CN207615658U - 一种激光选区熔化3d打印用铺粉装置 - Google Patents

Abstract

一种激光选区熔化3D打印用铺粉装置，包括铺粉电机、传动机构、限位机构、铺粉驱动机构、铺粉机构、成型平台、集成安装板、成型室箱体和控制系统；所述成型室箱体为一密闭箱体，其包括一可开启的成型室后板；所述成型平台固定在所述成型室箱体中；所述集成安装板可拆卸地固定在所述成型平台的一侧，其背面朝向所述成型平台，其正面朝向所述成型室后板；所述铺粉电机、传动机构、限位机构、铺粉驱动机构安装在所述集成安装板的正面，所述铺粉机构安装在所述集成安装板的背面。本实用新型将主体部件设置在集成安装板的正面，并设有可开启的成型室后板，可直接打开成型室后板，对集成安装板正面上的部件进行微调或修理，减少维护成本。

Description

一种激光选区熔化3D打印用铺粉装置

技术领域

本实用新型涉及一种3D打印装置，尤其涉及一种激光选区熔化3D打印用的铺粉装置。

背景技术

随着科学技术的发展，用于金属零件3D打印的方法多种多样，其中激光选区熔化是比较常用的一种3D打印方法。激光选区熔化技术需要在成型过程中将选区内金属粉末完全熔化，因此需要在高功率密度激光器激光束开始扫描前，先把金属粉末平铺到成型升降台上的打印基板上，接着激光束将按当前层的轮廓信息选择性地熔化基板上的粉末，加工出当前层的轮廓，然后成型升降台下降一个图层厚度的距离，再在已加工好的当前层上铺金属粉末，设备调入下一图层进行加工，如此层层加工，直到整个零件加工完毕。整个加工过程在抽真空或通有保护气体的成型室中进行，以避免金属在高温下与其他气体发生反应。

现有激光选区熔化3D打印设备的铺粉驱动装置多采用三种驱动方式，一种是采用市场上直接可采购的同步带模组或滚珠丝杆模组驱动，这种方式存在模组价格贵、体积大等缺点；一种是采用滚珠丝杆结合直线导轨驱动方式，具有结构简单、成本低廉的优点，但存在行走速度慢、防尘困难的缺点，较难适应激光选区熔化过程的高粉尘环境；还有一种采用同步带结合导轨驱动方式，具有结构简单、成本低廉、驱动迅速、易于防尘等优点，因此特别适合于低成本的激光选区熔化3D打印设备构建。

但现有同步带结合导轨的铺粉装置的零件如铺粉步进电机、接近开关、滑轨等，多数散乱地布置在成型室内，对铺装置进行安装或检修时，需在狭窄的成型室内逐个拆除零件，十分不方便；另一方面，在激光选区熔化成型过程中，为防止金属在成型过程中发生氧化或引入不良杂质，需配置含氧量传感器、成型室温传感器、湿度传感器等传感器件，对成型过程进行观察时也需要提供照明，当前这些传感或照明器件的安装位置也不集中，缆线的分布较繁杂，不利于维修及调试。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于，提供一种维护方便的激光选区熔化3D打印用铺粉装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种激光选区熔化3D打印用铺粉装置，包括铺粉电机、传动机构、限位机构、铺粉驱动机构、铺粉机构、成型平台、集成安装板、成型室箱体和控制系统；

所述成型室箱体为一密闭箱体，其包括一可开启的成型室后板；所述成型平台固定在所述成型室箱体中；所述集成安装板可拆卸地固定在所述成型平台的一侧，其背面朝向所述成型平台，其正面朝向所述成型室后板；所述铺粉电机、传动机构、限位机构、铺粉驱动机构安装在所述集成安装板的正面，所述铺粉机构安装在所述集成安装板的背面，并位于所述成型平台上；

所述铺粉驱动机构包括一连接座，所述铺粉电机通过所述传动机构驱动所述铺粉驱动机构的连接座水平运动，所述集成安装板上设有一贯通其正面和背面的水平连接孔，所述铺粉机构与所述连接座连接，使所述铺粉机构沿着所述水平连接孔运动；所述限位机构限制所述连接座的运动范围；

所述控制系统分别与所述铺粉电机、限位机构电连接。

本实用新型的激光选区熔化3D打印用铺粉装置，将主体部件设置在集成安装板的正面，并设有一可开启的成型室后板，在进行微调或简单修理时，可直接打开成型室后板，对集成安装板正面上的部件进行微调或简单修理，在需要大修时，则可进一步将集成安装板从成型平台上拆卸下来，大大减少了安装、调试、维护及修理成本。

进一步地，所述限位机构包括一水平设置的定位导轨、两个安装滑座、两组接近开关以及感应块；所述安装滑座安装在所述定位导轨上，且其安装位置可调节；所述两组接近开关分别固定在所述两个安装滑座上，每组接近开关包括两个接近开关；所述感应块位于所述两个安装滑座之间；所述感应块与所述铺粉驱动机构的连接座固定连接，随所述连接座运动；当所述感应块进入所述接近开关的动作距离时，所述接近开关发送信号至所述控制系统，所述控制系统发出指令控制所述铺粉电机反转，使所述连接座以及所述感应块反向运动；所述感应块为感应铁。

进一步地，所述传动机构包括一级同步带轮、一级同步带、二级同步带轮、二级同步带、主动轴和从动轴，所述一级同步带轮包括第一一级同步带轮和第二一级同步带轮，所述二级同步带轮包括第一二级同步带轮和第二二级同步带轮；所述第一一级同步带轮套设在所述铺粉电机的输出轴上，所述第二一级同步带轮以及第一二级同步带轮套设在所述主动轴上，所述第二二级同步带轮套设在所述从动轴上，所述一级同步带设置在所述一级同步带轮上，所述二级同步带设置在所述二级同步带轮上，并使所述一级同步带和二级同步带均水平传动；所述铺粉驱动机构的连接座和所述二级同步带固定连接，受其驱动。

进一步地，所述铺粉驱动机构还包括一水平设置的铺粉驱动导轨，以及一设置在所述铺粉驱动导轨上的铺粉驱动滑块，所述连接座固定在所述铺粉驱动滑块上。

进一步地，所述主动轴和从动轴分别通过轴承支座垂直安装在所述集成安装板的左右两侧，所述铺粉电机通过一铺粉电机安装座固定在所述主动轴与从动轴之间；所述铺粉电机为步进电机。

进一步地，所述铺粉驱动导轨和所述定位导轨分别位于二级同步带的上方和下方，所述水平连接孔的位置高度与所述二级同步带的位置高度相同。

进一步地，所述铺粉机构包括铺粉连接滑块和铺粉盒，所述铺粉连接滑块与所述铺粉驱动机构的连接座固定，并可沿所述水平连接孔运动，所述铺粉盒与所述铺粉连接滑块固定。

进一步地，所述集成安装板的正面还安装有环境监测集成机构，所述环境监测集成机构包括氧含量传感器、湿度传感器和气压传感器。

进一步地，所述集成安装板上还设有通气孔，所述通气孔上装有过滤棉；所述水平连接孔上安装有防尘带；所述成型室后板的外表面上还设有出线孔以及出线法兰；所述集成安装板上设有安装孔，通过螺丝将所述集成安装板可拆卸地固定在所述成型平台的一个侧面上；所述集成安装板的背面还设有LED灯。

进一步地，所述成型平台包括T型平台、成型升降台、打印基板和粉末回收腔；所述T 型平台的中央设有一升降台安装孔，所述升降台安装孔中安装有所述成型升降台，所述成型升降台与所述控制系统电连接；所述成型升降台的顶部固定所述打印基板，所述打印基板随所述成型升降台升降，铺粉盒在所述打印基板上进行铺粉；所述粉末回收腔设置在所述T型平台两侧下方的空间中。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1为本实用新型的激光选区熔化3D打印用铺粉装置的立体图，为了清楚看到里面的结构，省略了箱体的部分结构；

图2为本实用新型的集成安装板的正面示意图；

图3为本实用新型的集成安装板的背面示意图；

图4为本实用新型的部分零件的连接示意图。

附图标记说明：

11-铺粉电机、12-铺粉电机安装座、211-第一一级同步带轮、212-第二一级同步带轮、22- 一级同步带、231-第一二级同步带轮、232-第二二级同步带轮、24-二级同步带、25-主动轴、 26-从动轴、27-轴承支座、31-定位导轨、32-安装滑座、33-接近开关、34-感应块、41-铺粉驱动导轨、42-铺粉驱动滑块、43-连接座、44-同步带压块、51-铺粉连接滑块、52-铺粉盒、6- 成型平台、7-集成安装板、71-水平连接孔、72-防尘带、73-通气孔、74-安装孔、75-LED灯、 8-成型室箱体、81-成型室后板、82-出线法兰、91-氧含量传感器、92-湿度传感器、93-气压传感器。

具体实施方式

请参阅图1，其为本实用新型的激光选区熔化3D打印用铺粉装置的立体图，为了清楚看到里面的结构，省略了箱体的部分结构。本实用新型的激光选区熔化3D打印用铺粉装置，包括铺粉电机11、传动机构、限位机构、铺粉驱动机构、铺粉机构、成型平台6、集成安装板7、成型室箱体8、环境监测集成机构以及控制系统。

所述成型室箱体8为一密闭箱体，形成一成型室空间，可用于抽真空或抽真空后通入保护气体。该成型室箱体8包括一可开启的成型室后板81。所述成型平台6固定在所述成型室箱体8中；所述集成安装板7可拆卸地固定在所述成型平台6的一侧，其背面朝向所述成型平台6，其正面朝向所述成型室后板81；所述铺粉电机11、传动机构、限位机构、铺粉驱动机构以及环境监测集成机构安装在所述集成安装板7的正面，所述铺粉机构安装在所述集成安装板7的背面，并位于所述成型平台6上。所述成型室后板81的外表面上还设有出线孔以及出线法兰82，集成安装板7上所有的电源电缆以及控制电缆都可通过该出线孔集中出线，便于接线以及线路检修，为防止外部空气沿出线孔进入成型室内，还可采用塑料薄膜将线束与出线法兰82包扎密封起来，或采用其他方式进行密封。

所述成型平台6包括T型平台、成型升降台、打印基板和粉末回收腔(图中未示出)。所述T型平台的中央设有一升降台安装孔，升降台安装孔中安装有所述成型升降台，所述成型升降台与所述控制系统电连接。所述成型升降台的顶部固定所述打印基板，该打印基板可随成型升降台升降，在该打印基板上进行铺粉以及激光选区熔化动作，以打印产品。所述粉末回收腔设置在T型平台两侧下方的空间中，对铺粉过程中的多余粉末进行回收。

请参阅图2、3和4，其分别为本实用新型的集成安装板7的正面示意图、背面示意图以及部分零件的连接示意图。

所述传动机构包括一级同步带轮、一级同步带22、二级同步带轮、二级同步带24、主动轴25和从动轴26，所述一级同步带轮包括第一一级同步带轮211和第二一级同步带轮212，所述二级同步带轮包括第一二级同步带轮231和第二二级同步带轮232。所述主动轴25和从动轴26分别通过轴承支座27垂直安装在所述集成安装板7的左右两侧。所述铺粉电机11通过一铺粉电机安装座12固定在所述主动轴25与从动轴26之间，所述铺粉电机11具体为步进电机。所述第一一级同步带轮211套设在所述铺粉电机11的输出轴上，所述第二一级同步带轮212以及第一二级同步带轮231套设在所述主动轴25上，所述第二二级同步带轮232套设在所述从动轴26上，所述一级同步带22设置在所述一级同步带轮上，所述二级同步带24 设置在所述二级同步带轮上，并使所述一级同步带22和二级同步带24均水平传动。所述传动机构的二级设置，能够更好地安排铺粉电机11的固定位置，使其固定在集成安装板7的中部，而非两侧，以减小集成安装板7的宽度，以及减小同步带轮所需的安装高度，节省空间，有利于结构的紧凑化。在其他实施方式中，也可以采用仅有一级的传动机构。

所述铺粉驱动机构包括一水平设置的铺粉驱动导轨41，一设置在所述铺粉驱动导轨41 上的铺粉驱动滑块42，以及Z型的连接座43。所述连接座43的上部用于与所述铺粉驱动滑块42固接，其下部用于与所述二级同步带24固接。所述铺粉驱动导轨41设置在二级同步带 24的上方，所述二级同步带24通过一同步带压块44与所述铺粉驱动机构的连接座43固定连接，所述二级同步带24驱动所述连接座43水平运动。

所述限位机构包括一水平设置的定位导轨31、两个安装滑座32、两组接近开关33以及感应块34，所述感应块34具体为感应铁，每组接近开关包括两个接近开关。所述安装滑座 32通过螺丝安装在所述定位导轨31上，松开螺丝即可调节其安装位置；所述两组接近开关 33分别固定在所述两个安装滑座32上；所述感应块34位于所述两个安装滑座32之间，与所述定位导轨31位于同一高度，所述感应块34与所述铺粉驱动机构的连接座43固定连接，随所述连接座运动。所述接近开关33与所述铺粉电机11通过控制系统实现通信，当所述感应块34进入所述接近开关33的动作距离时，所述接近开关33发送信号至所述控制系统，所述控制系统发出指令控制所述铺粉电机11反转，使所述连接座43以及所述感应块34反向运动，将所述连接座43以及所述感应块34的运动限制在两个接近开关33的位置之间。每组两个接近开关的设置是为了安全冗余设计，当其中一个损坏时另一个仍然工作，也避免感应块超越限位撞坏其他机构。

所述铺粉机构包括铺粉连接滑块51和铺粉盒52，所述铺粉连接滑块51设置在所述水平连接孔71上，并与所述铺粉驱动机构的连接座43固定，可随着连接座43的运动沿集成安装板7上的一水平连接孔71运动，所述铺粉盒52与所述铺粉连接滑块51固定，从而驱动铺粉盒52在成型平台6上运动，实现铺粉动作。

所述集成安装板7上设有一贯通其正面和背面的水平连接孔71，其所处位置与二级同步带位置对应，即两者在集成安装板7上所处的高度相等。所述集成安装板7的正面还安装有环境监测集成机构，所述环境监测集成机构包括氧含量传感器91、湿度传感器92和气压传感器93，所述集成安装板7的背面还设有LED灯75，便于对成型室内部工作状况进行观察。所述集成安装板7上还设有通气孔73和安装孔74。所述通气孔73上装有过滤棉，所述水平连接孔71上安装有防尘带72，使通过集成安装板7隔开的成型室箱体8内的两个空间可以相互透气，空间内的保护气体可自由进出集成安装板7两侧，不会影响到气压测量、气氛湿度测量以及含氧量测量，同时，过滤棉和防尘带72起到隔绝粉尘的作用，防止对集成安装板 7正面的铺粉电机11、接近开关33和各种传感器的正常运行造成影响。所述集成安装板7的安装孔74用于安装，通过螺丝将所述集成安装板7可拆卸地固定在所述成型平台6的一个侧面上。

所述控制系统分别与所述铺粉电机、接近开关、成型升降台以及环境监测集成机构电连接，以实现通讯和控制。

本实用新型的铺粉装置的工作原理如下：当铺粉电机11运转时，通过两级的传动机构带动二级同步带运转，从而带动铺粉驱动滑块42上的连接座43沿铺粉驱动导轨41水平运动，最后带动集成安装板7背面的铺粉盒52在成型平台6上运动，实现铺粉动作。

如需对接近开关的位置进行调整，或更换一些可插拔器件如环境监测集成机构的各传感器时，无需拆出集成安装板7，只需打开成型室后板81，即可进行调节。若需要进行大修，如更换铺粉电机或同步带时，则可进一步拧开安装孔74上的螺丝，将集成安装板7拆卸出来进行维修。

本实用新型的铺粉装置可以与激光器，以及其他激光选区熔化3D打印机的相应设备，共同组成激光选区熔化3D打印机。该激光器以及其他相应设备可采用现有技术，在此不赘述。

本实用新型的激光选区熔化3D打印用铺粉装置，将主体部件设置在集成安装板的正面，并设有一可开启的成型室后板，在进行微调或简单修理时，可直接打开成型室后板，对集成安装板正面上的部件进行微调或简单修理，在需要大修时，则可进一步将集成安装板从成型平台上拆卸下来，大大减少了安装、调试、维护及修理成本。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光选区熔化3D打印用铺粉装置，其特征在于：包括铺粉电机、传动机构、限位机构、铺粉驱动机构、铺粉机构、成型平台、集成安装板、成型室箱体和控制系统；

所述成型室箱体为一密闭箱体，其包括一可开启的成型室后板；所述成型平台固定在所述成型室箱体中；所述集成安装板可拆卸地固定在所述成型平台的一侧，其背面朝向所述成型平台，其正面朝向所述成型室后板；所述铺粉电机、传动机构、限位机构、铺粉驱动机构安装在所述集成安装板的正面，所述铺粉机构安装在所述集成安装板的背面，并位于所述成型平台上；

所述铺粉驱动机构包括一连接座，所述铺粉电机通过所述传动机构驱动所述铺粉驱动机构的连接座水平运动，所述集成安装板上设有一贯通其正面和背面的水平连接孔，所述铺粉机构与所述连接座连接，使所述铺粉机构沿着所述水平连接孔运动；所述限位机构限制所述连接座的运动范围；

所述控制系统分别与所述铺粉电机、限位机构电连接。

2.根据权利要求1所述的激光选区熔化3D打印用铺粉装置，其特征在于：所述限位机构包括一水平设置的定位导轨、两个安装滑座、两组接近开关以及感应块；所述安装滑座安装在所述定位导轨上，且其安装位置可调节；所述两组接近开关分别固定在所述两个安装滑座上，每组接近开关包括两个接近开关；所述感应块位于所述两个安装滑座之间；

所述感应块与所述铺粉驱动机构的连接座固定连接，随所述连接座运动；当所述感应块进入所述接近开关的动作距离时，所述接近开关发送信号至所述控制系统，所述控制系统发出指令控制所述铺粉电机反转，使所述连接座以及所述感应块反向运动；所述感应块为感应铁。

3.根据权利要求2所述的激光选区熔化3D打印用铺粉装置，其特征在于：所述传动机构包括一级同步带轮、一级同步带、二级同步带轮、二级同步带、主动轴和从动轴，所述一级同步带轮包括第一一级同步带轮和第二一级同步带轮，所述二级同步带轮包括第一二级同步带轮和第二二级同步带轮；所述第一一级同步带轮套设在所述铺粉电机的输出轴上，所述第二一级同步带轮以及第一二级同步带轮套设在所述主动轴上，所述第二二级同步带轮套设在所述从动轴上，所述一级同步带设置在所述一级同步带轮上，所述二级同步带设置在所述二级同步带轮上，并使所述一级同步带和二级同步带均水平传动；所述铺粉驱动机构的连接座和所述二级同步带固定连接，受其驱动。

4.根据权利要求3所述的激光选区熔化3D打印用铺粉装置，其特征在于：所述铺粉驱动机构还包括一水平设置的铺粉驱动导轨，以及一设置在所述铺粉驱动导轨上的铺粉驱动滑块，所述连接座固定在所述铺粉驱动滑块上。

5.根据权利要求3所述的激光选区熔化3D打印用铺粉装置，其特征在于：所述主动轴和从动轴分别通过轴承支座垂直安装在所述集成安装板的左右两侧，所述铺粉电机通过一铺粉电机安装座固定在所述主动轴与从动轴之间；所述铺粉电机为步进电机。

6.根据权利要求4所述的激光选区熔化3D打印用铺粉装置，其特征在于：所述铺粉驱动导轨和所述定位导轨分别位于二级同步带的上方和下方，所述水平连接孔的位置高度与所述二级同步带的位置高度相同。

7.根据权利要求1所述的激光选区熔化3D打印用铺粉装置，其特征在于：所述铺粉机构包括铺粉连接滑块和铺粉盒，所述铺粉连接滑块与所述铺粉驱动机构的连接座固定，并可沿所述水平连接孔运动，所述铺粉盒与所述铺粉连接滑块固定。

8.根据权利要求1所述的激光选区熔化3D打印用铺粉装置，其特征在于：所述集成安装板的正面还安装有环境监测集成机构，所述环境监测集成机构包括氧含量传感器、湿度传感器和气压传感器。

9.根据权利要求1所述的激光选区熔化3D打印用铺粉装置，其特征在于：所述集成安装板上还设有通气孔，所述通气孔上装有过滤棉；所述水平连接孔上安装有防尘带；所述成型室后板的外表面上还设有出线孔以及出线法兰；所述集成安装板上设有安装孔，通过螺丝将所述集成安装板可拆卸地固定在所述成型平台的一个侧面上；所述集成安装板的背面还设有LED灯。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的激光选区熔化3D打印用铺粉装置，其特征在于：所述成型平台包括T型平台、成型升降台、打印基板和粉末回收腔；所述T型平台的中央设有一升降台安装孔，所述升降台安装孔中安装有所述成型升降台，所述成型升降台与所述控制系统电连接；所述成型升降台的顶部固定所述打印基板，所述打印基板随所述成型升降台升降，铺粉盒在所述打印基板上进行铺粉；所述粉末回收腔设置在所述T型平台两侧下方的空间中。