CN105538537A - 自动筛分上料设备及其上料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种筛分上料设备及其上料方法，包括用于控制设备整体运作的控制装置、用于输送原料粉末的上料装置、以及用于筛分原料粉末的振动筛分装置，所述振动筛分装置固定连接有粗物料箱及细物料箱；所述上料装置及所述振动筛分装置均与所述控制装置电性连接，所述上料装置与所述振动筛分装置固定连接，所述上料组件借助粉末输送管与原料箱连接，所述细物料箱借助粉末输送管与所述上料装置连接并借助所述上料装置完成向烧结设备外置料箱的送料。本发明降低了操作工人的劳动强度，提高了生产效率。同时实现了操作间的无尘化，保护了操作工人的身体健康。此外，本发明结构简单，具有很高的推广应用价值和很强的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动筛分上料设备及其上料方法，尤其适用于基于选择性激光烧结3D打印技术用塑料粉末的自动筛分及自动上料，属于加工制造领域。
背景技术
随着我国经济的快速发展，生产制造水平的不断提高，越来越多造型各异的零部件被设计和生产出来。由于传统的零件成型加工过程中需要进行开模、浇注等一系列工序，加工过程十分繁琐，因此近年来，越来越多的加工企业开始将3D打印技术应用到零件的加工和制造过程中。
目前，3D打印技术还处在刚刚起步的阶段，在其加工手段及加工材料的选择上仍十分有限。特别是涉及到选择性激光烧结3D打印技术时，对于作为加工材料的塑料粉末的规格要求十分严苛。一般而言，在进行这一类加工时都需要选择颗粒较小的塑料粉末作为加工材料，选用颗粒较小的塑料粉末是为了保证打印完成的成品具有更高的平整度及精确度，确保后续加工的质量。
现有的选择性激光烧结用塑料粉末的筛分大多采用普通振动筛进行操作，筛分时需要人工向旋振筛中持续加料，且筛分过程中剩余的粗颗粒物料都需要人工从筛网中取出。当全部筛分完成后，则需要进行下一步的上料操作。现有的上料方式仍然以人工为主，即由人工将筛分好的塑料颗粒倒入选择性激光烧结成型机的外置料箱中。
从以上描述中我们可以很直观地认识到，现有对于塑料粉末的筛分和上料大大增加了操作工人的劳动强度，降低了工作效率，而且造成了原材料的大量浪费。同时，由于塑料粉末的体积和质量都很小，因此在筛分和上料的过程中会使操作间内产生大量的粉尘，造成环境污染，影响操作工人的身体健康，严重的还可能导致尘肺病等严重疾病。
中国专利CN104495226A揭示了一种能够有效降低粉尘量的全封闭无粉尘上料装置，它包括机架、支座、机壳、链条、链轮、上料斗、下料斗、过滤筛、侧伸支臂、传送带、电动机。它采用封闭式的上料机构，且该结构为立式结构，占用的空间较小，能够狭小的工作环境中实现操作。该发明采取了封闭式的上料方式，在使用的过程中不会产生过多的扬尘，有效的控制了环境的污染，但由于其采用立式结构，因此并不适用于现有的选择性激光烧结加工。此外，该发明并不具备自动筛分的功能，因此该发明并没有解决细小颗粒粉末筛分上料的问题。
发明内容
鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种适用于基于选择性激光烧结3D打印技术用塑料粉末自动筛分及自动上料的自动筛分上料设备及其上料方法。
本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：
一种自动筛分上料设备，包括用于控制设备整体运作的控制装置、用于输送原料粉末的上料装置、以及用于筛分原料粉末的振动筛分装置，所述振动筛分装置固定连接有粗物料箱及细物料箱；
所述上料装置及所述振动筛分装置均与所述控制装置电性连接，所述上料装置与所述振动筛分装置固定连接，所述上料组件借助粉末输送管与原料箱连接，所述细物料箱借助粉末输送管与所述上料装置连接并借助所述上料装置完成向烧结设备外置料箱的送料。
优选地，所述控制装置包括控制器及控制面板，所述控制面板固定设置于所述上料装置及所述振动筛分装置上。
优选地，所述上料装置包括空气压缩机及真空上料机构，所述空气压缩机借助气体导管与所述真空上料机构固定连接。
优选地，所述真空上料机构包括用于向所述振动筛分装置内送料的第一上料组件，以及用于向烧结设备外置料箱送料的第二上料组件，所述第一上料组件与所述原料箱及所述振动筛分装置固定连接，所述第二上料组件与所述细物料箱及所述烧结设备外置料箱固定连接；
所述第一上料组件与所述第二上料组件的结构一致，均包括储料罐、真空发生器、气动电磁阀以及蝶阀，所述真空发生器、气动电磁阀及蝶阀均与所述储料罐连接，所述气动电磁阀及所述真空发生器均与所述控制装置电性连接并受其控制；
所述储料罐上开设有通气口、进料口及出料口，所述第一上料组件与所述第二上料组件中的储料罐的通气孔均与所述空气压缩机连接，所述第一上料组件中的储料罐的进料口与所述原料箱连接，出料口与所述振动筛分装置连接，所述第二上料组件中的储料罐的进料口与所述细物料箱连接，出料口与所述烧结设备外置料箱连接。
优选地，所述振动筛分装置包括外箱、筛分机构以及振动机构，所述筛分机构与所述振动机构均设置于所述外箱内，所述振动机构设置于所述筛分机构的下方并为其提供动力。
优选地，所述筛分机构包括筛盒及固定设置于所述筛盒内的筛网；
所述筛盒顶端开设有物料进口，所述筛盒侧面对向开设有粗物料出口及细物料出口，所述粗物料出口所在的平面高于所述细物料出口所在的平面；所述粗物料出口与所述粗物料箱固定连接，所述细物料出口与所述细物料箱固定连接；
所述筛网设置于所述粗物料出口底端所在的平面内，所述筛网下方还设置有至少一排用于提升振动效率的振动珠、以及用于承托所述振动珠的支撑板，所述支撑板上均匀开设有通孔，所述通孔的孔径小于所述振动珠的直径，所述通孔的数量大于所述振动珠的数量。
优选地，所述振动机构包括平衡弹簧及设置于所述平衡弹簧内侧中心位置的振动组件；
所述振动组件包括外罩及设置于所述外罩内的偏心块，所述外罩内还设置有驱动电机，所述偏心块与所述驱动电机电性连接并由其驱动；
所述外罩及所述平衡弹簧的顶端均与所述筛盒的底端触接。
优选地，所述原料箱、外箱、粗物料箱、细物料箱以及所述烧结设备外置料箱的底部均设置有滚轮。
本发明还揭示了一种自动筛分上料设备的上料方法，包括如下步骤：
1）准备步骤：将装置各部件按序组合连接，随后借助所述控制装置启动装置运作，并依据使用需要向所述控制面板内输入第一次上料时间、第一次放料时间、振动频率、第二次上料时间及第二次放料时间等操作参数；
2）第一次上料步骤：当第一次吸料时间开始时，所述第一上料组件开始工作，所述气动电磁阀开启，所述蝶阀关闭，所述真空发生器开始工作，所述储料罐内部在真空作用下形成负压，所述原料箱内的原料粉末被吸入所述储料罐内，所述真空发生器停止工作，所述空气压缩机开始工作，在气体压力作用下，所述储料罐内的原料粉末被排出至所述振动筛分装置中；
3）振动筛分步骤：原料粉末借助所述物料进口进入所述筛盒后，所述振动组件开始工作，所述振动机构的振动传导至所述筛分机构内，所述筛盒带动其内部的筛网、振动珠及支撑板开始振动，所述振动珠上下运动，加速了筛分进程，原料粉末内的粗颗粒粉末停留在所述筛网上，并借助所述粗物料出口进入所述粗物料箱内，原料粉末内的细颗粒粉末透过所述筛网，并借助通孔穿过所述支撑板，最终借助所述细物料出口进入所述细物料箱内；
4）第二次上料步骤：当第二次吸料时间开始时，所述第二上料组件开始工作，所述气动电磁阀开启，所述蝶阀关闭，所述真空发生器开始工作，所述储料罐内部在真空作用下形成负压，所述细物料箱内的原料粉末被吸入所述储料罐内，所述真空发生器停止工作，所述空气压缩机开始工作，在气体压力作用下，所述储料罐内的原料粉末被排出至所述烧结设备外置料箱中；
5）循环步骤：当所述原料箱内的原料粉末用尽，或任一料箱装满时，停止设备运作，并及时更换清理原料箱或料箱，随后，重复上述步骤1~步骤4，完成后续加工。
本发明的突出效果为：本发明采用自动化的方式将以往加工过程中的筛分和上料过程加以整合统一，极大地降低了操作工人的劳动强度，提高了生产效率。同时，本发明也有效地实现了操作间的无尘化，控制了环境污染，保护了操作工人的身体健康。此外，本发明还显著减少了筛分上料过程中对于塑料粉尘的浪费，进一步节约了加工企业的生产成本。另一方面，本发明结构简单，易于组装，加工企业可以通过对现有设备的改进组装而获得，具有很高的推广应用价值和很强的适用性。
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明中上料组件的结构示意图；
图3是本发明中振动筛分装置的结构示意图；
其中：1.原料箱2.粗物料箱3.细物料箱4.烧结设备外置料箱5.粉末输送管6.气体导管7.控制面板8.空气压缩机11、21.储料罐12、22.真空发生器13、23.气动电磁阀14、24.蝶阀111、211.通气口112、212.进料口113、213.出料口31.外箱32.筛盒33.筛网321.物料进口322.粗物料出口323.细物料出口34.振动珠35.支撑板36.平衡弹簧37.外罩。
具体实施方式
本发明揭示了一种适用于基于选择性激光烧结3D打印技术用塑料粉末自动筛分及自动上料的自动筛分上料设备及其上料方法。
如图1~图3所示，本发明的自动筛分上料设备，包括用于控制设备整体运作的控制装置、用于输送原料粉末的上料装置、以及用于筛分原料粉末的振动筛分装置，所述振动筛分装置固定连接有粗物料箱2及细物料箱3。
所述上料装置及所述振动筛分装置均与所述控制装置电性连接，所述上料装置与所述振动筛分装置固定连接，所述上料组件借助粉末输送管5与原料箱1连接，所述细物料箱3借助粉末输送管5与所述上料装置连接并借助所述上料装置完成向烧结设备外置料箱4的送料。
所述控制装置包括控制器（图中未示出）及控制面板7，所述控制面板7固定设置于所述上料装置及所述振动筛分装置上。操作者能够借助所述控制面板7向所述控制器内设置相应的操作参数，以控制设备运作。
所述上料装置包括空气压缩机8及真空上料机构，所述空气压缩机8借助气体导管6与所述真空上料机构固定连接。
所述真空上料机构包括用于向所述振动筛分装置内送料的第一上料组件，以及用于向烧结设备外置料箱4送料的第二上料组件，所述第一上料组件与所述原料箱1及所述振动筛分装置固定连接，所述第二上料组件与所述细物料箱3及所述烧结设备外置料箱4固定连接；
所述第一上料组件与所述第二上料组件的结构一致，均包括储料罐11、21、真空发生器12、22、气动电磁阀13、23以及蝶阀14、24，所述真空发生器12、22、气动电磁阀13、23及蝶阀14、24均与所述储料罐11、21连接，所述气动电磁阀13、23及所述真空发生器12、23均与所述控制装置电性连接并受其控制；其中，所述气动电磁阀13、23可以视作是所述第一上料组件与所述第二上料组件开关，所述控制器通过开启所述气动电磁阀13、23来完成后续的相应操作。
所述储料罐11、21上开设有通气口111、211、进料口112、212及出料口113、213，所述储料罐11、21的通气孔111、211均与所述空气压缩机8连接，所述第一上料组件中的储料罐11的进料口112与所述原料箱1连接，出料口113与所述振动筛分装置连接，所述第二上料组件中的储料罐的进料口212与所述细物料箱3连接，出料口213与所述烧结设备外置料箱4连接。
所述振动筛分装置包括外箱31、筛分机构以及振动机构，所述筛分机构与所述振动机构均设置于所述外箱31内，所述振动机构设置于所述筛分机构的下方并为其提供动力。所述筛分机构包括筛盒32及固定设置于所述筛盒32内的筛网33。
所述筛盒32顶端开设有物料进口321，所述筛盒32侧面对向开设有粗物料出口322及细物料出口323，在本实施例中，所述粗物料出口322及细物料出口323相对设置，分别朝向不同的方向，这样设置的目的在于使后续的出料过程更加顺畅，避免可能出现的混料现象。
所述粗物料出口322所在的平面高于所述细物料出口323所在的平面；所述粗物料出口322与所述粗物料箱2固定连接，所述细物料出口323与所述细物料箱3固定连接。
所述筛网33设置于所述粗物料出口322底端所在的平面内，所述筛网33下方还设置有至少一排用于提升振动效率的振动珠34、以及用于承托所述振动珠34的支撑板35。在本实施例中，所述振动珠34共设置有7排，每排振动珠34共有7个。所述振动珠34的作用在于在所述振动机构的振动过程中发生共振，以扩大所述筛网33的振动幅度，进而使原料粉末的筛分进程加快，提升整体的筛分效率。
所述支撑板35上均匀开设有通孔（图中未示出），所述通孔的孔径小于所述振动珠34的直径，这样一来，所述振动珠34就能够直接放置于所述支撑板35上。需要说明的是，所述通孔的数量大于所述振动珠34的数量，这是因为所述通孔除了用于固定所述振动珠34外，还需要用于使筛分过的细颗粒物料穿过、到达下方的细物料出口323处。
所述振动机构包括平衡弹簧36及设置于所述平衡弹簧36内侧中心位置的振动组件；所述振动组件包括外罩37及设置于所述外罩37内的偏心块（图中未示出），所述外罩37内还设置有驱动电机（图中未示出），所述偏心块与所述驱动电机电性连接并由其驱动；所述外罩37及所述平衡弹簧36的顶端均与所述筛盒32的底端触接。此处设置平衡弹簧36的目的在于使所述振动机构的运作过程处在一个稳定的范围内，避免因所述振动组件的过度震动导致其上方的筛分机构发生倾倒等现象。可以认为所述平衡弹簧36将振动进行了均匀扩散，起到了减震平衡的作用。
为了便于加工过程中的更换，所述原料箱1、外箱31、粗物料箱2、细物料箱3以及所述烧结设备外置料箱4的底部均设置有滚轮。此外，还需要说明的是，若在加工同类产品时，加工设备内不存在外置料箱的情况下，那么可以直接将所述细物料箱3作为设备料箱，将所述细物料箱3内的原料直接导入加工设备中，这样一来可以进一步提升装置的运作效率，节约生产成本。
需要说明的是，在使用本设备进行上料操作时，操作者可以根据实际使用需要对第一次上料时间、第一次放料时间、振动频率、第二次上料时间及第二次放料时间等各项操作参数进行设置。具体而言，所述第一次上料时间与所述第一次放料时间的间隔长短影响着第一次上料的上料量；所述第二次上料时间与所述第二次放料时间的间隔长短影响着第二次上料的上料量；所述振动频率决定着装置的筛分速率。
上述自动筛分上料设备的上料方法，包括如下步骤：
1）准备步骤：将装置各部件按序组合连接，随后借助所述控制装置启动装置运作，并依据使用需要向所述控制面板7内输入第一次上料时间、第一次放料时间、振动频率、第二次上料时间及第二次放料时间等操作参数；
2）第一次上料步骤：当第一次吸料时间开始时，所述第一上料组件开始工作，所述气动电磁阀13开启，所述蝶阀14关闭，所述真空发生器12开始工作，所述储料罐11内部在真空作用下形成负压，所述原料箱1内的原料粉末被吸入所述储料罐11内，所述真空发生器12停止工作，所述空气压缩机8开始工作，在气体压力作用下，所述储料罐11内的原料粉末被排出至所述振动筛分装置中；
3）振动筛分步骤：原料粉末借助所述物料进口321进入所述筛盒32后，所述振动组件开始工作，所述振动机构的振动传导至所述筛分机构内，所述筛盒32带动其内部的筛网33、振动珠34及支撑板35开始振动，所述振动珠34上下运动，加速了筛分进程，原料粉末内的粗颗粒粉末停留在所述筛网33上，并借助所述粗物料出口322进入所述粗物料箱2内，原料粉末内的细颗粒粉末透过所述筛网33，并借助通孔穿过所述支撑板35，最终借助所述细物料出口323进入所述细物料箱3内；
4）第二次上料步骤：当第二次吸料时间开始时，所述第二上料组件开始工作，所述气动电磁阀23开启，所述蝶阀24关闭，所述真空发生器22开始工作，所述储料罐21内部在真空作用下形成负压，所述细物料箱3内的细颗粒原料粉末被吸入所述储料罐21内，所述真空发生器22停止工作，所述空气压缩机8开始工作，在气体压力作用下，所述储料罐21内的原料粉末被排出至所述烧结设备外置料箱4中；
5）循环步骤：当所述原料箱1内的原料粉末用尽，或任一料箱装满时，停止设备运作，并及时更换清理原料箱1或料箱，随后，重复上述步骤1~步骤4，完成后续加工。
需要说明的是，在实际生产过程中，当上述第二次上料步骤开始时，所述第一次上料步骤仍在继续，具体的持续时间应当根据生产所需的上料量而进行调节。
本发明采用自动化的方式将以往加工过程中的筛分和上料过程加以整合统一，极大地降低了操作工人的劳动强度，提高了生产效率。同时，本发明也有效地实现了操作间的无尘化，控制了环境污染，保护了操作工人的身体健康。此外，本发明还显著减少了筛分上料过程中对于塑料粉尘的浪费，进一步节约了加工企业的生产成本。另一方面，本发明结构简单，易于组装，加工企业可以通过对现有设备的改进组装而获得，具有很高的推广应用价值和很强的适用性。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种自动筛分上料设备，其特征在于：包括用于控制设备整体运作的控制装置、用于输送原料粉末的上料装置、以及用于筛分原料粉末的振动筛分装置，所述振动筛分装置固定连接有粗物料箱（2）及细物料箱（3）；
所述上料装置及所述振动筛分装置均与所述控制装置电性连接，所述上料装置与所述振动筛分装置固定连接，所述上料组件借助粉末输送管（5）与原料箱（1）连接，所述细物料箱（3）借助粉末输送管（5）与所述上料装置连接并借助所述上料装置完成向烧结设备外置料箱（4）的送料。
2.根据权利要求1所述的自动筛分上料设备，其特征在于：所述控制装置包括控制器及控制面板（7），所述控制面板（7）固定设置于所述上料装置及所述振动筛分装置上。
3.根据权利要求1所述的自动筛分上料设备，其特征在于：所述上料装置包括空气压缩机（8）及真空上料机构，所述空气压缩机（8）借助气体导管（6）与所述真空上料机构固定连接。
4.根据权利要求3所述的自动筛分上料设备，其特征在于：所述真空上料机构包括用于向所述振动筛分装置内送料的第一上料组件，以及用于向烧结设备外置料箱（4）送料的第二上料组件，所述第一上料组件与所述原料箱（1）及所述振动筛分装置固定连接，所述第二上料组件与所述细物料箱（3）及所述烧结设备外置料箱（4）固定连接；
所述第一上料组件与所述第二上料组件的结构一致，均包括储料罐（11、21）、真空发生器（12、22）、气动电磁阀（13、23）以及蝶阀（14、24），所述真空发生器（12、22）、气动电磁阀（13、23）及蝶阀（14、24）均与所述储料罐（11、21）连接，所述气动电磁阀（13、23）及所述真空发生器（12、23）均与所述控制装置电性连接并受其控制；
所述储料罐（11、21）上开设有通气口（111、211）、进料口（112、212）及出料口（113、213），所述储料罐（11、21）的通气孔（111、211）均与所述空气压缩机（8）连接，所述第一上料组件中的储料罐（11）的进料口（112）与所述原料箱（1）连接，出料口（113）与所述振动筛分装置连接，所述第二上料组件中的储料罐的进料口（212）与所述细物料箱（3）连接，出料口（213）与所述烧结设备外置料箱（4）连接。
5.根据权利要求1所述的自动筛分上料设备，其特征在于：所述振动筛分装置包括外箱（31）、筛分机构以及振动机构，所述筛分机构与所述振动机构均设置于所述外箱（31）内，所述振动机构设置于所述筛分机构的下方并为其提供动力。
6.根据权利要求5所述的自动筛分上料设备，其特征在于：所述筛分机构包括筛盒（32）及固定设置于所述筛盒（32）内的筛网（33）；
所述筛盒（32）顶端开设有物料进口（321），所述筛盒（32）侧面对向开设有粗物料出口（322）及细物料出口（323），所述粗物料出口（322）所在的平面高于所述细物料出口（323）所在的平面；所述粗物料出口（322）与所述粗物料箱（2）固定连接，所述细物料出口（323）与所述细物料箱（3）固定连接；
所述筛网（33）设置于所述粗物料出口（322）底端所在的平面内，所述筛网（33）下方还设置有至少一排用于提升振动效率的振动珠（34）、以及用于承托所述振动珠（34）的支撑板（35），所述支撑板（35）上均匀开设有通孔，所述通孔的孔径小于所述振动珠（34）的直径，所述通孔的数量大于所述振动珠（34）的数量。
7.根据权利要求6所述的自动筛分上料设备，其特征在于：所述振动机构包括平衡弹簧（36）及设置于所述平衡弹簧（36）内侧中心位置的振动组件；
所述振动组件包括外罩（37）及设置于所述外罩（37）内的偏心块，所述外罩（37）内还设置有驱动电机，所述偏心块与所述驱动电机电性连接并由其驱动；
所述外罩（37）及所述平衡弹簧（36）的顶端均与所述筛盒（32）的底端触接。
8.根据权利要求5所述的自动筛分上料设备，其特征在于：所述原料箱（1）、外箱（31）、粗物料箱（2）、细物料箱（3）以及所述烧结设备外置料箱（4）的底部均设置有滚轮。
9.一种自动筛分上料设备的上料方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）准备步骤：将装置各部件按序组合连接，随后借助所述控制装置启动装置运作，并依据使用需要向所述控制面板（7）内输入第一次上料时间、第一次放料时间、振动频率、第二次上料时间及第二次放料时间等操作参数；
2）第一次上料步骤：当第一次吸料时间开始时，所述第一上料组件开始工作，所述气动电磁阀（13）开启，所述蝶阀（14）关闭，所述真空发生器（12）开始工作，所述储料罐（11）内部在真空作用下形成负压，所述原料箱（1）内的原料粉末被吸入所述储料罐（11）内，所述真空发生器（12）停止工作，所述空气压缩机（8）开始工作，在气体压力作用下，所述储料罐（11）内的原料粉末被排出至所述振动筛分装置中；
3）振动筛分步骤：原料粉末借助所述物料进口（321）进入所述筛盒（32）后，所述振动组件开始工作，所述振动机构的振动传导至所述筛分机构内，所述筛盒（32）带动其内部的筛网（33）、振动珠（34）及支撑板（35）开始振动，所述振动珠（34）上下运动，加速了筛分进程，原料粉末内的粗颗粒粉末停留在所述筛网（33）上，并借助所述粗物料出口（322）进入所述粗物料箱（2）内，原料粉末内的细颗粒粉末透过所述筛网（33），并借助通孔穿过所述支撑板（35），最终借助所述细物料出口（323）进入所述细物料箱（3）内；
4）第二次上料步骤：当第二次吸料时间开始时，所述第二上料组件开始工作，所述气动电磁阀（23）开启，所述蝶阀（24）关闭，所述真空发生器（22）开始工作，所述储料罐（21）内部在真空作用下形成负压，所述细物料箱（3）内的细颗粒原料粉末被吸入所述储料罐（21）内，所述真空发生器（22）停止工作，所述空气压缩机（8）开始工作，在气体压力作用下，所述储料罐（21）内的原料粉末被排出至所述烧结设备外置料箱（4）中；
5）循环步骤：当所述原料箱（1）内的原料粉末用尽，或任一料箱装满时，停止设备运作，并及时更换清理原料箱（1）或料箱，随后，重复上述步骤1~步骤4，完成后续加工。
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