气接口、成型缸基板213、成型缸升降杆、以及成型缸密封板214。所述第二电气接口用于与所述第一电气接口配合，从而为所述成型缸20供电。在本实施例中，所述第二电气接口位于所述成型缸20远离壳体的开口的一侧。所述成型缸升降杆设置在所述成型缸基板213一端。所述成型缸基板213可为方形或圆形不锈钢板，所述成型缸升降杆可为活塞。所述成型缸基板213能在所述成型缸升降杆的驱动下沿大致垂直于所述成型缸延伸板22的方向移动。所述成型缸密封板214设置于所述成型缸基板213上来密封所述缸口211，从而密封所述成型缸20。

所述成型缸延伸板22从所述成型缸本体21相对的两侧向外延伸。在本实施例中，所述成型缸延伸板22大致设置于所述成型缸本体21的1/3处。在其他实施例中，所述成型缸延伸板22可设置在所述成型缸本体21的其他位置，例如1/4，1/2，2/5等处。所述成型缸延伸板22设置于所述承托板13上，从而所述承托板13通过所述成型缸延伸板22支撑所述成型缸20。在本实施例中，所述成型缸延伸板22上形成有至少两个通孔221。其中，具体的，所述成型缸延伸板22上形成有四个通孔221。在其他实施例中，所述通孔221的数量可为两个或者三个等。所述四个定位销132穿过所述成型缸延伸板22上的四个通孔221，从而将所述成型缸20定位于所述承托板13上。

所述基台30用于供所述3d打印机1的铺粉装置在其上铺粉。所述基台30上形成有基台开口31。所述基台开口31的大小与所述成型缸本体21的缸口211的大小一致。在本实施例中，所述基台开口31的内壁上形成有基台卡持件311。在本实施例中，所述基台卡持件311为凹槽。

所述成型工作室40设置于所述基台30上方。所述成型工作室40内设置有铺粉装置、供粉装置等。所述成型工作室40上设置有手套箱41(如图3所示)。在本实施例中，所述成型工作室40内还包括有一些工具，例如带有密封圈的连接板42(如图6所示)。所述连接板42为环状，所述连接板42的外壁上形成有两个连接板抵持件421(如图6所示)。所述基台密封板50设置于所述成型工作室40内。所述基台密封板50在所述基台开口31处盖设于所述基台30的上表面，使得所述成型工作室40形成真空或充盈预定浓度的惰性气体的封闭密封腔。在本实施例中，所述成型工作室40内的氧气浓度＜100ppm，以避免对金属粉末或成型件的氧化损害。

所述驱动装置60包括第一驱动装置61及第二驱动装置62。所述第一驱动装置61包括齿条611、齿轮612以及第一驱动器613。所述齿条611固定设置于所述导轨11的外侧，贯穿所述成型缸20的整个行程。在本实施例中，所述齿条611通过支撑装置固定设置于所述壳体内或直接固定设置于所述壳体上。在本实施例中，所述齿条611的齿面朝向所述成型缸20。在其他实施例中，所述齿条611的齿面朝向所述第一驱动器613或背离所述第一驱动器613。所述齿轮612与所述齿条611相互啮合。所述第一驱动器613固定设置于所述承托板13上。所述第一驱动器613与所述齿轮612固定连接。在本实施例中，所述第一驱动器613通过所述第一驱动器613的驱动轴与所述齿轮612固定连接。所述第一驱动器613用于通过所述驱动轴驱动所述齿轮612转动。在本实施例中，所述第一驱动器613为伺服电机。在其他实施例中，所述第一驱动器613为气缸。

在本实施例中，所述第二驱动装置62的数量为两个。所述两个第二驱动装置62分别设置于所述导轨11相对的两侧。在其他实施例中，所述第二驱动装置62的数量为一个。所述第二驱动装置62包括驱动臂621及第二驱动器622。在本实施例中，所述驱动臂621呈l型。在其他实施例中，所述驱动臂621呈z型。所述第二驱动器622固定设置于所述壳体内。所述第二驱动器622通过支撑件固定设置于所述壳体内或者直接固定设置于所述壳体上。所述第二驱动器622与所述驱动臂621的一端固定连接。在本实施例中，所述第二驱动器622通过所述第二驱动器622的驱动轴与所述驱动臂621的一端固定连接。所述第二驱动器622用于通过所述第二驱动器622的驱动轴驱动所述驱动臂621转动。在本实施例中，所述第二驱动器622为旋转气缸。

所述控制装置80与所述第一驱动器613、所述第二驱动器622及所述机械手70电连接(如图4所示)。所述控制装置80用于控制所述第一驱动器613驱动所述齿轮612转动而沿着所述齿条611运动，带动所述承托板13沿着所述导轨11朝所述基台30运动，从而带动所述成型缸20朝所述基台30运动直至运动至所述基台30附近。此时，所述承托板13位于所述驱动臂621附近。在本实施例中，所述第一驱动器613用于粗略的驱动所述成型缸20运动。所述控制装置80还用于控制所述第二驱动器622驱动所述驱动臂621沿第一方向转动而驱动所述承托板13沿着所述导轨11朝所述基台30运动直至运动至所述基台30下方，使得所述基台30的基台开口31与所述成型缸20的缸口211正对，此时所述成型缸处于第二位置(如图5所示)。在本实施例中，所述第一方向为逆时针方向。此时，所述第二电气接口与所述第一电气接口电连接来为所述成型缸20供电。在本实施例中，所述第二驱动器622用于精确的驱动所述成型缸20运动。在本实施例中，所述控制装置80还用于控制所述第二驱动器622驱动所述驱动臂621沿第二方向转动。在本实施例中，所述第二方向为顺时针方向。

所述控制装置80还用于控制所述机械手70通过所述手套箱41取下在所述基台开口31处盖设于所述基台30上基台密封板50，通过所述手套箱41取下盖设于所述成型缸基板213上的成型缸密封板214，通过所述手套箱41在所述基台30与所述成型缸20上安装带有密封圈的连接板42。其中，所述连接板42连接且密封所述成型缸20及所述基台30而使得所述成型缸20及所述成型工作室40形成密封空间(如图6所示)。在本实施例中，所述两个连接板抵持件421分别收容于所述成型缸卡持件及所述基台卡持件311上，从而将所述连接板42限位于所述成型缸20及所述基台30上。

所述控制装置80还用于控制所述机械手70通过所述手套箱41取下带有密封圈的连接板42，通过所述手套箱41将所述成型缸密封板214盖设于所述成型缸基板213上，来密封所述成型缸20，并通过所述手套箱41将所述基台密封板50盖设于所述基台30上，使得所述成型工作室40形成封闭密封腔。

所述复位装置固定设置于所述壳体内。在本实施例中，所述复位装置为空气弹簧。在其他实施例中，所述复位装置为螺旋弹簧等。所述复位装置用于驱动所述成型缸20复位。在本实施例中，所述复位装置位于所述基台30的下方，当所述基台30的基台开口31与所述成型缸20的缸口211正对时，所述承托板13压缩所述复位装置，使得所述复位装置变形，从而所述复位装置为所述承托板13提供回复力而带动所述成型缸20复位。

以下详细说明本发明的3d打印机1的装配过程：

所述叉车将所述成型缸20从所述壳体外的其他位置运送至所述导向装置10处，并驱动所述成型缸20下落至所述导向装置10上。所述承托板13上的定位销132穿过所述成型缸延伸板22上的通孔221。所述控制装置80控制所述第一驱动器613驱动所述齿轮612转动而沿着所述齿条611运动，带动所述承托板13沿着所述导轨11朝所述基台30运动，从而带动所述成型缸20朝所述基台30运动直至运动至所述基台30附近。此时，所述承托板13位于所述驱动臂621附近。所述控制装置80还控制所述第二驱动器622驱动所述驱动臂621沿所述第一方向转动而驱动所述承托板13沿着所述导轨11朝所述基台30运动直至运动至所述基台30下方，使得所述基台30的基台开口31与所述成型缸20的缸口211正对。此时，所述第二电气接口与所述第一电气接口电连接来为所述成型缸20供电。所述控制装置80还用于控制所述机械手70通过所述手套箱41取下在所述基台开口31处盖设于所述基台30上基台密封板50，通过所述手套箱41取下盖设于所述成型缸基板213上的成型缸密封板214，通过所述手套箱41在所述基台30与所述成型缸20上安装带有密封圈的连接板42。此时，所述成型缸20完成与所述成型工作室40的对接。所述3d打印机1可执行打印操作。

在打印完成后，所述控制装置80还控制所述机械手70通过所述手套箱41取下带有密封圈的连接板42，通过所述手套箱41将所述成型缸密封板214盖设于所述成型缸基板213上，来密封所述成型缸20，并通过所述手套箱41将所述基台密封板50盖设于所述基台30上，使得所述成型工作室40形成封闭密封腔。所述控制装置80还控制所述第二驱动器622驱动所述驱动臂621沿所述第二方向转动而远离所述承托板13。此时，由于没有抵持力作用于所述承托板13上，所述复位装置驱动所述承托板13复位，来带动所述成型缸20复位。此时，所述叉车将所述成型缸20从所述导轨11处运送至所述壳体外的其他位置。从而，所述成型缸20可在所述壳体外进行清理粉末及取出工件操作。此时，另一成型缸20可被装配至所述3d打印机内来进行打印操作。

本发明通过所述成型缸20可分离地设置于所述3d打印机内，使得在一成型缸20进行清理粉末及取出工件操作时，另一成型缸20可被装配至所述3d打印机内进行打印操作，从而提高了3d打印机1的工作效率；通过所述调节装置调节所述承托板13的水平度，使得所述承托板13水平，从而保证了所述成型缸20的水平；通过所述承托板13上的定位销132定位所述成型缸20，保证了所述成型缸20与所述成型工作室40对接时的精准对位；通过第一驱动器613驱动齿轮612沿着齿条611运动，保证了成型缸20的直线运动；通过所述第一驱动装置61粗略的驱动所述成型缸20运动，并通过所述第二驱动装置62精确的驱动所述成型缸20运动，提高了驱动的效率以及保证了对接的精确对位；通过设置所述第二电气接口位于所述成型缸20远离壳体的开口的一侧，使得在所述成型缸20被驱动至所述基台30下方时，所述第二电气接口与所述第一电气接口电连接；通过带有密封圈的连接板42连接且密封所述成型缸20及所述基台30，使得所述成型缸20及所述成型工作室40形成密封空间；通过所述手套箱41控制所述机械手70运动，避免了空气进入所述成型工作室40所形成的封闭密封腔，造成对金属粉末或成型件的氧化损害；通过所述复位装置保证了所述成型缸20的复位。

显然，本发明还可有其他变形，例如所述成型缸卡持件或者所述基台卡持件311可省略，相应地，所述连接板抵持件421的数量为一个；及/或者所述控制装置80还可控制所述第一驱动器613驱动所述齿轮612转动而沿着所述齿条611运动，带动所述承托板13沿着所述导轨11远离所述基台30运动，从而带动所述成型缸20远离所述基台30运动直至运动至初始位置，防止由于所述复位装置的复位力不够而导致的所述成型缸20无法复位。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明求保护的范围之内。