本發(fā)明屬于增材制造設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種增材制造成形缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，還涉及具有該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的成形缸和增材制造設(shè)備。

背景技術(shù)：

增材制造技術(shù)是基于三維CAD模型數(shù)據(jù)，通過(guò)增加材料逐層制造的方式。其是以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本，通過(guò)軟件分層離散和數(shù)控成形系統(tǒng)，利用高能束將材料進(jìn)行逐層堆積，最終疊加成形，制造出實(shí)體產(chǎn)品。

現(xiàn)有增材制造設(shè)備的成形缸為了保證良好的金屬粉末密封性，普遍采用活塞式升降機(jī)構(gòu)，即：由絲杠從成形平臺(tái)下方驅(qū)動(dòng)成形平臺(tái)上下進(jìn)給，因此，絲杠的長(zhǎng)度至少為成形高度的兩倍。為了控制設(shè)備的整體高度，就會(huì)使得增材制造設(shè)備可成形零件的高度受到限制，如果為了增加設(shè)備的可成形高度，則會(huì)使成形平臺(tái)下方的大量空間被絲杠所占用，使設(shè)備高度大幅度增加，進(jìn)一步會(huì)帶來(lái)設(shè)備組裝、維護(hù)成本的大大增加，給設(shè)備的使用也會(huì)帶來(lái)諸多不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種增材制造成形缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，解決現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)導(dǎo)致成型設(shè)備可成形高度受限的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明的另一目的是提供具有上述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的成形缸和增材制造設(shè)備。

本發(fā)明所采用的一個(gè)技術(shù)方案是，一種增材制造成形缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括懸臂升降系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)；懸臂升降系統(tǒng)包括懸臂和懸臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，懸臂包括一安裝于懸臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的安裝端和一用于固定基板的自由端，懸臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)懸臂上下進(jìn)給；動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)與懸臂相連，為懸臂提供一向上的補(bǔ)償力。

該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)還在于：

上述動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)包括氣缸、動(dòng)滑輪系統(tǒng)、氣壓傳感器和氣壓穩(wěn)壓器，氣缸固設(shè)于懸臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一側(cè)，動(dòng)滑輪系統(tǒng)包括傳動(dòng)輪、傳動(dòng)件及與傳動(dòng)輪軸相固連的傳動(dòng)輪支撐結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)輪通過(guò)傳動(dòng)輪支撐結(jié)構(gòu)固定在氣缸頂出桿頂端，跨過(guò)傳動(dòng)輪的傳動(dòng)件一端固定于懸臂上，另一端固定不動(dòng)；氣壓傳感器和氣壓穩(wěn)壓器位于氣缸進(jìn)氣氣路上，氣壓傳感器用于測(cè)量氣缸入口氣壓，氣壓穩(wěn)壓器用于驅(qū)動(dòng)氣缸并調(diào)節(jié)氣缸的入口氣壓；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括用于檢測(cè)并反饋懸臂受到的向下載荷力至驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器的測(cè)量裝置，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器根據(jù)向下載荷力控制氣壓穩(wěn)壓器調(diào)節(jié)氣缸的入口氣壓。

上述測(cè)量裝置為測(cè)量并反饋懸臂下降高度或懸臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)扭矩至所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器的測(cè)量裝置，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器根據(jù)懸臂下降高度或懸臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)扭矩計(jì)算懸臂受到的向下載荷力，并控制氣壓穩(wěn)壓器調(diào)節(jié)氣缸入口氣壓。

進(jìn)一步，測(cè)量裝置為用于懸臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的伺服電機(jī)，或設(shè)置于懸臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一側(cè)的光柵尺。

上述測(cè)量裝置還可以為安裝于懸臂上的測(cè)力裝置。

進(jìn)一步，上述動(dòng)滑輪系統(tǒng)為帶傳動(dòng)系統(tǒng)或鏈傳動(dòng)系統(tǒng)。

進(jìn)一步，上述傳動(dòng)輪支撐結(jié)構(gòu)上設(shè)置有用于保證所述動(dòng)態(tài)密封系統(tǒng)豎直上下運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置。

進(jìn)一步，上述懸臂升降系統(tǒng)還包括用于輔助懸臂沿豎直方向上下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步，上述氣缸進(jìn)氣管路上設(shè)有斷氣保護(hù)裝置。

本發(fā)明所采用的另一個(gè)技術(shù)方案是，一種增材制造成形缸，包括上述成形缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和成形室；成形室一側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有縱向開(kāi)口，懸臂自由端穿過(guò)縱向開(kāi)口伸入成形室內(nèi)，用于固定基板；跨過(guò)傳動(dòng)輪的傳動(dòng)件一端固定于懸臂位于成形缸外的部分上，另一端固定不動(dòng)。

本發(fā)明還提供了一種具有上述成形缸的增材制造設(shè)備。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明成形缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)采用懸臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)代替活塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得增材制造設(shè)備在有限高度的情況下，可成形高度大幅增加；同時(shí)，本發(fā)明通過(guò)設(shè)置動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)，為懸臂在下降過(guò)程中提供一個(gè)向上的補(bǔ)償力，使懸臂在下降過(guò)程中的受力得到優(yōu)化，提高了該成形缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的增材制造成形缸的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1.懸臂，2.絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，3.成形室，4.縱向開(kāi)口，5.基板，6.氣缸，7.滑輪支撐結(jié)構(gòu)，8.滑輪，9.傳動(dòng)帶，10.導(dǎo)向?qū)к墸?1.導(dǎo)向輪，12.氣壓穩(wěn)壓器，13.光柵尺，14.滑塊滑軌機(jī)構(gòu)，15.氣壓傳感器，16.伺服電機(jī)，17.驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施方式。

實(shí)施例1

本發(fā)明的增材制造成形缸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括懸臂升降系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)。

該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)中，懸臂升降系統(tǒng)包括懸臂1和絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2，如圖1所示，懸臂1一端安裝于絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2上，另一自由端用于固定基板5。絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2驅(qū)動(dòng)懸臂1上下進(jìn)給，帶動(dòng)基板5升降。絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2一側(cè)設(shè)置有滑塊滑軌機(jī)構(gòu)14，其與懸臂1相連，輔助懸臂1上下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，保證懸臂1沿豎直方向上下運(yùn)動(dòng)。懸臂1上表面設(shè)置有力傳感器，用于測(cè)量并反饋懸臂受到的向下載荷力。

動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)包括固設(shè)于絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2一側(cè)的氣缸6，氣缸頂出桿頂端通過(guò)滑輪支撐結(jié)構(gòu)7固定有滑輪8，跨過(guò)滑輪8的傳動(dòng)帶9一端固定于懸臂1位于成形缸外的部分上，另一端固定在機(jī)架上。滑輪8、傳動(dòng)帶9和滑輪支撐結(jié)構(gòu)7組成動(dòng)滑輪系統(tǒng)。懸臂1下降時(shí)，拉動(dòng)傳動(dòng)帶向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)動(dòng)滑輪系統(tǒng)向下運(yùn)動(dòng)?；喼谓Y(jié)構(gòu)7兩側(cè)設(shè)置有豎直方向的導(dǎo)向?qū)к?0，支撐結(jié)構(gòu)7上安裝有導(dǎo)向輪11，導(dǎo)向輪11可引導(dǎo)滑輪支撐結(jié)構(gòu)7沿導(dǎo)向?qū)к?0在豎直方向上直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，保證整個(gè)動(dòng)滑輪系統(tǒng)始終沿豎直方向運(yùn)動(dòng)。

氣缸6進(jìn)氣氣路上設(shè)置有氣壓傳感器15和氣壓穩(wěn)壓器12，氣壓傳感器15用于測(cè)量氣缸入口氣壓，氣壓穩(wěn)壓器12用于驅(qū)動(dòng)氣缸并調(diào)整氣缸的入口氣壓。力傳感器的測(cè)量結(jié)果反饋至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制器17，根據(jù)懸臂受到的向下載荷力控制氣壓穩(wěn)壓器12調(diào)節(jié)氣缸6的入口氣壓，進(jìn)而調(diào)整氣缸頂出桿的推力，使氣缸向上的輸出力始終近似等于向下載荷力，其中氣缸的輸出推力通過(guò)氣壓傳感器15測(cè)量得到并反饋至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制器17，這樣便可通過(guò)向上的補(bǔ)償力去平衡懸臂受到的向下載荷。

氣缸進(jìn)氣氣路上設(shè)有斷氣保護(hù)裝置，當(dāng)出現(xiàn)斷氣意外時(shí)，斷氣保護(hù)裝置會(huì)立刻切斷氣缸進(jìn)氣氣路，保證氣缸內(nèi)的氣體不會(huì)發(fā)生泄漏，仍然可對(duì)懸臂載荷進(jìn)行補(bǔ)償。

實(shí)施例2

該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)中，懸臂升降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，區(qū)別在于，懸臂1上不設(shè)置力傳感器，而通過(guò)用于絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2中的伺服電機(jī)16獲取懸臂下降高度或伺服電機(jī)扭矩，并將高度數(shù)據(jù)或扭矩?cái)?shù)據(jù)反饋到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制器17，通過(guò)計(jì)算得出該高度或扭矩下懸臂受到的向下載荷力，再調(diào)節(jié)氣壓穩(wěn)壓器12的入口氣壓，使其向上的補(bǔ)償力與懸臂受到的向下載荷相平衡。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，區(qū)別在于，動(dòng)滑輪系統(tǒng)由鏈輪、鏈條和鏈輪支撐結(jié)構(gòu)組成。

實(shí)施例3

該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)中，懸臂升降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，區(qū)別在于，懸臂1上不設(shè)置力傳感器，而通過(guò)在絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2上設(shè)置高度測(cè)量裝置，測(cè)量并反饋懸臂下降高度至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制器17，如在絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一側(cè)設(shè)置光柵尺13。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1。

上述增材制造成形缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程是：一方面，絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2驅(qū)動(dòng)懸臂1上下進(jìn)給，帶動(dòng)基板5上下運(yùn)動(dòng)。采用該懸臂升降系統(tǒng)代替活塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得增材制造設(shè)備在有限高度的情況下，可成形高度大幅增加。另一方面，粉末層不斷增厚，懸臂承受的載荷也相應(yīng)增大，通過(guò)直接或間接的測(cè)力裝置檢測(cè)懸臂承受的向下載荷力，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制器比較懸臂承受的向下載荷力與氣缸推力的大小，當(dāng)向下載荷力與氣缸推力差值的絕對(duì)值超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，通過(guò)氣壓穩(wěn)壓器調(diào)整輸入氣缸的目標(biāo)氣壓值，使氣缸推力始終約等于向下的載荷力。這樣便可通過(guò)向上的補(bǔ)償力去平衡懸臂受到的向下的載荷，保證懸臂驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

具有上述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的增材制造成形缸，在其側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有縱向開(kāi)口3，絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5位于成形室外，懸臂4一端安裝于絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5上，另一端穿過(guò)成形室側(cè)壁上的縱向開(kāi)口3伸入成形室1內(nèi)，基板2位于成形室內(nèi)并固定在懸臂4上。絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)懸臂4沿縱向開(kāi)口3上下進(jìn)給，帶動(dòng)基板2在成形室內(nèi)升降。該結(jié)構(gòu)保證了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與成形室的配合，進(jìn)而使得增材制造設(shè)備在有限高度的情況下，可成形高度大幅增加。

本發(fā)明成形缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)采用懸臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)代替活塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得增材制造設(shè)備在有限高度的情況下，可成形高度大幅增加；同時(shí)，本發(fā)明通過(guò)設(shè)置動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)，為懸臂在下降過(guò)程中提供一個(gè)向上的補(bǔ)償力，使懸臂在下降過(guò)程中的受力得到優(yōu)化，提高了該成形缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。

本發(fā)明以上描述只是部分實(shí)施例，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式。上述的具體實(shí)施方式是示意性的，并不是限制性的。凡是采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，所有具體拓展均屬本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。