本發(fā)明涉及選擇性激光燒結技術領域，尤其涉及一種大尺寸激光選區(qū)燒結粉床升降機構。

背景技術：

選擇性激光燒結技術(Selective Laser Sintering，簡稱SLS)主要使用高能激光束根據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熔化燒結在一起，粉床下降一個掃描層厚，然后由機器再鋪上一層粉末繼續(xù)進行激光掃描，直到3D打印對象完成。隨著燒結過程的進行，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，同時清理未燒結成形的粉料，得到最終成形的零件。

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

目前SLS設備中最常用的粉床升降機構為柱塞式升降機構，通過電動缸或電動推桿等頂起裝置控制活塞板的升降，進而實現(xiàn)粉床的升降。該機構運動方式簡單，可實現(xiàn)高精度閉環(huán)控制，是最為常用的粉床升降機構。但是，柱塞式升降機構本身決定了頂起裝置的運動行程一定大于Z軸方向成形尺寸，隨著零件成形尺寸的不斷增大，頂起裝置的運動行程也在不斷增大，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載的頂起機構，大負載頂起機構同時又伴隨著較大的安裝體積，因此，Z軸方向頂起機構所占的空間通常比成形區(qū)域所占的空間還要大，面對大尺寸激光選區(qū)燒結設備時，柱塞式升降機構的對空間的要求無法讓人滿意。

另一種常用的粉床升降機構為雙側提升抬轎式機構，該機構在成形箱體兩側開設通槽，通過橫梁將活塞板與外部絲杠螺母連接，絲杠轉動帶動螺母升降運動，進而實現(xiàn)活塞板的升降運動。抬轎式升降機構最大的優(yōu)點是將箱體底部的頂起機構更換為箱體兩側的提升機構，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的通槽處采用動態(tài)密封，使用過程中會隨著活塞板的升降存在粉料泄漏問題。隨著設備使用，粉末顆粒對密封元件的磨損逐漸加劇，粉料泄漏現(xiàn)象更為嚴重，尤其針對大尺寸選區(qū)燒結設備，加工周期長，零件尺寸大，粉料泄漏影響零件邊緣成形精度，甚至導致成形失敗。

技術實現(xiàn)要素：

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

為了達到上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為：

一種大尺寸激光選區(qū)燒結粉床升降機構，包括成形箱體1，成形箱體1四周均布有升降傳動機構2，在成形箱體1上還設有測量控制機構3。

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

所述的升降傳動機構2包括固定在成形箱體下橫板8上的升降電機及減速器9，升降電機及減速器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固定在箱體側板4的底部。

所述的測量控制機構3包括測量鏈條19，測量鏈條19的一端連接在活塞板5的下表面，測量鏈條19的另一端依次經過第一測量鏈輪20、第二測量鏈輪21導向后和光柵尺17上的光柵尺讀數(shù)頭18連接，第一測量鏈輪20連接在箱體側板4的底端，第二測量鏈輪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連接在導向桿23上，導向桿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運動位移測量結果反饋控制系統(tǒng)，系統(tǒng)對活塞板5升降位移進行補償，實現(xiàn)閉環(huán)控制。

與現(xiàn)有技術相比，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1四周的升降傳動機構2實現(xiàn)活塞板5的升降，取代柱塞式升降機構中的頂起裝置，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)燒結設備的整體高度，進而降低安裝調試及維修的要求。

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

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖。

圖2為升降傳動機構2的結構示意圖。

圖3為測量控制機構3的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作詳細描述。

參照圖1，一種大尺寸激光選區(qū)燒結粉床升降機構，包括成形箱體1，成形箱體1四周均布有升降傳動機構2，保證升降過程的穩(wěn)定性，在成形箱體1上還設有測量控制機構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包括箱體側板4及其內部的活塞板5，活塞板5與箱體側板4通過毛氈密封，活塞板5上固定有網板6，箱體側板4的底部外側連接有成形箱體下橫板8，箱體側板4的上部外側連接有成形箱體上橫板7。

所述的升降傳動機構2包括固定在成形箱體下橫板8上的升降電機及減速器9，升降電機及減速器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固定在箱體側板4的底部，通過絲杠10將升降電機及減速器9的旋轉運動轉化為絲杠螺母12的升降運動，帶動絲杠升降橫板11的升降，進而將絲杠升降橫板11的升降運動轉化為活塞板5的升降運動。

如圖3所示，所述的測量控制機構3包括測量鏈條19，測量鏈條19的一端連接在活塞板5的下表面，測量鏈條19的另一端依次經過第一測量鏈輪20、第二測量鏈輪21導向后和光柵尺17上的光柵尺讀數(shù)頭18連接，第一測量鏈輪20連接在箱體側板4的底端，第二測量鏈輪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僅依靠自重無法順利下降，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擺動影響光柵尺17測量精度，重塊22連接在導向桿23上，導向桿23連接在成形箱體上橫板7和成形箱體下橫板8之間，實現(xiàn)光柵尺17對活塞板5升降位移的直接測量。

所述的光柵尺17將活塞板5運動位移測量結果反饋控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)對活塞板5升降位移進行補償，實現(xiàn)閉環(huán)控制。

本發(fā)明的工作原理為：升降電機及減速器9接收到運動信號后轉動一定角度，絲杠螺母12沿絲杠10上升一個層厚，絲杠升降橫板11上升，帶動第二升降鏈條15拉動活塞板5，活塞板5帶動網板6下降一個層厚，第一升降鏈條13保證活塞板5的水平，升降運動完成后，進行當前層的鋪粉和燒結，當前層燒結完成后，活塞板5繼續(xù)下降一個層厚，完成后續(xù)零件的燒結；當零件制作完成后，成形箱體1整體移出至清粉區(qū)域，升降電機及減速器9反向轉動，帶動絲杠螺母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直接測量活塞板5升降位移，并將測量結果反饋控制系統(tǒng)，反饋控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)對活塞板5升降位移進行補償，提高活塞板5升降運動的精度。