CN108655341B - 一种3d打印用振动下砂装置及其振动铺砂的调试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及3DP打印的铺砂装置技术领域内一种3D打印机用振动下砂装置及其振动铺砂的调试方法。其中3D打印用振动下砂装置，包括砂斗，砂斗上方设有砂仓，砂仓内设有螺旋搅轮,砂仓顶部设有搅轮电机和供砂口，砂斗下方沿长度方向设有宽度固定的出砂口，出砂口上侧的砂斗与长度方向垂直的截面为V形，出砂口上侧的砂斗内设有自止漏下砂装置，砂斗外侧沿长度方向的两外壁上分别对称设有滑轨，滑轨上分别设置有若干滑块，滑块上连接有振动气缸，出砂口下侧连接有刮砂板，振动气缸停止振动后自止漏下砂装置停止向下砂口流砂。本发明的下砂结构，可以实现铺砂时下砂口沿长度方向均匀铺砂，并且振动停止后能有效自止砂。

Description

一种3D打印用振动下砂装置及其振动铺砂的调试方法

技术领域

本发明涉及3D打印的铺砂装置技术领域，特别涉及一种3D打印机用振动下砂装置及其振动铺砂的调试方法。

背景技术

现有技术中的砂型3D打印技术中，用于打印砂型的砂需要先与固化剂混合，在打印过程中，与打印头喷出的树脂结合后形成具有一定强度的砂型。打印过程简述如下，砂与树脂混合之前需要将砂一层一层的铺平。完成一层铺砂后，打印头会移动并扫过整个砂面，当移动到特定需要喷射树脂的位置时，打印头会定点定量的喷射出树脂与混有固化剂的砂子混合，之后进行下一层铺砂。但目前铺砂过程中经常会出现部分区域下砂量不足或是非铺砂区域漏砂的情况，分析其原因，主要由两个方面造成，其一是震动电机传达到各部分的振动量不均等从而造成下砂量不同；其二是下砂口处没有节流装置造成漏砂的情况；而且，机械式振动存在轴承磨损、振动量大小不可调整等缺陷，当出现问题时，不能够马上解决，这就导致打印产品报废，提高了产品的废品率。

发明内容

本发明针对现有技术中铺砂器结构存在的上述问题，提供一种3D打印机用振动下砂装置，实现下砂口沿长度方向均匀铺砂，并且振动停止后能有效自止砂。

为实现上述目的，本发明的一种3D打印用振动下砂装置，包括砂斗，所述砂斗上方设有砂仓，砂仓内设有螺旋搅轮,所述螺旋搅轮通过搅轮电机驱动，所述砂仓顶部一端设有供砂口，所述砂斗下方沿长度方向设有宽度固定的出砂口，所述出砂口上方的砂斗与长度方向垂直的截面为V形，出砂口上方的砂斗内设有自止漏下砂装置，所述砂斗外侧沿长度方向的两外壁上分别对称设有滑轨，所述滑轨上分别设置有若干滑块，滑块上连接有振动气缸，出砂口下方连接有刮砂板，所述振动气缸停止振动后自止漏下砂装置停止向下砂口流砂。

本发明的3D打印用振动下砂装置，在下砂口上方的砂斗内设置自止漏下砂装置，当振动气缸振动时，砂斗内的砂通过下砂口下落铺砂，下砂和止砂过程伴随着振动气缸的启停而同步，可以实现下砂口及时供砂和止砂，相对比通过机械开关结构的下砂口，控制灵活，无机械构件磨损、更换和维护的问题；下砂量的控制通过振动气缸的振动参数控制，下砂口沿长度方向下砂量的均匀性通过振动气缸的分布位置控制，因此，本发明的3D打印机用振动下砂结构，可以精确的控制3D打印铺砂时的下砂量及下砂和止砂，有效避免非铺砂部位漏砂。

为实现本发明的自止漏下砂功能 ，所述自止漏下砂装置包括出砂口上方砂斗的内壁贴紧设置的内槽板，所述内槽板的下部设有向对向折弯的折弯部，两内槽板的折弯部之间形成与下砂口垂直相对的落砂缝，落砂缝的上侧设有调节板，所述调节板包括竖直的连接板和连接板底边设置的挡砂板，所述挡砂板在两内槽板之间居中设置，所述砂斗的两内壁的上侧设有若干横拉板，所述连接板与横拉板连接， 并且连接板与横拉板的连接高度可上下调节，以变换挡砂板沿长度方向的边缘与落砂缝对应侧边缘的连接面与水平方向的倾角α并使α小于或等于砂斗内砂料的安息角。本发明的自止漏下砂装置，在下砂口上侧的砂斗内设置内槽板，两内槽板下部对折的折弯部之间形成与下砂口对应的落砂缝，落砂缝的边缘与挡砂板边缘的连接面与水平方向的倾角α对应砂斗内砂料向折弯部堆料的安息角，当α小于或等于安息角时，整个铺砂装置在静止或均匀平移动状态下不会从落砂缝下落从而实现自止漏下砂功能，需要铺砂时，通过振动气缸的振动作用控制落砂及落砂量。

为便于调节板的固定安装和高度调节，所述横拉板在砂斗内沿长度方向等间距设置若干个，所述横拉板与砂斗内壁连接的端部设有2-4个插接头，所述内槽板对应插接头的部位设有插孔，所述横拉板两端的插接头穿过插孔后与砂斗内壁固定连接；所述连接板的上侧与各横拉板垂直交错插接，并且插接部位分别设有竖直方向的插槽，所述横拉板的插槽侧边垂直设有吊耳，所述吊耳与连接板的连接部位贴紧设置，吊耳的贴紧部位设有竖直方向的腰形孔，所述连接板与腰形孔连接的部位设有连接孔。

为便于调节内槽板在砂斗内的安装高度，所述内槽板上的插孔沿内槽板上下方向的高度大于插接头同向的宽度尺寸，以便于插接头贯穿插孔后内槽板沿砂斗的内壁可滑动调节；所述砂斗侧壁沿长度方向等间距设有若干腰形孔，所述腰形孔的长孔方向与砂斗侧壁的倾斜方向相同，所述内槽板上对应设有安装圆孔，所述内槽板的安装高度调节好后通过贯穿腰形孔和安装圆孔的若干螺栓螺母旋紧固定。本结构中，调节内槽板时，松开螺栓螺母旋紧结构，内槽板与横拉板插接部位的插孔长度大于插接头的宽度，使内槽板沿插孔长度方向有一定的调节距离，从而可以实现两内槽板在砂斗内安装高度的调节，以此来调节两内槽板折弯部形成的落砂缝的宽度，内槽板的安装高度调整好后，通过螺栓螺母旋紧固定。

为便于实现砂斗与砂仓的快速连接，所述砂斗与砂仓之间的连接口内外套接并通过若干搭扣扣紧固定。本结构中，砂斗和砂槽的连接口内外套接后通过搭扣扣紧连接，可以实现两者的快速拆装，便于进行不同砂料铺砂时砂，装砂斗从砂仓下部拆开，进内砂斗内调节板高度的调节，以适应新砂的安息角的要求。

为便于调节振动气缸的位置，所述滑轨和滑块之间设有驱动滑块移动的直线电机和测量滑块移动距离的磁尺。

为便于控制铺砂层的平整度，所述刮砂板通过连接在砂斗外侧的刮砂板支架固定，所述刮砂板支架上还安装有若干用于检测铺砂厚的微距传感器。

本发明还提供一种采用上述打印机用振动下砂装置进行振动铺砂的调试方法，包括如下步骤：

1）确定铺砂粉料的安息角及落砂缝缝宽d；

2) 将砂斗从砂仓下方拆开以敞开内部结构，首先调整内槽板在砂斗内壁的安装高度，将内槽板的各安装圆孔与砂斗的各腰形孔对准，通过上下调整内槽板的安装高度以调整内槽板的折弯部边缘对应的落砂缝的缝宽为d，然后通过螺栓螺母固定内槽板；

3）调节连接板与横拉板的安装高度，使内槽板的折弯部边缘与挡砂板对应侧边缘的连接面与水平方向的倾角α与步骤1）中的安息角角度相同或使α小于安息角，然后将连接板与横拉板固定；

4）将砂斗套接于砂仓底部并锁紧各搭扣；

5）从加砂口通过加砂机构向砂仓内加砂并启动搅轮电机，使砂料均匀分布于砂斗和砂仓内，砂料加满砂仓后，将铺砂器移至铺砂调试位置；

6）根据下砂量要求，启动振动气缸，调节振动频率和振幅使单位时间的下砂量符合设定的下砂量要求；

7）调试结束后将铺砂器移动至铺砂工位进行铺砂。

本发明的上述振动铺砂的调试方法，当需要更换3D打印的砂料时，根据砂料堆积时的安息角和落砂量要求，需要按上述方法调节内槽板安装高度，以调节落砂缝的宽度，再调节下料口上方的调节板在砂斗内的安装高度，使内槽板的折弯部边缘与挡砂板对应侧边缘的连接面与水平方向的倾角与步骤1）中的安息角α角度相同，然后再根据铺砂要求调试振动参数，使下砂量符合铺砂要求。

为便于均匀控制下砂口沿长度方向各点的下砂量，本发明上述振动铺砂的调试方法的第5）步中，调节下砂量时根据各振动气缸附近的下砂口单位时间内的下砂厚度的差别，通过直线电机调节滑块的位置，使下砂口各部位的下砂厚度均匀。

附图说明

图1为本发明的3D打印用振动下砂装置的立体图。

图2为本发明的3D打印用振动下砂装置的结构示意图。

图3为砂斗的结构示意图。

图4为砂斗内自止漏下砂装置的装砂后的自止砂原理图。

图5为自止漏下砂装置的结构示意图。

图6为自止漏下砂装置的立体图。

图7为图5中A向局部投影图。

其中，1砂斗；2砂仓；3搭扣；4搅轮电机；5螺旋搅轮；6 自止漏下砂装置；601内槽板；601A 折弯部；601B插孔；602 调节板；602A连接板；602B挡砂板；603横拉板；603A插接头；604吊耳；7刮砂板；8刮砂板支架；9振动气缸；10滑块；11滑轨。

具体实施方式

实施例1

如图1—图6所示为本发明的3D打印用振动下砂装置，包括砂斗1，砂斗1上方设有砂仓2，砂仓2内设有螺旋搅轮5,砂仓2顶部一端设有搅轮电机4，砂仓2顶部另一端设有供砂口，砂斗1下方沿长度方向设有宽度固定的出砂口，出砂口上方的砂斗1与长度方向垂直的截面为V形，出砂口上方的砂斗1内设有自止漏下砂装置6，砂斗1外侧沿长度方向的两外壁上分别对称设有滑轨11，滑轨11上分别设置有若干滑块10，滑块10上连接有振动气缸9，出砂口下方通过固定在砂斗外壁的刮砂板支架8连接有刮砂板7，振动气缸9停止振动后自止漏下砂装置6停止向下砂口流砂。

本实施例的自止漏下砂装置包括出砂口上方砂斗的内壁贴紧设置的内槽板601，内槽板601的下部设有向对向折弯的折弯部601A，该折弯部601A可以为水平方向的折弯部或略向上倾斜的折弯部，也可以折弯成其它便于堆料的形状，两内槽板的折弯部601A之间形成与下砂口垂直相对的落砂缝，落砂缝的上侧设有调节板602，调节板602包括竖直的连接板602A和连接板602A底边设置的挡砂板602B，该挡砂板602B在两内槽板之间居中设置，砂斗1的两内壁的上侧设有若干横拉板603，连接板602A与横拉板603连接， 并且连接板602与横拉板603的连接高度可上下调节，以变换挡砂板602B沿长度方向的边缘与落砂缝对应侧边缘的连接面与水平方向的倾角α并调至α小于等于砂斗内砂料的安息角。本发明的自止漏下砂装置，在下砂口上侧的砂斗1内设置内槽板601，两内槽板601下部对折的折弯部601A之间形成与下砂口对应的落砂缝，落砂缝的边缘与挡砂板602B边缘的连接面与水平方向的倾角α对应砂斗内砂料向折弯部601A堆料的安息角，当α小于或等于砂料的安息角时，砂斗内的砂料在折弯部601A与挡砂板602B之间形成的堆积斜面的角度即为α，因此α角小于或等于砂料的安息角，此时，整个铺砂装置在静止或均匀平移动状态下砂料不会从落砂缝下落从而实现自止漏下砂功能，当需要铺砂时，通过振动气缸9的振动作用控制落砂及落砂量。

为便于调节板602的固定安装和高度调节，本实施例中，横拉板603在砂斗1内沿长度方向等间距设置若干个，横拉板603与砂斗1内壁连接的端部设有2-4个插接头，内槽板对应插接头603A的部位设有插孔601B，横拉板603两端的插接头603A穿过插孔601B后与砂斗1内壁固定连接；连接板602A的上侧与各横拉板603垂直交错插接，并且插接部位分别设有竖直方向的插槽，横拉板603的插槽侧边垂直设有吊耳604，吊耳604与连接板602A的连接部位贴紧设置，吊耳604的贴紧部位设有竖直方向的腰形孔，连接板602A与腰形孔连接的部位设有连接孔，连接板的高度调节好后通过螺栓螺母固定。

为便于调节内槽板在砂斗内的安装高度，内槽板601上的插孔601B沿内槽板601上下方向的高度大于插接头603A同向的宽度尺寸，以便于插接头603A贯穿插孔601B后内槽板601沿砂斗1的内壁有一定的滑动调节的空间；砂斗侧壁沿长度方向等间距设有若干腰形孔，腰形孔的长孔方向与砂斗1侧壁的倾斜方向相同，内槽板601上对应设有安装圆孔，内槽板601的安装高度调节好后通过贯穿腰形孔和安装圆孔的若干螺栓螺母旋紧固定。本结构中，调节内槽板601时，松开螺栓螺母旋紧结构，内槽板601与横拉板603插接部位的插孔601B长度大于插接头603A的宽度，使内槽板601沿插孔601B长度方向有一定的调节距离，从而可以实现两内槽板601在砂斗内安装高度的调节，以此来调节两内槽板折弯部601A形成的落砂缝的宽度，内槽板601的安装高度调整好后，通过螺栓螺母旋紧将内槽板固定在砂斗1内壁。

为便于实现砂斗1与砂仓2的快速连接，砂斗1与砂仓2之间的连接口内外套接并通过若干搭扣3扣紧固定。本结构中，砂斗1和砂槽的连接口内外套接后通过搭扣3扣紧连接，可以实现两者的快速拆装，便于进行不同砂料铺砂时砂，装砂斗1从砂仓2下部拆开，进内砂斗1内调节板602高度的调节，以适应新砂的安息角的要求。

为便于调节振动气缸9的位置，滑轨11和滑块10之间设有驱动滑块10移动的直线电机和测量滑块10移动距离的磁尺。

为便于控制铺砂层的平整度，刮砂板7通过连接在砂斗1外侧的刮砂板7支架固定，刮砂板7支架上还安装有若干用于检测铺砂厚的微距传感器。

本发明的3D打印用振动下砂装置，在下砂口上方的砂斗1内设置自止漏下砂装置6，由于自止漏下砂装置内落砂缝上侧内槽板601的折弯部601A上的砂料堆积角在挡砂板的作用下形成的堆料倾角小于或等于砂料的安息角，当砂斗静止时，砂斗1内的砂料静止在砂斗内折弯部601A的上方，不会下落，当振动气缸振动时，打破砂斗内砂料堆积平衡，实现振动下砂，本发明的3D打印用振动下砂装置，下砂和止砂过程伴随着振动气缸9的启停而同步，可以实现下砂口及时供砂和止砂，同时，下砂口下砂量的控制通过振动气缸9的振动参数控制，下砂口沿长度方向下砂量的均匀性通过振动气缸9的分布位置控制，因此，本发明的3D打印机用振动下砂结构，可以精确的控制3D打印铺砂时的下砂量及下砂和止砂，有效避免非铺砂部位漏砂。

实施例2

本实施例为采用上述实施例的打印机用振动下砂装置进行振动铺砂的调试方法，包括如下步骤：

1）确定铺砂粉料的安息角α；

2) 将砂斗1从砂仓2下方拆开以露出T形砂槽601及内部的调节板602，调节T形砂槽601内的调节板602的高度，使调节板602与T形砂槽601折弯部形成的落料堆积角与步骤1）中的安息角α角度相同，并将调节板602固定在T形砂槽601内；

1）确定铺砂粉料的安息角及落砂缝缝宽d；

2) 将砂斗1从砂仓2下方拆开以敞开内部结构，首先调整内槽板601在砂斗内壁的安装高度，将内槽板601斜壁上的各安装圆孔与砂斗1内壁的各腰形孔对准，通过上下调整内槽板601的安装高度以调整内槽板601的折弯部边缘对应的落砂缝的缝宽为d，然后通过螺栓螺母固定内槽板；

3）调节连接板602A与横拉板603的安装高度，使内槽板601的折弯部边缘与挡砂板602B对应侧边缘的连接面与水平方向的倾角α与步骤1）中的安息角角度相同或使α小于安息角，然后将连接板602A与横拉板603固定；

3）将砂斗1套装于砂仓2底部并将各搭扣锁紧固定；

4）从加砂口通过加砂机构向砂仓2内加砂并启动搅轮电机5，使砂料均匀分布于砂斗1和砂仓2内，砂料加满砂仓2后，将下砂装置移至铺砂调试位置；

5）根据下砂量要求，启动振动气缸9，调节振动频率和振幅使单位时间的下砂量符合设定的下砂量要求；进行调节下砂量时根据各振动气缸9附近的下砂口单位时间内的下砂厚度的差别，通过直线电机调节滑块10的位置，使下砂口各部位的下砂厚度均匀；

6）调试结束后将下砂装置移动至铺砂工位按步骤5）中的振动参数进行振动铺砂。

本发明的上述振动铺砂的调试方法，当需要更换3D打印的砂料时，需要按上述方法调试下料口上方的调节板在T形槽内的安装高度，使调节板与T形槽折弯部形成的落料安息角与砂料的实际安息角相同，然后再根据铺砂要求调试振动参数，使下砂量符合铺砂要求。

Claims (7)

1.一种3D打印用振动下砂装置，包括砂斗，所述砂斗上方设有砂仓，砂仓内设有螺旋搅轮,所述螺旋搅轮通过搅轮电机驱动，所述砂仓顶部一端设有供砂口，所述砂斗下方沿长度方向设有宽度固定的出砂口，所述出砂口上方的砂斗与长度方向垂直的截面为V形，其特征在于，所述出砂口上方的砂斗内设有自止漏下砂装置，所述砂斗外侧沿长度方向的两外壁上分别对称设有滑轨，所述滑轨上分别设置有若干滑块，滑块上连接有振动气缸，出砂口下方连接有刮砂板，所述振动气缸停止振动后自止漏下砂装置停止向下砂口流砂；所述自止漏下砂装置包括出砂口上方砂斗的内壁贴紧设置的内槽板，所述内槽板的下部设有向对向折弯的折弯部，两内槽板的折弯部之间形成与下砂口垂直相对的落砂缝，落砂缝的上侧设有调节板，所述调节板包括竖直的连接板和连接板底边设置的挡砂板，所述挡砂板在两内槽板之间居中设置，所述砂斗的两内壁的上侧设有若干横拉板，所述连接板与横拉板连接，并且连接板与横拉板的连接高度可上下调节，以变换挡砂板沿长度方向的边缘与落砂缝对应侧边缘的连接面与水平方向的倾角α并使α小于或等于砂斗内砂料的安息角；所述砂斗与砂仓之间的连接口内外套接并通过若干搭扣扣紧固定。

2.根据权利要求1所述3D打印用振动下砂装置，其特征在于，所述横拉板在砂斗内沿长度方向等间距设置若干个，所述横拉板与砂斗内壁连接的端部设有2-4个插接头，所述内槽板对应插接头的部位设有插孔，所述横拉板两端的插接头穿过插孔后与砂斗内壁固定连接；所述连接板的上侧与各横拉板垂直交错插接，并且插接部位分别设有竖直方向的插槽，所述横拉板的插槽侧边垂直设有吊耳，所述吊耳与连接板的连接部位贴紧设置，吊耳的贴紧部位设有竖直方向的腰形孔，所述连接板与腰形孔连接的部位设有连接孔。

3.根据权利要求2所述3D打印用振动下砂装置，其特征在于，所述内槽板上的插孔沿内槽板上下方向的高度大于插接头同向的宽度尺寸，以便于插接头贯穿插孔后内槽板沿砂斗的内壁可滑动调节；所述砂斗侧壁沿长度方向等间距设有若干腰形孔，所述腰形孔的长孔方向与砂斗侧壁的倾斜方向相同，所述内槽板上对应设有安装圆孔，所述内槽板的安装高度调节好后通过贯穿腰形孔和安装圆孔的若干螺栓螺母旋紧固定。

4.根据权利要求1所述3D打印用振动下砂装置，其特征在于，所述滑轨和滑块之间设有驱动滑块移动的直线电机和测量滑块移动距离的磁尺。

5.根据权利要求1所述3D打印用振动下砂装置，其特征在于，所述刮砂板通过连接在砂斗外侧的刮砂板支架固定，所述刮砂板支架上还安装有若干用于检测铺砂厚的微距传感器。

6.一种采用权利要求1—5任一项所述的3D打印用振动下砂装置进行振动铺砂的调试方法，包括如下步骤：

1）确定铺砂粉料的安息角及落砂缝缝宽d；

2) 将砂斗从砂仓下方拆开以敞开内部，首先调整内槽板在砂斗内壁的安装高度，将内槽板的各安装圆孔与砂斗的各腰形孔对准，通过上下调整内槽板的安装高度以调整内槽板的折弯部边缘对应的落砂缝的缝宽为d，然后通过螺栓螺母固定内槽板；

3）调节连接板与横拉板的安装高度，使内槽板的折弯部边缘与挡砂板对应侧边缘的连接面与水平方向的倾角α小于或等于步骤1）中的安息角，然后将连接板与横拉板通过螺栓螺母固定；

4）将砂斗套接于砂仓底部并锁紧各搭扣；

5）从加砂口通过加砂机构向砂仓内加砂并启动搅轮电机，使砂料均匀分布于砂斗和砂仓内，砂料加满砂仓后，将铺砂器移至铺砂调试位置；

6）根据下砂量要求，启动振动气缸，调节振动频率和振幅使单位时间的下砂量符合设定的下砂量要求；

7）调试结束后将3D打印用振动下砂装置移动至铺砂工位进行铺砂。

7.根据权利要求6所述的调试方法，其特征在于，第6）步中调节时根据各振动气缸附近的下砂口单位时间内的下砂厚度的差别，通过直线电机调节滑块的位置，使下砂口各部位的下砂厚度均匀。