CN117840465A - 一种风场调节机构以及增材制造设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种风场调节机构，用于加工舱室，所述加工舱室包括有一顶板、一底板、一前板、一背板、一设置有出风口的左侧板及一设置有进风口的右侧板，所述出风口包括一第一出风孔道及一位于所述第一出风孔道下方的第二出风孔道，其风场调节机构包括一出风口调节单元、一进风口调节单元、一第一面板调节单元及一第二面板调节单元。本申请所公开的风场调节机构不仅能够调整加工舱室内的温度以满足不同金属粉末对工作温度的需求，还能够调整风场以有效地清理加工舱室内的飞溅物，应用该风场调节机构的增材制造设备能够实现对零件加工环境的调控，确保其加工环境的稳定，从而提高零件的加工质量及加工效率。同时还公开了一种增材制造设备。

Description

一种风场调节机构以及增材制造设备

技术领域

本申请涉及增材制造技术领域，尤其是一种风场调节机构以及增材制造设备。

背景技术

近年来，选区激光熔融技术因具备高数字化、高柔韧性、高适应性以及材料类型丰富等优点成为增材制造技术的之一，其首先通过计算机软件对零件的三维模型绘制，再使用高能量激光光束根据零件的轮廓参数熔化金属粉末，经过层层铺粉、熔化、凝固最终得到实体零件。但在零件的制作过程中，高能量激光熔化金属粉末时将会不可避免的产生飞溅物，当飞溅物达到一定的浓度时会干扰激光的熔化工作，从而对零件的质量造成影响。

为了解决此问题，通常采用的方法是在烧结区域安装固定的出风口和进风口，以此形成气流来带走飞溅物，但随着飞溅物与激光扫描区域之间的距离的减小，其飞溅物的质量和大小也会减小，因此飞溅物的质量分布与气流速度不成正相关，当气流速度较高时，较大的飞溅物将较早地沉积于烧结区，其不能够被气流很好地带走，从而对激光的熔化工作造成影响，进而影响零件的质量和性能。另外，目前增材制造设备中的风场调节机构通常只依靠气流大小来改变加工舱内的风场环境，加工舱内部的温度也会影响到金属材料零件的加工质量及加工效率。

发明内容

本申请所要解决的技术问题在于提供一种风场调节机构及应用该风场调节机构的增材制造设备，其不仅能够调整风场以有效地清理加工舱室内的飞溅物，还能够改变加工舱室内的温度以满足不同金属粉末对工作温度的需求。

为解决上述技术问题，本申请采用如下所述的技术方案：

一方面，本申请提供一种风场调节机构，用于加工舱室，所述加工舱室包括有一顶板、一底板、一前板、一背板、一设置有出风口的左侧板及一设置有进风口的右侧板，所述出风口包括一第一出风孔道及一位于所述第一出风孔道下方的第二出风孔道，所述风场调节机构包括有：

一出风口调节单元，设置于所述加工舱室的左端部处，包括有一第一驱动组件及一与所述第一驱动组件连接的挡风板，所述挡风板对应于所述左侧板的出风口设置而在所述第一驱动组件的驱动下能够上下移动以开启或关闭所述第一出风孔道；

一进风口调节单元，设置于所述加工舱室的右端部处，包括一风向调节组件和一风量调节组件，所述风向调节组件、风量调节组件顺次对应于所述右侧板的进风口设置，所述风向调节组件包括有一第二驱动组件及一与所述第二驱动组件连接的风向调节叶片，所述风向调节叶片以绕平行于所述底板的轴线旋转而设置，所述风量调节组件包括有一第三驱动组件及多个与所述第三驱动组件连接的风量调节叶片，每一所述风量调节叶片以绕垂直于所述底板的轴线旋转而设置。

另一方面，本申请提供一种增材制造设备，其包括一加工舱室、一上述结构的风场调节机构、多个风速传感器、一温度传感器、一监控摄像头及一风场控制单元，其中，所述风速传感器设置于所述风场调节机构中的第二面板的中间处，用于实时监测所述加工舱室内的风速和风量，所述温度传感器设置于所述风场调节机构中的第二面板上，用于实时监测所述加工舱室内的温度变化，所述监控摄像头设置于所述风场调节机构中的第一面板的下端面，用于实时监测所述加工舱室内的烟尘、飞溅物情况，所述风场控制单元与所述风场调节机构、风速传感器、温度传感器以及监控摄像头电连接，根据所获取的温度、风速和风量信息来控制所述风场调节机构中的第一面板调节单元、第二面板调节单元、出风口调节单元以及进风口调节单元工作，以调整所述加工舱室内的工作环境。

本申请的有益技术效果在于：所述出风口调节单元可通过驱动所述挡风板上下移动，以此实现所述第一出风孔道的关闭或开启，当第一出风孔道关闭时，一方面可减少出风口的出风量，使所述加工舱室内温度升高，从而满足某些金属粉末加工环境的温度要求，另一方面可增大所述第二出风孔道的气流速度，从而调整风场，便于排出出风口附近的大颗粒飞溅物，有效地防止出风口处飞溅物的堆积，当所述第一出风孔道开启时，可将部分回流的飞溅物和烟尘顺利排出；而所述进风口调节单元可通过驱动所述风向调节叶片的转动，调节所述风向调节叶片相对于所述底板的角度，从而调节进风的上下吹风流向，所述进风口调节单元可通过所述风量调节叶片的转动，调节所述风量调节叶片相对于所述右侧板的角度，从而调节进风的风量及风速，进而调整所述加工舱室内的风场来排出出风口、进风口附近的大颗粒飞溅物，有效地防止出风口、进风口处飞溅物的堆积。

附图说明

图1是本申请风场调节机构的左视结构示意图。

图2是本申请进风口调节单元的立体结构示意图。

图3是本申请进风口调节单元的结构示意图。

图4是本申请第一面板调节单元的结构示意图。

图5是本申请进风口箱体的结构示意图。

图6是本申请进风口箱体另一角度的结构示意图。

图7是本申请应用该风场调节机构的增材制造设备的结构示意图。

图中标识说明：1、加工舱室；11、顶板；12、底板；13、前板；14、背板；15、出风口；150、第一出风孔道；151、第二出风孔道；2、出风口调节单元；21、第一齿条；22、挡风板；3、进风口调节单元；31、风向调节组件；32、风量调节组件；330、第二电机；331、第二齿轮；332、第三齿轮；34、风向调节叶片；350、第三电机；351、第四齿轮；352、第五齿轮；353、传动链条；36、风量调节叶片；4、第一面板调节单元；41、第四驱动组件；410、第四电机；411、第六齿轮；412、第二齿条；42、第一面板；5、第二面板调节单元；51、第三齿条；52、第二面板；6、进风口箱体；61、入口；62、过渡部；63、出口；64、挡板；7、风速传感器；8、温度传感器；9、监控摄像头。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护范围。

需要理解的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中，术语“多个”的含义是两个或两个以上；术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量；术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连；术语“左”、“右”、 “前”、“后”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造。

参阅图1至图7，在本申请的一些实施例中，该风场调节机构用于加工舱室1，该加工舱室1包括有一顶板11、一底板12、一前板13、一背板14、一设置有出风口15的左侧板及一设置有进风口的右侧板，该顶板11、底板12、前板13、背板14、左侧板及右侧板围合而形成该加工舱室1，其中，该出风口15包括一第一出风孔道150及一位于该第一出风孔道150下方的第二出风孔道151，该风场调节机构包括一出风口调节单元2和一进风口调节单元3，该出风口调节单元2设置于该加工舱室1的左端部处，包括有一第一驱动组件及一与该第一驱动组件连接的挡风板22，该挡风板22对应于左侧板的出风口15设置而在该第一驱动组件的驱动下能够上下移动以开启或关闭该第一出风孔道150，该进风口调节单元3设置于该加工舱室1的右端部处，其包括一风向调节组件31和一风量调节组件32，该风向调节组件31、风量调节组件32顺次对应于右侧板的进风口设置，该风向调节组件31包括有一第二驱动组件及一与该第二驱动组件连接的风向调节叶片34，该风向调节叶片34以绕平行于该底板12的轴线旋转而设置，该风量调节组件32包括有一第三驱动组件及多个与该第三驱动组件连接的风量调节叶片36，每一该风量调节叶片36以绕垂直于该底板12的轴线旋转而设置。

优选地，该风场调节机构还包括有一第一面板调节单元4和一第二面板调节单元5，其中，该第一面板调节单元4设置于该加工舱室1的顶部处，其包括有一第四驱动组件41及一与该第四驱动组件41连接的第一面板42，该第一面板42设于该加工舱室1的顶板11下方处而在该第四驱动组件41的驱动下可靠近或远离该加工舱室1的顶板11，该第二面板调节单元5设置于该加工舱室1的背部处，其包括有一第五驱动组件及一与该第五驱动组件连接的第二面板52，该第二面板52设于该加工舱室1的背板14前方处而在该第五驱动组件的驱动下可靠近或远离该加工舱室1的背板14。

基于上述的结构设计，该出风口调节单元2可通过驱动该挡风板22上下移动，以此实现该第一出风孔道150的关闭或开启，当第一出风孔道150关闭时，一方面可减少出风口15的出风量，使该加工舱室1内温度升高，从而满足某些金属粉末加工环境的温度要求，另一方面可增大该第二出风孔道151的气流速度，从而调整风场，便于排出出风口15附近的大颗粒飞溅物，有效地防止出风口15处飞溅物的堆积，当该第一出风孔道150开启时，可将部分回流的飞溅物和烟尘顺利排出；而该进风口调节单元3可通过驱动风向调节叶片34的转动，调节该风向调节叶片34相对于该底板12的角度，从而调节进风的上下吹风流向，该进风口调节单元3可通过驱动风量调节叶片36的转动，调节该风量调节叶片36相对于该右侧板的角度，从而调节进风的风量及风速，进而调整该加工舱室1内的风场来排出出风口15、进风口附近的大颗粒飞溅物，有效地防止出风口15、进风口处飞溅物的堆积；该风场调节机构还可通过驱动第一面板42和/或第二面板52移动，以改变加工舱室1的内部空间，当内部空间较小时，易于产生热积聚而有助于提升该加工舱室1的内部温度，相反地，当内部空间较大时，则不易产生热积聚而有助于降低该加工舱室1的内部温度，从而实现该加工舱室1内部温度的调节，进而满足不同金属粉末对加工环境的不同温度要求。

由此可见，该风场调节机构不仅能够调整风场以有效地清理该加工舱室1内的飞溅物，还能够改变该加工舱室1内的温度以满足不同金属粉末对工作温度的需求，从而提高零件的加工质量及加工效率。

在一些实施例中，该第一驱动组件包括有二第一电机、二分别连接该第一电机的输出轴的第一齿轮及二分别与该第一齿轮啮合连接的第一齿条21，该第一齿条21的下端连接该挡风板22，如此，该第一电机驱动该第一齿轮旋转，带动该第一齿条21上下移动，进而驱动该挡风板22开启或关闭该第一出风孔道150。在该实施例中，该第一电机、第一齿轮及第一齿条21设置为两个，当然，在其他实施例中，也可以设置数目更少或更多的第一电机、第一齿轮及第一齿条21。

结合图2和图3，在一些实施例中，该第二驱动组件包括有一第二电机330、一固定于该第二电机330的输出轴的第二齿轮331及一固定于该风向调节叶片34的转轴的第三齿轮332，该第三齿轮332啮合于第二齿轮331，如此，该第二电机330驱动该第二齿轮331旋转，以通过带动该第三齿轮332旋转来调整该风向调节叶片34相对于该底板12的角度，从而对风向进行调整。

进一步参阅图2和图3，在一些实施例中，该第三驱动组件包括有一第三电机350、一固定于该第三电机350的输出轴的第四齿轮351及多个分别固定于该风量调节叶片36的转轴的第五齿轮352，该第四齿轮351与第五齿轮352通过一传动链条353传动连接，如此，该第三电机350驱动该第四齿轮351旋转，以通过带动该传动链条353传动，进而带动该第五齿轮352旋转，以此改变风量调节叶片36相对于该右侧板的角度，从而改变进风的风量及风速，可使该加工舱室1内的风场更加稳定。

参阅图4，在此实施例中，该第四驱动组件41包括有二第四电机410、二分别连接该第四电机410的输出轴的第六齿轮411及二分别与该第六齿轮411啮合连接的第二齿条412，该第二齿条412的下端连接该第一面板42，如此，该第四电机410驱动该第六齿轮411旋转，带动该第二齿条412上下移动，进而驱动该第一面板42靠近或远离该加工舱室1的顶板11。在附图所示实施例中，该第四电机410、第六齿轮411及第二齿条412设置为两个，当然，在其他实施例中，也可以设置数目更少或更多的第四电机410、第六齿轮411及第二齿条412。

在一些实施例中，该第五驱动组件可以采用跟第四驱动组件41相同的结构，包括有二第五电机、二分别连接该第五电机的输出轴的第七齿轮及二分别与该第七齿轮啮合连接的第三齿条51，该第三齿条51的下端连接该第二面板52，如此，该第五电机驱动该第七齿轮旋转，带动该第三齿条51上下移动，进而驱动该第二面板52靠近或远离该加工舱室1的背板14。在该实施例中，该第五电机、第七齿轮及第三齿条51设置为两个，当然，在其他实施例中，也可以设置数目更少或更多的第五电机、第七齿轮及第三齿条51。

结合图5至图6所示，在一些优选实施例中，该进风口调节单元3设置于一进风口箱体6之中，该进风口箱体6设置于该加工舱室1中，其包括一入口61、一自该入口61一侧逐渐扩大延伸形成的过渡部62及一自过渡部62的扩大端延伸形成的出口63，该出口63对应于加工舱室1的右侧板，该出口63处设置有一其上形成有多个通风孔的挡板64。

如图7所示，在该实施例中，所公开的增材制造设备包括一加工舱室1、一上述结构的风场调节机构、多个风速传感器7、一温度传感器8、一监控摄像头9以及一风场控制单元，其中，该风速传感器7设置于该风场调节机构中的第二面板52的中间处，用于实时监测该加工舱室1内的风速和风量，该温度传感器8设置于该风场调节机构中的第二面板52上，用于实时监测该加工舱室1内的温度变化，该监控摄像头9设置于该风场调节机构中的第一面板42的下端面，用于实时监测该加工舱室1内的烟尘、飞溅物情况，该风场控制单元与风场调节机构、风速传感器7、温度传感器8以及监控摄像头9电连接，根据所获取的温度、风速和风量信息来控制该风场调节机构中的第一面板调节单元4、第二面板调节单元5、出风口15调节单元以及进风口调节单元3工作，以调整该加工舱室1内的工作环境。

具体地，多个该风速传感器7呈点阵式分布在该第二面板52上，该温度传感器8安装于该风速传感器7的下方处。

该增材制造设备对零件加工时的工作过程：首先，根据金属粉末材料的不同，风场控制单元控制该风场调节机构中的第一面板调节单元4、第二面板调节单元5及出风口调节单元2来调整该第一面板42、第二面板52以及挡风板22的位置，同时出风口15、进风口开始工作，以此形成一个稳定的循环风场；其次，监控摄像头9开始工作，实时监测该加工舱室1的内部状况，利用数字图像处理技术对该加工舱室1内的烟尘和飞溅物的状况进行分析，若监测到该加工舱室1内的烟尘、飞溅物回流的现象严重时，风场控制单元则控制风场调节机构中的进风口调节单元3减小进风口的风量及风速，同时使第一出风孔道150处于开启状态，从而将回流的飞溅物和烟尘从出风口15顺利排出；若监测到该加工舱室1内的底部或进风口、出风口15下方有大量的飞溅物堆积，则风场控制单元控制风场调节机构中的进风口调节单元3加大进风口的风量及风速，并对风向进行调整，需调整使风向调节叶片34相对于该底板12呈45°，同时驱动该出风口调节单元2将第一出风孔道150关闭，从而进风口、出风口15与第二出风孔道151形成循环的风场，可将该加工舱室1内的底部或进风口、出风口15下方的飞溅物快速地排出。

在对零件的加工过程中，温度传感器8和风速传感器7实时对该加工舱室1内的温度、风速和风量进行监测并将监测数据传输至风场控制单元，以便适时调整该加工舱室1内的温度、风速或风量。

综上所述，本申请所公开的风场调节机构不仅能够调整加工舱室1内的温度以满足不同金属粉末对工作温度的需求，还能够调整风场以有效地清理加工舱室1内的飞溅物，应用该风场调节机构的增材制造设备能够实现对零件加工环境的调控，确保其加工环境的稳定，从而提高零件的加工质量及加工效率。

以上所述仅为本申请的优选实施例，而非对本申请做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风场调节机构，用于加工舱室，所述加工舱室包括有一顶板、一底板、一前板、一背板、一设置有出风口的左侧板及一设置有进风口的右侧板，所述出风口包括一第一出风孔道及一位于所述第一出风孔道下方的第二出风孔道，其特征在于，所述风场调节机构包括有：

一出风口调节单元，设置于所述加工舱室的左端部处，包括有一第一驱动组件及一与所述第一驱动组件连接的挡风板，所述挡风板对应于所述左侧板的出风口设置而在所述第一驱动组件的驱动下能够上下移动以开启或关闭所述第一出风孔道；

一进风口调节单元，设置于所述加工舱室的右端部处，包括一风向调节组件和一风量调节组件，所述风向调节组件、风量调节组件顺次对应于所述右侧板的进风口设置，所述风向调节组件包括有一第二驱动组件及一与所述第二驱动组件连接的风向调节叶片，所述风向调节叶片以绕平行于所述底板的轴线旋转而设置，所述风量调节组件包括有一第三驱动组件及多个与所述第三驱动组件连接的风量调节叶片，每一所述风量调节叶片以绕垂直于所述底板的轴线旋转而设置。

2.如权利要求1所述的风场调节机构，其特征在于，所述风场调节机构还包括有：

一第一面板调节单元，设置于所述加工舱室的顶部处，包括有一第四驱动组件及一与所述第四驱动组件连接的第一面板，所述第一面板设于所述加工舱室的顶板下方处而在所述第四驱动组件的驱动下可靠近或远离所述加工舱室的顶板；

一第二面板调节单元，设置于所述加工舱室的背部处，包括有一第五驱动组件及一与所述第五驱动组件连接的第二面板，所述第二面板设于所述加工舱室的背板前方处而在所述第五驱动组件的驱动下可靠近或远离所述加工舱室的背板。

3.如权利要求1所述的风场调节机构，其特征在于，所述第一驱动组件包括至少一第一电机、至少一连接于所述第一电机输出轴的第一齿轮及与所述第一齿轮啮合连接的第一齿条，所述第一齿条的下端连接所述挡风板。

4.如权利要求1所述的风场调节机构，其特征在于，所述第二驱动组件包括有一第二电机、一固定于所述第二电机的输出轴的第二齿轮及一固定于所述风向调节叶片的转轴的第三齿轮，所述第三齿轮啮合于所述第二齿轮。

5.如权利要求1所述的风场调节机构，其特征在于，所述第三驱动组件包括有一第三电机、一固定于所述第三电机的输出轴的第四齿轮及多个分别固定于所述风量调节叶片的转轴的第五齿轮，所述第四齿轮与所述第五齿轮通过一传动链条传动连接。

6.如权利要求2所述的风场调节机构，其特征在于，所述第四驱动组件包括至少一第四电机、至少一连接于所述第四电机输出轴的第六齿轮及与所述第六齿轮啮合连接的第二齿条，所述第二齿条的下端连接所述第一面板。

7.如权利要求2所述的风场调节机构，其特征在于，所述第五驱动组件包括至少一第五电机、至少一连接于所述第五电机输出轴的第七齿轮及与所述第七齿轮啮合连接的第三齿条，所述第三齿条的下端连接所述第二面板。

8.如权利要求1所述的风场调节机构，其特征在于，所述进风口调节单元设置于一进风口箱体之中，所述进风口箱体设置于所述加工舱室中，所述进风口箱体包括一入口、一自所述入口一侧逐渐扩大延伸形成的过渡部及一自所述过渡部的扩大端延伸形成的出口，所述出口对应于所述加工舱室的右侧板，所述出口处设置有一具有多个通风孔的挡板。

9.一种增材制造设备，其特征在于，包括有：

一加工舱室；

一如权利要求1-8任意一项所述的风场调节机构；

多个风速传感器，设置于所述风场调节机构中的第二面板的中间处，用于实时监测所述加工舱室内的风速和风量；

一温度传感器，设置于所述风场调节机构中的第二面板上，用于实时监测所述加工舱室内的温度变化；

一监控摄像头，设置于所述风场调节机构中的第一面板的下端面，用于实时监测所述加工舱室内的烟尘、飞溅物情况；

一风场控制单元，与所述风场调节机构、风速传感器、温度传感器以及监控摄像头电连接，根据所获取的温度、风速和风量信息来控制所述风场调节机构中的第一面板调节单元、第二面板调节单元、出风口调节单元以及进风口调节单元工作，以调整所述加工舱室内的工作环境。

10.如权利要求9所述的增材制造设备，其特征在于，多个所述风速传感器呈点阵式分布在所述第二面板上，所述温度传感器安装于所述风速传感器的下方处。