CN109319523A - 一种宽域增材制造自动送粉系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于先进快速成型/增材制造技术领域，具体涉及一种宽域增材制造自动送粉系统。其主要由控制系统、铺粉装置(1)、量化传送装置(2)、储粉仓(3)、控粉装置(4)及连接机构等组成。储粉仓(3)为空腔结构，储粉仓(3)的空腔内部装入经过处理的合适粉料，经储粉仓出口处的控粉装置(4)来实现宽域送粉。粉料经量化传送装置(2)从控粉装置出粉口落入位于储粉仓下方的粉床加工面，控粉装置配有相应的驱动电机，根据相应的需粉量通过控制面板调节控粉装置的转速。粉末落到粉床加工面后，由侧方的铺粉装置(1)实现相应厚度的铺展。本发明具有如下优点：可实现宽域量化多向供粉，可有效降低层间应力，结构简洁，拆装方便，不易发生堵塞，可移植性强，既适用于大型增材制造成型机，也可用于小型增材制造成型机，具有一定的通用性，成本较低，易于实现。
Description
技术领域
本发明属于先进快速成型/增材制造技术领域。更具体地，涉及一种宽域增材制造自动送粉系统，其能够实现宽域量化多向供粉，可有效降低层间应力，不易发生堵塞，通用性强。
背景技术
SLS(Selective Laser Sintering,激光选区烧结技术)和三维打印(3DP)是当前已商业化并广泛应用的增材制造方法。目前主要采用铺粉法进行打印件的逐层送料。在粉材的增材制造过程中，粉末床工艺仍是主流。以粉末为原料的增材制造过程中，涉及到粉末的存储、供送、铺层与余料回收等工序。铺粉装置的稳定可靠运行对增材制造的成型效率、成型质量及成本控制有很大影响。按照铺粉特点主要分为固定缸活塞顶出旋辊送粉、漏斗式刮板(或转辊)送粉两大类。粉末环境下，粉末极易黏着在轴承、铰链、叶轮等运动部件上而影响其可靠性，甚至导致设备功能无法正常实现。
目前的两侧双缸铺粉系统，在进行小零件小批量成型时，备料需求大，剩料过多，粉末利用率不高，不利于成本控制。在进行大件成型时，由于大面积铺粉的需求，而造成铺粉辊前堆积大量的粉末，对铺粉辊的顺利动作造成障碍，且因大量粉末的推切力造成上一成型层出现明显的缺陷，甚至造成开裂导致成型失败，制约了更大工作台面增材制造成型机的发展。而漏斗式同步送粉，对于没有棘轮机构的成型机，其送粉量无法有效控制；含有棘轮机构的易发生棘轮机构堵塞现象导致棘轮功能失效。在恶劣的粉末环境下，要求铺粉装置采用尽可能简单的传送机构且易维护。因此，开发一种铺粉速度快、精度高、结构简洁、易维护并能节省粉末用量的铺粉装置，对增材制造技术向大型化、精密化发展具有显著的推动作用，特别是对于大型增材制造系统，铺粉系统的可靠性与稳定性至关重要。
由于存在上述缺陷和不足，本领域亟需做出进一步的完善和改进，设计一种增材制造自动送粉系统，使其能够避免成形时漏粉量难以控制、棘轮稳定性差等问题，满足生产的需要。。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种宽域增材制造自动送粉系统，所述增材制造自动送粉系统主要由控制系统、铺粉装置、量化传送装置、储粉仓、控粉装置及连接机构组成。通过连接机构将各个装置的位置相对固定形成一个功能单元。其通过控粉装置上的量化传送装置，克服了现有技术中没有棘轮机构时送粉量无法有效控制，含有棘轮机构时容易发生棘轮机构堵塞现象导致棘轮功能失效的问题，提高了送粉机构的稳定性和可靠性，不易发生堵塞，既适用于大型工作台面成型机，也适用于小型成型机，通用性强。
为实现上述目的，本发明提供了一种宽域增材制造自动送粉系统，其主要包括控制系统、铺粉装置(1)、量化传送装置(2)、储粉仓(3)、控粉装置(4)及连接机构，其中，所述储粉仓(3)为空腔结构，其下部出粉口处为控粉装置(4)，所述控粉装置含有可依需自由调整的出粉口，并配有相应的驱动电机，所述量化传送装置(2)位于控粉装置(4)的圆周面上，所述铺粉装置(1)位于储粉仓(3)出粉口的侧方。
具体地，所述的宽域增材制造自动送粉系统可通过导轨而整体悬挂于工作腔上空，也可将导轨设置在工作腔基座上，由相应的驱动电机带动其在工作区域运动。进一步优选地，该导轨为工作区域空间中X、Y轴方向各设置一条，构成双轨双送粉系统，对于工作台面超过1m的增材制造系统此改良效果尤为显著，可实现连续作业而无需中途停机加粉，提高了工作效率。同时，可实现双送粉系统的层间交叉作业，有效缓解了大型构件因单向铺粉而引起的层间应力。
优选地，所述两侧设置的铺粉辊可以实现双向铺粉，而无需复位动作，节省了铺粉动作时间，提高了铺粉效率。或只在一侧设置铺粉辊，降低成型机生产成本，而根据实际情况来选择一侧或两侧设置铺粉辊装置，能够满足不同的需求。
优选地，所述控粉装置(4)位于储粉仓下部出粉口处，所述控粉装置含有可依需自由调整的出粉口，并配有相应的驱动电机，由一个送粉转辊及间隔在转辊圆周面上的量化传送装置(2)组成，所述量化传送装置(2)设置有拨粉片或拨粉柱。所述拨粉片或拨粉柱为可伸缩式部件，由位于控粉装置(4)送粉转辊内部的驱动装置自动控制伸缩。所述可伸缩式拨粉片或拨粉柱，能够解决大型件增材制造过程中采用棘轮机构长时间待机时，粉末停留在棘爪之间而易造成堵塞导致的棘轮机构功能失效问题。
优选地，所述储粉仓(3)为表面光滑玻璃或表面光滑的金属构成的圆弧结构。采用圆弧结构可减小粉末与储粉仓之间的摩擦力，提高粉末的流动性，有效克服了粉末的卡滞现象，使储粉仓中不留死角，有效防止出粉口不出粉现象的发生，对提高控粉装置的稳定性和可靠性具有重要意义。
优选地，所述宽域增材制造送粉系统还包括一控制系统，该控制系统包括控制面板和电路控制系统，通过控制面板实现电路控制系统的实时调整，能够随时按需调整铺粉时的各种参数，避免铺粉过程中出现异常，提高生产成品率。
总体而言，本发明的以上技术方案与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
(1)本发明的宽域增材制造自动送粉系统，针对大型化增材制造成型机现有送粉机构的局限性，在结构上作出了改进，从而克服了因送粉装置因素导致的成型件缺陷，有效扩大了增材制造成型机的工作台面尺寸范围，为实现增材制造工作台面向更大型化发展提供了有力的硬件支撑。
(2)本发明较传统的棘轮机构，采用了可伸缩式拨粉机构，几乎不会出现堵塞问题，特别是对于大型件制造过程此改良效果更为显著，同时所述量化传送装置可根据相应的转速实现量化按需供粉。
(3)本发明增设的X，Y双轨道装置，可实现供粉方式的按需调节，也可实现成型过程的层间交叉送粉，更能实现四向供粉，有效缓解了大型构件因单向铺粉而引起的层间应力。同时，可实现连续作业而无需中途停机加粉，提高了工作效率。
(4)本发明的储粉仓为表面光滑的玻璃或金属构成的圆弧结构。采用圆弧结构，储粉仓中不留死角，可减小粉末与储粉仓之间的摩擦力，提高粉末的流动性，有效克服了粉末的卡滞现象，有效防止出粉口不出粉现象的发生，提高了送粉系统的稳定性和可靠性。
(5)本发明的宽域增材制造自动送粉系统，结构简洁，拆装方便，劳动生产效率高，既适用于大型成型机，也可用于小型成型机，通用性强，成本较低，易于实现。
附图说明
图1是本发明的宽域增材制造自动送粉系统结构示意图。
图2是本发明的量化传送转置结构剖面图及控粉装置动作示意。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-铺粉装置、2-量化传送装置、3-储粉仓、4-控粉装置、5-拨粉柱或拨粉片、6-伸缩驱动机构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本发明的宽域增材制造自动送粉系统结构示意图，如图1所示，其主要包括控制系统、铺粉装置(1)、量化传送装置(2)、储粉仓(3)、控粉装置(4)及连接机构，其中，所述储粉仓(3)为空腔结构，其下部出粉口处为控粉装置(4)，所述控粉装置含有可依需自由调整的出粉口，并配有相应的驱动电机，所述量化传送装置(2)位于控粉装置(4)的圆周面上，所述铺粉装置(1)位于储粉仓(3)出粉口的侧方。所述的宽域增材制造自动送粉系统通过导轨而整体悬挂于工作腔上空或将导轨设置在工作腔基座上，由相应的驱动电机带动其在工作区域运动。图2是本发明的量化传送转置结构剖面图及控粉装置动作示意。
在本发明的一个具体实施例中，所述铺粉装置位于储粉仓(3)出粉口的两侧对称设置，或铺粉装置只设置在储粉仓(3)出粉口的一侧，配有相应的驱动电机。
在本发明的另一个具体实施例中，所述控粉装置(4)由一个送粉转辊及间隔在转辊圆周面上的量化传送装置(2)组成，所述量化传送装置(2)为拨粉片或拨粉柱。
在本发明的一个具体实施例中，所述拨粉片或拨粉柱为可伸缩式部件，由位于控粉装置(4)送粉转辊内部的驱动装置自动控制伸缩。
在本发明的一个具体实施例中，所述储粉仓(3)为由表面光滑的玻璃或金属构成的圆弧结构。
在本发明的一个具体实施例中，所述导轨为工作区域空间中X、Y轴方向各设置一条，构成双轨双送粉系统。
在本发明的一个具体实施例中，所述自动送粉系统还包括一控制系统，所述的控制系统由控制面板和电路控制系统构成。
为更好地解释本发明，以下给出两个具体实施例：
实施例1
将预先处理好的粉末置入储料仓，根据层间需粉量调节好控粉装置的出口大小，在自动送粉系统的控制面板上设置好相应的铺粉辊转速、移动速度、拨粉驱动装置转速和送粉装置转辊转速。当进入铺粉环节时，X轴向自动送粉系统启动，量化传送装置和铺粉装置自动启动，正常情况下，铺粉装置的转动方向与整个铺粉功能单元的移动方向相反，即向反移动方向旋转。也可按需进行同方向旋转。拨粉驱动装置根据控粉装置转速按一定的频率驱动拨粉片或拨粉柱于相应的位置节点伸缩，在控粉装置转到指定位置时，由驱动装置通过指令实现拨粉片或拨粉柱从转辊内部伸出，粉末在控粉装置拨粉柱或拨粉片的带动下在控粉装置的曲面部分经自震重力作用落到粉床加工面后，驱动装置通过指令实现拨粉片或拨粉柱缩回，侧方的铺粉装置实现相应厚度的铺展。持续进行上述送粉动作直到铺粉装置离开成型区域后自动关闭驱动电机装置，完成一个层面的铺粉循环。
实施例2
将预先处理好的粉末置入储料仓，根据层间需粉量调节好控粉装置的出口大小，在自动送粉系统的控制面板上设置好相应的铺粉辊转速、移动速度、拨粉驱动装置转速和送粉装置转辊转速。在增材制造成型机的指令下，当进入铺粉环节时，Y轴向自动送粉系统启动，量化传送装置和铺粉装置自动启动，拨粉驱动装置根据控粉装置转速按一定的频率驱动拨粉片或拨粉柱于相应的位置节点伸缩，粉末在控粉装置拨粉柱或拨粉片的带动下在控粉装置的曲面部分经自震重力作用落到粉床加工面后，驱动装置通过指令实现拨粉片或拨粉柱收缩，侧方的铺粉装置实现相应厚度的铺展。循环进行上述送粉动作直到铺粉装置离开成型区域后自动关闭驱动电机装置，完成一个层面的铺粉循环。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的部分实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种宽域增材制造自动送粉系统，其特征在于，其主要包括控制系统、铺粉装置(1)、量化传送装置(2)、储粉仓(3)、控粉装置(4)及连接机构，
其中，所述储粉仓(3)为空腔结构，其下部出粉口处为控粉装置(4)，所述控粉装置含有可依需自由调整的出粉口，并配有相应的驱动电机，所述量化传送装置(2)位于控粉装置(4)的圆周面上，所述铺粉装置(1)位于储粉仓(3)出粉口的侧方。
2.如权利要求1所述的一种宽域增材制造自动送粉系统，其特征是：所述的宽域增材制造自动送粉系统通过导轨而整体悬挂于工作腔上空或将导轨设置在工作腔基座上，由相应的驱动电机带动其在工作区域运动。
3.如权利要求1所述的一种宽域增材制造自动送粉系统，其特征是：所述铺粉装置位于储粉仓(3)出粉口的两侧对称设置，或铺粉装置只设置在储粉仓(3)出粉口的一侧，配有相应的驱动电机。
4.如权利要求1所述的一种宽域增材制造自动送粉系统，其特征是：所述控粉装置(4)由一个送粉转辊及间隔在转辊圆周面上的量化传送装置(2)组成，所述量化传送装置(2)为拨粉片或拨粉柱。
5.如权利要求3所述的一种宽域增材制造自动送粉系统，其特征是：所述拨粉片或拨粉柱为可伸缩式部件，由位于控粉装置(4)送粉转辊内部的驱动装置自动控制伸缩。
6.如权利要求1所述的一种宽域增材制造自动送粉系统，其特征是：所述储粉仓(3)为由表面光滑的玻璃或金属构成的圆弧结构。
7.如权利要求1所述的一种宽域增材制造自动送粉系统，其特征是：所述导轨为工作空间中X、Y轴方向各设置一条，构成双轨双送粉系统。
8.如权利要求1所述的一种宽域增材制造自动送粉系统，其特征是：所述自动送粉系统还包括一控制系统，所述的控制系统由控制面板和电路控制系统构成。
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| CN201710635885.6A CN109319523A (zh) | 2017-07-31 | 2017-07-31 | 一种宽域增材制造自动送粉系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110228712A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-13 | 福建工程学院 | 一种用于激光近净成型的送粉器 |
-
2017
- 2017-07-31 CN CN201710635885.6A patent/CN109319523A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110228712A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-13 | 福建工程学院 | 一种用于激光近净成型的送粉器 |
| CN110228712B (zh) * | 2019-06-25 | 2024-02-20 | 福建工程学院 | 一种用于激光近净成型的送粉器 |
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| PB01 | Publication | ||
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Application publication date: 20190212 |