一種適用于FDM的多功能輸送定位裝置

王紅霞，陳翔宇，周永華，龐登懷，茍牛紅，蔣發(fā)根，田海瑞，周景吉

（寧夏共享機(jī)床輔機(jī)有限公司，寧夏銀川 750021）

FDM打印工件對恒溫性和定位精度要求高，且要在整機(jī)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)熔融打印、切屑加工以及恒溫軟化工作；傳統(tǒng)的承載、輸送定位裝置無法滿足要求，有必要設(shè)計(jì)出一種特殊的承載輸送定位裝置來解決FDM打印工件的承載、輸送定位[1，2]。

1 研制過程

所述一種多功能輸送定位裝置包括：打印區(qū)承載輸送定位輥道單元 (服務(wù)于螺桿擠塑打印工作區(qū)域)、0～180°中轉(zhuǎn)輥道單元 (服務(wù)于螺桿擠塑打印機(jī)、五軸加工中心及上下料中轉(zhuǎn)緩存保溫輥道)、上下料中轉(zhuǎn)緩存保溫輥道單元、加工區(qū)承載輸送定位輥道單元 (服務(wù)于五軸加工中心工作區(qū)域)以及恒溫雙層工作平臺單元五大部件。

所述打印區(qū)承載輸送定位輥道單元 (服務(wù)于螺桿擠塑打印工作區(qū)域)由旋轉(zhuǎn)側(cè)壓式擺缸模組(含懸臂支撐機(jī)構(gòu))、側(cè)部連接承載鈑金、重載輸送輥筒模組、雙錐頭柔性引導(dǎo)裝置(含電控檢測)、端部限位鈑金、U型滾筒輸送承載座、內(nèi)藏式可調(diào)地腳、氣缸頂升錐窩導(dǎo)向精定位裝置、打印區(qū)上部可調(diào)式模塊承載框架、打印區(qū)下部可調(diào)式模塊承載框架、調(diào)平機(jī)構(gòu)、密封鈑金、接近式位置傳感器、鏈條傳動(dòng)裝置、可調(diào)式緩沖定位限位裝置(含電控檢測)、打印區(qū)下置式減速電機(jī)構(gòu)成。

所述0～180°中轉(zhuǎn)輥道單元 (服務(wù)于螺桿擠塑打印機(jī)、五軸加工中心及上下料中轉(zhuǎn)緩存保溫輥道)由重載輸送輥筒模組、U型滾筒輸送承載座、內(nèi)藏式可調(diào)地腳、調(diào)平機(jī)構(gòu)、密封鈑金、接近式位置傳感器、鏈條傳動(dòng)裝置、中轉(zhuǎn)區(qū)下部可調(diào)式模塊承載框架、圓弧旋轉(zhuǎn)鈑金、中轉(zhuǎn)區(qū)上部可調(diào)式模塊承載框架、快拆維修觀察板、0～180°中轉(zhuǎn)輥道下置式減速電機(jī)、0～180°轉(zhuǎn)盤分度機(jī)構(gòu)、0～180°轉(zhuǎn)盤分度機(jī)構(gòu)減速電機(jī)、可調(diào)式緩沖定位限位裝置(含電控檢測)構(gòu)成。

所述上下料中轉(zhuǎn)緩存保溫輥道單元由側(cè)部連接承載鈑金、重載輸送輥筒模組、雙錐頭柔性引導(dǎo)裝置(含電控檢測)、可調(diào)式緩沖定位限位裝置(含電控檢測)、端部限位鈑金、U型滾筒輸送承載座、內(nèi)藏式可調(diào)地腳、調(diào)平機(jī)構(gòu)、密封鈑金、接近式位置傳感器、鏈條傳動(dòng)裝置、上下料中轉(zhuǎn)區(qū)一體式承載框架、上下料中轉(zhuǎn)區(qū)下置式減速電機(jī)。

所述加工區(qū)承載輸送定位輥道單元 (服務(wù)于五軸加工中心工作區(qū)域)由旋轉(zhuǎn)側(cè)壓式擺缸模組(含懸臂支撐機(jī)構(gòu))、側(cè)部連接承載鈑金、重載輸送輥筒模組、雙錐頭柔性引導(dǎo)裝置(含電控檢測)、端部限位鈑金、U型滾筒輸送承載座、內(nèi)藏式可調(diào)地腳、氣缸頂升錐窩導(dǎo)向精定位裝置、加工區(qū)上部可調(diào)式模塊承載框架、加工區(qū)下部可調(diào)式模塊承載框架、調(diào)平機(jī)構(gòu)、密封鈑金、接近式位置傳感器、鏈條傳動(dòng)裝置、可調(diào)式緩沖定位限位裝置(含電控檢測)、打印區(qū)下置式減速電機(jī)構(gòu)成。

所述恒溫雙層工作平臺單元由附帶抗粘連涂層的工件承載板、四柱沉頭隱藏式可調(diào)模具彈簧組、恒溫變溫可調(diào)式加熱棒、恒溫雙層工作平臺輸送底板構(gòu)成。

承載輸送定位裝置工作流程如下。

流程一：自動(dòng)承接熔融工件打印、五軸切屑加工。設(shè)備啟動(dòng)后，此裝置的各個(gè)對接位置傳感器會(huì)根據(jù)對應(yīng)位置反饋信號，F(xiàn)DM設(shè)備控制系統(tǒng)則按照特定程序進(jìn)行自檢；如發(fā)現(xiàn)對應(yīng)的工作平臺或是輥道空置則會(huì)啟動(dòng)自動(dòng)承接功能，此時(shí)工作平臺會(huì)按需就位，到位后自停止且進(jìn)行相應(yīng)工序的后序動(dòng)作任務(wù)。

流程二：自動(dòng)中轉(zhuǎn)循環(huán)(工作平臺按需中轉(zhuǎn)輪換)。設(shè)備啟動(dòng)后，按照特定程序執(zhí)行完畢熔融加工后，如若五軸切屑工位已完成并送至保溫上下料輥道，此時(shí)則會(huì)按照特定程序執(zhí)行工作平臺中轉(zhuǎn)輪換 (給熔融工位補(bǔ)充空工作平臺或是給五軸切屑工位轉(zhuǎn)載已承載熔融工件的工作平臺或是將保溫區(qū)載有成品的工作平臺下線)。

流程三：自動(dòng)保溫承接(準(zhǔn)備下線前的保溫)。設(shè)備啟動(dòng)后，此裝置的各個(gè)對接位置傳感器會(huì)根據(jù)對應(yīng)位置反饋信號，F(xiàn)DM設(shè)備控制系統(tǒng)按照特定的程序進(jìn)行自檢；如發(fā)現(xiàn)自動(dòng)保溫承接單元的工作平臺空置則會(huì)啟動(dòng)自動(dòng)承接熔融工件打印、五軸切屑加工動(dòng)作；如發(fā)現(xiàn)自動(dòng)保溫承接單元的工作平臺有成品且已保溫達(dá)標(biāo)則會(huì)啟動(dòng)自動(dòng)下線工作[3]。

五大部件按照實(shí)際動(dòng)作需求進(jìn)行適時(shí)配合。為實(shí)現(xiàn)各單元無縫對接轉(zhuǎn)載，特別設(shè)計(jì)具有0～180°空間精定位中轉(zhuǎn)輥道；此輥道通過機(jī)電聯(lián)合控制能夠?qū)崿F(xiàn)重復(fù)精定位。承載輸送單元能夠通過雙錐孔引導(dǎo)，主動(dòng)就位檢測以及變頻控制實(shí)現(xiàn)位置的恒溫雙層工作平臺單元精準(zhǔn)就位，兩側(cè)旋轉(zhuǎn)擺缸可以實(shí)現(xiàn)輔助性位置找正。恒溫雙層工作平臺單元通過四柱沉頭隱藏式可調(diào)模具彈簧以及可控溫加熱棒的合理布置調(diào)控實(shí)現(xiàn)全程接觸面在一定范圍內(nèi)無極變溫、恒溫。此裝置和整個(gè)FDM設(shè)備共用電控系統(tǒng)且是常規(guī)數(shù)控系統(tǒng)[4,5]。

圖1 正視圖

圖2 等軸側(cè)視圖

圖3 工廠實(shí)物圖

2 特點(diǎn)

本裝置整體結(jié)構(gòu)合理、完全實(shí)現(xiàn)工件的全程保溫承載、機(jī)內(nèi)無縫轉(zhuǎn)序輸送和到位后空間精定位。

FDM打印工件對恒溫性和定位精度要求高，此設(shè)備可以完全解決此類問題 (恒溫雙層工作平臺單元—變溫及恒溫可控、雙錐孔柔性引導(dǎo)外加旋轉(zhuǎn)側(cè)壓同步實(shí)現(xiàn)精定位)。

FDM一體機(jī)需在單臺整機(jī)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)熔融打印、切屑加工以及恒溫軟化工作，這就需要一套復(fù)合式的裝置承載落實(shí)；此裝置可全面高效落實(shí)這一系列需求(一機(jī)多用)。

此裝置可以實(shí)時(shí)連續(xù)、自動(dòng)循環(huán)作業(yè)；控制精度及可靠性高，環(huán)境及人為因素影響小。

3 結(jié)論

該裝置目前在國內(nèi)處于空白領(lǐng)域，相較于國外產(chǎn)品，單臺套總價(jià)只是國外同類產(chǎn)品的四成左右；是對國內(nèi)智鑄產(chǎn)業(yè)鏈核心單機(jī)的補(bǔ)充與拓展，并且實(shí)現(xiàn)了綠色運(yùn)行的基本要求。

隨著我國高端智能鑄造市場日趨活躍、需求旺盛，國際上主要的鑄造供貨及配套廠家紛紛將投資重點(diǎn)轉(zhuǎn)向中國市場；從長遠(yuǎn)來看，對智能鑄造設(shè)備的需求會(huì)越來越大，該裝置極具遠(yuǎn)景效益。