CN111957953B - 一种激光烧结设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及加工制造相关设备领域，具体涉及一种激光烧结设备，包括机体和转动轴，所述机体前端上部开设有操作腔，所述操作腔底端中部设有下沉槽，所述下沉槽底端左右两侧分别设有供料腔和成型腔，所述供料腔与成型腔下端之间设有与其分别相连通的安装腔，所述供料腔和成型腔内分别滑动连接有供料平台和成型平台，所述供料平台和成型平台底端分别固定连接有两组支撑臂，所述支撑臂底端通过转动轴转动连接有滑轮，所述滑轮滑动连接有C型驱动架内侧端，所述C型驱动架前端固定连接有调节轴，本发明提供了一种具有能够保证烧结成型模型内部结构稳定性且能够精准控制供料平台和成型平台进行同步运动的激光烧结设备。

Description

一种激光烧结设备

技术领域

本发明涉及加工制造相关设备领域，具体涉及一种激光烧结设备。

背景技术

激光烧结是一项分层加工制造技术，这项技术的前提是物件的三维数据可用。而后三维的描述被转化为一整套切片，每个切片描述了确定高度的零件横截面。激光烧结机器通过把这些切片一层一层的累积起来，从而得到所要求的物件。在每一层，激光能量被用于将粉末熔化。借助于扫描装置，激光能量被“打印”到粉末层上，这样就产生了一个固化的层，该层随后成为完工物件的一部分。下一层又在第一层上面继续被加工，一直到整个加工过程完成。

激光烧结是以激光为热源对粉末压坯进行烧结的技术。对常规烧结炉不易完成的烧结材料，此技术有独特的优点。由于激光光束集中和穿透能力小，适于对小面积、薄片制品的烧结。易于将不同于基体成分的粉末或薄片压坯烧结在一起。

现有技术中的激光烧结设备在进行烧结成型的时候都是采用偏转镜进行反射激光，进而控制成型的形状，但是由于每个角度与成型平台之间的间距不一样，这样会导致成型的受热程度不一样，不能够很好的保证成型模型内部结构的稳定性，同时现有技术中的激光烧结设备的供料平台和成型平台往往都需要同步进行运动，但是都是采用两组液压组件分别进行控制，这样提高了设备的制造成本同时也容易产生误差。

针对上述问题，本发明设计了一种激光烧结设备。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种激光烧结设备。尽最大可能解决上述问题，从而提供了一种具有能够保证烧结成型模型内部结构稳定性且能够精准控制供料平台和成型平台进行同步运动的激光烧结设备。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种激光烧结设备，包括机体和转动轴，所述机体前端上部开设有操作腔，所述操作腔底端中部设有下沉槽，所述下沉槽底端左右两侧分别设有供料腔和成型腔，所述供料腔与成型腔下端之间设有与其分别相连通的安装腔，所述供料腔和成型腔内分别滑动连接有供料平台和成型平台，所述供料平台和成型平台底端分别固定连接有两组支撑臂，所述支撑臂底端通过转动轴转动连接有滑轮，所述滑轮滑动连接有C型驱动架内侧端，所述C型驱动架前端固定连接有调节轴，所述调节轴前端固定连接有第一伺服电机输出端，所述第一伺服电机固定安装在机体内部，所述下沉槽上滑动连接有刮刀，所述刮刀顶端固定连接有三角臂，所述三角臂后端下部螺纹连接有第一螺杆，所述第一螺杆左端通过轴承转动连接在操作腔左侧内壁上，所述第一螺杆右端固定连接有第二伺服电机输出端，所述第二伺服电机固定安装在操作腔右侧内壁上，所述三角臂后侧上端滑动连接有限位滑杆，所述限位滑杆架设于操作腔后端左右两侧，所述操作腔顶端右侧中部设置有X/Y向定位组件，所述X/Y向定位组件底端固定安装有激光器，所述操作腔左侧上端与右侧下端分别连通有保护气体进气管和空气出气管，所述机体右侧下端设有收集槽，所述收集槽顶端设置有负压泵，所述负压泵顶端连通有PVC软管，所述PVC软管端部设置有吸粉头，所述操作腔右侧壁上固定连接有卡接支架，所述PVC软管中部卡接在卡接支架上，所述收集槽右侧下部连通有出料嘴，所述出料嘴上设置有控制阀组件，所述操作腔前端设置有安全门组件，所述机体前端下部设置有PLC控制器。

优选的，所述机体底端四角处对称设置有四组支腿。

优选的，所述C型驱动架活动设置与安装腔中。

优选的，所述X/Y向定位组件包含C型滑轨、工字形滑块、左封板、右封板、第二螺杆、第三伺服电机、T型滑块、前封板、后封板、第三螺杆和第四伺服电机，所述C型滑轨顶端固定连接在操作腔顶端右侧中部，所述工字形滑块上端滑动连接在C型滑轨上，所述左封板和右封板分别固定连接在C型滑轨左右两侧，所述第二螺杆螺纹连接工字形滑块上端中部，所述第二螺杆右端转动连接在右封板上，所述第二螺杆左端固定连接在第三伺服电机输出端，所述第三伺服电机固定安装在左封板上，所述工字形滑块底端开设有T型滑槽，所述T型滑块滑动连接在该T型滑槽上，所述前封板和后封板分别固定连接在工字形滑块前后端，所述第三螺杆螺纹连接T型滑块中部，所述第三螺杆后端转动连接在后封板上，所述第三螺杆前端固定连接第四伺服电机输出端，所述第四伺服电机固定安装在前封板上，所述激光器固定安装在T型滑块底端中部，所述第三伺服电机和第四伺服电机分别电性连接有电源。

优选的，所述控制阀组件包含T型插块、提拉杆、限位挡块、弹簧和提拉环，所述出料嘴上端设有限位插槽，所述T型插块滑动插接在该限位插槽内，所述提拉杆底端固定连接在T型插块顶端，所述限位挡块固定连接在机体右侧外壁下端，所述提拉杆滑动连接在限位挡块上，所述弹簧套设在提拉杆上且弹簧上下两端分别压紧接触限位挡块底端与T型插块顶端，所述提拉环固定连接在提拉杆顶端。

优选的，所述安全门组件包含门板、永磁铁、铁块、门把手和玻璃窗，所述操作腔前端开设有嵌入式门槽，所述门板铰接在嵌入式门槽右侧，所述永磁铁嵌入设置在门板内侧端中部靠近活动端边缘位置处，所述铁块嵌入设置在嵌入式门槽左侧中部，所述门把手固定连接在门板外侧端靠近活动端边缘位置处，所述玻璃窗固定安装在门板中部设有观察孔中。

优选的，所述第一伺服电机、第二伺服电机、激光器、负压泵和PLC控制器分别电性连接有电源，所述PLC控制器型号为S7-200，所述PLC控制器输出端分别电性连接第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机、激光器和负压泵输入端。

本发明的有益效果为：通过将激光器设置在X/Y向定位组件的底端，并通过PLC控制器分别控制第三伺服电机和第四伺服电机正反转，能够很好的对激光器进行X向和Y向的精确定位，且能够很好的保证激光器垂直于成型平台，保证激光器对成型平台上的粉末进行均匀受热，保证成型模型结构的稳定性，同时设置的第一伺服电机驱动C型驱动架转动，进而通过支撑臂驱动供料平台和成型平台同步运动，提高装置的工作效率，也降低了设备的制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的底部视角视图；

图3是本发明在第二螺杆处的横向纵剖视图；

图4是本发明在调节轴处的纵向纵剖视图；

图5是本发明在第一螺杆处的横向纵剖视图；

图6是本发明在第三螺杆处的纵向纵剖视图；

图7是本发明在PVC软管处的横向纵剖视图。

图中：1-机体，101-操作腔，102-下沉槽，103-供料腔，104-成型腔，105-安装腔，106-收集槽，107-嵌入式门槽，2-支腿，3-供料平台，4-成型平台，5-支撑臂，6-转动轴，7-滑轮，8-C型驱动架，9-调节轴，10-第一伺服电机，11-刮刀，12-三角臂，13-第一螺杆，14-轴承，15-第二伺服电机，16-限位滑杆，17-C型滑轨，18-工字形滑块，19-左封板，20-右封板，21-第二螺杆，22-第三伺服电机，23-T型滑块，24-前封板，25-后封板，26-第三螺杆，27-第四伺服电机，28-激光器，29-保护气体进气管，30-空气出气管，31-负压泵，32-PVC软管，33-吸粉头，34-卡接支架，35-出料嘴，36-T型插块，37-提拉杆，38-限位挡块，39-弹簧，40-提拉环，41-门板，42-永磁铁，43-铁块，44-门把手，45-玻璃窗，46-PLC控制器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～7，一种激光烧结设备，包括机体1和转动轴6，机体1前端上部开设有操作腔101，操作腔101底端中部设有下沉槽102，下沉槽102底端左右两侧分别设有供料腔103和成型腔104，供料腔103与成型腔104下端之间设有与其分别相连通的安装腔105，供料腔103和成型腔104内分别滑动连接有供料平台3和成型平台4，供料平台3和成型平台4底端分别固定连接有两组支撑臂5，支撑臂5底端通过转动轴6转动连接有滑轮7，滑轮7滑动连接有C型驱动架8内侧端，C型驱动架8前端固定连接有调节轴9，调节轴9前端固定连接有第一伺服电机10输出端，第一伺服电机10固定安装在机体1内部，下沉槽102上滑动连接有刮刀11，刮刀11顶端固定连接有三角臂12，三角臂12后端下部螺纹连接有第一螺杆13，第一螺杆13左端通过轴承14转动连接在操作腔101左侧内壁上，第一螺杆13右端固定连接有第二伺服电机15输出端，第二伺服电机15固定安装在操作腔101右侧内壁上，三角臂12后侧上端滑动连接有限位滑杆16，限位滑杆16架设于操作腔101后端左右两侧，操作腔101顶端右侧中部设置有X/Y向定位组件，X/Y向定位组件底端固定安装有激光器28，操作腔101左侧上端与右侧下端分别连通有保护气体进气管29和空气出气管30，机体1右侧下端设有收集槽106，收集槽106顶端设置有负压泵31，负压泵31顶端连通有PVC软管32，PVC软管32端部设置有吸粉头33，操作腔101右侧壁上固定连接有卡接支架34，PVC软管32中部卡接在卡接支架34上，收集槽106右侧下部连通有出料嘴35，出料嘴35上设置有控制阀组件，操作腔101前端设置有安全门组件，机体1前端下部设置有PLC控制器46。

请参阅图3，供料腔103和成型腔104尺寸相同，且供料平台3与成型平台4平行设置，使供料平台3顶端的粉末能够刚好填平成型平台4，提高装置的工作效率。

请参阅图2，机体1底端四角处对称设置有四组支腿2，通过设置的四组支腿2能够很好的保证装置放置的稳定性。

请参阅图3～4，C型驱动架8活动设置与安装腔105中。

请参阅图2、图3和图6，X/Y向定位组件包含C型滑轨17、工字形滑块18、左封板19、右封板20、第二螺杆21、第三伺服电机22、T型滑块23、前封板24、后封板25、第三螺杆26和第四伺服电机27，C型滑轨17顶端固定连接在操作腔101顶端右侧中部，工字形滑块18上端滑动连接在C型滑轨17上，左封板19和右封板20分别固定连接在C型滑轨17左右两侧，第二螺杆21螺纹连接工字形滑块18上端中部，第二螺杆21右端转动连接在右封板20上，第二螺杆21左端固定连接在第三伺服电机22输出端，第三伺服电机22固定安装在左封板19上，工字形滑块18底端开设有T型滑槽，T型滑块23滑动连接在该T型滑槽上，前封板24和后封板25分别固定连接在工字形滑块18前后端，第三螺杆26螺纹连接T型滑块23中部，第三螺杆26后端转动连接在后封板25上，第三螺杆26前端固定连接第四伺服电机27输出端，第四伺服电机27固定安装在前封板24上，激光器28固定安装在T型滑块23底端中部，第三伺服电机22和第四伺服电机27分别电性连接有电源，通过设置的第三伺服电机22和第四伺服电机27能够很好的对激光器28进行X向和Y向的精确定位，且能够很好的保证激光器28垂直于成型平台4，保证激光器28对成型平台4上的粉末进行均匀受热，保证成型模型结构的稳定性。

请参阅图7，控制阀组件包含T型插块36、提拉杆37、限位挡块38、弹簧39和提拉环40，出料嘴35上端设有限位插槽，T型插块36滑动插接在该限位插槽内，提拉杆37底端固定连接在T型插块36顶端，限位挡块38固定连接在机体1右侧外壁下端，提拉杆37滑动连接在限位挡块38上，弹簧39套设在提拉杆37上且弹簧39上下两端分别压紧接触限位挡块38底端与T型插块36顶端，提拉环40固定连接在提拉杆37顶端，通过设置的控制阀组件能够很好的控制收集槽106内粉末的存储与释放。

请参阅图1～2，安全门组件包含门板41、永磁铁42、铁块43、门把手44和玻璃窗45，操作腔101前端开设有嵌入式门槽107，门板41铰接在嵌入式门槽107右侧，永磁铁42嵌入设置在门板41内侧端中部靠近活动端边缘位置处，铁块43嵌入设置在嵌入式门槽107左侧中部，门把手44固定连接在门板41外侧端靠近活动端边缘位置处，玻璃窗45固定安装在门板41中部设有观察孔中，通过设置的安全门组件能够避免激光烧结设备内部产生的火花溅射出去，保护工作人员的安全。

第一伺服电机10、第二伺服电机15、激光器28、负压泵31和PLC控制器46分别电性连接有电源，PLC控制器46型号为S7-200，PLC控制器46输出端分别电性连接第一伺服电机10、第二伺服电机15、第三伺服电机22、第四伺服电机27、激光器28和负压泵31输入端，通过设置的PLC控制器46能够很好的控制整个装置的运行，提高装置的工作效率。

本发明中，在需要使用该装置的时候，将粉末分别平铺在供料腔103上端的供料平台3顶端与成型腔104上端的成型平台4顶端，接着关上门板41，通过永磁铁42吸附铁块43，接着给整个装置通电，将模型数据导入PLC控制器46中，通过PLC控制器46将模型数据转化成操作指令，在进行激光烧结操作之前需要通过保护气体进气管29往操作腔101中注入氩气，通过氩气的充入将操作腔101中的空气通过空气出气管30排出去，接着分别通过PLC控制器46控制第三伺服电机22和第四伺服电机工作，由于C型滑轨17顶端固定连接在操作腔101顶端右侧中部，工字形滑块18上端滑动连接在C型滑轨17上，左封板19和右封板20分别固定连接在C型滑轨17左右两侧，第二螺杆21螺纹连接工字形滑块18上端中部，第二螺杆21右端转动连接在右封板20上，第二螺杆21左端固定连接在第三伺服电机22输出端，第三伺服电机22固定安装在左封板19上，工字形滑块18底端开设有T型滑槽，T型滑块23滑动连接在该T型滑槽上，前封板24和后封板25分别固定连接在工字形滑块18前后端，第三螺杆26螺纹连接T型滑块23中部，第三螺杆26后端转动连接在后封板25上，第三螺杆26前端固定连接第四伺服电机27输出端，第四伺服电机27固定安装在前封板24上，激光器28固定安装在T型滑块23底端中部，通过设置的第三伺服电机22和第四伺服电机27能够很好的对激光器28进行X向和Y向的精确定位，且能够很好的保证激光器28垂直于成型平台4，保证激光器28对成型平台4上的粉末进行均匀受热，保证成型模型结构的稳定性，第一层烧结完成后通过PLC控制器46控制第一伺服电机10工作，第一伺服电机10通过调节轴9带动C型驱动架8转动，C型驱动架8带动左右两侧的支撑臂5分别带动供料平台3上升同时带动成型平台4下降，接着通过PLC控制器46控制第二伺服电机15工作，第二伺服电机15带动第一螺杆13转动，第一螺杆13驱动三角臂12带动刮刀11沿着下沉槽102从右向左滑动，通过刮刀11将供料平台3顶端溢出的粉末刮至成型平台下沉的成型平台4上并刮平，接着第二伺服电机15驱动刮刀11复位，再通过激光器28激光烧结第二层，以次步骤往复多次，直至模型成型，成型后通过PLC控制器46控制负压泵31工作，将PVC软管32从卡接支架34上取下，用吸粉头将成型模型周围的粉末以及供料平台3顶端剩余的粉末吸进收集槽106内，在需要取出收集的粉末时，只需将收集皿放置在出料嘴35下端，手指抠住提拉环40通过提拉杆37将T型插块36向上提起，使收集槽106内的粉末滑落至收集皿中收集即可，最后通过门把手44拉开门板41，取出成型模型即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种激光烧结设备，其特征在于：包括机体(1)和转动轴(6)，所述机体(1)前端上部开设有操作腔(101)，所述操作腔(101)底端中部设有下沉槽(102)，所述下沉槽(102)底端左右两侧分别设有供料腔(103)和成型腔(104)，所述供料腔(103)与成型腔(104)下端之间设有与其分别相连通的安装腔(105)，所述供料腔(103)和成型腔(104)内分别滑动连接有供料平台(3)和成型平台(4)，所述供料平台(3)和成型平台(4)底端分别固定连接有两组支撑臂(5)，所述支撑臂(5)底端通过转动轴(6)转动连接有滑轮(7)，所述滑轮(7)滑动连接有C型驱动架(8)内侧端，所述C型驱动架(8)前端固定连接有调节轴(9)，所述调节轴(9)前端固定连接有第一伺服电机(10)输出端，所述第一伺服电机(10)固定安装在机体(1)内部，所述下沉槽(102)上滑动连接有刮刀(11)，所述刮刀(11)顶端固定连接有三角臂(12)，所述三角臂(12)后端下部螺纹连接有第一螺杆(13)，所述第一螺杆(13)左端通过轴承(14)转动连接在操作腔(101)左侧内壁上，所述第一螺杆(13)右端固定连接有第二伺服电机(15)输出端，所述第二伺服电机(15)固定安装在操作腔(101)右侧内壁上，所述三角臂(12)后侧上端滑动连接有限位滑杆(16)，所述限位滑杆(16)架设于操作腔(101)后端左右两侧，所述操作腔(101)顶端右侧中部设置有X/Y向定位组件，所述X/Y向定位组件底端固定安装有激光器(28)，所述操作腔(101)左侧上端与右侧下端分别连通有保护气体进气管(29)和空气出气管(30)，所述机体(1)右侧下端设有收集槽(106)，所述收集槽(106)顶端设置有负压泵(31)，所述负压泵(31)顶端连通有PVC软管(32)，所述PVC软管(32)端部设置有吸粉头(33)，所述操作腔(101)右侧壁上固定连接有卡接支架(34)，所述PVC软管(32)中部卡接在卡接支架(34)上，所述收集槽(106)右侧下部连通有出料嘴(35)，所述出料嘴(35)上设置有控制阀组件，所述操作腔(101)前端设置有安全门组件，所述机体(1)前端下部设置有PLC控制器(46)。

2.根据权利要求1所述的一种激光烧结设备，其特征在于：所述供料腔(103)和成型腔(104)尺寸相同，且所述供料平台(3)与成型平台(4) 平行设置。

3.根据权利要求1所述的一种激光烧结设备，其特征在于：所述机体(1)底端四角处对称设置有四组支腿(2)。

4.根据权利要求1所述的一种激光烧结设备，其特征在于：所述C型驱动架(8)活动设置与安装腔(105)中。

5.根据权利要求1所述的一种激光烧结设备，其特征在于：所述X/Y向定位组件包含C型滑轨(17)、工字形滑块(18)、左封板(19)、右封板(20)、第二螺杆(21)、第三伺服电机(22)、T型滑块(23)、前封板(24)、后封板(25)、第三螺杆(26)和第四伺服电机(27)，所述C型滑轨(17)顶端固定连接在操作腔(101)顶端右侧中部，所述工字形滑块(18)上端滑动连接在C型滑轨(17)上，所述左封板(19)和右封板(20)分别固定连接在C型滑轨(17)左右两侧，所述第二螺杆(21)螺纹连接工字形滑块(18)上端中部，所述第二螺杆(21)右端转动连接在右封板(20)上，所述第二螺杆(21)左端固定连接在第三伺服电机(22)输出端，所述第三伺服电机(22)固定安装在左封板(19)上，所述工字形滑块(18)底端开设有T型滑槽，所述T型滑块(23)滑动连接在该T型滑槽上，所述前封板(24)和后封板(25)分别固定连接在工字形滑块(18)前后端，所述第三螺杆(26)螺纹连接T型滑块(23)中部，所述第三螺杆(26)后端转动连接在后封板(25)上，所述第三螺杆(26)前端固定连接第四伺服电机(27)输出端，所述第四伺服电机(27)固定安装在前封板(24)上，所述激光器(28)固定安装在T型滑块(23)底端中部，所述第三伺服电机(22)和第四伺服电机(27)分别电性连接有电源。

6.根据权利要求1所述的一种激光烧结设备，其特征在于：所述控制阀组件包含T型插块(36)、提拉杆(37)、限位挡块(38)、弹簧(39)和提拉环(40)，所述出料嘴(35)上端设有限位插槽，所述T型插块(36)滑动插接在该限位插槽内，所述提拉杆(37)底端固定连接在T型插块(36)顶端，所述限位挡块(38)固定连接在机体(1)右侧外壁下端，所述提拉杆(37)滑动连接在限位挡块(38)上，所述弹簧(39)套设在提拉杆(37)上且弹簧(39)上下两端分别压紧接触限位挡块(38)底端与T型插块(36)顶端，所述提拉环(40)固定连接在提拉杆(37)顶端。

7.根据权利要求1所述的一种激光烧结设备，其特征在于：所述安全门组件包含门板(41)、永磁铁(42)、铁块(43)、门把手(44)和玻璃窗(45)，所述操作腔(101)前端开设有嵌入式门槽(107)，所述门板(41)铰接在嵌入式门槽(107)右侧，所述永磁铁(42)嵌入设置在门板(41)内侧端中部靠近活动端边缘位置处，所述铁块(43)嵌入设置在嵌入式门槽(107)左侧中部，所述门把手(44)固定连接在门板(41)外侧端靠近活动端边缘位置处，所述玻璃窗(45)固定安装在门板(41)中部设有观察孔中。

8.根据权利要求1所述的一种激光烧结设备，其特征在于：所述第一伺服电机(10)、第二伺服电机(15)、激光器(28)、负压泵(31)和PLC控制器(46)分别电性连接有电源，所述PLC控制器(46)型号为S7-200，所述PLC控制器(46)输出端分别电性连接第一伺服电机(10)、第二伺服电机(15)、第三伺服电机(22)、第四伺服电机(27)、激光器(28)和负压泵(31)输入端。

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