CN209903949U - 一种应用于3d打印机的双悬挂铺粉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体涉及一种应用于3D打印机的双悬挂铺粉装置，所述铺粉装置包括支撑横梁(1)、粉槽装置(4)、铰接机构(3)和振动装置(5)；所述支撑横梁(1)是长形空心容器，其内腔可用于存放粉末材料；所述粉槽装置(4)设置在支撑横梁(1)的下方，其上部的开口与所述支撑横梁(1)下部的开口对接，使所述粉槽装置(4)的内腔与所述支撑横梁(1)的内腔连通，且所述粉槽装置(4)通过两排铰接机构(3)与支撑横梁(1)连接；所述粉槽(4)下部设有下粉口，所述振动装置(5)与粉槽装置(4)连接或接触，使粉槽装置(4)在振动作用下均匀下粉。

Description

一种应用于3D打印机的双悬挂铺粉装置

技术领域

本发明涉及增材制造设备技术领域中，具体涉及一种应用于3D打印机的双悬挂铺粉装置。

背景技术

3DP成型方法是典型的粉末(颗粒)材料3D打印技术，该技术最早由美国麻省理工大学于1989年在US5204055A1这篇专利中提出。该方法的具体过程为先在平台上均匀的铺一层粉末，打印头扫描并在特定区域内喷射一种液料，使得喷射部位的粉末粘结在一起，此时平台下降一定的层厚距离，重复上述步骤，直至完成所有层的铺粉打印工作。

对于3DP类型的打印机，需要先在工作平台铺一层粉末颗粒状物料，然后再通过激光烧结或者喷涂粘接剂等方式，仅使该层粉料中，由工件切片表面覆盖的区域成型固化，如此逐层打印累积成型所需工件。

发明专利《用于3D打印机的涂覆设备组合单元和施加两层粒状构建材料的方法》(申请号CN201580029012.X，公开号CN106457691A)中公开了一种3D打印机涂覆粒状材料的结构。该结构主要是通过螺旋杆将粉末均匀输送至整个粉槽，振动轴带动单个料斗下粉，下粉口两侧有两个固定的刮板，刮板下表面平行于工作面，当需要左右铺粉时，分别由左右两头的两个气缸通过收缩伸长，带动整个砂槽及刮板摆动不同的角度，从而实现不同层厚的铺粉。该装置在使用时，由于螺旋输送装置是单侧开始输送，粉末会随着螺旋杆的转动一直压紧，导致粉末不容易振动落下，或铺粉层的均匀性差，且采用固定的刮板进行紧实，紧实效果有限，3D打印出的模型强度及硬度不高。并且上述结构比较复杂，有气缸等易损部件，对后期的维护成本造成不必要的浪费。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种应用于3D打印机的双悬挂铺粉装置，采用双铰接机构悬挂的粉槽装置，在振动装置的作用下均匀下粉，再结合振动刮粉装置抹平和紧实粉末层，有效解决目前铺粉装置存在的铺粉不平整，层厚不均匀等主要问题，从而大幅提高设备打印质量以及打印效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种应用于3D打印机的双悬挂铺粉装置，包括支撑横梁1、粉槽装置4、铰接机构3和振动装置5；

所述支撑横梁1是长形空心容器，其内腔可用于存放粉末材料；

所述粉槽装置4设置在支撑横梁1的下方，所述粉槽装置4上部的开口与所述支撑横梁1下部的开口对接，使所述粉槽装置4的内腔与所述支撑横梁1 的内腔连通，且所述粉槽装置4通过两排铰接机构3与支撑横梁1连接；

所述粉槽装置4下部设有下粉口，所述振动装置5与粉槽装置4连接，使粉槽装置4在振动作用下均匀下粉。

进一步的，所述铺粉装置还包括闭合装置2，所述闭合装置2设置在所述支撑横梁1与粉槽装置4之间，用于开闭和调节支撑横梁1与粉槽装置4的开口大小。

进一步的，所述铺粉装置还包括连接装置6，用于连接所述粉槽装置4的两个侧壁，使粉槽装置4整体振动。

进一步的，所述铺粉装置还包螺旋输送装置11，用于将粉末均匀输送至整个粉槽装置4。

进一步的，所述铺粉装置还包括刮粉装置8，所述刮粉装置8通过弹性调节装置可调地设置在所述支撑横梁的下方，所述刮粉装置8的高度可调整。

进一步的，所述铺粉装置还包括定位装置12，所述定位装置12用于调整刮粉装置8高度时对所述刮粉装置8进行定位及导向。

进一步的，所述铺粉装置还包括振动传递装置7，所述振动传递装置7连接所述刮粉装置8和所述粉槽装置4，使所述刮粉装置8振动。

进一步的，所述铺粉装置还包括振动器18，所述振动器18设置于所述刮粉装置8，使所述刮粉装置8单独振动。

进一步的，所述弹性调节装置是由弹性材料制作的垫片或弹簧，与螺钉、螺栓或销钉搭配的弹性可调装置。

进一步的，利用本发明双悬挂铺粉装置进行3D打印的铺粉方法，包括以下步骤：

1)调节弹性调节装置从而设定刮粉装置8距离粉末层的高度；

2)由螺旋输送机构11将粉末均匀输送到整个粉槽装置4中；

3)铺粉装置向左移动，左侧闭合装置2打开并调整开口大小，让粉末落到右侧粉槽装置4内，左侧粉槽装置4振动下粉实现铺粉，同时振动的刮粉装置8 抹平和紧实粉末层，完成一层粉末的铺设，左侧闭合装置2闭合；

4)铺粉装置向右移动，右侧闭合装置2打开并调整开口大小，让粉末落到右侧粉槽装置4内，右侧粉槽装置4振动下粉实现铺粉，同时振动的刮粉装置8 抹平和紧实粉末层，完成一层粉末的铺设，右侧闭合装置2闭合；

5)重复步骤3)和步骤4)，完成多层粉末的铺设；

6)重复步骤2)和5)，完成多层粉末的铺设；

7)重复步骤1)至步骤6)，完成不同层厚的多层粉末的铺设，直至完成整个铺粉工作。

由上述技术方案可知，本发明一种应用于3D打印机的双悬挂铺粉装置的有益效果至少包括：采用空心支撑横梁作为铺粉装置的支撑结构，降低铺粉装置重量的同时可以利用内腔存储粉末材料；采用双排铰接机构连接支撑横梁和粉槽装置，利用铰接机构的配合间隙使粉槽装置在振动装置的作用下振动而均匀下粉，再结合振动刮粉装置抹平和紧实粉末层，使铺粉装置铺设的粉末层不平整，粉末层厚度均匀，粉末层紧实度大大提高，避免打印出的产品质量不合，给后续增加维修工作，从而大幅提高设备打印质量以及打印效率，为推进粉末 3D打印在各领域的产业化应用提供保障。

附图说明

图1为本发明实施例提供的双悬挂铺粉装置的整体结构图。

图2为本发明实施例提供的双悬挂铺粉装置的左视图。

图3为本发明实施例提供的双悬挂铺粉装置的横向剖视图。

图4为本发明实施例提供的双悬挂铺粉装置的纵向剖视图。

图5为本发明实施例提供的双悬挂铺粉装置的横向剖视图的局部放大图。

图6为本发明另一实施例提供的双悬挂铺粉装置的左视图。

图7为本发明另一实施例提供的双悬挂铺粉装置的横向剖视图。

其中，1-支撑横梁、2-闭合装置、3-铰接机构、4-粉槽装置、5-振动装置、 6-连接装置、7-振动传递装置、8-刮粉装置、9-弹性调节装置1、10-弹性调节装置2、11-螺旋输送装置、12-定位装置、13-弹性调节装置3、14-弹性调节装置4

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种应用于3D打印机的双悬挂铺粉装置，如图1所示为本发明实施例提供的双悬挂铺粉装置的整体结构图，包括支撑横梁1、粉槽装置4、铰接机构3、振动装置5、刮粉装置8和弹性调节装置13、14；所述铰接机构3是沿支撑横梁1的长度方向布置的多个铰接件；所述装置13和14为弹性调节装置，所述弹性调节装置13、14用于调节刮粉装置 8的高度，使刮粉装置8在竖直方向上具有弹性活动量，从而可以振动，可以配合振动装置5的振幅和频率来设定合适的高度，针对不同的铺粉量和粉层厚度，调整刮板高度，以都达到合适的压实量，满足不同层厚下更好的紧实度，或针对不同层厚可以达到不同的紧实度要求。

根据本发明的具体实施例，如图2和图3所示，为本发明实施例提供的双悬挂铺粉装置的左视图和横向剖视图，所述支撑横梁1是长形空心容器，其内腔可用于存放粉末材料；所述粉槽装置4设置在支撑横梁1的下方，所述粉槽装置4上部的开口与所述支撑横梁1下部的开口对接，使所述粉槽装置4的内腔与所述支撑横梁1的内腔连通，且所述粉槽装置4通过两排铰接机构3与支撑横梁1连接；所述粉槽装置4下部设有下粉口，所述振动装置5与粉槽装置4 连接，使粉槽装置4在振动作用下均匀下粉；

所述铺粉装置还包括闭合装置2，闭合装置2设置在所述支撑横梁1与粉槽装置4之间，支撑横梁1里面的粉末经过所述闭合装置2落入粉槽装置4内，用于开闭和调节支撑横梁1与粉槽装置4的开口大小。所述装置11为螺旋输送装置，用于将粉末均匀输送至整个粉槽装置内，保证粉槽里面粉末的均匀填充；

所述铰接机构3用于将粉槽装置4连接在支撑横梁1上，其连接方式可以给予粉槽装置4一定的自由摆动；铰接机构内部的配合是间隙配合，间隙大小与振动装置的振幅和频率进行匹配调整；

所述装置5为振动装置，用于振动来使粉槽装置4里面的粉末掉下来，且该振动部件可以调节频率和振幅，从而配合不同的铺粉层厚落下不同量的粉末；

所述装置6为连接装置，用来连接粉槽装置4两侧壁，保证粉槽装置4振动的统一性；

所述铺粉装置还包括刮粉装置8，所述刮粉装置8通过弹性调节装置可调地设置在所述支撑横梁的下方，所述刮粉装置8的高度可调整，用于将粉槽装置4 落下的粉末刮平整；

所述铺粉装置还包螺旋输送装置11，用于将粉末均匀输送至整个粉槽装置 4；所述装置9和10与装置13和14一样，是弹性调节装置，所述弹性调节装置9、10用于调节刮粉装置8的高度，使刮粉装置8在竖直方向上具有弹性活动量，从而可以振动，可以配合振动装置5的振幅和频率来设定合适的高度，针对不同的铺粉量和粉层厚度，调整刮板高度，以都达到合适的压实量，满足不同层厚下更好的紧实度，或针对不同层厚可以达到不同的紧实度要求。

根据本发明的具体实施例，如图4和图5所示，为本发明实施例提供的双悬挂铺粉装置的纵向剖视图和横向剖视图的局部放大图，所述铺粉装置还包括定位装置12，所述定位装置12用于调整刮粉装置8高度时对所述刮粉装置8进行定位及导向；所述弹性调节装置9、10沿铺粉装置的长度方向布置有多个。

根据本发明的具体实施例，如图7所示为本发明另一实施例提供的双悬挂铺粉装置的横向剖视图，所述铺粉装置还包括振动传递装置7，所述振动传递装置7连接所述刮粉装置8和所述粉槽装置4，使所述刮粉装置8振动。进一步的，本领域技术人员可根据实际情况再刮粉装置8上安装单独的振动器为刮粉装置8 提供振动源，使所述刮粉装置8单独振动，仍然可以实现本发明构思的目的。

根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种应用本发明的铺粉方法：所述铺粉装置工作前，先调节装置9、装置10、以及装置13和装置14的高度，从而调节铺粉装置8距离粉面的合适高度，然后由螺旋输送机构11将粉末均匀输送到整个粉槽装置中，然后由闭合装置2打开并调整开口大小，让粉末落到粉槽装置4内，在铺粉机构的双向运动过程中，两侧的粉槽装置分别振动落下粉末，由刮粉装置8将粉末铺平；需要注意的是，当本发明所述铺粉装置向左移动铺粉时，左侧闭合装置2打开并调整开口大小，左侧粉槽装置振动下粉实现铺粉，刮粉装置8抹平和紧实粉末层；当本发明所述铺粉装置向右移动铺粉时，右侧闭合装置2打开并调整开口大小，右侧粉槽装置振动下粉实现铺粉，刮粉装置8抹平和紧实粉末层。

根据本发明的具体实施例，详细来说，使用本发明双悬挂铺粉装置进行铺粉的方法包括以下步骤：

1)调节弹性调节装置从而设定刮粉装置8距离粉末层的高度；

2)由螺旋输送机构11将粉末均匀输送到整个粉槽装置4中；

3)铺粉装置向左移动，左侧闭合装置2打开并调整开口大小，让粉末落到右侧粉槽装置4内，左侧粉槽装置4振动下粉实现铺粉，同时振动的刮粉装置8 抹平和紧实粉末层，完成一层粉末的铺设，左侧闭合装置2闭合；

4)铺粉装置向右移动，右侧闭合装置2打开并调整开口大小，让粉末落到右侧粉槽装置4内，右侧粉槽装置4振动下粉实现铺粉，同时振动的刮粉装置8 抹平和紧实粉末层，完成一层粉末的铺设，右侧闭合装置2闭合；

5)重复步骤3)和步骤4)，完成多层粉末的铺设；

6)重复步骤2)和5)，完成多层粉末的铺设；

7)重复步骤1)至步骤6)，完成不同层厚的多层粉末的铺设，直至完成整个铺粉工作。

本领域技术人员可以想到的是，可以将本发明中的铺粉装置并列排布多个，由多个粉槽装置同时下粉实现铺粉，多个刮粉装置进行抹平和紧实。

综上所述，该发明专利为一种可以独立实现双粉槽装置振动下粉的双向铺粉装置，其主要特征或结构在于粉槽装置与支撑横梁之间有闭合装置，可以有效防止粉末被螺旋杆挤紧而不下粉，粉槽装置与支撑横梁之间通过活动间隙可以调整的铰接机构连接，两个粉槽装置上有分别单独振动的振动机构，两个粉槽装置中间是刮粉装置，且高度可以调节。

根据前述特征或结构，所述的刮板为另个粉槽装置共用，且为两侧对称设计为带圆角的形状。根据前述特征或结构，所述闭合装置可以是电机驱动、气缸驱动、膨胀体等结构。

根据前述特征或结构，最简单配置方案中粉槽装置是两个，分别两侧对称安装。

根据前述特征或结构，粉槽装置与支撑横梁之间通过间隙可调的铰接连接，有一定的摆动量。

根据前述特征或结构，振动装置5为两侧对称安装，数量为多个，且振幅以及频率均可调节，振动装置可以是振动电机，气动马达等独立振动机构，亦可是偏心块加振动轴，凸轮机构加振动轴等联动振动结构，其安装位置为沿着粉槽装置4等距安装，振动点的布置需均匀，振动点之间的距离需匹配振动装置自身的振幅及频率来设定。

根据前述特征或结构，所述弹性调节装置9、10、13、14是由弹性材料制作的垫片或弹簧等弹性元件，与螺栓、螺母、顶丝、销钉、螺钉等搭配的弹性可调装置，所述弹性调节装置的调整可有电动、电磁、气动等自动调整方式驱动或代替实现。

根据本发明的另一实施例，为了增加可靠性，所述铺粉装置还有振动传递装置7，装置7是连接粉槽装置4与刮粉装置8的连接装置，连接在粉槽装置4 的侧壁和刮粉装置8之间，用以将粉槽装置的振动传递至刮粉装置，使刮粉装置产生垂直于粉末层的竖直方向的振动，从而拍打紧实粉末层。

根据本发明的另一实施例，为了增加紧实度，在没有振动传递装置7时，可以在刮粉装置8上安装独立的振动器，所述振动器18的振幅以及频率可以调节，给予刮粉装置8一定的振动量；振动器可以是振动电机、气动马达等独立振动机构，亦可是偏心块加振动轴，凸轮机构加振动轴等联动振动结构，其安装位置为沿着刮粉装置8的长度方向等距安装，振动点的布置需均匀，振动点之间的距离需匹配振动器自身的振幅及频率来设定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (9)

1.一种应用于3D打印机的双悬挂铺粉装置，其特征在于，所述铺粉装置包括支撑横梁(1)、粉槽装置(4)、铰接机构(3)和振动装置(5)；

所述支撑横梁(1)是长形空心容器，其内腔可用于存放粉末材料；

所述粉槽装置(4)设置在支撑横梁(1)的下方，所述粉槽装置(4)上部的开口与所述支撑横梁(1)下部的开口对接，使所述粉槽装置(4)的内腔与所述支撑横梁(1)的内腔连通，且所述粉槽装置(4)通过两排铰接机构(3)与支撑横梁(1)连接；

所述粉槽装置(4)下部设有下粉口，所述振动装置(5)与粉槽装置(4)连接，使粉槽装置(4)在振动作用下均匀下粉。

2.根据权利要求1所述的一种应用于3D打印机的双悬挂铺粉装置，其特征在于，所述铺粉装置还包括闭合装置(2)，所述闭合装置(2)设置在所述支撑横梁(1)与粉槽装置(4)之间，用于开闭和调节支撑横梁(1)与粉槽装置(4)的开口大小。

3.根据权利要求1所述的一种应用于3D打印机的双悬挂铺粉装置，其特征在于，所述铺粉装置还包括连接装置(6)，用于连接所述粉槽装置(4)的两个侧壁，使粉槽装置(4)整体振动。

4.根据权利要求1所述的一种应用于3D打印机的双悬挂铺粉装置，其特征在于，所述铺粉装置还包螺旋输送装置(11)，用于将粉末均匀输送至整个粉槽装置(4)。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种应用于3D打印机的双悬挂铺粉装置，其特征在于，所述铺粉装置还包括刮粉装置(8)，所述刮粉装置(8)通过弹性调节装置可调地设置在所述支撑横梁的下方，所述刮粉装置(8)的高度可调整。

6.根据权利要求5所述的一种应用于3D打印机的双悬挂铺粉装置，其特征在于，所述铺粉装置还包括定位装置(12)，所述定位装置(12)用于调整刮粉装置(8)高度时对所述刮粉装置(8)进行定位及导向。

7.根据权利要求5所述的一种应用于3D打印机的双悬挂铺粉装置，其特征在于，所述铺粉装置还包括振动传递装置(7)，所述振动传递装置(7)连接所述刮粉装置(8)和所述粉槽装置(4)，使所述刮粉装置(8)振动。

8.根据权利要求5所述的一种应用于3D打印机的双悬挂铺粉装置，其特征在于，所述铺粉装置还包括振动器，所述振动器设置于所述刮粉装置(8)，使所述刮粉装置(8)单独振动。

9.根据权利要求根据权利要求5所述的一种应用于3D打印机的双悬挂铺粉装置，其特征在于，所述弹性调节装置是由弹性材料制作的垫片或弹簧，与螺钉、螺栓或销钉搭配的弹性可调装置。

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