CN114130955A - 一种间隙调节装置、铺砂装置及3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种间隙调节装置，应用于铺砂装置，间隙调节装置包括驱动机构、连接件和第一间隙调节板，铺砂装置包括装置本体和第二间隙调节板，装置本体具有容纳腔和容纳腔连通的下砂口，第二间隙调节板设置于下砂口，驱动机构设置于装置本体的外侧壁，第一间隙调节板通过连接件与驱动机构相连，且第一间隙调节板通过连接件延伸至下砂口，第二间隙调节板与第一间隙调节板之间形成落砂间隙，驱动机构通过连接件驱动第一间隙调节板移动，以调节落砂间隙的大小。本申请还涉及一种铺砂装置及3D打印设备。本方案能够解决目前3D打印设备中的铺砂装置的下砂口间隙较难实现调节的问题。

Description

一种间隙调节装置、铺砂装置及3D打印设备

技术领域

本发明涉及3D打印设备技术领域，特别是涉及一种间隙调节装置、铺砂装置及3D打印设备。

背景技术

现有的3DP打印技术中，主要以增材制造为主，通过对不同材料的粉末固体进行分层打印烧结、融化、粘结的方式，然后构造结构复杂的零件体。通常流程为：数据切片处理-工作箱下降-铺粉器铺粉-打印头打印切片图像-工作箱再次下降-铺粉器再次铺粉-打印头再次打印切片图像，依次打印循环工作。在整个工作过程中，铺粉器作为其中一环重要的成型结构，在整个成形过程中连续运行铺粉成百上千层，在这如此重要的过程中，要保证每一层的精准、准确、水平、均匀，就需要铺粉设备的连续运行的稳定、高效，还不会出现不下粉、推粉、拉粉的问题出现。

以往铺粉器的下砂缝间隙在设备打印开始前，根据具体打印的砂子类型、砂芯要求以及一些铸造工艺参数，通过人工手动调节到一个固定间隙进行打印，但是，频繁调整下砂口间隙增加了现场人力成本的投入，同时，在设备打印过程中，铺砂装置的下砂口间隙无法调整，对于一些特殊情况下，铺砂装置局部下砂少、下砂多问题，现场操作人员往往是无能为力的，从而容易造成设备打印砂芯因质量问题整箱报废。

发明内容

基于此，有必要针对目前3D打印设备中的铺砂装置的下砂口间隙较难实现调节的问题，提供一种间隙调节装置、铺砂装置及3D打印设备。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

第一方面，本发明实施例公开一种间隙调节装置，应用于铺砂装置，所述间隙调节装置包括驱动机构、连接件和第一间隙调节板，所述铺砂装置包括装置本体和第二间隙调节板，所述装置本体具有容纳腔和所述容纳腔连通的下砂口，所述第二间隙调节板设置于所述下砂口，所述驱动机构设置于所述装置本体的外侧壁，所述第一间隙调节板通过所述连接件与所述驱动机构相连，且所述第一间隙调节板通过所述连接件延伸至所述下砂口，所述第二间隙调节板与所述第一间隙调节板之间形成落砂间隙，所述驱动机构通过所述连接件驱动所述第一间隙调节板移动，以调节所述落砂间隙的大小。

在其中一种实施例中，还包括滑块和导轨，所述导轨设置于所述装置本体的外侧壁，所述滑块与所述导轨在所述驱动机构的驱动方向滑动配合，所述连接件与所述滑块相连。

在其中一种实施例中，所述连接件上设置有套筒，所述套筒与所述滑块套设配合。

在其中一种实施例中，所述连接件的一端与所述驱动机构驱动相连，所述连接件的另一端沿朝向所述下砂口的方向弯折，以使所述第一间隙调节板延伸至所述下砂口。

在其中一种实施例中，所述第一间隙调节板包括相连的固定段和调节段，所述固定段与所述连接件相连，所述调节段沿所述固定段的内侧端弯折，所述调节段与所述第二间隙调节板形成所述落砂间隙。

在其中一种实施例中，还包括护板，所述护板与所述下砂口背离所述第二间隙调节板的一侧密封配合，所述第二间隙调节板设置于所述护板上。

在其中一种实施例中，所述驱动机构包括多个伸缩电机，多个所述伸缩电机均通过所述连接件与所述第一间隙调节板驱动相连。

在其中一种实施例中，所述驱动机构和所述连接件的数量均为多个，多个所述驱动机构在所述第一间隙调节板的延伸方向间隔分布，且多个所述驱动机构分别通过所述连接件与所述第一间隙调节板驱动相连。

第二方面，本发明实施例公开一种铺砂装置，包括上述的间隙调节装置。

第三发明，本发明实施例公开一种3D打印设备，包括上述的铺砂装置、打印头、控制器和距离传感器，所述距离传感器设置于所述打印头上，所述距离传感器用于检测铺砂面的铺砂状况，所述铺砂装置和所述距离传感器均与所述控制器相连，所述控制器通过判断所述铺砂面的铺砂状况，以控制所述铺砂装置的落砂间隙的大小。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本发明实施例公开的间隙调节装置中，通过驱动机构控制第一间隙调节板的移动，从而调节第一间隙调节板与第二间隙调节板之间的落砂间隙的大小，进而起到自动控制落砂量的功能。相比于现有方式中，在铺砂装置停止时通过手动调节落砂口间隙而言，此种方式能够在任意时段对落砂间隙的大小进行实时调节，使得铺砂过程更均匀、流畅，从而能够提高打印效率以及保证砂芯质量；而且本发明实施例公开的间隙调节装置结构设计巧妙，各零部件结构简单、且布局紧凑，占用较小空间，安装和拆卸都比较方便，适用性广。

附图说明

图1为本发明实施例公开的铺砂装置的部分结构示意图；

图2为图1在另一视角下的剖视图；

图3为本发明实施例公开的间隔测量装置的结构示意图。

附图标记说明：

100-驱动机构、200-连接件、210-套筒、300-第一间隙调节板、310-固定段、320-调节段、400-装置本体、500-第二间隙调节板、600-落砂间隙、700-滑块、800-导轨、900-护板。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1-图3所示，本发明实施例公开一种间隙调节装置，所公开的间隙调节装置应用于铺砂装置，通过间隙调节装置调节铺砂装置的落砂间隙600，以控制铺砂装置的落砂量。具体地，此间隙调节装置包括驱动机构100、连接件200和第一间隙调节板300，铺砂装置包括装置本体400和第二间隙调节板500。

装置本体400为铺砂装置的主体部件，装置本体400能够为铺砂装置的其他部件提供安装位置，装置本体400具有容纳腔和容纳腔连通的下砂口，容纳腔中可以容纳打印砂，在具体的打印过程中，容纳腔中的打印砂通过下砂口下落，从而进行具体的铺砂工作。

第二间隙调节板500设置于下砂口，驱动机构100设置于装置本体400的外侧壁，第一间隙调节板300通过连接件200与驱动机构100相连，此时驱动机构100通过连接件200驱动第一间隙调节板300移动，且第一间隙调节板300通过连接件200延伸至下砂口，第二间隙调节板500与第一间隙调节板300之间形成落砂间隙600，容纳腔中的打印砂通过落砂间隙600下落。需要说明的是，除却落砂间隙600能够落砂以外，下砂口其他位置通过第一间隙调节板300和第二间隙调节板500封闭，从而防止打印砂通过下砂口的其他位置下落，进而防止影响整体的落砂量。

在工作过程中，驱动机构100通过连接件200驱动第一间隙调节板300移动，如图1所示，驱动电机可以为伸缩电机，伸缩电机的伸缩段可以通过连接件200与第一间隙调节板300驱动相连，通过驱动电机的驱动，以使第一间隙调节板300沿朝向或远离第二间隙调节板500的方向移动，以调节落砂间隙600的大小，进而控制铺砂装置的落砂量。

由上述内容可知，本发明实施例公开的间隙调节装置中，通过驱动机构100控制第一间隙调节板300的移动，从而调节第一间隙调节板300与第二间隙调节板500之间的落砂间隙600的大小，进而起到自动控制落砂量的功能。相比于现有方式中，在铺砂装置停止时通过手动调节落砂口间隙而言，此种方式能够在任意时段对落砂间隙600的大小进行实时调节，使得铺砂过程更均匀、流畅，从而能够提高打印效率以及保证砂芯质量；而且本发明实施例公开的间隙调节装置结构设计巧妙，各零部件结构简单、且布局紧凑，占用较小空间，安装和拆卸都比较方便，适用性广。

为了保证对落砂间隙600的调节稳定性，本发明实施例公开的间隙调节装置还可以包括滑块700和导轨800，导轨800可以设置于装置本体400的外侧壁，此种情况下，导轨800可以为装置本体400上开设的结构，导轨800也可以为单独的结构件，通过粘接、焊接或螺纹连接等方式固定于装置本体400的外侧壁，本发明实施例对此不做限制。

在安装时，滑块700与导轨800可以在驱动机构100的驱动方向滑动配合，连接件200可以与滑块700相连。此种情况下，通过滑块700与导轨800的滑动配合，从而能够对第一间隙调节件300的移动起到导向作用，以使第一间隙调节件300的移动效果较好，进而保证对落砂间隙600的调节效果，还能够对落砂间隙600的调节精度更好，以更好地控制落砂量。

进一步地，连接件200上可以设置有套筒210，连接件200可以通过套筒210与滑块700套设配合，此种方式结构简单，而且使得连接件200与套筒210的安装及拆卸较为方便，从而便于连接件200与滑块700的连接。当然，连接件200与滑块700还可以通过粘接、焊接、卡接或螺纹连接等方式相连，本发明实施例对此不做限制。

本发明实施例中，连接件200的一端可以与驱动机构100驱动相连，连接件200的另一端可以沿朝向下砂口的方向弯折，以使连接件200上的连接的第一间隙调节板300可以延伸至下砂口。此种情况下，弯折的连接件200可以使得第一间隙调节板300更容易处于预设位置，以便于第一间隙调节板300的位置调整；而且，弯折的连接件200还使得间隙调节装置节省空间，从而能够提高整个铺砂装置的紧凑性。

在一种可选的方案中，第一间隙调节板300可以包括相连的固定段310和调节段320，如图3所示，固定段310可以与连接件200相连，调节段320可以沿固定段310的内侧端弯折，调节段320可以与第二间隙调节板500形成上文所述的落砂间隙600。此种结构的第一间隙调节板300不仅能够便于落砂间隙600的成型；而且，沿固定段310的内侧端弯折的调节段320还能够起到暂时阻挡打印砂的目的，从而在落砂的过程中能够更精准的控制落砂量，进而能够提高铺砂效果。

本发明实施例公开的间隙调节装置还可以包括护板900，护板900与下砂口背离第二间隙调节板500的一侧可以密封配合，第二间隙调节板500可以设置于护板900上。此种情况下，在调节第一间隙调节板300的位置时，护板900始终可以与下砂口背离第二间隙调节板500的一侧密封配合，从而能够防止在铺砂过程中打印砂从其他位置掉落而影响落砂量，以保证铺砂效果。与此同时，护板900还能够便于第一间隙调节板300的安装，具体地，第一间隙调节板300可以通过螺栓固定于护板900上。

本发明公开的实施例中，在一种可选的方案中，驱动机构100可以包括多个伸缩电机，多个伸缩电机均可以通过连接件200与第一间隙调节板300驱动相连。此种情况下，多个伸缩电机能够更好地驱动第一间隙调节板300移动，从而能够更稳定地调节落砂间隙600的大小，以提升铺砂效果。

在另一种可选的方案中，驱动机构100和连接件200的数量均可以为多个，多个驱动机构100可以在第一间隙调节板300的延伸方向间隔分布，且多个驱动机构100分别可以通过连接件200与第一间隙调节板300驱动相连。此种情况下，多个驱动机构100不仅能够提供更大的驱动力，同时，多个驱动机构100在第一间隙调节板300的延伸方向间隔分布，还能够对第一间隙调节板300的驱动力更稳定，以更好地调整落砂间隙600的大小，以提升铺砂效果。

基于本发明实施例公开的间隙调节装置，本发明实施例还公开一种铺砂装置，所公开的铺砂装置包括上文任意实施例所述的间隙调节装置。

基于本发明实施例公开的铺砂装置，本发明实施例还公开一种3D打印设备，包括上文实施例所述的铺砂装置、打印头、控制器和距离传感器，距离传感器设置于打印头上，距离传感器用于检测铺砂面的铺砂状况，铺砂装置和距离传感器均与控制器相连，具体地，控制器与铺砂装置的间隙调节装置相连，控制器通过判断铺砂面的铺砂状况，以控制铺砂装置的落砂间隙600的大小。

在具体的工作过程中，打印头进行2Pass扫描，首先打印头沿X向运动到左侧后，向Y向正向移动，再沿X向反向运动回来，距离传感器在打印头上安装，距离传感器沿矩形轨迹对砂面进行了扫描检测，检测出砂面凹陷、凸起的数据，控制器自动统计、拟合出一个基准平面，程序自动对比扫描出的数据，判断砂面各局域的铺砂凹凸情况以及缺陷位置，对于凹陷区域，下一层铺砂时，控制器自动判断并执行缺陷对应位置的铺砂装置的落砂间隙600自动调节，增加落砂间隙600，对上一次砂面缺陷进行改善；相反，如果检测出砂面有凸起，控制器自动在下一层铺砂中，在缺陷对应位置执行落砂间隙600自动调小。

整个设备打印铺砂过程，以层为单位，实时动态调整铺砂装置的落砂间隙600，对砂芯质量以及铺砂稳定性有积极效果；另外此自动调整功能不单一使用在设备打印过程中，广泛应用于设备整个生产环境中，例如更换砂子类型、变更铺砂层厚等等情况中。

具体示例1中，3D打印设备使用陶粒砂答应时，铺砂装置的落砂间隙600的理论值为3mm，落砂间隙600的调节上限为3.5mm，下限为2.5mm。当砂面凹陷深度为0.5-1.5mm时，下一层落砂间隙600可以自动调整为3.25mm，当砂面凹陷深度为1.5-3mm时，下一层落砂间隙600可以自动调整为3.5mm；同样，砂面凸起高度为0.5-1.5mm，下一层落砂间隙600可以自动调整为2.75mm，当砂面凸起高度为1.5-3mm，下一层落砂间隙600可以自动调整为2.5mm。

具体示例二，3D打印设备使用硅砂打印时，铺砂装置的落砂间隙600理论为4mm，落砂间隙600的调节上限为4.5mm，下限为3.5mm。当砂面凹陷深度为0.5-1.5mm时，下一层落砂间隙600可以自动调整为4.25mm，当砂面凹陷深度为1.5-3mm时，下一层落砂间隙600可以自动调整为4.5mm；同样，砂面凸起高度为0.5-1.5mm，下一层落砂间隙600可以自动调整为3.75mm，当砂面凸起高度为1.5-3mm，下一层落砂间隙600可以自动调整为3.5mm。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种间隙调节装置，应用于铺砂装置，其特征在于，所述间隙调节装置包括驱动机构(100)、连接件(200)和第一间隙调节板(300)，所述铺砂装置包括装置本体(400)和第二间隙调节板(500)，所述装置本体(400)具有容纳腔和所述容纳腔连通的下砂口，所述第二间隙调节板(500)设置于所述下砂口，所述驱动机构(100)设置于所述装置本体(400)的外侧壁，所述第一间隙调节板(300)通过所述连接件(200)与所述驱动机构(100)相连，且所述第一间隙调节板(300)通过所述连接件(200)延伸至所述下砂口，所述第二间隙调节板(500)与所述第一间隙调节板(300)之间形成落砂间隙(600)，所述驱动机构(100)通过所述连接件(200)驱动所述第一间隙调节板(300)移动，以调节所述落砂间隙(600)的大小。

2.根据权利要求1所述的间隙调节装置，其特征在于，还包括滑块(700)和导轨(800)，所述导轨(800)设置于所述装置本体(400)的外侧壁，所述滑块(700)与所述导轨(800)在所述驱动机构(100)的驱动方向滑动配合，所述连接件(200)与所述滑块(700)相连。

3.根据权利要求2所述的间隙调节装置，其特征在于，所述连接件(200)上设置有套筒(210)，所述套筒(210)与所述滑块(700)套设配合。

4.根据权利要求1所述的间隙调节装置，其特征在于，所述连接件(200)的一端与所述驱动机构(100)驱动相连，所述连接件(200)的另一端沿朝向所述下砂口的方向弯折，以使所述第一间隙调节板(300)延伸至所述下砂口。

5.根据权利要求1所述的间隙调节装置，其特征在于，所述第一间隙调节板(300)包括相连的固定段(310)和调节段(320)，所述固定段(310)与所述连接件(200)相连，所述调节段(320)沿所述固定段(310)的内侧端弯折，所述调节段(320)与所述第二间隙调节板(500)形成所述落砂间隙(600)。

6.根据权利要求1所述的间隙调节装置，其特征在于，还包括护板(900)，所述护板(900)与所述下砂口背离所述第二间隙调节板(500)的一侧密封配合，所述第二间隙调节板(500)设置于所述护板(900)上。

7.根据权利要求1所述的间隙调节装置，其特征在于，所述驱动机构(100)包括多个伸缩电机，多个所述伸缩电机均通过所述连接件(200)与所述第一间隙调节板(300)驱动相连。

8.根据权利要求1所述的间隙调节装置，其特征在于，所述驱动机构(100)和所述连接件(200)的数量均为多个，多个所述驱动机构(100)在所述第一间隙调节板(300)的延伸方向间隔分布，且多个所述驱动机构(100)分别通过所述连接件(200)与所述第一间隙调节板(300)驱动相连。

9.一种铺砂装置，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的间隙调节装置。

10.一种3D打印设备，其特征在于，包括权利要求9所述的铺砂装置、打印头、控制器和距离传感器，所述距离传感器设置于所述打印头上，所述距离传感器用于检测铺砂面的铺砂状况，所述铺砂装置和所述距离传感器均与所述控制器相连，所述控制器通过判断所述铺砂面的铺砂状况，以控制所述铺砂装置的所述落砂间隙(600)的大小。

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