本發(fā)明涉及選擇性激光燒結(jié)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大尺寸激光選區(qū)燒結(jié)粉床升降機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(Selective Laser Sintering，簡(jiǎn)稱SLS)主要使用高能激光束根據(jù)CAD文件逐層掃描粉末床上指定區(qū)域的粉末，每一層被掃描到的粉末會(huì)熔化燒結(jié)在一起，粉床下降一個(gè)掃描層厚，然后由機(jī)器再鋪上一層粉末繼續(xù)進(jìn)行激光掃描，直到3D打印對(duì)象完成。隨著燒結(jié)過程的進(jìn)行，活塞板逐層下降，零件逐層成形，箱體中的粉料逐漸增加。零件成形完畢后，活塞板逐漸上升，同時(shí)清理未燒結(jié)成形的粉料，得到最終成形的零件。

隨著SLS技術(shù)在汽車、模具、航空航天等領(lǐng)域中的逐漸成熟，成形零件也逐漸由最初的原型件向功能性零件轉(zhuǎn)變，零件成形尺寸、強(qiáng)度要求也在不斷提高。與現(xiàn)有激光選區(qū)燒結(jié)設(shè)備相比，大尺寸成型對(duì)選區(qū)燒結(jié)裝備的成形箱體尺寸、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及穩(wěn)定性提出較高的要求，現(xiàn)有的粉床結(jié)構(gòu)不管從結(jié)構(gòu)緊湊性還是功能穩(wěn)定性都已無法滿足大尺寸激光選區(qū)燒結(jié)工藝要求。

目前SLS設(shè)備中最常用的粉床升降機(jī)構(gòu)為柱塞式升降機(jī)構(gòu)，通過電動(dòng)缸或電動(dòng)推桿等頂起裝置控制活塞板的升降，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)粉床的升降。該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方式簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)高精度閉環(huán)控制，是最為常用的粉床升降機(jī)構(gòu)。但是，柱塞式升降機(jī)構(gòu)本身決定了頂起裝置的運(yùn)動(dòng)行程一定大于Z軸方向成形尺寸，隨著零件成形尺寸的不斷增大，頂起裝置的運(yùn)動(dòng)行程也在不斷增大，成形幅面的增大造成箱體中的粉料重量增加，成形箱體不得不選用大負(fù)載的頂起機(jī)構(gòu)，大負(fù)載頂起機(jī)構(gòu)同時(shí)又伴隨著較大的安裝體積，因此，Z軸方向頂起機(jī)構(gòu)所占的空間通常比成形區(qū)域所占的空間還要大，面對(duì)大尺寸激光選區(qū)燒結(jié)設(shè)備時(shí)，柱塞式升降機(jī)構(gòu)的對(duì)空間的要求無法讓人滿意。

另一種常用的粉床升降機(jī)構(gòu)為雙側(cè)提升抬轎式機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)在成形箱體兩側(cè)開設(shè)通槽，通過橫梁將活塞板與外部絲杠螺母連接，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)螺母升降運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)活塞板的升降運(yùn)動(dòng)。抬轎式升降機(jī)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)是將箱體底部的頂起機(jī)構(gòu)更換為箱體兩側(cè)的提升機(jī)構(gòu)，直接降低了成形箱體Z軸方向的高度，不足之處在于箱體兩側(cè)的通槽處采用動(dòng)態(tài)密封，使用過程中會(huì)隨著活塞板的升降存在粉料泄漏問題。隨著設(shè)備使用，粉末顆粒對(duì)密封元件的磨損逐漸加劇，粉料泄漏現(xiàn)象更為嚴(yán)重，尤其針對(duì)大尺寸選區(qū)燒結(jié)設(shè)備，加工周期長(zhǎng)，零件尺寸大，粉料泄漏影響零件邊緣成形精度，甚至導(dǎo)致成形失敗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種大尺寸激光選區(qū)燒結(jié)粉床升降機(jī)構(gòu)，可以降低提升機(jī)構(gòu)Z軸方向的高度，有效解決粉料泄漏的問題，提高粉床升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊性和工藝穩(wěn)定性。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種大尺寸激光選區(qū)燒結(jié)粉床升降機(jī)構(gòu)，包括成形箱體1，成形箱體1四周均布有升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2，在成形箱體1上還設(shè)有測(cè)量控制機(jī)構(gòu)3。

所述的成形箱體1包括箱體側(cè)板4及其內(nèi)部的活塞板5，活塞板5與箱體側(cè)板4通過毛氈密封，活塞板5上固定有網(wǎng)板6，箱體側(cè)板4的底部外側(cè)連接有成形箱體下橫板8，箱體側(cè)板4的上部外側(cè)連接有成形箱體上橫板7。

所述的升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2包括固定在成形箱體下橫板8上的升降電機(jī)及減速器9，升降電機(jī)及減速器9的輸出和絲杠10的一端連接，絲杠10的另一端連接在成形箱體上橫板7上，和絲杠10配合的絲杠螺母12上連接有絲杠升降橫板11，絲杠升降橫板11上表面和第一升降鏈條13的一端連接，第一升降鏈條13的另一端通過第一升降鏈輪14導(dǎo)向后和活塞板5的上表面連接，第一升降鏈輪14固定在箱體側(cè)板4的頂部；絲杠升降橫板11下表面和第二升降鏈條15的一端連接，第二升降鏈條15的另一端通過第二升降鏈輪16導(dǎo)向后和活塞板5的下表面連接，第二升降鏈輪16固定在箱體側(cè)板4的底部。

所述的測(cè)量控制機(jī)構(gòu)3包括測(cè)量鏈條19，測(cè)量鏈條19的一端連接在活塞板5的下表面，測(cè)量鏈條19的另一端依次經(jīng)過第一測(cè)量鏈輪20、第二測(cè)量鏈輪21導(dǎo)向后和光柵尺17上的光柵尺讀數(shù)頭18連接，第一測(cè)量鏈輪20連接在箱體側(cè)板4的底端，第二測(cè)量鏈輪21連接在成形箱體上橫板7上。

所述的光柵尺讀數(shù)頭18下端懸掛重塊22。

所述的重塊22連接在導(dǎo)向桿23上，導(dǎo)向桿23連接在成形箱體上橫板7和成形箱體下橫板8之間。

所述的光柵尺17將活塞板5運(yùn)動(dòng)位移測(cè)量結(jié)果反饋控制系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)活塞板5升降位移進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

(1)縮短了Z軸方向尺寸：本發(fā)明通過成型箱體1四周的升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2實(shí)現(xiàn)活塞板5的升降，取代柱塞式升降機(jī)構(gòu)中的頂起裝置，最大限度的節(jié)省成形箱體Z軸方向的空間，大大降低激光選區(qū)燒結(jié)設(shè)備的整體高度，進(jìn)而降低安裝調(diào)試及維修的要求。

(2)避免了成形箱體兩側(cè)的粉料泄漏問題：與現(xiàn)有的抬轎式升降結(jié)構(gòu)相比，成形箱體1的箱體側(cè)板4無需開通槽，安裝調(diào)試過程中不需要考慮箱體側(cè)板4的密封問題，降低了安裝調(diào)試的難度同時(shí)也提高了設(shè)備的工藝穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為測(cè)量控制機(jī)構(gòu)3的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

參照?qǐng)D1，一種大尺寸激光選區(qū)燒結(jié)粉床升降機(jī)構(gòu)，包括成形箱體1，成形箱體1四周均布有升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2，保證升降過程的穩(wěn)定性，在成形箱體1上還設(shè)有測(cè)量控制機(jī)構(gòu)3，保證升降過程的位移精度。

如圖2所示，所述的成形箱體1包括箱體側(cè)板4及其內(nèi)部的活塞板5，活塞板5與箱體側(cè)板4通過毛氈密封，活塞板5上固定有網(wǎng)板6，箱體側(cè)板4的底部外側(cè)連接有成形箱體下橫板8，箱體側(cè)板4的上部外側(cè)連接有成形箱體上橫板7。

所述的升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2包括固定在成形箱體下橫板8上的升降電機(jī)及減速器9，升降電機(jī)及減速器9的輸出和絲杠10的一端連接，絲杠10的另一端連接在成形箱體上橫板7上，和絲杠10配合的絲杠螺母12上連接有絲杠升降橫板11，絲杠升降橫板11上表面和第一升降鏈條13的一端連接，第一升降鏈條13的另一端通過第一升降鏈輪14導(dǎo)向后和活塞板5的上表面連接，第一升降鏈輪14固定在箱體側(cè)板4的頂部；絲杠升降橫板11下表面和第二升降鏈條15的一端連接，第二升降鏈條15的另一端通過第二升降鏈輪16導(dǎo)向后和活塞板5的下表面連接，第二升降鏈輪16固定在箱體側(cè)板4的底部，通過絲杠10將升降電機(jī)及減速器9的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為絲杠螺母12的升降運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)絲杠升降橫板11的升降，進(jìn)而將絲杠升降橫板11的升降運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞板5的升降運(yùn)動(dòng)。

如圖3所示，所述的測(cè)量控制機(jī)構(gòu)3包括測(cè)量鏈條19，測(cè)量鏈條19的一端連接在活塞板5的下表面，測(cè)量鏈條19的另一端依次經(jīng)過第一測(cè)量鏈輪20、第二測(cè)量鏈輪21導(dǎo)向后和光柵尺17上的光柵尺讀數(shù)頭18連接，第一測(cè)量鏈輪20連接在箱體側(cè)板4的底端，第二測(cè)量鏈輪21連接在成形箱體上橫板7上，為避免活塞板5下降過程中光柵尺讀數(shù)頭18僅依靠自重?zé)o法順利下降，光柵尺讀數(shù)頭18下端懸掛重塊22，為避免下降過程中重塊22擺動(dòng)影響光柵尺17測(cè)量精度，重塊22連接在導(dǎo)向桿23上，導(dǎo)向桿23連接在成形箱體上橫板7和成形箱體下橫板8之間，實(shí)現(xiàn)光柵尺17對(duì)活塞板5升降位移的直接測(cè)量。

所述的光柵尺17將活塞板5運(yùn)動(dòng)位移測(cè)量結(jié)果反饋控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)對(duì)活塞板5升降位移進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

本發(fā)明的工作原理為：升降電機(jī)及減速器9接收到運(yùn)動(dòng)信號(hào)后轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，絲杠螺母12沿絲杠10上升一個(gè)層厚，絲杠升降橫板11上升，帶動(dòng)第二升降鏈條15拉動(dòng)活塞板5，活塞板5帶動(dòng)網(wǎng)板6下降一個(gè)層厚，第一升降鏈條13保證活塞板5的水平，升降運(yùn)動(dòng)完成后，進(jìn)行當(dāng)前層的鋪粉和燒結(jié)，當(dāng)前層燒結(jié)完成后，活塞板5繼續(xù)下降一個(gè)層厚，完成后續(xù)零件的燒結(jié)；當(dāng)零件制作完成后，成形箱體1整體移出至清粉區(qū)域，升降電機(jī)及減速器9反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)絲杠螺母9和絲杠升降橫板11下降，第一升降鏈條13將活塞板5提升一定高度，方便零件取出。

活塞板5升降過程中，光柵尺讀數(shù)頭18直接測(cè)量活塞板5升降位移，并將測(cè)量結(jié)果反饋控制系統(tǒng)，反饋控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)對(duì)活塞板5升降位移進(jìn)行補(bǔ)償，提高活塞板5升降運(yùn)動(dòng)的精度。