CN114619055A - 一种金属粉末3d打印调平更换基板装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属粉末3D打印调平更换基板装置，涉及3D打印领域，包括壳体、基板、十字架和烧结器，壳体内顶部设置有驱动机构，烧结器连接在驱动机构上，驱动机构用于驱动烧结器在壳体内滑动，壳体内设置有与壳体竖直滑动连接的移动板，壳体内设置有驱动部件，用于驱动移动板在壳体内滑动，移动板的顶部设置有半球套，十字架的底部设置万向球，万向球适配在半球套中，十字架的四根杆远离万向球的一端均设置有横杆，基板放置在十字架上，十字架上设置有固定机构，用于固定基板，半球套上设置有卡紧机构，用于对万向球进行卡紧，十字架内设置有调节机构，用于对十字架进行调整。该装置实现了对基板的快速微调，方便了对基板的快速微调。

Description

一种金属粉末3D打印调平更换基板装置

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体为一种金属粉末3D打印调平更换基板装置。

背景技术

随着科技不断的进步，3D打印技术也越加完善，使得3D打印可以完成传统切削工艺中所不能完成的工艺。其中金属3D打印技术是在目前市场上运用的最为广泛的一种方法，从而可以制作出各种形状复杂的金属制品，现有的金属3D打印往往是通过在基板上铺设一层金属粉末，通过烧结器按照既定的路线形成，从而将铺设在基板上的金属粉末按照烧结器的行走路线凝结中，然后使基板下降再在基板上铺设一层金属粉末，再次通过烧结器对金属粉末进行凝结固定，从而不断的堆叠，即可实现对特殊形状的金属3D打印。但这也同时要求了基板的水平度，若基板存在一定的倾斜可能会导致所打印出来的形状存在一定厚度差。因此在打印前往往需要对基板进行一个调平，而其中的微调是最为复杂，需要多次进行调节才可以完成对基板的调平，且结构复杂，大大降低工作效率。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种金属粉末3D打印调平更换基板装置，解决了上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种金属粉末3D打印调平更换基板装置，包括壳体、基板和烧结器，所述壳体内顶部设置有驱动机构，所述烧结器连接在驱动机构上，所述驱动机构用于驱动烧结器在壳体内滑动，其特征在于：还包括十字架，所述壳体内底部设置有与壳体竖直滑动连接的移动板，所述壳体内设置有驱动部件，所述驱动部件与移动板相连，用于驱动移动板在壳体内滑动，所述移动板的顶部设置有半球套，所述十字架的底部设置万向球，所述万向球适配在半球套中，所述十字架的四根杆远离万向球的一端均设置有横杆，所述基板放置在十字架上，所述十字架上设置有固定机构，用于固定基板，所述半球套上设置有卡紧机构，用于在调节基板完成后对万向球进行卡紧，所述十字架内设置有调节机构，用于对十字架进行调整，所述调节机构包括四个水囊一，所述水囊一分别设置在横杆中，所述横杆内两端均设置压电陶瓷，所述十字架内均设置有复位部件，用于对水囊一进行复位，所述基板底部设置调节部件，用于对压电陶瓷两端的电压进行调节。

优选的，所述十字架的四根杆上均开设有缺口，所述缺口内的两侧均设置有电片一，靠近横杆一侧的电片一与横杆内的两个压电陶瓷相互串联，所述调节部件包括若干个光敏电阻、若干个紫外线发射器和控制板，所述基板的底部设置有若干个卡块，所述卡块与缺口相互对应，所述卡块的两侧设置有电片二，所述电片二与电片一相互对应，若干个光敏电阻分别设置在卡块内，并与两侧电片二串联，所述紫外线发射器设置在基板内，并与光敏电阻相对应，所述基板靠近壳体的一侧设置有红外线接收器，所述控制板设置在基板内，所述红外线接收器和紫外线发射器与控制板相连，所述壳体内四周设置有竖直的红外线发射器，所述红外线发射器与红外线接收器相互对应。

优选的，所述横杆内均滑动适配有两块滑板，所述滑板均位于水囊一与压电陶瓷之间。

优选的，所述复位部件包括四个水囊二和四个推板，所述水囊二分别设置在十字架的四根杆内，所述水囊二与水囊一相通，所述推板滑动适配在十字架的四根杆内，且位于水囊二远离水囊一的一侧，所述推板与十字架通过弹簧二相连。

优选的，所述固定机构包括四个固定板，四个固定板分别位于横杆远离十字架的一侧，所述固定板与横杆之间通过弹簧一相连，所述横杆靠近固定板的一侧设置有电磁铁。

优选的，所述卡紧机构包括固定环、若干个气囊和若干个夹板，所述固定环设置在半球套上，所述固定环上开设有环形的滑道，若干个夹板滑动适配在滑道中，所述夹板与固定环之间通过弹簧三相连，所述气囊设置在固定环内，且位于夹板与固定环之间，所述固定环外沿圆周方向设置有若干个加热片。

优选的，所述气囊内填充有二氧化碳。

优选的，所述十字架的顶部设置有按钮，所述按钮与电磁铁相连。

优选的，所述电片一为弧状。

(三)有益效果

本发明提供了一种金属粉末3D打印调平更换基板装置。具备以下有益效果：

1、该金属粉末3D打印调平更换基板装置，通过将固定机构将基板固定在十字架上，通过万向球使得十字架和基板可以在移动板上向各个方向运动。通过基板内调节机构来实现对压电陶瓷的电压的调整，从而来调整压电陶瓷对水囊一的挤压，即可有效调整各个横杆的重量，即可有效的调整十字架和基板的方向和角度，从而实现对基板的调平，大大的提高了对基板调平的效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中壳体内部的结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为本发明中十字架的结构示意图；

图5为本发明中调节机构的结构示意图；

图6为本发明中半球套爆炸时的剖视图；

图7为图6中B处的局部放大图；

图8为本发明中基板的结构示意图；

图9为本发明中基板内部的结构示意图；

图10为本发明中基板倾斜时的状态的图。

图中：1、壳体；2、驱动机构；3、烧结器；4、门板；5、移动板；51、丝杠；6、半球套；61、固定环；62、加热片；63、夹板；64、弹簧三；65、滑道；66、气囊；7、万向球；8、十字架；81、固定板；82、横杆；83、弹簧一；84、缺口；85、电片一；86、按钮；87、电磁铁；9、基板；91、红外线接收器；92、卡块；93、电片二；94、光敏电阻；95、紫外线发射器；96、控制板；10、红外线发射器；11、调节机构；111、压电陶瓷；112、滑板；113、水囊一；114、水囊二；115、推板；116、弹簧二。

具体实施方式

本发明实施例提供一种金属粉末3D打印调平更换基板装置，如图1-10所示，包括壳体1、基板9和烧结器3，壳体1内顶部设置有驱动机构2，并且烧结器3连接在驱动机构2上，通过驱动机构2来带动烧结器3在壳体1内顶部运动。如图1所示，在本实施例中驱动机构2为一个横向丝杠滑轨模组和一个纵向丝杠滑轨模组，并且横向丝杠滑轨模组和纵向丝杠51模组均是带动其自身的移动平台线性运动。将纵向丝杠滑轨模组设置在横向丝杠滑轨模组的移动平台上，并将烧结器3安装在纵向丝杠滑轨模组的移动平台时，从而通过横向丝杠滑轨模组和纵向丝杠滑轨模组来带动烧结器3纵向和横向的移动。在本实施例中纵向丝杠滑轨模组和横向丝杠滑轨模组均为福誉科技生产的FSK40滚珠丝杆直线模组。由于烧结器3在金属3D打印中是常规的技术手段，且不是本案的重点，因此将烧结器3选择为CO₂激光器。在壳体1上铰接有门板4，用于打开和关闭壳体1。

在本装置中还包括了十字架8，在壳体1内底部设置有与壳体1竖直滑动连接的移动板5，使得移动板5可在壳体1内竖直运动。同时在壳体1内设置有驱动部件，通过驱动部件与移动板5相连，从而带动移动板5在壳体1内竖直运动。在实施例中驱动部件为丝杠51和电机，将丝杠51竖直枢接在壳体1内，同时电机设置在壳体1内，并且电机的输出端与丝杠51相连，从而带动丝杠51转动。将移动板5靠近丝杠51的一侧螺纹连接在丝杠51上，从而在丝杠51转动的过程中可以带动移动板5在壳体1内竖直上下运动。如图2和图4所示，在移动板5的顶部设置有半球套6，十字架8的底部设置万向球7，将万向球7适配在半球套6中，形成一个万向球7状态，十字架8可通过万向球7和半球套6的配合使得十字架8可在移动板5上向各个方向运动。

在十字架8的四根杆远离万向球7的一端均设置有横杆82，将基板9放置在十字架8上，同时在十字架8上设置有固定机构，通过固定机构来固定基板9，使得基板9固定在十字架8上。在半球套6上设置有卡紧机构，在对十字架8上的基板9调平后即可通过夹紧机构对万向球7进行固定，从而确保基板9的一个水平状态。同时在在十字架8内设置有调节机构11，通过调节机构11来对十字架8的四根杆调节重量，从而使得十字架8和十字架8上的基板9向各个转动。如图5所示，在本实施例中调节机构11包括了四个水囊一113，将四个水囊一113分别设置在各个横杆82中，同时在横杆82内两端均设置压电陶瓷111，由于压电陶瓷111在通电情况时压电陶瓷111会产生形变，从而挤压水囊一113，将水囊一113中的水挤压向十字架8的四个杆中，从而使得横杆82重量变轻，并与其他三根横杆82的重量不同，即可带动十字架8和基板9运动。同时在十字架8内均设置有复位部件，通过复位部件对水囊一113进行复位，从而为下次调平做准备。在基板9底部设置调节部件，通过调节部件来对横杆82内的两个压电陶瓷111两端的电压进行调节，依次来控制压电陶瓷111的形变状态。

如图5所示，在十字架8的四根杆上均开设有缺口84，同时在缺口84内的两侧均设置有电片一85，并且靠近横杆82一侧的电片一85与横杆82内的两个压电陶瓷111相互串联。如图8和图9所示，调节部件包括了若干个光敏电阻94、若干个紫外线发射器95和控制板96，基板9的底部设置有若干个卡块92，卡块92的数量与缺口84的数量相同均为四个，并且卡块92与缺口84相互对应，使得基板9在装入十字架8上时，卡块92可以卡入缺口84中，即可实现对基板9的一个定位，也可实现对基板9的固定。在卡块92的两侧设置有电片二93，并且电片二93与电片一85相互对应，从而使得卡块92装入缺口中时，卡块92两侧的电片二93可与缺口内两侧的电片一85相接触，使得缺口84内的电片一85通过卡块92上的额电片二93与压电陶瓷111形成一个通路。为使得电片一85和电片二93更加有效接触，将电片一85设计为弧状，从而使得卡块92在插入缺口中时电片一85可以很好的与电片二93相接触。

如图9所述，将若干个光敏电阻94分别设置在卡块92内，并与两侧电片二93串联，从而使得在基板9装在十字架8上时，电片一85与电片二93相接触，从而使得光敏电阻94与横杆82内的两个压电陶瓷111相互串联。由于光敏电阻94会根据光照强度的变化而改变光敏电阻94的阻值，当光照越强时电阻越小，由于光敏电阻94与压电陶瓷111相互串联，使得总电压不变，当时光敏电阻94的电阻变大时，光敏电阻94两端的电压变大，则压电陶瓷111两端的电压变小，使得压电陶瓷111形变变小，对水囊一113的挤压力度减小。在本实施例中光敏电阻94采用的是紫外光敏电阻94器，因此对紫外线较为敏感。将紫外线发射器95设置在基板9内，并与光敏电阻94相对应，从而通过控制紫外线发射器95的强度来控制光敏电阻94的阻值。为了确保压电陶瓷111可对水囊一113进行有效挤压，如图5所示，在横杆82内均滑动适配有两块滑板112，并且两块滑板112分别位于水囊一113与压电陶瓷111之间，从而在压电陶瓷111形变，可有效推动滑板112在横杆82中移动，对水囊一113进行有效的挤压。

如图8和图9所示，在基板9靠近壳体1的一侧设置有红外线接收器91，同时控制板96设置在基板9内，将红外线接收器91和紫外线发射器95与控制板96相连，通过控制板96来控制紫外线发射器95发出紫外线的强度，从而来调节光敏电阻94的阻值。如图2所示，在壳体1内四周设置有竖直的红外线发射器10，且红外线发射器10从上至下依次增强，红外线发射器10与红外线接收器91相互对应。当将基板9安装在十字架8上时出现倾斜时，如图10所示，基板9向下倾斜一侧的红外线接受器可以接受到壳体1上的红外线发生器发出的红外线，从而通过控制板96控制该侧的紫外线发射器95减小发出紫外线的强度，使得该侧横杆82内的压电陶瓷111电压上升，产生较大的形变，对水囊一113进行挤压，将水囊一113中的水挤压入十字架8中，从而使得该侧横杆82重量变轻，而向上翘起的一侧控制板96控制紫外线发射器95加强发出紫外线的强度，从而增加光敏电阻94的电阻，减小压电陶瓷111两端的电压，减小对水囊一113的挤压。从而不断的改变各个横杆82的重量，即可有效调整基板9的水平程度。

如图5所示，在本实施例中复位部件包括四个水囊二114和四个推板115，水囊二114分别设置在十字架8的四根杆内，水囊二114与水囊一113相通，从而在水囊一113被挤压时水囊一113中水可以流入至水囊二114中。将推板115滑动适配在十字架8的四根杆内，使得推板115可在十字架8的四根杆内滑动，同时推板115位于水囊二114远离水囊一113的一侧，推板115与十字架8通过弹簧二116相连，通过弹簧二116的弹力使得推板115向横杆82移动，从而使水囊二114中的流入水囊一113中。当压电陶瓷111对水囊一113进行挤压时，水囊一113中的水进入水囊二114中，当压电陶瓷111电压减小，压电陶瓷111形变变小时推板115对水囊二114进行一个挤压，使得水囊二114中的水回流至水囊一113中，从而为下次调平进行准备。

如图5所述，本实施例中固定机构包括了四个固定板81，四个固定板81分别位于横杆82远离十字架8的一侧，同时固定板81与横杆82之间通过弹簧一83相连，通过弹簧一83的弹力使得固定板81远离横杆82。在横杆82靠近固定板81的一侧设置有电磁铁87，且横杆82为由可被磁吸的材料制作而成，如铁。同时十字架8的顶部设置有按钮86，按钮86与电磁铁87相连。因此当基板9放置在十字架8上时，触发按钮86，使得电磁铁87运作将还固定板81吸向横杆82，使得四个固定板81夹紧基板9，且在此时固定板81未将基板9上的红外线接收器91遮挡，如图2和图3所示。

如图6和图7所示，在本实施了中卡紧机构包括了固定环61、若干个气囊66和若干个夹板63，将固定环61设置在半球套6上，同时在固定环61上开设有环形的滑道65，将若干个夹板63滑动适配在滑道65中，使得夹板63可在滑道65内滑动。在夹板63与固定环61之间通过弹簧三64相连，通过弹簧三64的弹力使得夹板63向固定环61内滑动。将若干个气囊66设置在固定环61内，且位于夹板63与固定环61之间，在气囊66内填充有二氧化碳，同时在固定环61外沿圆周方向设置有若干个加热片62。当需要的十字架8和基板9调平时，加热片62不工作，使得气囊66内的气体不膨胀，无法推动夹板63向万向球7运动，使得万向球7可在半球套6内向各个方向运动。当调平完成后，加热片62工作，使得气囊66中气体膨胀，推动夹板63向万向球7移动，将万向球7夹持住使万向球7无法运动。

工作原理：当金属粉末3D打印调平更换基板9装置使用时，先通过卡紧机构万向球7固定，用户将基板9放置在十字架8上后，固定机构对十字架8上基板9进行固定。当出现基板9发生倾斜时，如图10所示，卡紧机构将万向球7放松，同时基板9向下倾斜一侧的红外线接收器91接受到该侧红外线发射器10发出红外线，通过控制板96控制该侧十字架8中紫外线法射器95发出紫外线强度，使其紫外线强度减少，即可使该侧光敏电阻94阻值变小，从而使得向下倾斜侧横杆82内的压电陶瓷111两端电压增加，使得压电陶瓷111形变增加，将水囊一113中的水被挤压入水囊二114中，从而减少向下倾斜该侧横杆82的重量。向上倾斜一侧的基板9上的红外线接收器91无法接收到红外线，通过控制板96控制向上倾斜一侧内紫外线发射器95发出紫外线增强，增大该侧光敏电阻94的阻值，使得向上倾斜一侧的压电陶瓷111两端电压减小，无法产生形变，即可使向上倾斜一侧的基板9缓慢向下运动，最终使整个基板9最终调平，并最终通过卡紧机构将万向球7固定，从而完成对基板9的调平。该装置可以有效的提高基板9在微调时的效率，且结构简单。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种金属粉末3D打印调平更换基板装置，包括壳体(1)、基板(9)和烧结器(3)，所述壳体(1)内顶部设置有驱动机构(2)，所述烧结器(3)连接在驱动机构(2)上，所述驱动机构(2)用于驱动烧结器(3)在壳体(1)内滑动，其特征在于：还包括十字架(8)，所述壳体(1)内底部设置有与壳体(1)竖直滑动连接的移动板(5)，所述壳体(1)内设置有驱动部件，所述驱动部件与移动板(5)相连，用于驱动移动板(5)在壳体(1)内滑动，所述移动板(5)的顶部设置有半球套(6)，所述十字架(8)的底部设置万向球(7)，所述万向球(7)适配在半球套(6)中，所述十字架(8)的四根杆远离万向球(7)的一端均设置有横杆(82)，所述基板(9)放置在十字架(8)上，所述十字架(8)上设置有固定机构，用于固定基板(9)，所述半球套(6)上设置有卡紧机构，用于在调节基板(9)完成后对万向球(7)进行卡紧，所述十字架(8)内设置有调节机构(11)，用于对十字架(8)进行调整，所述调节机构(11)包括四个水囊一(113)，所述水囊一(113)分别设置在横杆(82)中，所述横杆(82)内两端均设置压电陶瓷(111)，所述十字架(8)内均设置有复位部件，用于对水囊一(113)进行复位，所述基板(9)底部设置调节部件，用于对压电陶瓷(111)两端的电压进行调节。

2.根据权利要求1所述的一种金属粉末3D打印调平更换基板装置，其特征在于：所述十字架(8)的四根杆上均开设有缺口(84)，所述缺口(84)内的两侧均设置有电片一(85)，靠近横杆(82)一侧的电片一(85)与横杆(82)内的两个压电陶瓷(111)相互串联，所述调节部件包括若干个光敏电阻(94)、若干个紫外线发射器(95)和控制板(96)，所述基板(9)的底部设置有若干个卡块(92)，所述卡块(92)与缺口(84)相互对应，所述卡块(92)的两侧设置有电片二(93)，所述电片二(93)与电片一(85)相互对应，若干个光敏电阻(94)分别设置在卡块(92)内，并与两侧电片二(93)串联，所述紫外线发射器(95)设置在基板(9)内，并与光敏电阻(94)相对应，所述基板(9)靠近壳体(1)的一侧设置有红外线接收器(91)，所述控制板(96)设置在基板(9)内，所述红外线接收器(91)和紫外线发射器(95)与控制板(96)相连，所述壳体(1)内四周设置有竖直的红外线发射器(10)，所述红外线发射器(10)与红外线接收器(91)相互对应。

3.根据权利要求1所述的一种金属粉末3D打印调平更换基板装置，其特征在于：所述横杆(82)内均滑动适配有两块滑板(112)，所述滑板(112)均位于水囊一(113)与压电陶瓷(111)之间。

4.根据权利要求1所述的一种金属粉末3D打印调平更换基板装置，其特征在于：所述复位部件包括四个水囊二(114)和四个推板(115)，所述水囊二(114)分别设置在十字架(8)的四根杆内，所述水囊二(114)与水囊一(113)相通，所述推板(115)滑动适配在十字架(8)的四根杆内，且位于水囊二(114)远离水囊一(113)的一侧，所述推板(115)与十字架(8)通过弹簧二(116)相连。

5.根据权利要求1所述的一种金属粉末3D打印调平更换基板装置，其特征在于：所述固定机构包括四个固定板(81)，四个固定板(81)分别位于横杆(82)远离十字架(8)的一侧，所述固定板(81)与横杆(82)之间通过弹簧一(83)相连，所述横杆(82)靠近固定板(81)的一侧设置有电磁铁(87)。

6.根据权利要求1所述的一种金属粉末3D打印调平更换基板装置，其特征在于：所述卡紧机构包括固定环(61)、若干个气囊(66)和若干个夹板(63)，所述固定环(61)设置在半球套(6)上，所述固定环(61)上开设有环形的滑道(65)，若干个夹板(63)滑动适配在滑道(65)中，所述夹板(63)与固定环(61)之间通过弹簧三(64)相连，所述气囊(66)设置在固定环(61)内，且位于夹板(63)与固定环(61)之间，所述固定环(61)外沿圆周方向设置有若干个加热片(62)。

7.根据权利要求6所述的一种金属粉末3D打印调平更换基板装置，其特征在于：所述气囊(66)内填充有二氧化碳。

8.根据权利要求5所述的一种金属粉末3D打印调平更换基板装置，其特征在于：所述十字架(8)的顶部设置有按钮(86)，所述按钮(86)与电磁铁(87)相连。

9.根据权利要求2所述的一种金属粉末3D打印调平更换基板装置，其特征在于：所述电片一(85)为弧状。

Images