CN111014671A - 一种3d打印生产线金属粉末自动添加装置 - Google Patents

一种3d打印生产线金属粉末自动添加装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，包括底座，底座设有AGV运输车，底座铺设有AGV运输车的导航磁道，导航磁道内设置有至少两个3D打印机，每个3D打印机顶部均设置有打印机储粉筒，底座一侧垂直设置有储粉筒支架，储粉筒支架顶部安装有储粉筒，储粉筒位于AGV运输车上方，AGV运输车安装有中转粉筒，中转粉筒由AGV运输车通过导航磁道分别对接有储粉筒、打印机储粉筒，AGV运输车连接有控制器。本发明一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，解决了现有的人工加粉操作不便、效率低；送粉管道加粉占用空间大、易堵塞的问题。

Description

一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置
技术领域
本发明属于3D打印设备技术领域，具体涉及一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置。
背景技术
3D打印是一种快速成型技术。以数字模型文件为基础，由计算机辅助设计生成零件的分层数据并导入成形设备，通过激光器逐层烧结粉末状材料从而实现零件的成型。在进行3D打印的过程，粉末材料的量不足会直接导致零件打印失败。随着3D打印零件的加工尺寸逐步加大，其制造周期也越来越长，然而3D打印设备内部只能储存部分粉末材料，故在打印过程中必须给设备添加粉末材料。
目前，给3D打印生产线添加金属粉末的方式主要分为人工加粉和送粉管道加粉。但两种方式都存在一些缺陷：(1)人工加粉，3D打印机内储存粉末材料的位置较高，人工加粉操作不方便；而且金属粉末在裸露环境中容易扬尘，污染环境；若多台3D打印设备同时工作，所需粉量较大时，人工添加效率低、劳动强度大。(2)送粉管道加粉，需铺设布局复杂的管网，空间占用大；若所铺设管路细则容易发生堵塞，若铺设管路粗则成本增大。
发明内容
本发明的目的是提供一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，解决了现有的人工加粉操作不便、效率低；送粉管道加粉占用空间大、易堵塞的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，包括底座，底座设有AGV运输车，底座铺设有AGV运输车的导航磁道，导航磁道内设置有至少两个3D打印机，每个3D打印机顶部均设置有打印机储粉筒，底座一侧垂直设置有储粉筒支架，储粉筒支架顶部安装有储粉筒，储粉筒位于AGV运输车上方，AGV运输车安装有中转粉筒，中转粉筒由AGV运输车通过导航磁道分别对接有储粉筒、打印机储粉筒，AGV运输车连接有控制器。
本发明的特点还在于：
储粉筒支架包括至少四个支腿，支腿的顶部设置有顶板，顶板设置有与储粉筒底部相匹配的开口，储粉筒卡设在开口内。
储粉筒底部垂直设置有第一连接管段，第一连接管段的端部设置有第一板，第一板本体设置有与第一连接管段的管口相匹配的开口，第一连接管段本体垂直设置有球阀；储粉筒顶部设置有进粉口，储粉筒顶部设置有与进粉口相匹配的盖，盖安装在进粉口。
中转粉筒顶部、底部分别垂直设置有第二连接管段，第二连接管段的端部设置有第二板，第二板本体设置有与第二连接管段的管口相匹配的开口，第二连接管段本体垂直设置有球阀。
打印机储粉筒顶部垂直设置有第三连接管段，第三连接管段的端部设置有第三板，第三板本体设置有与第三连接管段的管口相匹配的开口，第三连接管段本体垂直设置有球阀。
球阀与控制器相连接；第一板、第二板和第三板的结构相同。
靠近储粉筒顶部、底部的本体分别设置有物位计；靠近中转粉筒顶部、底部的本体分别设置有物位计；靠近打印机储粉筒顶部、底部的本体分别设置有物位计；物位计与控制器相连接。
AGV运输车包括车体，车体垂直设置有提升臂，提升臂内安装中转粉筒；AGV运输车设置有磁导航传感器，靠近储粉筒、打印机储粉筒的底座分别设置有地标传感器，磁导航传感器、地标传感器均与控制器相连接。
储粉筒、中转粉筒、打印机储粉筒内均填充有惰性气体。
靠近储粉筒底部的本体内设置有搅拌组件，搅拌组件包括主轴，主轴平行于储粉筒底部，储粉筒的筒壁内设置有与主轴相匹配的轴承座，主轴通过轴承座连接有联轴器，联轴器的另一端连接有伺服电机的轴端；
主轴平行于储粉筒底部的径向均匀设置有至少5个螺杆孔a，主轴垂直于储粉筒底部的径向均匀设置有至少5个螺杆孔b，螺杆孔a和螺杆孔b间隔设置，螺杆孔a和螺杆孔b结构相同，螺杆孔a和螺杆孔b内均设置有与之相匹配的小型螺杆，小型螺杆的两端均伸出主轴。
本发明的有益效果是：
本发明一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，结构简单、稳定性好、成本低；本发明一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，全程自动化操作，提高了加粉效率，降低了劳动强度，且整个过程在密闭环境下进行，避免了金属粉末长时间裸露在环境中造成污染；本发明一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，使用的管路较少，空间占用率小，解决了加粉过程中管路堵塞、成本高的问题。
附图说明
图1是本发明一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置的结构示意图；
图2是本发明一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置中中转粉筒取粉的结构示意图；
图3是本发明一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置中中转粉筒与打印机储粉筒对接的结构示意图；
图4是本发明一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置中中转粉筒与打印机储粉筒对接的放大图；
图5是本发明一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置中搅拌组件的结构示意图。
图中，1. 3D打印机，2.AGV运输车，2-1.车体，2-2.提升臂，3.储粉筒支架，3-1.支腿，3-2.顶板，4.储粉筒，5.中转粉筒，6.打印机储粉筒，7.底座，8.球阀，9.物位计，10.第一连接管段，11.第二连接管段，12.第三连接管段，14.搅拌组件，14-1.主轴，14-2.轴承座，14-3.小型螺杆，14-4.联轴器，14-5.伺服电机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，如图1所示，包括底座7，底座7设有AGV运输车2，AGV运输车2采用的型号为SIA7-AGV-1，底座7铺设有AGV运输车2的导航磁道，导航磁道内设置有至少两个3D打印机1，每个3D打印机1顶部均设置有打印机储粉筒6，底座7一侧垂直设置有储粉筒支架3，储粉筒支架3顶部安装有储粉筒4，储粉筒4位于AGV运输车2上方，AGV运输车2安装有中转粉筒5，中转粉筒5由AGV运输车2通过导航磁道分别对接有储粉筒4、打印机储粉筒6，AGV运输车2连接有控制器。其中，储粉筒4、中转粉筒5、打印机储粉筒6内均填充有惰性气体；主要是防止金属粉末在激光照射的高温中氧化，降低打印件的强度。
储粉筒支架3包括至少四个支腿3-1，支腿3-1的顶部设置有顶板3-2，顶板3-2设置有与储粉筒4底部相匹配的开口，储粉筒4卡设在开口内。
如图2所示，储粉筒4底部垂直设置有第一连接管段10，第一连接管段10的端部设置有第一板，第一板本体设置有与第一连接管段10的管口相匹配的开口，第一连接管段10本体垂直设置有球阀8；储粉筒4顶部设置有进粉口，储粉筒4顶部设置有与进粉口相匹配的盖，盖安装在进粉口。
中转粉筒5顶部、底部分别垂直设置有第二连接管段11，第二连接管段11的端部设置有第二板，第二板本体设置有与第二连接管段11的管口相匹配的开口，第二连接管段11本体垂直设置有球阀8。
如图3、4所示，打印机储粉筒6顶部垂直设置有第三连接管段12，第三连接管段12的端部设置有第三板，第三板本体设置有与第三连接管段12的管口相匹配的开口，第三连接管段12本体垂直设置有球阀8。其中，球阀8与控制器相连接；第一板、第二板和第三板的结构相同。
靠近储粉筒4顶部、底部的本体分别设置有物位计9；靠近中转粉筒5顶部、底部的本体分别设置有物位计9；靠近打印机储粉筒6顶部、底部的本体分别设置有物位计9；物位计9与控制器相连接。
AGV运输车2包括车体2-1，车体2-1垂直设置有提升臂2-2，提升臂2-2内安装中转粉筒5；AGV运输车2设置有磁导航传感器，靠近储粉筒4、打印机储粉筒6的底座7分别设置有地标传感器，磁导航传感器、地标传感器均与控制器相连接。
如图5所示，靠近储粉筒4底部的本体内设置有搅拌组件14，搅拌组件14包括主轴14-1，主轴14-1平行于储粉筒4底部，储粉筒4的筒壁内设置有与主轴14-1相匹配的轴承座14-2，主轴14-1通过轴承座14-2连接有联轴器14-4，联轴器14-4的另一端连接有伺服电机14-5的轴端；
主轴14-1平行于储粉筒4底部的径向均匀设置有至少5个螺杆孔a，主轴14-1垂直于储粉筒4底部的径向均匀设置有至少5个螺杆孔b，螺杆孔a和螺杆孔b间隔设置，螺杆孔a和螺杆孔b结构相同，螺杆孔a和螺杆孔b内均设置有与之相匹配的小型螺杆14-3，小型螺杆14-3的两端均伸出主轴14-1。
打印机储粉筒6、中转粉筒5内也均设置有搅拌组件14，与储粉筒4内的搅拌组件14的不同在于：主轴14-1平行于打印机储粉筒6底部，打印机储粉筒6的筒壁内设置有与主轴14-1相匹配的轴承座14-2；
主轴14-1平行于中转粉筒5底部，中转粉筒5的筒壁内设置有与主轴14-1相匹配的轴承座14-2。
本发明一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，其工作原理如下：
首先，在储粉筒4、中转粉筒5、打印机储粉筒6内分别填充满3D打印用金属粉末，再将3D打印机1安装在AGV运输车2的导航磁道内，启动3D打印机1进行打印作业，当打印机储粉筒6的物位计9感应到金属粉末量不足时，信号反馈给控制器，控制器通过磁导航传感器和地标传感器感应控制AGV运输车沿导航磁道进行滑动，到达缺少3D打印用金属粉末的打印机储粉筒6处，控制提升臂2-2将中转粉筒5底部的第二连接管段11正对打印机储粉筒6的第三连接管段12，再控制提升臂2-2升降进行密封对接，此时中转粉筒5和打印机储粉筒6的球阀8打开，中转粉筒5内的3D打印用金属粉末流向打印机储粉筒6内，当打印机储粉筒6的物位计9感应到金属粉末量足够时，信号反馈给控制器，控制器控制打印机储粉筒6和中转粉筒5的球阀8关闭，并控制提升臂2-2将中转粉筒5移出打印机储粉筒6顶部；
当中转粉筒5的物位计9感应到金属粉末量不足时，信号反馈给控制器，控制器通过磁导航传感器和地标传感器感应控制AGV运输车沿导航磁道进行滑动，直至靠近储粉筒4底部，当储粉筒4的第一连接管段10与中转粉筒5的顶部的第二连接管段11正相对时，控制提升臂2-2将第二连接管段11与第一连接管段10密封对接，此时储粉筒4和中转粉筒5的球阀8打开，储粉筒4内的3D打印用金属粉末流向中转粉筒5内，当中转粉筒5的物位计9感应到金属粉末量足够时，信号反馈给控制器，控制器控制储粉筒4和中转粉筒5的球阀8关闭，控制提升臂2-2将中转粉筒5移出储粉筒4；中转粉筒5可沿着AGV运输车2的导航磁道移动到缺少3D打印用金属粉末的打印机储粉筒6顶部，进行供粉动作。
以储粉筒4为例，当第一连接管段10与中转粉筒5顶部的第二连接管段11完成对接，储粉筒4底部和中转粉筒5顶部的球阀8打开后，3D打印用金属粉末由储粉筒4流向中转粉筒5，由于储粉筒4采用漏斗式结构，金属粉末在锥面堆积，容积相互挤压，形成拱桥形粉层，导致粉末无法自由下落，此时搅拌组件14在伺服电机14-5的驱动下使主轴14-1上的小型螺杆14-3对金属粉末进行搅拌，打破拱桥形粉层，从而使金属粉末自由下落。

Claims (10)

1.一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，其特征在于，包括底座(7)，所述底座(7)设有AGV运输车(2)，所述底座(7)铺设有AGV运输车(2)的导航磁道，所述导航磁道内设置有至少两个3D打印机(1)，每个所述3D打印机(1)顶部均设置有打印机储粉筒(6)，所述底座(7)一侧垂直设置有储粉筒支架(3)，所述储粉筒支架(3)顶部安装有储粉筒(4)，所述储粉筒(4)位于AGV运输车(2)上方，所述AGV运输车(2)安装有中转粉筒(5)，所述中转粉筒(5)由AGV运输车(2)通过导航磁道分别对接有储粉筒(4)、打印机储粉筒(6)，所述AGV运输车(2)连接有控制器。
2.如权利要求1所述的一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，其特征在于，所述储粉筒支架(3)包括至少四个支腿(3-1)，所述支腿(3-1)的顶部设置有顶板(3-2)，所述顶板(3-2)设置有与储粉筒(4)底部相匹配的开口，所述储粉筒(4)卡设在开口内。
3.如权利要求1所述的一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，其特征在于，所述储粉筒(4)底部垂直设置有第一连接管段(10)，所述第一连接管段(10)的端部设置有第一板，所述第一板本体设置有与第一连接管段(10)的管口相匹配的开口，所述第一连接管段(10)本体垂直设置有球阀(8)；所述储粉筒(4)顶部设置有进粉口，所述储粉筒(4)顶部设置有与进粉口相匹配的盖，所述盖安装在进粉口。
4.如权利要求3所述的一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，其特征在于，所述中转粉筒(5)顶部、底部分别垂直设置有第二连接管段(11)，所述第二连接管段(11)的端部设置有第二板，所述第二板本体设置有与第二连接管段(11)的管口相匹配的开口，所述第二连接管段(11)本体垂直设置有球阀(8)。
5.如权利要求4所述的一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，其特征在于，所述打印机储粉筒(6)顶部垂直设置有第三连接管段(12)，所述第三连接管段(12)的端部设置有第三板，所述第三板本体设置有与第三连接管段(12)的管口相匹配的开口，所述第三连接管段(12)本体垂直设置有球阀(8)。
6.如权利要求5所述的一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，其特征在于，所述球阀(8)与控制器相连接，所述第一板、第二板和第三板的结构相同。
7.如权利要求6所述的一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，其特征在于，靠近所述储粉筒(4)顶部、底部的本体分别设置有物位计(9)；靠近所述中转粉筒(5)顶部、底部的本体分别设置有物位计(9)；靠近所述打印机储粉筒(6)顶部、底部的本体分别设置有物位计(9)；所述物位计(9)与控制器相连接。
8.如权利要求7所述的一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，其特征在于，所述AGV运输车(2)包括车体(2-1)，所述车体(2-1)垂直设置有提升臂(2-2)，所述提升臂(2-2)内安装中转粉筒(5)；所述AGV运输车(2)设置有磁导航传感器，靠近所述储粉筒(4)、打印机储粉筒(6)的底座(7)分别设置有地标传感器，所述磁导航传感器、地标传感器均与控制器相连接。
9.如权利要求1所述的一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，其特征在于，所述储粉筒(4)、中转粉筒(5)、打印机储粉筒(6)内均填充有惰性气体。
10.如权利要求1所述的一种3D打印生产线金属粉末自动添加装置，其特征在于，靠近所述储粉筒(4)底部的本体内设置有搅拌组件(14)，所述搅拌组件(14)包括主轴(14-1)，所述主轴(14-1)平行于储粉筒(4)底部，所述储粉筒(4)的筒壁内设置有与主轴(14-1)相匹配的轴承座(14-2)，所述主轴(14-1)通过轴承座(14-2)连接有联轴器(14-4)，所述联轴器(14-4)的另一端连接有伺服电机(14-5)的轴端；
所述主轴(14-1)平行于储粉筒(4)底部的径向均匀设置有至少5个螺杆孔a，所述主轴(14-1)垂直于储粉筒(4)底部的径向均匀设置有至少5个螺杆孔b，所述螺杆孔a和螺杆孔b间隔设置，所述螺杆孔a和螺杆孔b结构相同，所述螺杆孔a和螺杆孔b内均设置有与之相匹配的小型螺杆(14-3)，所述小型螺杆(14-3)的两端均伸出主轴(14-1)。
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