CN112756632A - 一种3d打印金属粉用保存装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印金属粉用保存装置，包括粉末储存器以及防护壳，所述粉末储存器设置于3D打印机的进料端上，所述防护壳套装于粉末储存器的外侧壁面上，所述粉末储存器内设置有固位监测机构，所述粉末储存器一侧设置有自动填料机构，所述粉末储存器的下部设置有控温预热机构，本发明可以根据不同的使用需求，对3D打印粉末进行不同温度等级的预热作业，可以向粉末储存器中注入惰性气体，从而实现对金属粉末的全面保护，避免空气中的氧气以及水份，对金属粉末的质量造成影响，通过固位监测机构、自动填料机构、控温预热机构以及气体保护机构的一体化作业，提高3D打印作业的效率以及稳定性，结构简单，自动化程度高。

Description

一种3D打印金属粉用保存装置

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是一种3D打印金属粉用保存装置。

背景技术

3D打印是一种快速成形技术，又称增材制造技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，通常采用数字技术材料打印机来实现，这种技术在全球高端制造领域的应用逐渐普及，尤其是航空航天、汽车和医疗等行业对这种打印技术的需求显著提升，选择性激光熔化是增材制造技术中的一种，属于金属粉末的快速成型技术，可直接成型出接近完全致密度、力学性能良好的金属零件，选择性激光熔化技术是20世纪80年代末出现的一种快速成型的工艺，利用激光束熔化粉末材料分层加工制造技术，具体是将零件的三维描述被转化为一整套切片，每个切片描述确定高度的两件横截面，采用激光束对粉末状的成型材料进行分层扫描，受到激光束照射的粉末被熔化，当一个层被扫描熔化完毕后，工作台下降一个层的厚度，铺粉辊在上面铺一层均匀密实的粉末，直至完成整个造型，每层铺粉只有几微米到几十微米不等，现有的激光熔覆用送粉器粉末存储器中的储量都依靠透明的窗口肉眼观察，待粉末消耗到低限位后，人工添加粉末至高限位，如此往返，实际操作过程中容易出现工人忘记观察粉末余量，导致粉末用尽，引起激光熔覆因无材料供应而空运行，同时现有技术中粉末储存器对粉末的预热功能较为，预热效果较差，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种3D打印金属粉用保存装置，解决了现有技术中，粉末存储器中的储量都依靠透明的窗口肉眼观察，待粉末消耗到低限位后，人工添加粉末至高限位，如此往返，实际操作过程中容易出现工人忘记观察粉末余量，导致粉末用尽，引起激光熔覆因无材料供应而空运行，同时现有技术中粉末储存器对粉末的预热功能较为，预热效果较差的问题。

实现上述目的本发明的技术方案为：一种3D打印金属粉用保存装置，包括粉末储存器以及防护壳，所述粉末储存器设置于3D打印机的进料端上，所述防护壳套装于粉末储存器的外侧壁面上，所述粉末储存器内设置有固位监测机构，所述粉末储存器一侧设置有自动填料机构，所述粉末储存器的下部设置有控温预热机构，所述控温预热机构的一端伸入到防护壳内，所述粉末储存器的一侧设置有气体保护机构；

所述固位监测机构包括：密封盖、单向排气阀、照明灯、红外测距仪以及控制器模块，所述密封盖扣装于粉末储存器上端上、且与粉末储存器密封连接，所述单向排气阀设置密封盖上，所述照明灯设置于密封盖的下端面上，所述红外测距仪设置于照明灯一侧、且探测端指向粉末储存器内的物料面，所述控制器模块设置于密封盖上、且与照明灯以及红外测距仪相连接；

所述控温预热机构包括：外壁预热结构以及内置预热结构，所述外壁预热结构设置于防护壳内、且与粉末储存器外壁相贴合，所述内置预热结构设置于粉末储存器内，所述外壁预热结构以及内置预热结构分别与控制器模块相连接。

所述外壁预热结构包括：导热板、电热丝、隔热板以及第一温度传感器，所述导热板贴装于粉末储存器的外侧壁面上、且位于防护壳外侧，所述电热丝绕装于导热板上，所述隔热板套装于电热丝外侧、且与防护壳固定连接，所述第一温度传感器设置于导热板上。

所述内置预热结构包括：环形座、若干加热棒以及若干导热罩，所述环形座设置于粉末储存器内，所述环形座的下端面上设置有第二温度传感器，若干所述加热棒沿环形阵列设置环形座上、且沿竖直方向布置，若干所述导热罩分别固定套装于若干加热棒外部，所述导热罩的上端呈圆锥形。

所述自动填料机构包括：真空储料斗、螺旋输送机以及导料管，所述真空储料斗设置于粉末储存器一侧，所述螺旋输送机的进料端与真空储料斗的出料端相连通，所述导料管设置于螺旋输送机的出料端上、且位于粉末储存器内。

所述气体保护机构包括：惰性气瓶组、导气管、电磁流量阀以及电子气压计，所述惰性气瓶组设置于粉末储存器一侧，所述导气管的一端与惰性气瓶组的排气端相连通、另一端与粉末储存器相连通，所述电磁流量阀套装于导气管上，所述电子气压计套装于导气管上、且位于电磁流量阀一侧。

所述粉末储存器内设置有翻折控制结构，所述翻折控制结构设置于导料管的上部，所述翻折控制结构的一端设置于扣盖，所述扣盖的一端与导料管侧壁铰接，所述扣盖的尺寸与导料管的尺寸相匹配。

所述翻折控制结构包括：固定座、气缸以及连接座，所述固定座设置于粉末储存器的内侧壁面上，所述气缸的固定端与固定座铰接，所述连接座设置于扣盖的上侧壁面上，所述气缸的活塞端与连接座铰接。

所述密封盖的下端面上设置有摄像头，所述摄像头位于照明灯一侧，所述摄像头的照射方向垂直向下。

所述真空储料斗的前侧壁面上设置有长圆形透明窗，所述透明窗的外侧壁面上设置有刻度线。

所述粉末储存器内设置有湿度传感器。

利用本发明的技术方案制作的3D打印金属粉用保存装置，对现有的粉末存储器进行改进，在粉末储存器内设置固位监测机构，对粉末储存器中的固位高度进行实时监测，粉末储存器一侧设置有自动填料机构，当粉末储存器中的固位高度低于设定值时，可以自动进行补料，避免出现粉末用尽，填料不及时的问题，同时在粉末储存器的下部设置控温预热机构，可以根据不同的使用需求，对3D打印粉末进行不同温度等级的预热作业，并在粉末储存器的一侧设置有气体保护机构，可以向粉末储存器中注入惰性气体，从而实现对金属粉末的全面保护，避免空气中的氧气以及水份，对金属粉末的质量造成影响，通过固位监测机构、自动填料机构、控温预热机构以及气体保护机构的一体化作业，提高3D打印作业的效率以及稳定性，结构简单，自动化程度高，解决了现有技术中，粉末存储器中的储量都依靠透明的窗口肉眼观察，待粉末消耗到低限位后，人工添加粉末至高限位，如此往返，实际操作过程中容易出现工人忘记观察粉末余量，导致粉末用尽，引起激光熔覆因无材料供应而空运行，同时现有技术中粉末储存器对粉末的预热功能较为，预热效果较差的问题。

附图说明

图1为本发明所述一种3D打印金属粉用保存装置的主视结构示意图。

图2为本发明所述一种3D打印金属粉用保存装置的主视剖面结构示意图。

图3为本发明所述一种3D打印金属粉用保存装置的A-A位置的俯视结构示意图。

图4为本发明所述一种3D打印金属粉用保存装置的密封盖的主视剖面结构示意图。

图5为本发明所述一种3D打印金属粉用保存装置的内置预热结构的主视剖面结构示意图。

图6为本发明所述一种3D打印金属粉用保存装置的翻折控制结构的主视剖面结构示意图。

图7为本发明所述一种3D打印金属粉用保存装置的扣盖打开状态的的主视剖面结构示意图。

图8为本发明所述一种3D打印金属粉用保存装置的a位置局部放大结构示意图。

图9为本发明所述一种3D打印金属粉用保存装置的b位置局部放大结构示意图。

图10为本发明所述一种3D打印金属粉用保存装置的c位置局部放大结构示意图。

图中：1-粉末储存器；2-防护壳；3-密封盖；4-单向排气阀；5-照明灯；6-红外测距仪；7-控制器模块；8-导热板；9-电热丝；10-隔热板；11-第一温度传感器；12-环形座；13-加热棒；14-导热罩；15-第二温度传感器；16-真空储料斗；17-螺旋输送机；18-导料管；19-惰性气瓶组；20-导气管；21-电磁流量阀；22-电子气压计；23-扣盖；24-固定座；25-气缸；26-连接座；27-摄像头；28-透明窗；29-湿度传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-10所示，通过本领域人员，将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不在对电气控制做说明。

实施例：由说明书附图1-10可知，本方案包括粉末储存器1以及防护壳2，其位置关系以及连接关系如下，粉末储存器1设置于3D打印机的进料端上，防护壳2套装于粉末储存器1的外侧壁面上，粉末储存器1内设置有固位监测机构，粉末储存器1一侧设置有自动填料机构，粉末储存器1的下部设置有控温预热机构，控温预热机构的一端伸入到防护壳2内，粉末储存器1的一侧设置有气体保护机构；上述固位监测机构包括：密封盖3、单向排气阀4、照明灯5、红外测距仪6以及控制器模块7，密封盖3扣装于粉末储存器1上端上、且与粉末储存器1密封连接，单向排气阀4设置密封盖3上，照明灯5设置于密封盖3的下端面上，红外测距仪6设置于照明灯5一侧、且探测端指向粉末储存器1内的物料面，控制器模块7设置于密封盖3上、且与照明灯5以及红外测距仪6相连接；其中控温预热机构包括：外壁预热结构以及内置预热结构，外壁预热结构设置于防护壳2内、且与粉末储存器1外壁相贴合，内置预热结构设置于粉末储存器1内，外壁预热结构以及内置预热结构分别与控制器模块7相连接，对现有的粉末存储器进行改进，在粉末储存器1内设置固位监测机构，对粉末储存器1中的固位高度进行实时监测，粉末储存器1一侧设置有自动填料机构，当粉末储存器1中的固位高度低于设定值时，可以自动进行补料，避免出现粉末用尽，填料不及时的问题，同时在粉末储存器1的下部设置控温预热机构，可以根据不同的使用需求，对3D打印粉末进行不同温度等级的预热作业，并在粉末储存器1的一侧设置有气体保护机构，可以向粉末储存器1中注入惰性气体，从而实现对金属粉末的全面保护，避免空气中的氧气以及水份，对金属粉末的质量造成影响，通过固位监测机构、自动填料机构、控温预热机构以及气体保护机构的一体化作业，提高3D打印作业的效率以及稳定性，结构简单，自动化程度高；

在具体实施过程中，需要重点指出的是，通过照明灯5对粉末储存器1的内部空间进行照明，同时利用红外测距仪6对密封盖3与粉末储存器1内的金属粉末的物料面之间的距离进行测量，并将监测结果发送至控制器模块7，控制器模块7根据监测结果，可以判断粉末储存器1内的物料面的高度，从而实现对物料固位高度的监测，当固位高度低于设定值时，控制自动填料机构启动，进行填料作业，同时在使用时，可以通过气体保护机构向气体保护机构注入惰性气体，从而对金属粉末进行全面保护，在粉末储存器1下部设置的外壁预热结构以及内置预热结构，可以对金属粉末进行全面预热，进而提高3D打印作业效率。

由说明书附图1-5以及附图9-10可知，在具体实施过程中，上述外壁预热结构包括：导热板8、电热丝9、隔热板10以及第一温度传感器11，导热板8贴装于粉末储存器1的外侧壁面上、且位于防护壳2外侧，电热丝9绕装于导热板8上，隔热板10套装于电热丝9外侧、且与防护壳2固定连接，第一温度传感器11设置于导热板8上，其中内置预热结构包括：环形座12、若干加热棒13以及若干导热罩14，环形座12设置于粉末储存器1内，环形座12的下端面上设置有第二温度传感器15，若干加热棒13沿环形阵列设置环形座12上、且沿竖直方向布置，若干导热罩14分别固定套装于若干加热棒13外部，导热罩14的上端呈圆锥形，在使用时，通过控制导热板8侧壁上的电热丝9进行发热，从而将热量通过导热板8传递到粉末储存器1内，从而实现在外部对金属粉末的预热保温作用，并可以根据第一温度传感器11的数据，对电热丝9的发热功率进行调节控制，从而实现不同预热温度需求的调节，同时可以启动环形座12上的加热棒13，加热棒13升温后，加热棒13外部的导热罩14升温，从而与金属粉末进行热量交换，进而在粉末储存器1内部，对金属粉末进行预热，同时利用环形座12下端的第二温度传感器15对金属粉末的温度进行监测，可以根据监测结果对加热棒13以及电热丝9的发热功率进行调节控制，从而使得预热温度到达设定值，保证预热效果。

由说明书附图1-3以及附图6-7可知，在具体实施过程中，上述自动填料机构包括：真空储料斗16、螺旋输送机17以及导料管18，真空储料斗16设置于粉末储存器1一侧，螺旋输送机17的进料端与真空储料斗16的出料端相连通，导料管18设置于螺旋输送机17的出料端上、且位于粉末储存器1内，粉末储存器1内设置有翻折控制结构，翻折控制结构设置于导料管18的上部，翻折控制结构的一端设置于扣盖23，扣盖23的一端与导料管18侧壁铰接，扣盖23的尺寸与导料管18的尺寸相匹配，上述翻折控制结构包括：固定座24、气缸25以及连接座26，固定座24设置于粉末储存器1的内侧壁面上，气缸25的固定端与固定座24铰接，连接座26设置于扣盖23的上侧壁面上，气缸25的活塞端与连接座26铰接，在使用时，当粉末储存器1内需要进行补充填料时，控制固定座24上的气缸25的活塞端收缩，从而在连接座26的配合作业下，使得扣盖23转动90°，从而将导料管18的下端完全露出，启动螺旋输送机17，控制螺旋输送机17将真空储料斗16内的金属粉末不断地传送到导料管18内，并通过导料管18下端开口进入到粉末储存器1中，实现自动化的填料作业，通过固位监测结构对填料高度进行监测，填料完成后，控制气缸25的活塞端扩张，从而将扣盖23盖紧在导料管18的下端，从而保证在进行气体保护时，可以有效的保持粉末储存器1的密封性。

由说明书附图1-4以及附图8可知，在具体实施过程中，上述气体保护机构包括：惰性气瓶组19、导气管20、电磁流量阀21以及电子气压计22，其位置关系以及连接关系如下，惰性气瓶组19设置于粉末储存器1一侧，导气管20的一端与惰性气瓶组19的排气端相连通、另一端与粉末储存器1相连通，电磁流量阀21套装于导气管20上，电子气压计22套装于导气管20上、且位于电磁流量阀21一侧，在使用时，开启惰性气瓶组19进行供气，通过电磁流量阀21对气体流量进行调节，同时利用电子气压计22对气压进行监测，从而保证整个注气作业的稳定性，当气压到达设定值时，停止供气，同时一旦注气压力超过设定值时，密封盖3上的单向排气阀4可以将多余的气体排出。

在具体实施过程中，上述密封盖3的下端面上设置有摄像头27，摄像头27位于照明灯5一侧，摄像头27的照射方向垂直向下，可以对粉末储存器1内部环境进行视频监测，一旦红外测距仪6出现故障时，可以通过视频信息及时发现物料的高度情况。

在具体实施过程中，上述真空储料斗16的前侧壁面上设置有长圆形透明窗28，透明窗28的外侧壁面上设置有刻度线，便于对真空储料斗16内的粉料高度进行观察，及时进行补充。

在具体实施过程中，上述粉末储存器1内设置有湿度传感器29，可以对粉末储存器1内的湿度进行实时监测，当粉末储存器1内的湿度超过设定值时，可以通过增大注气量的方式，将粉末储存器1内的湿气通过单向排气阀4排出到粉末储存器1外，从而提高金属粉末的存储稳定性。

综上所述，该3D打印金属粉用保存装置，对现有的粉末存储器进行改进，在粉末储存器1内设置固位监测机构，对粉末储存器1中的固位高度进行实时监测，粉末储存器1一侧设置有自动填料机构，当粉末储存器1中的固位高度低于设定值时，可以自动进行补料，避免出现粉末用尽，填料不及时的问题，同时在粉末储存器1的下部设置控温预热机构，可以根据不同的使用需求，对3D打印粉末进行不同温度等级的预热作业，并在粉末储存器1的一侧设置有气体保护机构，可以向粉末储存器1中注入惰性气体，从而实现对金属粉末的全面保护，避免空气中的氧气以及水份，对金属粉末的质量造成影响，通过固位监测机构、自动填料机构、控温预热机构以及气体保护机构的一体化作业，提高3D打印作业的效率以及稳定性，结构简单，自动化程度高，解决了现有技术中，粉末存储器中的储量都依靠透明的窗口肉眼观察，待粉末消耗到低限位后，人工添加粉末至高限位，如此往返，实际操作过程中容易出现工人忘记观察粉末余量，导致粉末用尽，引起激光熔覆因无材料供应而空运行，同时现有技术中粉末储存器1对粉末的预热功能较为，预热效果较差的问题。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种3D打印金属粉用保存装置，包括粉末储存器以及防护壳，其特征在于，所述粉末储存器设置于3D打印机的进料端上，所述防护壳套装于粉末储存器的外侧壁面上，所述粉末储存器内设置有固位监测机构，所述粉末储存器一侧设置有自动填料机构，所述粉末储存器的下部设置有控温预热机构，所述控温预热机构的一端伸入到防护壳内，所述粉末储存器的一侧设置有气体保护机构；

所述固位监测机构包括：密封盖、单向排气阀、照明灯、红外测距仪以及控制器模块，所述密封盖扣装于粉末储存器上端上、且与粉末储存器密封连接，所述单向排气阀设置密封盖上，所述照明灯设置于密封盖的下端面上，所述红外测距仪设置于照明灯一侧、且探测端指向粉末储存器内的物料面，所述控制器模块设置于密封盖上、且与照明灯以及红外测距仪相连接；

所述控温预热机构包括：外壁预热结构以及内置预热结构，所述外壁预热结构设置于防护壳内、且与粉末储存器外壁相贴合，所述内置预热结构设置于粉末储存器内，所述外壁预热结构以及内置预热结构分别与控制器模块相连接。

2.根据权利要求2所述的一种3D打印金属粉用保存装置，其特征在于，所述外壁预热结构包括：导热板、电热丝、隔热板以及第一温度传感器，所述导热板贴装于粉末储存器的外侧壁面上、且位于防护壳外侧，所述电热丝绕装于导热板上，所述隔热板套装于电热丝外侧、且与防护壳固定连接，所述第一温度传感器设置于导热板上。

3.根据权利要求2所述的一种3D打印金属粉用保存装置，其特征在于，所述内置预热结构包括：环形座、若干加热棒以及若干导热罩，所述环形座设置于粉末储存器内，所述环形座的下端面上设置有第二温度传感器，若干所述加热棒沿环形阵列设置环形座上、且沿竖直方向布置，若干所述导热罩分别固定套装于若干加热棒外部，所述导热罩的上端呈圆锥形。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种3D打印金属粉用保存装置，其特征在于，所述自动填料机构包括：真空储料斗、螺旋输送机以及导料管，所述真空储料斗设置于粉末储存器一侧，所述螺旋输送机的进料端与真空储料斗的出料端相连通，所述导料管设置于螺旋输送机的出料端上、且位于粉末储存器内。

5.根据权利要求4所述的一种3D打印金属粉用保存装置，其特征在于，所述气体保护机构包括：惰性气瓶组、导气管、电磁流量阀以及电子气压计，所述惰性气瓶组设置于粉末储存器一侧，所述导气管的一端与惰性气瓶组的排气端相连通、另一端与粉末储存器相连通，所述电磁流量阀套装于导气管上，所述电子气压计套装于导气管上、且位于电磁流量阀一侧。

6.根据权利要求4所述的一种3D打印金属粉用保存装置，其特征在于，所述粉末储存器内设置有翻折控制结构，所述翻折控制结构设置于导料管的上部，所述翻折控制结构的一端设置于扣盖，所述扣盖的一端与导料管侧壁铰接，所述扣盖的尺寸与导料管的尺寸相匹配。

7.根据权利要求6所述的一种3D打印金属粉用保存装置，其特征在于，所述翻折控制结构包括：固定座、气缸以及连接座，所述固定座设置于粉末储存器的内侧壁面上，所述气缸的固定端与固定座铰接，所述连接座设置于扣盖的上侧壁面上，所述气缸的活塞端与连接座铰接。

8.根据权利要求1所述的一种3D打印金属粉用保存装置，其特征在于，所述密封盖的下端面上设置有摄像头，所述摄像头位于照明灯一侧，所述摄像头的照射方向垂直向下。

9.根据权利要求4所述的一种3D打印金属粉用保存装置，其特征在于，所述真空储料斗的前侧壁面上设置有长圆形透明窗，所述透明窗的外侧壁面上设置有刻度线。

10.根据权利要求1所述的一种3D打印金属粉用保存装置，其特征在于，所述粉末储存器内设置有湿度传感器。

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