CN109366982B - 一种用于3d打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置 - Google Patents

Abstract

一种用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置，它涉及悬臂式供粉装置。本发明解决3D打印粉末耗材供粉装置结构复杂、空间利用率低以及装配工艺性差、精度调试不方便问题。密封活塞通过连接支架安装在滑块上，滑块连接块与滑块固接，两个导向辊固定架31对称固装在滑块连接块的两侧，导向辊活动杆的一端与对应的一个导向辊固定架的下部转动连接，三个钢带导向辊安装在两个导向辊固定架之间，两个导向辊活动杆的另一端安装有余下的一个钢带导向辊，拉簧的一端与相应的导向辊活动杆连接，拉簧的另一端与滑块连接块连接，密封钢带依次缠绕在四个钢带导向辊上，密封钢带的另一端固定在供粉壳体内的下端部。本发明用于3D打印粉末耗材供粉。

Description

一种用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置

技术领域

本发明涉及一种用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置，属于3D打印技术领域。

背景技术

选择性激光烧结技术(简称SLS技术)是一种材料利用率极高的3D打印技术，其耗材类型为粉体，因工业产品较高的成型精度要求，较大的成型尺寸需求，当前SLS技术主要应用于高精度的大型工业3D打印设备，大多工业机通常强调精度与效率，所以较高的结构刚度与稳定性的要求使得工业型设备的结构尺寸的冗余通常较大，这也就导致了重量较大且空间利用率较低，同时对于加工制造精度以及装配工艺及精度都具有非常高的要求。

而为适应民用化产品对设备的低成本、轻量化以及小型化的需求，采用工业机的结构形式往往难以成本难以控制并且调试生产周期难以缩短，不利于成本控制；同时民用化设备涉及到移动频繁的工况不同于工业设备的使用条件，现有工业型结构难以适应高频率的维护及调整需求，不具有精度调试的操作简便性；并且工业设备的供粉结构在维护操作性上要求较高，以上都是工业型结构难以适用设备民用化的原因。

综上，现有的3D打印粉末耗材供粉装置结构复杂、空间利用率低以及装配工艺性差、精度调试不方便。

发明内容

本发明为解决现有的3D打印粉末耗材供粉装置结构复杂、空间利用率低以及装配工艺性差、精度调试不方便的问题，进而提供一种用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明的用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置包括移动总成1、密封活塞2、连接支架3和供粉壳体4，移动总成1位于供粉壳体4的一侧，移动总成1包括导轨上固定块11、滚珠丝杠13、滑块14、导轨下固定块15、联轴器16、电机架17、电机18和两根直线导轨12，滚珠丝杠13和两根直线导轨12竖直安装在上固定块11和导轨下固定块15之间，滑块14穿装在两根直线导轨12上且与滚珠丝杠13螺纹连接，电机18通过电机架17安装在导轨下固定块15上，电机18的输出轴通过联轴器16与滚珠丝杠13连接，密封活塞2通过连接支架3安装在滑块14上，密封活塞2和连接支架3均位于供粉壳体4内，连接支架3包括滑块连接块33、密封钢带36、两个导向辊固定架31、四个钢带导向辊32、两个拉簧34和两个导向辊活动杆35，滑块连接块33与滑块14固接，供粉壳体4朝向移动总成1的一侧上沿其长度方向加工有条形槽，两个导向辊固定架31对称固装在滑块连接块33的两侧，导向辊活动杆35的一端与对应的一个导向辊固定架31的下部转动连接，三个钢带导向辊32安装在两个导向辊固定架31之间，两个导向辊活动杆35的另一端安装有余下的一个钢带导向辊32，拉簧34的一端与相应的导向辊活动杆35连接，拉簧34的另一端与滑块连接块33连接，密封钢带36的一端固定在供粉壳体4内的上端部，密封钢带36依次缠绕在四个钢带导向辊32上，密封钢带36的另一端固定在供粉壳体4内的下端部，导轨下固定块15上，密封钢带36用于密封供粉壳体4上的条形槽。

在一个实施方案中，密封活塞2由活塞体和密封压板装置构成，活塞体包括活塞顶板21、密封毛毡22和活塞底板23，密封毛毡22位于活塞顶板21和活塞底板23之间的边缘上，密封压板装置位于活塞顶板21、密封毛毡22和活塞底板23围合的空间内，活塞顶板21和活塞底板23通过螺栓连接。

在一个实施方案中，密封压板装置包括调整螺栓27、中心板簧28和四个压板组件，压板组件包括外侧压板25、内侧压板210、压簧组211、两个外侧压板垫块24和两个内侧压板垫块29，外侧压板25的上下端面均设置有一个外侧压板垫块24，内侧压板210的上下端面均设置有一个内侧压板垫块29，外侧压板25和内侧压板210沿其宽度方向上均加工有两个导向条形槽，外侧压板25和内侧压板210均通过两个导向螺栓26导向限位，外侧压板25和内侧压板210之间设置有压簧组211，外侧压板25的外沿与对应的密封毛毡22相接触，内侧压板210的内侧与中心板簧28相接触。

在一个实施方案中，供粉壳体4的横截面为正四边形，密封活塞2为正四边形活塞。

在一个实施方案中，导向辊固定架31为L形固定架，导向辊固定架31的两端和角部均设置有一个轴承，三个钢带导向辊32的两端通过轴承安装在两个导向辊固定架31上。

在一个实施方案中，连接支架3还包括两个活塞支撑架37，两个活塞支撑架37对称固装在滑块连接块33两侧的中部，密封活塞2固装在两个活塞支撑架37的上端面上。

在一个实施方案中，内侧压板210的上下端面与内侧压板垫块29通过连接销螺纹连接。

在一个实施方案中，外侧压板25的上下端面与外侧压板垫块24通过连接销螺纹连接。

在一个实施方案中，压簧组211中弹簧的数量为三个，压簧组211的三个弹簧之间平行设置。

在一个实施方案中，密封活塞2还包括多个支撑销212，支撑销212的下端面支撑在活塞底板23的上端面上，支撑销212的上部与活塞顶板21之间螺纹连接。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明的用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置的供粉壳体采用开放式结构设计，整体作为供粉功能的模块是一个功能完整的部件，结构独立，与现有的打印粉末耗材供粉装置不可拆卸相比，易于从其他结构分离和安装，使用时能够提高空间利用率，拆下便可方便清洁与维护，同时对零件的制造精度要求低，装配工艺性好，在独立状态下以及与相应设备装配完成的状态下均易于实现粉腔密封的调节，实现低成本实现粉末耗材设备粉腔的密封；

本发明的用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置采用移动总成控制密封活塞移动，给料量精确，稳定性好，密封钢带完全覆盖在密封供粉壳体的条形槽处，密封性好。

附图说明

图1是本发明的用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置的结构的立体图(不包括供粉壳体4)；

图2是本发明的具体实施方式一中移动总成1的立体结构图；

图3是本发明的具体实施方式三和具体实施方式四中密封活塞2的立体结构图；

图4是本发明的具体实施方式三和具体实施方式四中密封活塞2的俯视图(不包括活塞顶板21)；

图5是本发明的具体实施方式一中连接支架3立体结构图；

图6是本发明的具体实施方式一中连接支架3和移动总成1连接结构图；

图7是本发明的用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置的整体结构立体示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1～7所示，本实施方式的用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置包括移动总成1、密封活塞2、连接支架3和供粉壳体4，移动总成1位于供粉壳体4的一侧，移动总成1包括导轨上固定块11、滚珠丝杠13、滑块14、导轨下固定块15、联轴器16、电机架17、电机18和两根直线导轨12，滚珠丝杠13和两根直线导轨12竖直安装在上固定块11和导轨下固定块15之间，滑块14穿装在两根直线导轨12上且与滚珠丝杠13螺纹连接，电机18通过电机架17安装在导轨下固定块15上，电机18的输出轴通过联轴器16与滚珠丝杠13连接，密封活塞2通过连接支架3安装在滑块14上，密封活塞2和连接支架3均位于供粉壳体4内，连接支架3包括滑块连接块33、密封钢带36、两个导向辊固定架31、四个钢带导向辊32、两个拉簧34和两个导向辊活动杆35，滑块连接块33与滑块14固接，供粉壳体4朝向移动总成1的一侧上沿其长度方向加工有条形槽，两个导向辊固定架31对称固装在滑块连接块33的两侧，导向辊活动杆35的一端与对应的一个导向辊固定架31的下部转动连接，三个钢带导向辊32安装在两个导向辊固定架31之间，两个导向辊活动杆35的另一端安装有余下的一个钢带导向辊32，拉簧34的一端与相应的导向辊活动杆35连接，拉簧34的另一端与滑块连接块33连接，密封钢带36的一端固定在供粉壳体4内的上端部，密封钢带36依次缠绕在四个钢带导向辊32上，密封钢带36的另一端固定在供粉壳体4内的下端部，导轨下固定块15上，密封钢带36用于密封供粉壳体4上的条形槽。

拉簧34的作用可以调节所述余下的一个钢带导向辊32的位置，从而调节密封钢带36的张紧程度。

具体实施方式二：如图3和图4所示，本实施方式密封活塞2由活塞体和密封压板装置构成，活塞体包括活塞顶板21、密封毛毡22和活塞底板23，密封毛毡22位于活塞顶板21和活塞底板23之间的边缘上，密封压板装置位于活塞顶板21、密封毛毡22和活塞底板23围合的空间内，活塞顶板21和活塞底板23通过螺栓连接。如此设计，密封毛毡22可以起到与供粉壳体4密封作用。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：如图3和图4所示，本实施方式密封压板装置包括调整螺栓27、中心板簧28和四个压板组件，压板组件包括外侧压板25、内侧压板210、压簧组211、两个外侧压板垫块24和两个内侧压板垫块29，外侧压板25的上下端面均设置有一个外侧压板垫块24，内侧压板210的上下端面均设置有一个内侧压板垫块29，外侧压板25和内侧压板210沿其宽度方向上均加工有两个导向条形槽，外侧压板25和内侧压板210均通过两个导向螺栓26导向限位，外侧压板25和内侧压板210之间设置有压簧组211，外侧压板25的外沿与对应的密封毛毡22相接触，内侧压板210的内侧与中心板簧28相接触。如此设计，安装密封活塞2时，先旋动调整螺栓27将预紧力调整至最小，使得密封活塞2与供粉壳体4呈间隙配合状态，便于密封活塞2与连接支架3结构的装配，装配好后旋动调整螺栓27调节密封活塞2中的中间的密封毛毡22与粉腔4的压力至合理压力，通过调整螺栓27调节密封活塞2的密封状态。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：如图1和图7所示，本实施方式供粉壳体4的横截面为正四边形，密封活塞2为正四边形活塞。如此设计，由于激光烧结过程中，激光通过场镜之后的有效扫描区域是圆形，选择内接正四边形作为实际扫描工作区域，可以最大化覆盖激光的有效扫描区域，另外正四边形可以节省供粉壳体4的外部空间的整体布局。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：如图5所示，本实施方式导向辊固定架31为L形固定架，导向辊固定架31的两端和角部均设置有一个轴承，三个钢带导向辊32的两端通过轴承安装在两个导向辊固定架31上。如此设计，便于安装三个钢带导向辊32。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：如图6所示，本实施方式连接支架3还包括两个活塞支撑架37，两个活塞支撑架37对称固装在滑块连接块33两侧的中部，密封活塞2固装在两个活塞支撑架37的上端面上。如此设计，便于安装密封活塞2，避免密封活塞2与密封钢带36和四个钢带导向辊32发生干涉。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：如图3和图4所示，本实施方式内侧压板210的上下端面与内侧压板垫块29通过连接销螺纹连接。如此设计，便于内侧压板210与内侧压板垫块29连接为一体。其它组成及连接关系与具体实施方式三、五或六相同。

具体实施方式八：如图3和图4所示，本实施方式外侧压板25的上下端面与外侧压板垫块24通过连接销螺纹连接。如此设计，便于外侧压板25与外侧压板垫块24连接为一体。其它组成及连接关系与具体实施方式三、五或六相同。

具体实施方式九：如图3和图4所示，本实施方式压簧组211中弹簧的数量为三个，压簧组211的三个弹簧之间平行设置。如此设计，采用并列设置的三个弹簧可以平衡内侧压板210，防止因中心板簧28和内侧压板210安装精度不足导致对外侧压板25压力不均的情况发生，也就是说，当挤压中心板簧28时，挤压中心板簧28向四外扩散的力可能不是垂直对向边界施力，三个弹簧布置可以平衡施力方向。其它组成及连接关系与具体实施方式三、五或六相同。

具体实施方式十：如图3和图4所示，本实施方式密封活塞2还包括多个支撑销212，支撑销212的下端面支撑在活塞底板23的上端面上，支撑销212的上部与活塞顶板21之间螺纹连接。如此设计，可以保证活塞顶板21和活塞底板23之间的间隙，密封压板装置的活动空间。其它组成及连接关系与具体实施方式三、五或六相同。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落在本发明的保护范围。

工作原理：

在3D打印机内水平并列布置两个本发明的供粉装置，一个供粉装置作为供粉腔，另一个供粉装置作为成型腔，3D打印机工作前，将供粉腔的密封活塞2将至最低位置，供粉腔装满实验所用的粉材，将成型腔的密封活塞2升至最高位置；

3D打印机工作时，将成型腔的密封活塞2下降一层(层厚可以设置)，将供粉腔的密封活塞2上升一层，由位于供粉装置顶部的粉辊贴着供粉腔上边缘将粉末推到成型腔内，粉辊归位，激光烧结成型腔内的粉末，然后成型腔下降一层，供粉腔上升一层，重复上述过程，直到模型打结结束。

Claims (8)

1.一种用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置，所述可调节悬臂式供粉装置包括移动总成（1）、密封活塞（2）、连接支架（3）和供粉壳体（4），移动总成（1）位于供粉壳体（4）的一侧，其特征在于：移动总成（1）包括导轨上固定块（11）、滚珠丝杠（13）、滑块（14）、导轨下固定块（15）、联轴器（16）、电机架（17）、电机（18）和两根直线导轨（12），滚珠丝杠（13）和两根直线导轨（12）竖直安装在上固定块（11）和导轨下固定块（15）之间，滑块（14）穿装在两根直线导轨（12）上且与滚珠丝杠（13）螺纹连接，电机（18）通过电机架（17）安装在导轨下固定块（15）上，电机（18）的输出轴通过联轴器（16）与滚珠丝杠（13）连接；

密封活塞（2）由活塞体和密封压板装置构成，活塞体包括活塞顶板（21）、密封毛毡（22）和活塞底板（23），密封毛毡（22）位于活塞顶板（21）和活塞底板（23）之间的边缘上；

密封压板装置包括调整螺栓（27）、中心板簧（28）和四个压板组件，压板组件包括外侧压板（25）、内侧压板（210）、压簧组（211）、两个外侧压板垫块（24）和两个内侧压板垫块（29），外侧压板（25）的上下端面均设置有一个外侧压板垫块（24），内侧压板（210）的上下端面均设置有一个内侧压板垫块（29），外侧压板（25）和内侧压板（210）沿其宽度方向上均加工有两个导向条形槽，外侧压板（25）和内侧压板（210）均通过两个导向螺栓（26）导向限位，外侧压板（25）和内侧压板（210）之间设置有压簧组（211），外侧压板（25）的外沿与对应的密封毛毡（22）相接触，内侧压板（210）的内侧与中心板簧（28）相接触；

密封压板装置位于活塞顶板（21）、密封毛毡（22）和活塞底板（23）围合的空间内，活塞顶板（21）和活塞底板（23）通过螺栓连接；

密封活塞（2）通过连接支架（3）安装在滑块（14）上，密封活塞（2）和连接支架（3）均位于供粉壳体（4）内，连接支架（3）包括滑块连接块（33）、密封钢带（36）、两个导向辊固定架（31）、四个钢带导向辊（32）、两个拉簧（34）和两个导向辊活动杆（35），滑块连接块（33）与滑块（14）固接，供粉壳体（4）朝向移动总成（1）的一侧上沿其长度方向加工有条形槽，两个导向辊固定架（31）对称固装在滑块连接块（33）的两侧，导向辊活动杆（35）的一端与对应的一个导向辊固定架（31）的下部转动连接，三个钢带导向辊（32）安装在两个导向辊固定架（31）之间，两个导向辊活动杆（35）的另一端安装有余下的一个钢带导向辊（32），拉簧（34）的一端与相应的导向辊活动杆（35）连接，拉簧（34）的另一端与滑块连接块（33）连接，密封钢带（36）的一端固定在供粉壳体（4）内的上端部，密封钢带（36）依次缠绕在四个钢带导向辊（32）上，密封钢带（36）的另一端固定在供粉壳体（4）内的下端部，密封钢带（36）用于密封供粉壳体（4）上的条形槽。

2.根据权利要求1所述的用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置，其特征在于：供粉壳体（4）的横截面为正四边形，密封活塞（2）为正四边形活塞。

3.根据权利要求2所述的用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置，其特征在于：导向辊固定架（31）为L形固定架，导向辊固定架（31）的两端和角部均设置有一个轴承，三个钢带导向辊（32）的两端通过轴承安装在两个导向辊固定架（31）上。

4.根据权利要求3所述的用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置，其特征在于：连接支架（3）还包括两个活塞支撑架（37），两个活塞支撑架（37）对称固装在滑块连接块（33）两侧的中部，密封活塞（2）固装在两个活塞支撑架（37）的上端面上。

5.根据权利要求3或4所述的用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置，其特征在于：内侧压板（210）的上下端面与内侧压板垫块（29）通过连接销螺纹连接。

6.根据权利要求3或4所述的用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置，其特征在于：外侧压板（25）的上下端面与外侧压板垫块（24）通过连接销螺纹连接。

7.根据权利要求3或4所述的用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置，其特征在于：压簧组（211）中弹簧的数量为三个，压簧组（211）的三个弹簧之间平行设置。

8.根据权利要求3或4所述的用于3D打印粉末耗材的可调节悬臂式供粉装置，其特征在于：密封活塞（2）还包括多个支撑销（212），支撑销（212）的下端面支撑在活塞底板（23）的上端面上，支撑销（212）的上部与活塞顶板（21）之间螺纹连接。