CN116967482B

CN116967482B - 一种可折叠刮刀结构

Info

Publication number: CN116967482B
Application number: CN202311195666.2A
Authority: CN
Inventors: 邹亚桐; 刘永辉; 吕忠利; 刘亮; 张茜
Original assignee: Shandong Charmray Laser Technology Co ltd
Current assignee: Shandong Charmray Laser Technology Co ltd
Priority date: 2023-09-18
Filing date: 2023-09-18
Publication date: 2023-12-05
Anticipated expiration: 2043-09-18
Also published as: CN116967482A

Abstract

本发明公开了一种可折叠刮刀结构，涉及增材制造技术领域，安装架上固设有两个平行设置的导轨，每个导轨上均滑动连接有滑动座，滑动座一侧固设有驱动部，滑动座上还转动连接有转动座，转动座上固设有刀架，刀架上可拆卸安装有刮刀，第一电机固设于滑动座上，第一转动齿轮固设于第一电机的动力输出端，且第一转动齿轮与转动座侧壁上的齿槽啮合，还包括变形检测机构。本发明通过将刮刀分为两段，需要铺粉时两段刮刀合在一起成为一条直线，像正常刮刀一样完成铺粉，待完成铺粉后，激光开始扫描打印，此时两段刮刀绕各自的关节朝外旋转90度，完全避开整个粉床，在激光扫描的同时返回铺粉位，从而减少无效等待时间，有助于提高了加工效率。

Description

一种可折叠刮刀结构

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，更具体的，涉及一种可折叠刮刀结构。

背景技术

在铺粉式激光增材制造金属零件过程中，将设计好的零件三维模型根据打印厚度进行分层并切片处理，每完成一层扫描即需要完成一次刮刀铺粉动作，然后通过高能激光能量源在粉体材料上进行快速加热，使粉体材料在极短的时间内快速融化和再凝固，达到材料由下而上融化结合的一种材料成型技术。

但目前刮刀都是往复式运动，刮刀先铺粉-激光扫描-刮刀返回去铺粉，只有等激光扫描停止后，刮刀才能在粉床上方返回铺粉位，然而刮刀返回的时间对于打印过程来说是无效时间，会影响工件加工效率。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种可折叠刮刀结构，通过将刮刀分为两段，需要铺粉时两段刮刀合在一起成为一条直线，像正常刮刀一样完成铺粉，待完成铺粉后，激光开始扫描打印，此时两段刮刀绕各自的关节朝外旋转90度，完全避开整个粉床，在激光扫描的同时返回铺粉位，从而减少无效等待时间，有助于提高了加工效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种可折叠刮刀结构，包括安装架，安装架上固设有两个平行设置的导轨，每个导轨上均滑动连接有滑动座，滑动座一侧固设有用于驱动滑动座左右移动的驱动部，滑动座上还转动连接有转动座，转动座上固设有刀架，刀架上可拆卸安装有刮刀，且两个刮刀呈对称布置，转动座能够驱动两个刀架转动至同一直线上，使得两个刮刀可以合在一起组成一个更大尺寸的刮刀，第一电机固设于滑动座上，第一转动齿轮与第一电机的动力输出端连接，且第一转动齿轮与转动座侧壁上的齿槽啮合，还包括变形检测机构，变形检测机构包括升降单元、检测单元和控制模块，升降单元包括第一支撑板、第二电机、螺纹轴、升降座和漫反射光电开关，第一支撑板固设于安装架上，第一支撑板上固设有第二电机，螺纹轴竖向设置于第一支撑板一侧，且螺纹轴一端固设于第二电机的动力输出端，螺纹轴上螺纹连接有升降座，升降座上固设有检测单元，升降座上还固设有漫反射光电开关，控制模块固设于第一支撑板上，且漫反射光电开关、第二电机和检测单元均与控制模块电性连接，控制模块能够根据漫反射光电开关的开关信号来控制第二电机的正反转。

在本发明较佳的技术方案中，所述驱动部为液压推杆，液压推杆固定端固设于所述安装架上，液压推杆输出端与所述滑动座固定连接。

在本发明较佳的技术方案中，所述转动座上固设有限位框，所述刀架设置于限位框内侧。

在本发明较佳的技术方案中，所述刮刀包括燕尾条、刮刀座和刮片，刮刀座顶部固设有燕尾条，所述刀架底部开设有燕尾槽，且燕尾条与燕尾槽卡接配合，刮刀座底部固设有刮片。

在本发明较佳的技术方案中，所述检测单元包括导向套、导向柱、压缩弹簧、第二支撑板、抵板、激光发射器和激光接收器，导向套竖向固设于所述升降座上，导向柱一端滑动连接于导向套内，导向柱另一端固设有第二支撑板，压缩弹簧套设于导向柱上，且导向套与第二支撑板之间通过压缩弹簧连接，第二支撑板顶部开设有滑槽，滑槽内滑动连接有抵板，抵板两侧分别设置有激光发射器和与激光发射器对准的激光接收器，且激光发射器和激光接收器均固设于第二支撑板上。

在本发明较佳的技术方案中，所述抵板两端均固设有限位卡块，限位卡块与所述刀架卡接。

在本发明较佳的技术方案中，所述第二支撑板上还固设有复位件，复位件包括L型支板、转轴、摩擦轮和卷簧，L型支板固设于第二支撑板一侧，L型支板上转动连接有转轴，转轴上固设有摩擦轮和卷簧，摩擦轮与所述抵板侧壁抵接，卷簧自由端连接至L型支板上。

本发明的有益效果为：

1、本发明提出的一种可折叠刮刀结构，通过将刮刀分为两段，需要铺粉时两段刮刀合在一起成为一条直线，像正常刮刀一样完成铺粉，待完成铺粉后，激光开始扫描打印，此时两段刮刀绕各自的关节朝外旋转90度，完全避开整个粉床，在激光扫描的同时返回铺粉位，从而减少无效等待时间，有助于提高了加工效率。

2、本发明中，通过设置变形检测机构，能够在每次铺粉完成后，检测刮刀端面是否发生损坏或变形，以确保刮刀每次铺粉的厚度均匀，从而保证产品加工质量。

3、本发明中，刮刀可拆卸的安装在刀架上，方便在损坏时进行快速更换，减少维修等待时间，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的一种可折叠刮刀结构的俯视方向的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是图1中B处的局部放大图；

图4是图1主视方向的半剖视图；

图5是图4中C处的局部放大图；

图6是图4中D处的局部放大图。

图中：

1、安装架；2、导轨；3、滑动座；4、驱动部；5、转动座；6、刀架；7、刮刀；71、燕尾条；72、刮刀座；73、刮片；74、燕尾槽；8、第一电机；9、第一转动齿轮；10、限位框；11、升降单元；111、第一支撑板；112、第二电机；113、螺纹轴；114、升降座；115、漫反射光电开关；12、检测单元；121、导向套；122、导向柱；123、压缩弹簧；124、第二支撑板；125、滑槽；126、抵板；127、激光发射器；128、激光接收器；129、限位卡块；13、复位件；131、L型支板；132、转轴；133、摩擦轮；134、卷簧。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-6所示，实施例中提供了一种可折叠刮刀结构，包括安装架1，安装架1上固设有两个平行设置的导轨2，每个导轨2上均滑动连接有滑动座3，滑动座3一侧固设有用于驱动滑动座3左右滑动的驱动部4，滑动座3上还转动连接有转动座5，转动座5上固设有刀架6，刀架6上可拆卸安装有刮刀7，且两个刮刀7呈对称布置，转动座5用于驱动两个刀架6转动至同一直线上，使得两个刮刀7可以合在一起组成一个更大尺寸的刮刀，第一电机8固设于滑动座3上，第一转动齿轮9与第一电机8的动力输出端连接，且第一转动齿轮9与转动座5侧壁上的齿槽啮合，还包括变形检测机构，变形检测机构包括升降单元11、检测单元12和控制模块，升降单元11包括第一支撑板111、第二电机112、螺纹轴113、升降座114和漫反射光电开关115，第一支撑板111固设于安装架1上，第一支撑板111上固设有第二电机112，螺纹轴113竖向设置于第一支撑板111一侧，且螺纹轴113一端固设于第二电机112的动力输出端，螺纹轴113上螺纹连接有升降座114，升降座114上固设有检测单元12，升降座114上还固设有漫反射光电开关115，控制模块固设于第一支撑板111上，且漫反射光电开关115、第二电机112和检测单元12均与控制模块电性连接，控制模块能够根据漫反射光电开关115的开关信号来控制第二电机112的正反转。本实施例中，导轨2横向设置，且安装架1前后两侧的内侧壁上均固设有导轨2，每个导轨2上均滑动连接有一个滑动座3。驱动部4用于驱动滑动座3左右滑动，进而带动刮刀7同步往复移动，以实现铺粉功能。两个刮刀7呈对称布置，使得两个刮刀7可以合在一起组成一个更大尺寸的刮刀。第一电机8用于驱动第一转动齿轮9转动，进而通过齿轮啮合结构带动转动座5转动，进而带动两个刮刀7同步转动90°，以达到分离或合并的效果，从而能够在激光打印的过程中，使两个刮刀7分离成两个部分后复位，并在下次铺粉时重新组合成一体。由于在铺粉式激光增材制造金属零件过程中，将设计好的零件三维模型根据打印厚度进行分层并切片处理，每完成一层扫描即需要完成一次刮刀铺粉动作，故铺粉厚度是否均匀，会直接影响到产品的加工质量，通过设置变形检测机构，能够在每次铺粉结束后，检测刮刀底端面是否发生损坏或变形，以保证产品加工质量。其中，升降单元11用于驱动检测单元12上升，并使其与刮刀7底端面接触，从而以检测刮刀7是否损坏；第一支撑板111竖向设置在滑动座3的侧下方，且升降座114与第一支撑板111滑动连接，第二电机112能够驱动螺纹轴113转动，进而带动升降座114上升或下降，进而使检测单元12同步升降；漫反射光电开关115优选型号为LTD-03NO-18NO的微小型激光漫反射光电开关传感器，且漫反射光电开关115的激光发射端口朝上布置，控制模块能够识别漫反射光电开关115的通断信号，当刀架6转动至漫反射光电开关115的正上方时，漫反射光电开关115激活，此时控制模块会控制第二电机112启动，以驱动检测单元12上升与刮刀7接触，反之，则控制第二电机112反转，以驱动检测单元12下降不与刮刀7接触。

具体的，驱动部4为液压推杆，液压推杆固定端固设于安装架1上，液压推杆输出端与滑动座3固定连接。

具体的，转动座5上固设有限位框10，刀架6设置于限位框10内侧。本实施例中，限位框10为弧形框体，用于限制刀架6的最大转动角度，并起到自动定位的效果。

具体的，刮刀7包括燕尾条71、刮刀座72和刮片73，刮刀座72顶部固设有燕尾条71，刀架6底部开设有燕尾槽74，且燕尾条71与燕尾槽74卡接配合，刮刀座72底部固设有刮片73。本实施例中，燕尾条71可以在燕尾槽74内滑动，从而方便在刮片73发生损坏时，将刮刀7整体由刀架6上取下进行更换。刮片73竖向设置在刮刀座72的底部，且刮片73可采用高速钢或陶瓷材料制成。

具体的，检测单元12包括导向套121、导向柱122、压缩弹簧123、第二支撑板124、抵板126、激光发射器127和激光接收器128，导向套121竖向固设于升降座114上，导向柱122一端滑动连接于导向套121内，导向柱122另一端固设有第二支撑板124，压缩弹簧123套设于导向柱122上，且导向套121与第二支撑板124之间通过压缩弹簧123连接，第二支撑板124顶部开设有滑槽125，滑槽125内滑动连接有抵板126，抵板126两侧分别设置有激光发射器127和与激光发射器127对准的激光接收器128，且激光发射器127和激光接收器128均固设于第二支撑板124上。本实施例中，导向套121优选为方型管，导向柱122优选为方型柱，以避免导向柱122发生转动，且导向柱122能够沿着导向套121轴线方向滑动。第二支撑板124水平设置在滑动座3的侧下方，第二支撑板124顶部横向开设有滑槽125，使得抵板126可以沿着滑槽125做横向滑动。抵板126的顶端面应略高于第二支撑板124的顶端面，使得激光发射器127的激光束正好与抵板126的顶端面平齐。压缩弹簧123具有缓冲功能，并能够使刮刀7的端面与抵板126紧密抵接，激光接收器128能够接收到激光束信号，以判断刮刀7底端面是否平整。

具体的，抵板126两端均固设有限位卡块129，限位卡块129与刀架6卡接。本实施例中，限位卡块129采用弹性材料制成，受到挤压时会弯曲，使得刀架6转动至抵板126正上方时能够与限位卡块129进行卡接，从而将刀架6与抵板126固定为一体，防止刮刀7与抵板126发生相对滑动，影响检测结果。

具体的，第二支撑板124上还固设有复位件13，复位件13包括L型支板131、转轴132、摩擦轮133和卷簧134，L型支板131固设于第二支撑板124一侧，L型支板131上转动连接有转轴132，转轴132上固设有摩擦轮133和卷簧134，摩擦轮133与抵板126侧壁抵接，卷簧134自由端连接至L型支板131上。本实施例中，在刀架6与抵板126脱离卡接后，复位件13能够驱动抵板126复位。其中，转轴132设置在抵板126的后侧，且转轴132与抵板126呈垂直布置；摩擦轮133与抵板126侧面摩擦接触，从而形成摩擦传动；卷簧134能够在抵板126朝向滑动座3一侧滑动时储存能量，并在抵板126与刀架6脱离接触后，为抵板126复位提供回复力。

工作原理：

当铺粉时，首先启动第一电机8，第一电机8带动第一转动齿轮9转动，第一转动齿轮9转动带动转动座5转动，转动座5转动带动刀架6转动90°，进而使得两个刮刀7对齐后拼合成一个更大尺寸的刮刀，然后启动驱动部4，驱动部4伸长带动刮刀7匀速向左侧移动，完成铺粉过程；待铺粉结束后，控制第一电机8反转，使得两个刮刀7分离，然后控制驱动部4收缩，从而实现在激光打印的过程中，完成刮刀7的复位，然后不断重复上述步骤，直到工件打印完成，

同时在刮刀7复位的过程中，利用变形检测机构能够对刮刀端面进行检测，判断是否发生磨损或变形，当第一电机8驱动刀架6转动至漫反射光电开关115的正上方后，漫反射光电开关115被激活，此时控制第二电机112启动，第二电机112通过螺纹轴113带动升降座114逐渐上升，直至抵板126与刮片73抵接，此时限位卡块129正好与刀架6卡接固定，然后驱动部4收缩，带动抵板126和刮片73同步向右侧滑动，此时启动激光发射器127，使激光发射器127的激光束照射刮片73与抵板126的抵接部位，当激光接收器128接收到激光信号时，说明刮片73端面有变形或磨损，需要停机进行更换，反之，则说明刮片73未发生变形，打印过程可以继续，而当刀架6移动至最右侧后，漫反射光电开关115重新回到常闭状态，此时第二电机112反转，使抵板126复位。

本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种可折叠刮刀结构，包括安装架（1），安装架（1）上固设有两个平行设置的导轨（2），每个导轨（2）上均滑动连接有滑动座（3），其特征在于：滑动座（3）一侧固设有用于驱动滑动座（3）左右滑动的驱动部（4），滑动座（3）上还转动连接有转动座（5），转动座（5）上固设有刀架（6），刀架（6）上可拆卸安装有刮刀（7），且两个刮刀（7）呈对称布置，转动座（5）用于驱动两个刀架（6）转动至同一直线上，使得两个刮刀（7）可以合在一起组成一个更大尺寸的刮刀，第一电机（8）固设于滑动座（3）上，第一转动齿轮（9）与第一电机（8）的动力输出端连接，且第一转动齿轮（9）与转动座（5）侧壁上的齿槽啮合，还包括变形检测机构，变形检测机构包括升降单元（11）、检测单元（12）和控制模块，升降单元（11）包括第一支撑板（111）、第二电机（112）、螺纹轴（113）、升降座（114）和漫反射光电开关（115），第一支撑板（111）固设于安装架（1）上，第一支撑板（111）上固设有第二电机（112），螺纹轴（113）竖向设置于第一支撑板（111）一侧，且螺纹轴（113）一端固设于第二电机（112）的动力输出端，螺纹轴（113）上螺纹连接有升降座（114），升降座（114）上固设有检测单元（12），升降座（114）上还固设有漫反射光电开关（115），控制模块固设于第一支撑板（111）上，且漫反射光电开关（115）、第二电机（112）和检测单元（12）均与控制模块电性连接，控制模块能够根据漫反射光电开关（115）的开关信号来控制第二电机（112）的正反转，

所述检测单元（12）包括导向套（121）、导向柱（122）、压缩弹簧（123）、第二支撑板（124）、抵板（126）、激光发射器（127）和激光接收器（128），导向套（121）竖向固设于所述升降座（114）上，导向柱（122）一端滑动连接于导向套（121）内，导向柱（122）另一端固设有第二支撑板（124），压缩弹簧（123）套设于导向柱（122）上，且导向套（121）与第二支撑板（124）之间通过压缩弹簧（123）连接，第二支撑板（124）顶部开设有滑槽（125），滑槽（125）内滑动连接有抵板（126），抵板（126）两侧分别设置有激光发射器（127）和与激光发射器（127）对准的激光接收器（128），且激光发射器（127）和激光接收器（128）均固设于第二支撑板（124）上。

2.根据权利要求1所述的一种可折叠刮刀结构，其特征在于：所述驱动部（4）为液压推杆，液压推杆固定端固设于所述安装架（1）上，液压推杆输出端与所述滑动座（3）固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种可折叠刮刀结构，其特征在于：所述转动座（5）上固设有限位框（10），所述刀架（6）设置于限位框（10）内侧。

4.根据权利要求1所述的一种可折叠刮刀结构，其特征在于：所述刮刀（7）包括燕尾条（71）、刮刀座（72）和刮片（73），刮刀座（72）顶部固设有燕尾条（71），所述刀架（6）底部开设有燕尾槽（74），且燕尾条（71）与燕尾槽（74）卡接配合，刮刀座（72）底部固设有刮片（73）。

5.根据权利要求1所述的一种可折叠刮刀结构，其特征在于：所述抵板（126）两端均固设有限位卡块（129），限位卡块（129）与所述刀架（6）卡接。

6.根据权利要求1所述的一种可折叠刮刀结构，其特征在于：所述第二支撑板（124）上还固设有复位件（13），复位件（13）包括L型支板（131）、转轴（132）、摩擦轮（133）和卷簧（134），L型支板（131）固设于第二支撑板（124）一侧，L型支板（131）上转动连接有转轴（132），转轴（132）上固设有摩擦轮（133）和卷簧（134），摩擦轮（133）与所述抵板（126）侧壁抵接，卷簧（134）自由端连接至L型支板（131）上。