CN107031046A - 一种小型铺粉式3d打印机的铺粉装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种小型铺粉式3D打印机的铺粉装置；包括存粉箱、主体外壳、x方向光轴以及y方向光轴，铺粉装置的存粉箱设置两个独立空间，左边的空间用于储存原料粉末，右边的空间用于储存粘结剂粉末，两种粉末可以顺着存粉箱下部的出粉装置流下，出粉装置上端设有存粉箱出口挡板，所述存粉箱出口挡板与存粉箱出口挡板驱动电机相连，通过控制两个驱动电机转动间歇的差异，控制两边粉末配比；该装置以使原料粉末和粘结剂粉末形成不同的配比，也可以定量加入其他可以促进原料粉末和粘合剂粉末相结合的粉末，同时使铺粉所用粉末更加均匀，性质更加稳定。

Description

一种小型铺粉式3D打印机的铺粉装置

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种小型铺粉式3D打印机的铺粉装置。

背景技术

目前，3D打印机已经成为了一个炽手可热的话题，3D打印技术本身也正处于一个高速发展的阶段，而就目前最常见的3D打印工艺——FDM型3D打印机而言，打印成品支撑难以去除，打印精度较差等问题显得越来越突出。为了解决这些问题，一些独特构造的新型打印机逐渐走上了舞台，而铺粉式3D打印机就是其中一个。而已知的3D打印机铺粉装置为单仓入料，如中国专利申请号201610216131.2名称为“一种3D打印机供粉结构”，该专利存在的缺陷是：无法实现原料配比的调节，达到对打印物品特性进行及时调整的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的铺粉式3D打印机铺粉装置，该装置可以使原料粉末和粘结剂粉末形成不同的配比，也可以定量加入其他可以促进原料粉末和粘合剂粉末相结合的粉末，同时使铺粉所用粉末更加均匀，性质更加稳定。

本发明的技术方案为：

一种小型铺粉式3D打印机的铺粉装置，包括存粉箱、主体外壳、x方向光轴以及y方向光轴，其特征在于，所述存粉箱有左右两个空间，下方各连接一个出粉装置，所述出粉装置上端设有存粉箱出口挡板，所述存粉箱出口挡板与存粉箱出口挡板驱动电机相连；所述出粉装置下端连接主体外壳，所述主体外壳内分三个空间，上部设有第一粉仓、第二粉仓，第一粉仓和第二粉仓下部连接混合仓，第一粉仓、第二粉仓与下部混合仓交接处分别有第一上方翻板、第二上方翻板，上方翻版与上方翻板驱动电机相连，混合仓正下方缺口内设有下方翻板，所述下方翻板与下方翻板驱动电机相连；所述的第一粉仓、第二粉仓内设有第一铺粉滚轴、第二铺粉滚轴，第一铺粉滚轴、第二铺粉滚轴与铺粉滚轴驱动电机相连，所述第一铺粉滚轴从左向右旋转，第二铺粉滚轴从右向左旋转，所述混合仓内设有混合滚轴，混合滚轴与混合滚轴驱动电机相连；所述主体外壳固定在x方向光轴上，x方向光轴两端设有x-y光轴连接件，y方向光轴通过x-y光轴连接件与x方向光轴连接，所述x-y光轴连接件固定在下方皮带上，皮带由皮带驱动电机带动，实现铺粉装置在y方向光轴上的运动；所有的电机和翻板由单片机进行控制；

所述的出粉装置包括上方出粉管、缓冲仓和下方出粉管，上方出粉管下端连接缓冲仓，缓冲仓下端连接下方出粉管；

所述的下方出粉管的直径小与上方出粉管的直径。

本发明的优点和有益效果是：

1.双入料结构可以使原料粉末和粘结剂粉末形成不同的配比，也可以定量加入其他可以促进原料粉末和粘合剂粉末相结合的粉末，从而对3D打印成形物体的特性做出适时的调整。

2.使用螺旋式的输送结构，原料粉末和粘结剂粉末分别从相对两侧铺开，可以使铺粉所用粉末更加均匀，性质更加稳定。

3.本设计采用MSP430G2553型号单片机，对所有的电机和翻板进行控制，可以通过实验得到两个存粉箱出口挡板驱动电机转动间隙的差异与两种粉末配比的关系，以及粉末在上粉仓中从一端到另一端所用的时间，从而通过对开环的控制实现铺粉的功能。

附图说明

图1是铺粉式3D打印机铺粉装置混合体系的剖视图；

图2是铺粉式3D打印机铺粉装置的爆炸视图；

图3是铺粉式3D打印机铺粉装置的整体结构示意图；

图4是铺粉式3D打印机铺粉装置的主视图；

图5是铺粉式3D打印机铺粉装置的左视图；

图6是铺粉式3D打印机铺粉装置的存粉体系的剖视图。

图中：1.主体外壳、2.左部封盖、3.右部封盖、4.第一铺粉滚轴、5.第二铺粉滚轴、6.第一上方翻版、7.第二上方翻板、8.混合滚轴、9.下方翻版、10.存粉箱、11.存粉箱盖、12.第一皮带轮联动轴、13.第二皮带轮联动轴、14.皮带、15.皮带轮、16.固定轴承、17.皮带驱动电机、18.x方向光轴、19.x-y光轴连接件、20.y方向光轴、21.铺粉滚轴驱动电机、22.上方翻板驱动电机、23.混合滚轴驱动电机、24.下方翻板驱动电机、25.存粉箱出口挡板驱动电机、26.存粉箱出口挡板、27.上方翻板连接轴、28.混合滚轴连接轴、29.下方翻板连接轴、30.第一粉仓、31.第二粉仓、32.混合仓、33.出粉装置、34.缓冲仓、35.上方出粉管、36.下方出粉管、37.刮板。

具体实施方式

下面结合附图具体说明本发明，如图所示，一种新型的铺粉式3D打印机铺粉装置包括以下部分：主体外壳1、左部封盖2、右部封盖3、第一铺粉滚轴4、第二铺粉滚轴5、第一上方翻版6、第二上方翻板7、混合滚轴8、下方翻版9、存粉箱10、存粉箱盖11、第一皮带轮联动轴12、第二皮带轮联动轴13、皮带14、皮带轮15、固定轴承16、皮带驱动电机17、x方向光轴18、x-y光轴连接件19、y方向光轴20、铺粉滚轴驱动电机21、上方翻板驱动电机22、混合滚轴驱动电机23、下方翻板驱动电机24、存粉箱出口挡板驱动电机25、存粉箱出口挡板26、上方翻板连接轴27、混合滚轴连接轴28、下方翻板连接轴29、第一粉仓30、第二粉仓31、混合仓32、出粉装置33、缓冲仓34、上方出粉管35、下方出粉管36、刮板37。

具体结构为：

所述存粉体系的存粉箱10有左右两个空间，下方各连接一个出粉装置33，所述出粉装置33上端设有存粉箱出口挡板26，所述存粉箱出口挡板26与存粉箱出口挡板驱动电机25相连；

所述出粉装置33下端连接主体外壳1，所述主体外壳内分三个空间，上部设有第一粉仓30、第二粉仓31，第一粉仓30和第二粉仓31下部连接混合仓32，第一粉仓30、第二粉仓31与下部混合仓32交接处分别有第一上方翻板6、第二上方翻板7，上方翻版与上方翻板驱动电机22相连，混合仓32正下方缺口内设有下方翻板9，所述下方翻板9与下方翻板驱动电机24相连；所述的第一粉仓30、第二粉仓31内设有第一铺粉滚轴4、第二铺粉滚轴5，第一铺粉滚轴4、第二铺粉滚轴5与铺粉滚轴驱动电机21相连，所述第一铺粉滚轴4从左向右旋转，第二铺粉滚轴5从右向左旋转，所述混合仓32内设有混合滚轴8，混合滚轴8与混合滚轴驱动电机23相连；所述主体外壳1固定在x方向光轴18上，x方向光轴18两端设有x-y光轴连接件19，所述x-y光轴连接件19固定在下方皮带14上，y方向光轴20插于所述x-y光轴连接件19内，皮带14由皮带驱动电机17带动，实现铺粉装置在y方向光轴上20的运动；所有的电机和翻板由单片机进行控制；所述的出粉装置33包括上方出粉管35、缓冲仓34和下方出粉管36；所述下方出粉管36的直径小于上方出粉管35的直径。

存粉箱10有左右两个空间，左边的空间用于储存原料粉末，右边的空间用于储存粘结剂粉末，两种粉末可以顺着存粉箱10下部的出粉装置33流下。出粉装置33的上方出粉管35中间插入存粉箱出口挡板26，由一个存粉箱出口挡板驱动电机25控制其转动，通过控制两个控制电机转动间歇的差异，达到控制两边粉末配比的目的。上方出粉管35下端连接缓冲仓34，缓冲仓34下端连接下方出粉管36，缓冲仓34可以使粉末在从大直径的上方出粉管35流向小直径的下方出粉管36时给粉末一个缓冲的空间。粉末分别由左部封盖2和右部封盖3顶部的下方出粉管36流入混合体系中。

混合体系包括主体外壳1，主体外壳可分为三个空间，上部的两个空间分别为第一粉仓30和第二粉仓31，分别用于原料粉末和粘合剂粉末在x方向的展开，在这两个空间中装入第一铺粉滚轴4和第二铺粉滚轴5，在铺粉滚轴驱动电机21的作用下，铺粉滚轴可以在这两个空间中进行旋转，这可以使由一点进入铺粉体系的粉末在x轴方向上进行展开。第一粉仓30和第二粉仓31与下部的混合仓32交接的地方有第一上方翻板6和第二上方翻板7，由上方翻板驱动电机22控制第一上方翻板6和第二上方翻板7的摆动，上方翻板驱动电机22通过光轴连接第一上方翻板6和第二上方翻板7。第一上方翻板6和第二上方翻板7一般处于关闭状态，当粉末在x方向上完全展开以后，上方翻板驱动电机22控制第一上方翻板6和第二上方翻板7打开，粉末落入混合仓32。混合仓32为原料粉末和粘结剂粉末的混合空间，中间插入混合滚轴8，由混合滚轴驱动电机23控制混合滚轴8的转动。混合滚轴8转动，两种粉末开始混合。混合仓32下部空间的正下方有一个缺口，缺口中放入下方翻版9，由下方翻板驱动电机24控制下方翻版9的摆动，缺口旁有一刮板37，粉末混匀后下方翻版9打开，粉末由缺口落在打印机的打印平台上由刮板37刮平。左部封盖2和右部封盖3分别由左边和右边封住整个铺粉装置，同时固定第一铺粉滚轴4、第二铺粉滚轴5、混合滚轴8、第一上方翻板6、第二上方翻板7、下方翻版9以及所有的控制电机。

动力体系由x方向光轴18、x-y光轴连接件19、y方向光轴20、第一皮带轮联动轴12、第二皮带轮联动轴13、皮带14、皮带轮15、固定轴承16、皮带驱动电机17构成，其主要功能是实现混合体系在y方向的运动。x方向光轴18共两根，主体外壳1固定在x方向光轴18上。x方向光轴18和y方向光轴20通过四个x-y光轴连接件19连接，光轴连接件19的连接通孔间夹角90°，x方向光轴18和y方向光轴20插入其中使得x方向光轴18和y方向光轴20垂直，主体外壳1可以在y方向上移动，x-y光轴连接19件与皮带14固定连接，整个体系动力由一个位于左前方的42步步进电机提供，四个皮带轮和两个皮带构成动力体系，后部的两个皮带轮用第一皮带轮联动轴12连接，实现动力传递，右前方的皮带轮由第二皮带轮联动轴13连接，固定轴承16用于固定皮带轮联动轴。

工作中，原料粉末和粘合剂粉末分别由存粉箱10流下，经过两个存粉箱10出口挡板26调节配比后流入缓冲仓34，继而均匀流入第一粉仓30和第二粉仓31内，粉末进入装置内部后，铺粉滚轴在铺粉滚轴驱动电机21的带动下开始旋转，原料粉末从左向右铺开，粘合剂粉末从右向左铺开，这样设置的优点是：混合更为均匀；当粉末在x方向上完全展开后，粉末停止流入，铺粉滚轴停止转动。第一上方翻板6和第二上方翻板7在上方翻板驱动电机22下同时打开，使原料粉末与粘结剂粉末同时落入主体外壳1下部的混合仓32，混合滚轴8在混合滚轴驱动电机23带动下开始转动，使两种粉末混合，混匀之后，下方翻板8在下方翻板驱动电机24的控制下打开，同时动力体系启动，混合体系沿y方向移动，混匀的粉末铺洒在平台上，由刮板37刮平。在y方向上运动至终点时，混合结构停止转动，同时所有翻板关闭。最后，混合体系回到初始位置，准备下一次铺粉。

Claims (3)

1.一种小型铺粉式3D打印机的铺粉装置，包括存粉箱、主体外壳、x方向光轴以及y方向光轴，其特征在于：所述存粉箱有左右两个空间，下方各连接一个出粉装置，所述出粉装置上端设有存粉箱出口挡板，所述存粉箱出口挡板与存粉箱出口挡板驱动电机相连；所述出粉装置下端连接主体外壳，所述主体外壳内分三个空间，上部设有第一粉仓、第二粉仓，第一粉仓和第二粉仓下部连接混合仓，第一粉仓、第二粉仓与下部混合仓交接处分别有第一上方翻板、第二上方翻板，第一上方翻版和第二上方翻板均与上方翻板驱动电机相连，混合仓正下方缺口内设有下方翻板，所述下方翻板与下方翻板驱动电机相连；所述的第一粉仓内设有第一铺粉滚轴、第二粉仓内设有第二铺粉滚轴，第一铺粉滚轴、第二铺粉滚轴均与铺粉滚轴驱动电机相连，所述第一铺粉滚轴从左向右输送原料，第二铺粉滚轴从右向左输送原料，所述混合仓内设有混合滚轴，混合滚轴与混合滚轴驱动电机相连；所述主体外壳固定在x方向光轴上，x方向光轴两端设有x-y光轴连接件，y方向光轴通过x-y光轴连接件与x方向光轴连接，所述x-y光轴连接件固定在下方皮带上，皮带由皮带驱动电机带动，实现铺粉装置在y方向光轴上的运动；所有的电机由单片机进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种新型的铺粉式3D打印机铺粉装置，其特征在于：所述的出粉装置包括上方出粉管、缓冲仓和下方出粉管，所述上方出粉管下端连接缓冲仓，所述缓冲仓下端连接下方出粉管。

3.根据权利要求1所述的一种新型的铺粉式3D打印机铺粉装置，其特征在于：所述的下方出粉管的直径小于上方出粉管的直径。