CN207873132U - 金属3d打印机舱内刮刀安装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及3D打印技术领域，具体公开了一种金属3D打印机舱内刮刀安装结构，包括安装在打印机舱内壁上的滑轨，滑轨上滑动连接有铺粉车，铺粉车上连接有第二驱动机构，铺粉车上滑动连接有刮刀固定座，刮刀固定座内安装有柔性刮刀，刮刀固定座顶端在竖直方向上固定连接有丝杠，丝杠顶端套接有和丝杠螺纹配合使用的套座，套座顶端固定连接有能驱动套座转动的第三驱动机构；打印机舱内底面上开设有更换通道，更换通道旁安装有用于检测铺粉车位置的检测单元，更换通道上设置有密封套，密封套上开设有开口，开口上连接有橡胶材质的手套；打印机舱外设置有开关，开关上电连接有微控制器，微控制器和检测单元、第二驱动机构和第三驱动机构电连接。

Description

金属3D打印机舱内刮刀安装结构

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，具体公开了一种金属3D打印机舱内刮刀安装结构。

背景技术

3D打印技术是金属件直接成型的一种方法，现有基于铺粉方式的3D打印技术的成形过程如下：铺粉装置在成形缸上铺设一层金属粉末，激光能量束在计算机控制下，根据成形件截面形状信息，对粉末进行扫描，使扫描区域内的粉末熔化，得到成形件单层；接着成形缸在驱动机构的驱动下下降一层厚的距离，铺粉装置重新铺粉，继续下一层的成形；如此逐层叠加，最终获得特定几何形状的金属零件。

目前金属3d打印机所使用的刮刀按硬度分主要分为柔性刮刀和硬质刮刀。就打印质量及精度而言，硬质刮刀比柔性刮刀更具优势，但是对于大部分非高精度、高性能零件而言，柔性刮刀比硬质刮刀对于打印过程的容错率更好，打印成功率更高。例如当粉末中有杂质或其他原因导致某一层截面小部分略微起翘，柔性刮刀可以让过翘曲的位置，继续铺平其余截面，而小部分的微小翘曲会随着后续层的扫描自动修复平整。因此在日常生产中柔性刮刀应用较广泛。

柔性刮刀采用硅胶等柔性材料制成，由于材质问题，柔性刮刀在使用过程容易因为长期使用而磨损，刮刀磨损后会造成零件成型面上升偏离激光聚焦平面，导致激光聚焦斑点变大，激光熔覆能量不够，这将直接影响零件的表面质量和力学性能，磨损严重的刮刀便不能继续使用需要更换。现有3D打印过程中，打印机舱内需抽为真空或充入氩气等气体以防止金属在高温状态下和其他气体发生反应，但现有技术中对于刮刀的更换，需要打开打印机舱再进行刮刀更换，这将导致再次使用时需要对打印机舱内进行重新充气，导致使用麻烦。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种金属3D打印机舱内刮刀安装结构，以解决现有刮刀更换需打开打印机舱并对打印机舱内进行重新充气导致更换刮刀费时费力的问题。

为了达到上述目的，本实用新型的基础方案为：金属3D打印机舱内刮刀安装结构，包括垂直安装在打印机舱内壁上的滑轨，滑轨上滑动连接有铺粉车，所述铺粉车上连接有用于驱动铺粉车在滑轨上滑动的第二驱动机构，铺粉车在竖直方向上滑动连接有刮刀固定座，刮刀固定座内安装有柔性刮刀，所述刮刀固定座在竖直方向上固定连接有丝杠，所述丝杠顶端套接有和丝杠螺纹配合使用的套座，所述套座上固定连接有能驱动套座转动的第三驱动机构；打印机舱内底面上开设有连通打印机舱和外界空气的更换通道，更换通道旁安装有用于检测铺粉车位置的检测单元，所述更换通道上设置有将打印机舱和外界隔绝的密封套，所述密封套上开设有开口，所述开口上连接有橡胶材质的不透风手套；所述打印机舱外设置有开关，所述开关上电连接有微控制器，所述微控制器和检测单元、第二驱动机构和第三驱动机构电连接，所述微控制器用于接收检测单元和开关发送的信号并根据检测单元和开关发送的信号控制第二驱动机构和第三驱动机构动作。

本基础方案的工作原理在于：当柔性刮刀磨损严重无法继续使用时，工作人员按下打印机舱外设置的开关，开关闭合后传递电信号给微控制器，微控制器接收到电信号后控制第二驱动机构带动铺粉车在滑轨上水平移动，当检测单元检测到铺粉车时，微控制器控制第二驱动机构停止动作，同时驱动第三驱动机构动作，第三驱动机构驱动套座转动，使得丝杠竖直向上运动，进而使得刮刀固定座竖直向上运动，这时，工作人员便可通过更换通道上的弹性材质的密封口将手伸入打印机舱内对损坏的刮刀进行更换。

本基础方案的有益效果在于：通过更换通道，工作人员在更换刮刀时无需打开打印机舱便能对的刮刀进行更换；因为有密封套和手套的存在，在工作人员进行更换刮刀的过程中外界的空气无法进入打印机舱内，无需对打印机舱重新进行抽真空或充入氩气，减少了成本的同时减少了工作人员的工作量；通过微控制器控制第二驱动机构驱动铺粉车在滑轨上水平运动，通过检测单元检测铺粉车的位置，当检测单元检测到铺粉车的位置后微控制器控制第二驱动机构停止铺粉车停止在滑轨上移动，无需人工调整铺粉车的位置便能实现对刮刀的更换，使用方便。

进一步，所述更换通道旁设置有收纳腔。

在收纳框内可放置更换刮刀所需物件，比如：新的刮刀、更换工具等。这样工作人员可通过手套将收纳腔内的物品用来更换刮刀。

进一步,打印机舱上设置有用于检测激光聚焦平面和金属件成型面之间间距的测距单元，打印机舱下侧壁竖直方向上依次安装有上平面处于同一水平面的回料缸、成型缸和料缸，回料缸、成型缸和料缸皆安装有第一驱动机构，所述第一驱动机构和微控制器电连接，所述微控制器接收检测单元发送的电信号并根据检测单元发送的电信号控制第一驱动机构运行。

在刮刀磨损不严重还能继续使用无需更换刮刀时，为了避免刮刀磨损后会造成零件成型面上升偏离激光聚焦平面，导致激光聚焦斑点变大，激光熔覆能量不够等问题产生，可通过测距单元检测激光聚焦平面和金属件成型面之间的间距，若测距单元检测激光聚焦平面和金属件成型面之间的间距达到0.1mm，则测距单元将发送相应的电信号给微控制器，微控制器控制第一驱动机构运行，使得驱动回料缸、成型缸和料缸同时向下移动0.1mm，同时，微控制器控制第一驱动机构运行使得刮刀固定座向下移动0.1mm，即刮刀下平面和激光聚焦平面之间的间距减少了0.1mm，使得激光聚焦平面和成型面重合，避免激光熔覆能量不够，而影响零件的表面质量和力学性能。

进一步,所述测距单元采用激光测距仪。

通过激光测距仪可准确的检测激光聚焦平面和金属件成型面之间的间距。

进一步,所述第一驱动机构为电机。

通过电机转动带动套座转动，控制方便，结构简单。

进一步，驱动机舱上安装有蜂鸣器，所述蜂鸣器和微控制器电连接，所述微控制器接收检测单元发送的电信号并根据检测单元发送的电信号控制蜂鸣器鸣叫。

当工作人员按下开关，检测单元检测到铺粉车时，微控制器控制蜂鸣器发出警报声提醒工作人员已经能进行刮刀更换。

附图说明

图1为本实用新型实施例中金属3D打印机舱内刮刀安装结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中刮刀固定座的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：成型缸1、料缸2、滑轨3、激光测距仪4、铺粉车5、更换通道6、打印机舱7、回料缸8、电机9、套座10、丝杠11、刮刀固定座12、柔性刮刀13。

实施例

如图1所示，金属3D打印机舱内刮刀安装结构设置在打印机舱7内，打印机舱7下侧壁上从左往右依次设置有回料缸8、成型缸1和料缸2，回料缸8、成型缸1和料缸2皆在第一驱动机构的驱动作用下可上下移动。金属3D打印机舱内刮刀安装结构包括：打印机舱7右侧侧壁上向左安装的滑轨3，滑轨3和打印机舱7之间固定连接，滑轨3上滑动连接有铺粉车5，铺粉车5可在第二驱动机构的驱动作用下在滑轨3上左右移动；铺粉车5中部开设有竖直向下的安装槽，安装槽左右侧壁在竖直方向上设置有滑道，滑道上滑动连接有刮刀固定座12，刮刀固定座12上通过顶丝固定安装有用于在成型缸1上铺粉的柔性刮刀13。

如图2所示，刮刀固定座12顶端安装有高精度丝杠11，丝杠11竖直安装，丝杠11上端头套接有套座10，套座10内设置有和丝杠11螺纹配合的螺孔，套座10固定连接有第三驱动机构，在本实施例中第三驱动机构采用电机9，套座10和电机9的转轴固定连接，当电机9正转时，丝杠11向上运动，带动刮刀固定座12在铺粉车5上向下运动；当电机9反转时，丝杠11向上运动，带动刮刀固定座12在铺粉车5上向下运动。

电机9上电连接有微控制器，打印机舱7外安装有开关，开关和微控制器电连接，微控制器和驱动铺粉车5在滑轨3上左右运动的第二驱动机构电路连接。

打印机舱7右侧下平面上开设有开口向上的收纳腔，收纳腔内放置有更换刮刀所需物件。在收纳腔旁开设有和外界连通的更换通道6，更换通道6侧壁上设置有用于隔绝打印机舱7和外界空气接触的密封套，密封套上开设有两个开口，开口上设置有两个橡胶材质的不透风手套，打印机舱7上还设置有用于在没使用手套时用于固定手套位置的绑带。密封套使得打印机舱7内的空气无法和外界空气流通。另外，更换通道6旁的打印机舱7内安装有用于检测铺粉刀位置的检测单元，检测单元可采用红外线传感器，检测单元和微控制器线路连接。

当刮刀损坏需要更换时，工作人员按下开关，开关闭合传递电信号给微控制器，微控制器控制第二驱动机构驱动铺粉车5在滑轨3上向右运动，当检测单元检测到铺粉车5时微控制器控制第二驱动机构停止运动，同时，微控制器控制电机9正转，带动刮刀固定座12在铺粉车5上向下运动，这时，工作人员只需将手分别从手套进入打印机舱7内对刮刀进行更换。

另外，还可在成型缸1上方的打印机舱7侧壁上安装用于检测激光聚焦平面(激光聚焦平面为舱室平台面之上4mm位置)和成型面(刮道所铺金属粉层的上平面)之间间距的测距单元，在本实施例中测距单元选用激光测距仪4。

激光测距仪4和微控制器电连接，微控制器上还电连接有：用于发出警报声的蜂鸣器和驱动回料缸8、成型缸1和料缸2向下运动的第一驱动机构。

激光测距仪4用于测定当前成型面与激光聚焦平面的差值，当柔性刮刀13在使用过程中磨损导致零件成型面上升偏离激光聚焦平面且零件成型面与聚焦平面的差值达到0.1mm时，激光测距仪4发送相应的电信号给微控制器，微控制器控制第一驱动机构动作使得驱动回料缸8、成型缸1和料缸2同时向下移动0.1mm，同时，微控制器控制电机9正转，电机9正转带动丝杠11向下运动0.1mm，进而使得刮刀固定座12向下移动0.1mm，即刮刀下平面和激光聚焦平面之间的间距减少了0.1mm，使得激光聚焦平面和成型面重合。微控制器可选用单片机，如AT89C51单片机。

当刮刀磨损严重需更换，微控制器控制第二驱动机构驱动铺粉车5滑动至更换通道6处时，微控制器控制蜂鸣器发出警报声提醒工作人员可对刮刀进行更换。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (6)

1.金属3D打印机舱内刮刀安装结构，包括垂直安装在打印机舱内壁上的滑轨，滑轨上滑动连接有铺粉车，所述铺粉车上连接有用于驱动铺粉车在滑轨上滑动的第二驱动机构，铺粉车在竖直方向上滑动连接有刮刀固定座，刮刀固定座内安装有柔性刮刀，其特征在于，所述刮刀固定座在竖直方向上固定连接有丝杠，所述丝杠顶端套接有和丝杠螺纹配合使用的套座，所述套座上固定连接有能驱动套座转动的第三驱动机构；打印机舱内底面上开设有连通打印机舱和外界空气的更换通道，更换通道旁安装有用于检测铺粉车位置的检测单元，所述更换通道上设置有将打印机舱和外界隔绝的密封套，所述密封套上开设有开口，所述开口上连接有橡胶材质的不透风手套；所述打印机舱外设置有开关，所述开关上电连接有微控制器，所述微控制器和检测单元、第二驱动机构和第三驱动机构电连接，所述微控制器用于接收检测单元和开关发送的信号并根据检测单元和开关发送的信号控制第二驱动机构和第三驱动机构动作。

2.根据权利要求1所述的金属3D打印机舱内刮刀安装结构，其特征在于，所述更换通道旁设置有用于放置更换刮刀所需物件的收纳腔。

3.根据权利要求1所述的金属3D打印机舱内刮刀安装结构，其特征在于，打印机舱上设置有用于检测激光聚焦平面和金属件成型面之间间距的测距单元，打印机舱下侧壁竖直方向上依次安装有上平面处于同一水平面的回料缸、成型缸和料缸，回料缸、成型缸和料缸皆安装有第一驱动机构，所述第二驱动机构和微控制器电连接，所述微控制器接收检测单元发送的电信号并根据检测单元发送的电信号控制第一驱动机构运行。

4.根据权利要求3所述的金属3D打印机舱内刮刀安装结构，其特征在于，所述测距单元采用激光测距仪。

5.根据权利要求3所述的金属3D打印机舱内刮刀安装结构，其特征在于，所述第一驱动机构为电机。

6.根据权利要求5所述的金属3D打印机舱内刮刀安装结构，其特征在于，驱动机舱上安装有蜂鸣器，所述蜂鸣器和微控制器电连接，所述微控制器接收检测单元发送的电信号并根据检测单元发送的电信号控制蜂鸣器鸣叫。