CN105172149B - 滑芯送粉式3d打印机供粉装置 - Google Patents
滑芯送粉式3d打印机供粉装置 Download PDFInfo
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Abstract
滑芯送粉式3D打印机供粉装置,属于增材制造领域;该装置置于粉箱的下方,设有空腔,空腔内有滑芯,滑芯内有腹腔;空腔上方与进粉口相通,空腔内的滑芯能够在空腔中前后滑动,当滑芯后退、其腹腔与进粉口接通时,待用粉进入腹腔中,当滑芯前进、其腹腔与出粉口接通时,待用粉从腹腔中经出粉口吐出,即供粉装置为铺粉刮刀装置供粉;在控制系统统控制下,供粉时间、供粉量都能够精确保证,结构简单,装粉方便。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造领域,尤其是“分层制造、逐层叠加”而形成工件的3D打印机。
背景技术
采用不同的材料、或不同的成型工艺,3D打印机的结构和原理也有所不同,逐层铺粉烧结成型、或逐层铺粉固化成型的3D打印机,是目前结构较为成熟的3D打印机之一,包括金属粉和非金属粉3D打印机。图1、图2是3D打印机示意图,通常其主要结构由供粉装置1、铺粉刮刀装置7、成型腔系统6、烧结、或固化装置8、收粉腔5以及控制系统、冷却和气循环系统等构成;打印零件的步骤主要有三步,第一步:送粉;供粉装置1将粉料送到铺粉刮刀装置7的刮刀前面。第二步:铺粉;铺粉刮刀装置7的刮刀水平移动,将待用粉2铺平。第三步:烧结、或固化;烧结、或固化装置8工作,将实用粉料烧结、或固化。实际中,这三步是机器长时间重复循环的工作过程,在这一过程中,任意一次出现问题,所打印的零件就会报废;关键步骤是供粉,要求供粉必须按时按量,若供粉时间出现偏差,会直接影响下一步刮刀的正常运行,若供粉数量出现偏差,就会影响铺粉质量或浪费粉材。当前公知的供粉装置结构复杂、占用空间较大,还存有供粉不可靠等问题。
发明内容
为了解决供粉装置结构复杂、供粉不可靠的问题,本发明提供一种滑芯送粉式3D打印机供粉装置,该装置有上送粉、下送粉和两侧双送粉等多种形式,其特点是通过滑芯的往复运动将每次所需的粉料定量、并运送到铺粉刮刀装置所需的位置。
本发明采取的技术方案是:在粉箱B的下方有空腔B,空腔B内有滑芯B,其特征是:滑芯B是一个小箱型结构,滑芯B能够沿导轨B前后移动,滑芯B内有腹腔B,腹腔B内有小活塞B,小活塞B能够上下运动;当滑芯B后退、其腹腔B与进粉口B接通时,小活塞B下行,待用粉进入腹腔B中,滑芯B的前端始终堵住出粉口B,当滑芯B前进、其腹腔B与出粉口B接通时,小活塞B上行,将待用粉从腹腔B中经出粉口B推出,即供粉装置为铺粉刮刀装置供粉,供粉量由小活塞B的行程控制。
在成型腔左右两侧各设置一套送粉机构,铺粉刮刀装置到左侧时,左侧送粉,铺粉刮刀装置到右侧时,右侧送粉,其特征是:右端有粉箱B、粉箱B下方有空腔B、空腔B内有滑芯B、滑芯B内有腹腔B、腹腔B内有小活塞B,左端也有粉箱C、粉箱C下方有空腔C、空腔C内有滑芯C、滑芯C内有腹腔C腹腔C内有小活塞C;滑芯B能够沿导轨B前后移动,小活塞B能够上下运动,当滑芯B后退、其腹腔B与进粉口B接通时,小活塞B下行,待用粉进入腹腔B中,滑芯B的前端始终堵住出粉口B,当滑芯B前进、其腹腔B与出粉口B接通时,小活塞B上行,将待用粉从腹腔B中经出粉口B推出,即供粉装置在右端为铺粉刮刀装置供粉;滑芯C能够沿导轨C前后移动,小活塞C能够上下运动,当滑芯C后退、其腹腔C与进粉口C接通时,小活塞C下行,待用粉进入腹腔C中,滑芯C的前端始终堵住出粉口C,当滑芯C前进、其腹腔C与出粉口C接通时,小活塞C上行,将待用粉从腹腔C中经出粉口C推出,即供粉装置在左端为铺粉刮刀装置供粉。
出粉口B和出粉口C的下方,分别设有收粉槽B和收粉槽C,滑芯B和滑芯C的前端也各自剪短一块,当滑芯B后退、其腹腔B至进粉口B下方时,滑芯B的前端不再堵住出粉口B,铺粉刮刀装置多余的粉正好漏到收粉槽B中,当滑芯C后退、其腹腔C至进粉口C下方时,滑芯C的前端也不再堵住出粉口C,铺粉刮刀装置多余的粉也正好漏到收粉槽C中。
小活塞D(421)通过电机E(426)、减速机E(425)、联轴器E(424)、曲轴D(423)、连杆D(427)驱动。
本发明的有益效果是,通过滑芯的往复运动,实现供粉循环,在控制系统统控制下,供粉时间、供粉量都能够精确保证,结构简单,装粉方便。
附图说明
图1是3D打印机主机剖视示意图。
图2是图1的A-A剖视示意图。
图3是板式滑芯送粉结构示意图。
图4是图3的另一状态示意图。
图5是图4的B-B剖视示意图。
图6是图4的C-C剖视示意图。
图7是传动结构三维示意图。
图8是板式滑芯倾斜送粉结构示意图。
图9是滑块式滑芯送粉结构示意图。
图10是图9的另一状态结构示意图。
图11是滑块式滑芯双送粉结构示意图。
图12是滑块式滑芯双送粉、收粉结构示意图。
图13是图9的D-D剖视示意图。
图中:1.供粉装置,2.待用粉,3.成型缸活塞,4.工件,5.收粉腔,6.成型腔系统,7.铺粉刮刀装置,8.烧结、或固化装置,101.粉箱,102.滑芯,103.底盖,104.进粉口,105.腹腔,106.出粉口,107.空腔,108.天窗,110.齿轮,111.密封条,112.螺旋条,113.轴,114.联轴器,115.减速机,116.电机,117.活舌板,118.限位销,119.齿条,201.粉箱B,202.滑芯B,203.导轨B,204.进粉口B,205.腹腔B,206.出粉口B,207.空腔B,221.小活塞B,222.收粉槽B,301.粉箱C,302.滑芯C,303.导轨C,304.进粉口C,305.腹腔C,306.出粉口C,307.空腔C,321.小活塞C,322.收粉槽C,402.滑芯D,410.齿轮D,413.轴D,414.联轴器D,415.减速机D,416.电机D,419.齿条D,421.小活塞D,423.曲轴D,424.联轴器E,425.减速机E,427.连杆D。
具体实施方式
如图3~图13所示,是3D打印机供粉装置实施例,在粉箱(101)的下方,设有空腔,空腔内有滑芯,滑芯内有腹腔;空腔上方与进粉口相通,空腔内的滑芯能够在空腔中前后滑动,当滑芯后退、其腹腔与进粉口接通时,待用粉(2)进入腹腔中,当滑芯前进、其腹腔与出粉口接通时,待用粉(2)从腹腔中经出粉口吐出,即供粉装置(1)为铺粉刮刀装置(7)供粉,滑芯每完成一次往复运动,供粉装置(1)就完成了一次供粉循环;供粉量的多少由腹腔的容积控制。
如图3、图4所示,粉箱(101)下部与底盖(103)构成空腔(107),空腔(107)上方与进粉口(104)相通,空腔(107)一端的下方是出粉口(106);滑芯(102)的形状为板状,滑芯(102)内设有腹腔(105),滑芯(102)能够在空腔(107)中前后滑动;当滑芯(102)后退、其腹腔(105)与进粉口(104)接通时,待用粉(2)就会进入腹腔(105)中,当滑芯(102)前进、其腹腔(105)与出粉口(106)接通时,待用粉(2)就从腹腔(105)中经出粉口(106)吐出。即供粉装置(1)为铺粉刮刀装置(7)供粉;滑芯(102)后退时,其后退距离的大小决定了腹腔(105)与进粉口(104)过粉面积的大小,过粉面积大、供粉量就大,过粉面积小、供粉量就小,滑芯(102)后退、前进的距离能够精确控制,所以,供粉量也能够精确保证。
如图8所示,粉箱(101)的下部、底盖(103)、空腔(107)、滑芯(102)和腹腔(105)为倾斜式结构;该结构更适于粉料流动性较差的3D打印机。
如图7所示,为了保证供粉量更为精确,在滑芯(102)的前端设置一个活舌板(117),活舌板(117)嵌装在滑芯(102)上,利用滑芯(102)与活舌板(117)的摩擦力拖动活舌板(117)前后运动,活舌板(117)与滑芯(102)的本体构成可变容积的腹腔(105),滑芯(102)借用后退、前进的位置托动控制腹腔(105)的容积变化;腹腔(105)的容积是用于运载粉料的量具,腹腔(105)的容积能够精确控制,所以,供粉计量更为精确。
如图5、图6、图7所示,滑芯(102)上设有齿条(119);电机(116)通过减速机(115)、联轴器(114)、轴(113)、齿轮(110)和齿条(119)驱动滑芯(102)前后往复运动;电机(116)可以是伺服电机、步进电机、或其它马达;滑芯(102)的驱动也可以由打印机自身的其它辅助动力实现,如借用铺粉刮刀装置(7)的往复动力等等。
如图5、图6、图7所示,轴(113)置于进粉口(104)处,轴(113)上套装着螺旋条(112),螺旋条(112)类似于弹簧,螺旋条(112)的两端与轴(113)固定;当轴(113)旋转时,也带动螺旋条(112)旋转、局部旋转、或轴向窜动,通过螺旋条(112)的蠕动动力浮动搅拌待用粉(2),使待用粉(2)增加了流动性。
如图7所示,活舌板(117)上设有限位销(118);限位销(118)的作用是限制活舌板(117)的极限位置。
如图3、图4、图5所示,在粉箱(101)的底板上开有天窗(108),天窗(108)与出粉口(106)上下对应;以便减少粉料的下流阻力。
如图6所示,进粉口(104)周边开有环形槽,环形槽内装有环形密封条(111)。
如图9、图10所示,在粉箱B(201)的下方,有空腔B(207),空腔B(207)内有滑芯B(202);滑芯B(202)是一个小箱型结构,滑芯B(202)能够沿导轨B(203)前后移动,滑芯B(202)内有腹腔B(205),腹腔B(205)内有小活塞B(221),小活塞B(221)能够上下运动;当滑芯B(202)后退、其腹腔B(205)与进粉口B(204)接通时,小活塞B(221)下行,待用粉(2)进入腹腔B(205)中,滑芯B(202)的前端始终堵住出粉口B(206),当滑芯B(202)前进、其腹腔B(205)与出粉口B(206)接通时,小活塞B(221)上行,将待用粉(2)从腹腔B(205)中经出粉口B(206)推出,即供粉装置(1)为铺粉刮刀装置(7)供粉,滑芯B(202)每完成一次往复运动,供粉装置(1)就完成了一次供粉循环;供粉量由小活塞B(221)的行程控制。
如图11所示,为了节约时间,提高效率,在成型腔左右两侧各设置一套送粉机构,铺粉刮刀装置(7)到左侧时,左侧送粉,铺粉刮刀装置(7)到右侧时,右侧送粉;右端有粉箱B(201)、粉箱B(201)下方有空腔B(207)、空腔B(207)内有滑芯B(202)、滑芯B(202)内有腹腔B(205)、腹腔B(205)内有小活塞B(221),左端也有粉箱C(301)、粉箱C(301)下方有空腔C(307)、空腔C(307)内有滑芯C(302)、滑芯C(302)内有腹腔C(305)、腹腔C(305)内有小活塞C(321);滑芯B(202)能够沿导轨B(203)前后移动,小活塞B(221)能够上下运动,当滑芯B(202)后退、其腹腔B(205)与进粉口B(204)接通时,小活塞B(221)下行,待用粉(2)进入腹腔B(205)中,滑芯B(202)的前端始终堵住出粉口B(206),当滑芯B(202)前进、其腹腔B(205)与出粉口B(206)接通时,小活塞B(221)上行,将待用粉(2)从腹腔B(205)中经出粉口B(206)推出,即供粉装置(1)在右端为铺粉刮刀装置(7)供粉;滑芯C(302)能够沿导轨C(303)前后移动,小活塞C(321)能够上下运动,当滑芯C(302)后退、其腹腔C(305)与进粉口C(304)接通时,小活塞C(321)下行,待用粉(2)进入腹腔C(305)中,滑芯C(302)的前端始终堵住出粉口C(306),当滑芯C(302)前进、其腹腔C(305)与出粉口C(306)接通时,小活塞C(321)上行,将待用粉(2)从腹腔C(305)中经出粉口C(306)推出,即供粉装置(1)在左端为铺粉刮刀装置(7)供粉。
如图12所示,出粉口B(206)和出粉口C(306)的下方,分别设有收粉槽B(222)和收粉槽C(322),滑芯B(202)和滑芯C(302)的前端也各自剪短一块,当滑芯B(202)后退、其腹腔B(205)至进粉口B(204)下方时,滑芯B(202)的前端不再堵住出粉口B(206),铺粉刮刀装置(7)多余的粉正好漏到收粉槽B(222)中,当滑芯C(302)后退、其腹腔C(305)至进粉口C(304)下方时,滑芯C(302)的前端也不再堵住出粉口C(306),铺粉刮刀装置(7)多余的粉也正好漏到收粉槽C(322)中。
如图13所示,小活塞B(221)通过电机D(416)、减速机D(415)、联轴器D(414)、曲轴D(423)、连杆D(424)驱动;小活塞D(421)也可以用丝杠丝母副、齿轮齿条副等其它传动方式驱动,还可以用本机的其它辅助动力作动力,如与滑芯、刮刀装置共用动力等等。
如图13所示,滑芯D(402)上设有齿条(119);电机(116)通过减速机(115)、联轴器(114)、轴(113)、齿轮(110)和齿条(119)驱动滑芯D(402)前后往复运动;电机(116)可以是伺服电机、步进电机、或其它马达;滑芯D(402)的驱动也可以由打印机自身的其它辅助动力实现,如借用铺粉刮刀装置(7)的往复动力等等。
Claims (4)
1.滑芯送粉式3D打印机供粉装置,通过滑芯的往复运动、滑芯内腹腔的容积变化完成送粉,在粉箱(101)的下方,设有空腔,空腔内有滑芯,滑芯内有腹腔;空腔上方与进粉口相通,空腔内的滑芯能够在空腔中前后滑动,当滑芯后退、其腹腔与进粉口接通时,待用粉(2)进入腹腔中,当滑芯前进、其腹腔与出粉口接通时,待用粉(2)从腹腔中经出粉口吐出,即供粉装置(1)为铺粉刮刀装置(7)供粉,滑芯每完成一次往复运动,供粉装置(1)就完成了一次供粉循环,供粉量的多少由腹腔的容积控制;滑芯结构还包括,在粉箱B(201)的下方有空腔B(207),空腔B(207)内有滑芯B(202),其特征是:滑芯B(202)是一个小箱型结构,滑芯B(202)能够沿导轨B(203)前后移动,滑芯B(202)内有腹腔B(205),腹腔B(205)内有小活塞B(221),小活塞B(221)能够上下运动;当滑芯B(202)后退、其腹腔B(205)与进粉口B(204)接通时,小活塞B(221)下行,待用粉(2)进入腹腔B(205)中,滑芯B(202)的前端始终堵住出粉口B(206),当滑芯B(202)前进、其腹腔B(205)与出粉口B(206)接通时,小活塞B(221)上行,将待用粉(2)从腹腔B(205)中经出粉口B(206)推出,即供粉装置(1)为铺粉刮刀装置(7)供粉,供粉量由小活塞B(221)的行程控制。
2.根据权利要求1所述的滑芯送粉式3D打印机供粉装置,在成型腔左右两侧各设置一套送粉机构,铺粉刮刀装置(7)到左侧时,左侧送粉,铺粉刮刀装置(7)到右侧时,右侧送粉,其特征是:右端有粉箱B(201)、粉箱B(201)下方有空腔B(207)、空腔B(207)内有滑芯B(202)、滑芯B(202)内有腹腔B(205)、腹腔B(205)内有小活塞B(221),左端也有粉箱C(301)、粉箱C(301)下方有空腔C(307)、空腔C(307)内有滑芯C(302)、滑芯C(302)内有腹腔C(305)、腹腔C(305)内有小活塞C(321);滑芯B(202)能够沿导轨B(203)前后移动,小活塞B(221)能够上下运动,当滑芯B(202)后退、其腹腔B(205)与进粉口B(204)接通时,小活塞B(221)下行,待用粉(2)进入腹腔B(205)中,滑芯B(202)的前端始终堵住出粉口B(206),当滑芯B(202)前进、其腹腔B(205)与出粉口B(206)接通时,小活塞B(221)上行,将待用粉(2)从腹腔B(205)中经出粉口B(206)推出,即供粉装置(1)在右端为铺粉刮刀装置(7)供粉;滑芯C(302)能够沿导轨C(303)前后移动,小活塞C(321)能够上下运动,当滑芯C(302)后退、其腹腔C(305)与进粉口C(304)接通时,小活塞C(321)下行,待用粉(2)进入腹腔C(305)中,滑芯C(302)的前端始终堵住出粉口C(306),当滑芯C(302)前进、其腹腔C(305)与出粉口C(306)接通时,小活塞C(321)上行,将待用粉(2)从腹腔C(305)中经出粉口C(306)推出,即供粉装置(1)在左端为铺粉刮刀装置(7)供粉。
3.根据权利要求2所述的滑芯送粉式3D打印机供粉装置,其特征是:出粉口B(206)和出粉口C(306)的下方,分别设有收粉槽B(222)和收粉槽C(322),滑芯B(202)和滑芯C(302)的前端也各自剪短一块,当滑芯B(202)后退、其腹腔B(205)至进粉口B(204)下方时,滑芯B(202)的前端不再堵住出粉口B(206),铺粉刮刀装置(7)多余的粉正好漏到收粉槽B(222)中,当滑芯C(302)后退、其腹腔C(305)至进粉口C(304)下方时,滑芯C(302)的前端也不再堵住出粉口C(306),铺粉刮刀装置(7)多余的粉也正好漏到收粉槽C(322)中。
4.根据权利要求1所述的滑芯送粉式3D打印机供粉装置,其特征是:小活塞D(421)通过电机E(426)、减速机E(425)、联轴器E(424)、曲轴D(423)、连杆D(427)驱动。
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