一种用于选择性激光烧结的纤维植入装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于选择性激光烧结的纤维植入装置，包括纤维输送机构、第一工作臂、第二工作臂、支架和竖向移动机构，其中，所述第一工作臂和第二工作臂的上端分别通过第一横向移动机构和第二横向移动机构与支架连接，所述第一工作臂的下端设有可夹紧和松开纤维的第一夹紧机构，所述第二工作臂的下端设有可夹紧和松开纤维的第二夹紧机构，所述第二工作臂的下端还设有用于切断纤维的切断机构；所述竖向移动机构的固定端与机架连接，活动端与所述支架连接。本实用新型的纤维植入装置可以在选择性激光烧结工艺中高效地向粉末中铺设纤维层。
【专利说明】一种用于选择性激光烧结的纤维植入装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种选择性激光烧结工艺中应用到的设备，具体涉及一种用于选择性激光烧结的纤维植入装置。
【背景技术】
[0002]选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,简称SLS)是目前一种被广泛应用的快速成型技术，其成型工艺原理是:首先建立目标零件的计算机三维模型，然后用分层软件将三维模型进行切片处理，得到每一个加工层面的数据信息，在计算机控制下，根据切片层面信息，利用激光束对可热熔的粉末材料逐层扫描烧结，完成目标加工的制造。该技术的优势在于不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，速度快，效率高，能够实现自由形状实体的自动化制造，正在受到越来越广泛的重视。
[0003]目前SLS技术所采用的原料为粉末材料，其种类包括:高分子粉末材料、高分子与无机物复合粉末材料、高分子与金属复合粉末材料、陶瓷粉末材料和金属粉末材料。粉末材料经过激光烧结之后，其成型件的强度较低，导致其强度不高的主要原因是其质地疏松、密度较低。虽然在粉末材料中混合玻璃纤维、玻璃微珠、矿物纤维、碳纤维等增强材料可以提高成型件的强度，但这些增强材料在粉末材料中的排列是杂乱无序的，而且增强材料在成型产品中的长径比比较低，导致最终成型件的强度特别是冲击强度仍然较低，达不到成型件机械性能测试要求或者作为最终产品直接使用的性能要求。
[0004]本 申请人:的一个在先发明专利申请(公布号为CN102990933A)中公开了一种选择性激光烧结工艺的实施方法以及纤维植入装置，所述实施方法通过在烧结时向烧结粉末中植入由高长径比且有序排列的纤维构成的纤维层，大大提高成型件的强度。所述纤维植入装置能够将纤维丝(或纤维布、纤维束、纤维毡)铺设到烧结粉末中，但是该纤维植入装置的可靠性和工作效率还存不足，有待进一步提升。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于选择性激光烧结的纤维植入装置，该纤维植入装置可以在选择性激光烧结工艺中高效地向粉末中铺设纤维层。
[0006]本实用新型实现上述目的的技术方案为:
[0007]—种用于选择性激光烧结的纤维植入装置，其特征在于，包括纤维输送机构、第一工作臂、第二工作臂、支架和竖向移动机构，其中，所述第一工作臂和第二工作臂的上端分别通过第一横向移动机构和第二横向移动机构与支架连接，所述第一工作臂的下端设有可夹紧和松开纤维的第一夹紧机构，所述第二工作臂的下端设有可夹紧和松开纤维的第二夹紧机构，所述第二工作臂的下端还设有用于切断纤维的切断机构；所述竖向移动机构的固定端与机架连接，活动端与所述支架连接。
[0008]本实用新型的一个优选方案，其中，所述纤维输送机构由两对或两对以上的输送辊组成。采用该优选方案的目的在于，通过输送辊对纤维进行输送，结构简单，便于实现。[0009]本实用新型的一个优选方案，其中，所述第一横向移动机构包括电机、丝杠副、滑块以及滑槽，其中，所述滑槽设置于支架内，所述滑块匹配于滑槽内，所述丝杠副中的丝杠与电机主轴连接，丝杠副中的丝杠螺母设置在滑块内；所述第一工作臂的上端连接在滑块上。采用该优选方案的目的在于，通过丝杠副推动滑块沿着滑槽滑动，从而实现对第一工作臂的横向移动控制，以便对夹紧的纤维进行拉伸、移动。
[0010]本实用新型的一个优选方案，其中，所述第二横向移动机构包括电机、丝杠副、滑块以及滑槽，其中，所述滑块匹配于滑槽内，所述丝杠副中的丝杠与电机主轴连接，丝杠副中的丝杠螺母设置在滑块内；所述第二工作臂的上端连接在滑块上。采用该优选方案的目的在于，通过丝杠副推动滑块沿着滑槽滑动，从而实现对第二工作臂的横向移动控制，配合第一工作臂，将切断后的纤维夹紧并移送到烧结装置的上方。
[0011]本实用新型的一个优选方案，其中，所述第一夹紧机构由上下两个夹块以及伸缩机构组成，其中，上夹块固定在第一工作臂的下端，下夹块相对地的设置于上夹块的下方，所述伸缩机构的固定端连接在上夹块上，活动端连接在下夹块上。采用该优选方案的目的在于，通过伸缩机构带动下夹块上下运动，从而实现对纤维的夹紧和松开。
[0012]本实用新型的一个优选方案，其中，所述第二夹紧机构由上下两个夹块以及伸缩机构组成，其中，上夹块固定在第二工作臂的下端，下夹块相对地的设置于上夹块的下方，所述伸缩机构的固定端连接在上夹块上，活动端连接在下夹块上。采用该优选方案的目的在于，通过伸缩机构带动下夹块上下运动，从而实现对纤维的夹紧和松开。
[0013]本实用新型的一个优选方案，其中，所述切断机构包括切刀以及可推动切刀上下运动的动力机构，其中，所述切刀设置于第二工作臂的下端的安装槽内，该安装槽向下贯穿所述上夹块；所述切刀的刀刃朝下，所述下夹块的上端在与切刀相对的位置设有凹槽。通过动力机构推动切刀向下运动将纤维切断，所述下夹块上的凹槽的作用在于，切割时纤维处于被夹紧装置，设置该凹槽可以防止刀刃撞击到下夹块上而造成损坏。
[0014]本实用新型的一个优选方案，其中，所述竖向移动机构由气缸构成，该气缸的缸体部分固定在机架上，活塞杆部分连接在支架上。通过该气缸带动支架上下运动，进而带动被第一夹紧机构和第二夹紧机构夹住的纤维向下运动，铺设在粉末层中。
[0015]本实用新型的一个优优选方案，其中，所述第一夹紧机构为气缸。采用气缸控制夹块的夹紧和松开，具有控制简便、结构简单等优点。
[0016]本实用新型的一个优优选方案，其中，所述切断机构中的动力机构为气缸。采用气缸控制切刀工作，具有控制简便、结构简单等优点。
[0017]本实用新型的用于选择性激光烧结的纤维植入装置的工作原理是:
[0018]工作前，第一工作臂和第二工作臂靠近在一起，输送机构将纤维输送至第一夹紧机构和第二夹紧机构的夹块之间，接着第一夹紧机构工作，将纤维的端部夹住，然后第一横向移动机构工作，将纤维拉动设定的长度；接着第二夹紧机构工作，将纤维夹住，然后切断机构工作，将纤维切断；接着第一横向移动机构和第二横向移动机构同时工作，将切断且被夹住的纤维移送至烧结粉末层的上方；最后竖向移动机构工作，将纤维向下输送至烧结粉末层上，第一夹紧机构和第二夹紧机构松开，纤维停留在烧结粉末层上，竖向移动机构向上运动，实现烧结工艺中纤维的植入。
[0019]本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果:[0020]1、本实用新型中，可一次性地将一定宽度的纤维移送到烧结粉末层中，工作效率大大提闻。
[0021]2、将纤维送到烧结粉末层之前，可让纤维处于拉紧状态，从而避免放置到烧结粉末层中的纤维发生卷曲。
[0022]3、移送纤维前，由于纤维的两端均被夹紧，并按设定路径移动至烧结粉末上，因此可靠性大大提高，纤维的植入不会偏离设定的位置。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的用于选择性激光烧结的纤维植入装置的一个【具体实施方式】的结构示意图。
[0024]图2和图3为图1第一工作臂部分的结构示意图，其中，图2为主视图，图3为左视图。
[0025]图4和图5为图1中第二工作臂部分的结构示意图，其中，图4为主视图，图5为右视图。
[0026]图6为图1所示实施方式的一个使用状态图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0028]参见图1，本实用新型的用于选择性激光烧结的纤维植入装置包括纤维输送机构、第一工作臂4、第二工作臂5、支架12和竖向移动机构15，其中，所述第一工作臂4和第二工作臂5的上端分别通过第一横向移动机构和第二横向移动机构与支架12连接,所述第一工作臂4的下端设有可夹紧和松开纤维I的第一夹紧机构，所述第二工作臂5的下端设有可夹紧和松开纤维I的第二夹紧机构，所述第二工作臂5的下端还设有用于切断纤维I的切断机构；所述竖向移动机构15的固定端与机架16连接,活动端与所述支架12连接。
[0029]参见图1，所述纤维输送机构由三对输送辊3组成，纤维I收卷在卷筒2上，端部从上述输送辊3中穿过。通过输送辊3对纤维I进行输送，结构简单，便于实现。
[0030]参见图1?图5，所述支架12为一根横向延伸的梁体，支架12内设有两个并列的滑槽，分别用于安装第一工作臂4和第二工作臂5，并让它们在其上沿横向移动；同时与竖向移动机构15连接，以便能够带动第一工作臂4和第二工作臂5上下运动。
[0031]参见图1?图3，所述第一横向移动机构包括电机13、丝杠副、滑块18以及滑槽，其中，所述电机13固定在支架12的左端，所述滑槽设置于支架12内，所述滑块18匹配于滑槽内，所述丝杠副中的丝杠17与电机13主轴连接，丝杠副中的丝杠螺母19设置在滑块18内；所述第一工作臂4的上端连接在滑块18上。通过丝杠副推动滑块18沿着滑槽滑动，从而实现对第一工作臂4的横向移动控制，以便对夹紧的纤维I进行拉伸、移动。
[0032]参见图1、图4和图5，所述第二横向移动机构包括电机14、丝杠副、滑块21以及滑槽，其中，所述电机14固定于支架12的右端，所述滑块21匹配于滑槽内，所述丝杠副中的丝杠20与电机14主轴连接，丝杠副中的丝杠螺母22设置在滑块21内；所述第一工作臂4的上端连接在滑块21上。通过丝杠副推动滑块21沿着滑槽滑动，从而实现对第二工作臂5的横向移动控制，配合第一工作臂4，将切断后的纤维I夹紧并移送到烧结装置的上方。
[0033]参见图1?图3，所述第一夹紧机构由上下两个夹块以及伸缩机构10组成，其中，上夹块6固定在第一工作臂4的下端，下夹块7相对地的设置于上夹块6的下方，所述伸缩机构10的固定端连接在上夹块6上，活动端连接在下夹块7上；所述伸缩机构10为气缸。通过气缸带动下夹块7上下运动，从而实现对纤维I的夹紧和松开。
[0034]参见图1、图4和图5，所述第二夹紧机构由上下两个夹块以及伸缩机构11组成，其中，上夹块8固定在第二工作臂5的下端，下夹块9相对地的设置于上夹块8的下方，所述伸缩机构11的固定端连接在上夹块8上,活动端连接在下夹块9上；所述伸缩机构11为气缸。通过气缸带动下夹块9上下运动，从而实现对纤维I的夹紧和松开。
[0035]参见图5，所述切断机构包括切刀23以及可推动切刀23上下运动的动力机构24，其中，所述切刀23设置于第二工作臂5的下端的安装槽内，该安装槽向下贯穿所述上夹块8 ;所述切刀23的刀刃朝下，所述下夹块9的上端在与切刀23相对的位置设有凹槽9-1。所述动力机构24为气缸，该气缸也固定于所述安装槽内。通过气缸推动切刀23向下运动将纤维I切断，所述下夹块9上的凹槽9-1的作用在于，切割时纤维I处于被夹紧装置，设置该凹槽9-1可以防止刀刃撞击到下夹块9上而造成损坏。
[0036]参见图1，所述竖向移动机构15由气缸构成，该气缸的缸体部分固定在机架16上，活塞杆部分连接在支架12上。通过该气缸带动支架12上下运动，进而带动被第一夹紧机构和第二夹紧机构夹住的纤维I向下运动，铺设在粉末层中。
[0037]下面结合附图对本实用新型的用于选择性激光烧结的纤维植入装置的工作过程做详细的描述:
[0038]参见图6，选择性激光烧结装置主要包括烧结装置27、铺粉装置26和激光装置25，其工作过程是，铺粉装置26先向烧结装置27中铺上一层粉末，然后纤维植入装置向粉末层中铺设一层纤维，然后铺粉装置26再铺上一层粉末，最后利用激光装置25进行激光烧结。
[0039]工作前，第一工作臂4和第二工作臂5靠近在一起,分别位于位置Al和BI ;输送机构将纤维I输送至第一夹紧机构和第二夹紧机构的夹块之间，接着第一夹紧机构工作，将纤维I的端部夹住，然后第一横向移动机构工作，将纤维I拉动设定的长度，此时第一工作臂4位于位置A2 ;接着第二夹紧机构工作，将纤维I夹住，然后切断机构工作，将纤维I切断；接着第一横向移动机构和第二横向移动机构同时工作，将切断且被夹住的纤维I移送至烧结粉末层的上方，此时第一工作臂4位于位置A3，第二工作臂5位于位置B2 ;最后竖向移动机构15工作，将纤维I向下输送至烧结粉末层上，此时第一工作臂4位于位置A4，第二工作臂5位于位置B3，第一夹紧机构和第二夹紧机构松开，纤维I停留在烧结粉末层上，竖向移动机构15向上运动，实现烧结工艺中纤维I的植入。
[0040]上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于选择性激光烧结的纤维植入装置，其特征在于，包括纤维输送机构、第一工作臂、第二工作臂、支架和竖向移动机构，其中，所述第一工作臂和第二工作臂的上端分别通过第一横向移动机构和第二横向移动机构与支架连接，所述第一工作臂的下端设有可夹紧和松开纤维的第一夹紧机构，所述第二工作臂的下端设有可夹紧和松开纤维的第二夹紧机构，所述第二工作臂的下端还设有用于切断纤维的切断机构；所述竖向移动机构的固定端与机架连接，活动端与所述支架连接。
2.根据权利要求1所述的用于选择性激光烧结的纤维植入装置，其特征在于，所述纤维输送机构由两对或两对以上的输送辊组成。
3.根据权利要求1或2所述的用于选择性激光烧结的纤维植入装置，其特征在于，所述第一横向移动机构包括电机、丝杠副、滑块以及滑槽，其中，所述滑槽设置于支架内，所述滑块匹配于滑槽内，所述丝杠副中的丝杠与电机主轴连接，丝杠副中的丝杠螺母设置在滑块内；所述第一工作臂的上端连接在滑块上。
4.根据权利要求1或2所述的用于选择性激光烧结的纤维植入装置，其特征在于，所述第二横向移动机构包括电机、丝杠副、滑块以及滑槽，其中，所述滑块匹配于滑槽内，所述丝杠副中的丝杠与电机主轴连接，丝杠副中的丝杠螺母设置在滑块内；所述第二工作臂的上端连接在滑块上。
5.根据权利要求3所述的用于选择性激光烧结的纤维植入装置，其特征在于，所述第一夹紧机构由上下两个夹块以及伸缩机构组成，其中，上夹块固定在第一工作臂的下端，下夹块相对地的设置于上夹块的下方，所述伸缩机构的固定端连接在上夹块上，活动端连接在下夹块上。
6.根据权利要求4所述的用于选择性激光烧结的纤维植入装置，其特征在于，所述第二夹紧机构由上下两个夹块以及伸缩机构组成，其中，上夹块固定在第二工作臂的下端，下夹块相对地的设置于上夹块的下方，所述伸缩机构的固定端连接在上夹块上，活动端连接在下夹块上。
7.根据权利要求6所述的用于选择性激光烧结的纤维植入装置，其特征在于，所述切断机构包括切刀以及可推动切刀上下运动的动力机构，其中，所述切刀设置于第二工作臂的下端的安装槽内，该安装槽向下贯穿所述上夹块；所述切刀的刀刃朝下，所述下夹块的上端在与切刀相对的位置设有凹槽。
8.根据权利要求1所述的用于选择性激光烧结的纤维植入装置，其特征在于，所述竖向移动机构由气缸构成，该气缸的缸体部分固定在机架上，活塞杆部分连接在支架上。
9.根据权利要求3所述的用于选择性激光烧结的纤维植入装置，其特征在于，所述第一夹紧机构为气缸。
10.根据权利要求7所述的用于选择性激光烧结的纤维植入装置，其特征在于，所述切断机构中的动力机构为气缸。
【文档编号】B29C67/00GK203752535SQ201420119924
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月17日 优先权日:2014年3月17日
【发明者】余金文, 凌毅 申请人:余金文, 凌毅