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，蔣發根，田海瑞，周景吉

（寧夏共享機床輔機有限公司，寧夏銀川 750021）

FDM打印工件對恒溫性和定位精度要求高，且要在整機范圍內實現熔融打印、切屑加工以及恒溫軟化工作；傳統的承載、輸送定位裝置無法滿足要求，有必要設計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：打印區承載輸送定位輥道單元 (服務于螺桿擠塑打印工作區域)、0～180°中轉輥道單元 (服務于螺桿擠塑打印機、五軸加工中心及上下料中轉緩存保溫輥道)、上下料中轉緩存保溫輥道單元、加工區承載輸送定位輥道單元 (服務于五軸加工中心工作區域)以及恒溫雙層工作平臺單元五大部件。

所述打印區承載輸送定位輥道單元 (服務于螺桿擠塑打印工作區域)由旋轉側壓式擺缸模組(含懸臂支撐機構)、側部連接承載鈑金、重載輸送輥筒模組、雙錐頭柔性引導裝置(含電控檢測)、端部限位鈑金、U型滾筒輸送承載座、內藏式可調地腳、氣缸頂升錐窩導向精定位裝置、打印區上部可調式模塊承載框架、打印區下部可調式模塊承載框架、調平機構、密封鈑金、接近式位置傳感器、鏈條傳動裝置、可調式緩沖定位限位裝置(含電控檢測)、打印區下置式減速電機構成。

所述0～180°中轉輥道單元 (服務于螺桿擠塑打印機、五軸加工中心及上下料中轉緩存保溫輥道)由重載輸送輥筒模組、U型滾筒輸送承載座、內藏式可調地腳、調平機構、密封鈑金、接近式位置傳感器、鏈條傳動裝置、中轉區下部可調式模塊承載框架、圓弧旋轉鈑金、中轉區上部可調式模塊承載框架、快拆維修觀察板、0～180°中轉輥道下置式減速電機、0～180°轉盤分度機構、0～180°轉盤分度機構減速電機、可調式緩沖定位限位裝置(含電控檢測)構成。

所述上下料中轉緩存保溫輥道單元由側部連接承載鈑金、重載輸送輥筒模組、雙錐頭柔性引導裝置(含電控檢測)、可調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、內藏式可調地腳、調平機構、密封鈑金、接近式位置傳感器、鏈條傳動裝置、上下料中轉區一體式承載框架、上下料中轉區下置式減速電機。

所述加工區承載輸送定位輥道單元 (服務于五軸加工中心工作區域)由旋轉側壓式擺缸模組(含懸臂支撐機構)、側部連接承載鈑金、重載輸送輥筒模組、雙錐頭柔性引導裝置(含電控檢測)、端部限位鈑金、U型滾筒輸送承載座、內藏式可調地腳、氣缸頂升錐窩導向精定位裝置、加工區上部可調式模塊承載框架、加工區下部可調式模塊承載框架、調平機構、密封鈑金、接近式位置傳感器、鏈條傳動裝置、可調式緩沖定位限位裝置(含電控檢測)、打印區下置式減速電機構成。

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模具彈簧組、恒溫變溫可調式加熱棒、恒溫雙層工作平臺輸送底板構成。

承載輸送定位裝置工作流程如下。

流程一：自動承接熔融工件打印、五軸切屑加工。設備啟動后，此裝置的各個對接位置傳感器會根據對應位置反饋信號，FDM設備控制系統則按照特定程序進行自檢；如發現對應的工作平臺或是輥道空置則會啟動自動承接功能，此時工作平臺會按需就位，到位后自停止且進行相應工序的后序動作任務。

流程二：自動中轉循環(工作平臺按需中轉輪換)。設備啟動后，按照特定程序執行完畢熔融加工后，如若五軸切屑工位已完成并送至保溫上下料輥道，此時則會按照特定程序執行工作平臺中轉輪換 (給熔融工位補充空工作平臺或是給五軸切屑工位轉載已承載熔融工件的工作平臺或是將保溫區載有成品的工作平臺下線)。

流程三：自動保溫承接(準備下線前的保溫)。設備啟動后，此裝置的各個對接位置傳感器會根據對應位置反饋信號，FDM設備控制系統按照特定的程序進行自檢；如發現自動保溫承接單元的工作平臺空置則會啟動自動承接熔融工件打印、五軸切屑加工動作；如發現自動保溫承接單元的工作平臺有成品且已保溫達標則會啟動自動下線工作[3]。

五大部件按照實際動作需求進行適時配合。為實現各單元無縫對接轉載，特別設計具有0～180°空間精定位中轉輥道；此輥道通過機電聯合控制能夠實現重復精定位。承載輸送單元能夠通過雙錐孔引導，主動就位檢測以及變頻控制實現位置的恒溫雙層工作平臺單元精準就位，兩側旋轉擺缸可以實現輔助性位置找正。恒溫雙層工作平臺單元通過四柱沉頭隱藏式可調模具彈簧以及可控溫加熱棒的合理布置調控實現全程接觸面在一定范圍內無極變溫、恒溫。此裝置和整個FDM設備共用電控系統且是常規數控系統[4,5]。

圖1 正視圖

圖2 等軸側視圖

圖3 工廠實物圖

2 特點

本裝置整體結構合理、完全實現工件的全程保溫承載、機內無縫轉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、雙錐孔柔性引導外加旋轉側壓同步實現精定位)。

FDM一體機需在單臺整機范圍內實現熔融打印、切屑加工以及恒溫軟化工作，這就需要一套復合式的裝置承載落實；此裝置可全面高效落實這一系列需求(一機多用)。

此裝置可以實時連續、自動循環作業；控制精度及可靠性高，環境及人為因素影響小。

3 結論

該裝置目前在國內處于空白領域，相較于國外產品，單臺套總價只是國外同類產品的四成左右；是對國內智鑄產業鏈核心單機的補充與拓展，并且實現了綠色運行的基本要求。

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轉向中國市場；從長遠來看，對智能鑄造設備的需求會越來越大，該裝置極具遠景效益。