一種增材制造設備落料裝置以及應用該裝置的送鋪粉機構的制作方法
【專利摘要】一種增材制造設備落料裝置，包括有料箱，所述料箱的下端的落粉口上與其連通設置有定量向外部的粉床輸出料粉的料斗，所述料斗的內腔設置有相對于所述料斗可轉動以向外輸出定量粉料的粉輥，所述粉輥上設置有一儲粉面，且所述儲粉面與所述料斗的內腔之間形成有粉腔，當所述粉輥相對于所述料斗轉動時，所述粉腔內的定量粉料輸出至外部工作基臺上，其通過簡單的粉輥結構的變化，達到了容易加工，又無需擔心粉料堆積的技術效果。
【專利說明】
一種増材制造設備落料裝置以及應用該裝置的送鋪粉機構
技術領域
[0001]本實用新型涉及先進制造領域，特別涉及一種增材制造設備中與鋪粉裝置配合的落料系統。
【背景技術】
[0002]目前，粉末材料選區燒結成型的增材制造方法，是快速制造領域的研究熱點。增材制造，也稱為3D打印技術或者激光選區燒結技術，其工作原理為利用現有的CAD/CAM軟件對激光束的路徑進行設計，并在充滿惰性保護氣體的密閉的成型艙內按層鋪設金屬粉末，控制激光束按照設計路徑掃描按層分布的金屬粉末得到成型件的單層形狀;緊接著，控制成型缸下降一層厚的距離，鋪粉裝置重新鋪粉并重復上述成型過程，如此往復最終堆疊成具有特定幾何形狀的金屬零件。
[0003]在金屬增材制造過程中，評價成品質量的幾個關鍵指標分別為致密度、精度以及表面粗糙度等，而這些重要指標均受到鋪粉得到的粉床質量的影響。當粉床平整時，則粉床對激光束的吸收平穩，獲得的成型產品的表面平整；當粉床的上表面凹凸不平時，其吸收激光束的能力也不一致，燒結成型的產品表面凹凸不平，產品的致密度、表面質量均難以保證。
[0004]傳統的鋪粉系統包括有兩個主要部分:落料裝置以及鋪粉裝置，其中:落料裝置內儲存并向外輸出粉料，再經鋪粉裝置的刮擦運動將粉料鋪平形成粉床。為了保證每次鋪粉時粉床每次增加的厚度一致，以保證燒結質量，傳統的落料裝置一般采用齒形輥作為送料件，例如授權公告號為CN202379483U的中國專利中所公開的技術方案，其通過如其附圖6A中所示的近似于葉輪結構的齒形輥，并利用其齒形結構特點，即相鄰齒間的空間大小相等、齒形完全相同，保證在電機驅動其旋轉時自其齒間落料的均勻性。
[0005]上述技術方案中，齒形輥的落料方式為持續落料，因而其在每一時刻的落料量均要相等，以保證粉床上的每個區域得到等量粉料，因而，復雜的齒形輥是保證其落料均勻性的必要結構。但是其齒形間的粉腔存在較多死角、縫隙，極容易造成粉料的堆積，這個堆積會影響其落料均勻性，最終導致的結果便是成型零件的缺粉故障；并且，齒形輥加工復雜，因而維修困難且造價高昂。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種增材制造設備落料裝置，其通過對粉輥的結構進行改進，使其粉腔內無死角，以防止粉料在粉腔內殘留堆積造成的成型零件的缺粉故障。
[0007]本實用新型的上述目的是通過以下技術方案得以實現的:一種增材制造設備落料裝置，包括有料箱，所述料箱的下端的落粉口上與其連通設置有定量向外部的工作基臺輸出料粉的料斗，所述料斗的內腔設置有相對于所述料斗可轉動以向外輸出定量粉料的粉輥，所述粉輥上設置有一儲粉面，且所述儲粉面與所述料斗的內腔之間形成有粉腔，當所述粉輥相對于所述料斗轉動時，所述粉腔內的定量粉料輸出至外部工作基臺上。
[0008]通過采用上述技術方案，以定量出粉的形式取代連續出粉，則只要保證粉腔的形狀尺寸固定，每次自粉腔輸出至工作基臺上的粉料就會是定量的，配合以鋪粉裝置的刮平作用，即利用刮刀的往復運動將等量的粉料鋪平，這樣的設置，不僅可以省去復雜的齒形輥結構，并且，不會造成局部的分量過多或者不足造成的粉床缺陷。
[0009]作為優選地，所述儲粉面為密封所述落粉口的平面，且所述粉輥的轉動帶動所述平面由水平密封落粉口轉動豎直狀態時，所述粉輥密封落粉口并將定量的粉末輸出。
[0010]通過采用上述技術方案，采用平面的儲粉面，在加工時，可以直接在粉輥上銑去一個深度適當的平面，加工步驟簡單，并且，只要其轉動至豎直狀態，利用粉料的自重，即可使粉料全部落下，避免復雜齒形間隙造成的粉料的堆積，以進一步保證粉腔內的粉料全部掉出，使落粉量精確固定。
[0011]進一步地，所述料箱的下端伸入所述料斗內并使落粉口抵于所述平面上。
[0012]通過采用上述技術方案，在鋪粉過程中，刮刀需要往復運動以形成高質量的粉床，加之機器內的其他部件的運動，工作基臺附近會難以避免存在振動，將料箱的下端延伸至料斗內并使落粉口抵于所述平面上，可以防止外部振動導致的料箱內的粉料墜落;而落粉口抵于所述平面上，則可以保證粉腔每次的出粉量不受外部振動影響。
[0013]本實用新型也可設置為:所述儲粉面為朝向所述粉輥回轉中心方向凸出的曲面，且所述曲面的截面的弧長密封所述落粉口。
[0014]通過采用上述技術方案，利用曲面作為儲粉面，與平面類似，也不存在復雜的內腔，因而，粉腔內部不會出現粉料堆積;而在加工方面，銑削曲面的工序也遠遠簡單于齒形輥的復雜曲面的加工。
[0015]本實用新型也可設置為:儲粉面在所述粉輥的徑向方向上的截面形狀為梯形，且所述梯形的大端密封所述落粉口。
[0016]通過采用上述技術方案，將梯形的大端朝向料箱的落粉口，當粉輥轉動以將粉腔內的粉料完全輸出至工作基臺上時，大端此時朝下，即粉腔的底部形狀小于開口形狀，那么，粉腔內的粉料落出更加充分和迅速，且粉腔的底壁與側壁形成的為鈍角，有利于粉料的落出。
[0017]本實用新型也可設置為:所述儲粉面在所述粉輥的徑向方向上的截面形狀為頂部開口的矩形，且其兩側壁密封所述落粉口。
[0018]通過采用上述技術方案，與截面為梯形的儲粉面類似，矩形截面的儲粉面在出粉時也不存在復雜的粉腔結構，不會造成粉料的堆積，并且其加工也更加簡單，類似與回轉軸上加工矩形鍵槽。
[0019]本實用新型的另一發明目的在于提供一種包含有上述落料裝置的送鋪粉機構，其通過與鋪粉裝置配合聯動，使定量落料的落料裝置與鋪粉裝置建立聯動關系，完成連續鋪粉。
[0020]本實用新型的第二個目的是通過如下技術方案實現的:所述送鋪粉機構還包括有一沿外部工作基臺往復運動并將所述料斗送出的粉料刮平形成粉床的鋪粉裝置，所述粉輥的回轉中心上轉動連接有輥帶動連桿，所述落料裝置設置于所述鋪粉裝置運動行程的一端，當所述鋪粉裝置經過這一端并運動至終點時，它驅動所述輥帶動連桿以驅動所述粉輥轉動并在所述鋪粉裝置的回程上完成落料。
[0021]通過采用上述技術方案，在鋪粉時，由于落料裝置是間歇性向工作基臺上輸出定量的粉料，完成落料動作，而此后則需要鋪粉裝置配合其運動，以其內部的刮刀將定量的粉料在工作基臺上刮平以形成均勻平整的粉床，本方案中，以輥帶動連桿作為驅動粉輥轉動完成出料的驅動元件，且出粉位置在鋪粉裝置的回程路線上，鋪粉裝置的回程就會將落到工作基臺的粉料刮平形成粉床，連續動作，工作效率高，且結構簡單易于實現。
[0022]作為優選地，所述粉輥的回轉中心上設置有驅動其復位至密封所述落粉口的扭
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[0023]通過采用上述技術方案，利用扭簧的彈性力，可以使粉輥可靠的回復至初始的密封所述落粉口的狀態，并且結構簡單，制造成本也較低。
[0024]進一步地，所述輥帶動連桿包括有兩根互成直角的支桿連接而成，所述兩根支桿之一轉動連接至所述粉輥的回轉中心，另一根朝向所述鋪粉裝置運動行程的終點設在，當所述鋪粉裝置經過這一端并運動至終點時，所述兩根支桿均轉過一個直角并驅動所述粉輥轉過90度。
[0025]通過采用上述技術方案，直角設置兩根支桿，則只要驅動其中一個支桿轉過90度，則另一根支桿也必然轉過90度，并帶動所述粉輥抓過90度，則平面設置的儲粉面也從水平密封落粉口的狀態轉變至豎直出料狀態，因而，結構上保證了粉腔內的粉料完全落出。
[0026]綜上所述，本實用新型具有以下有益效果:利用簡單的粉腔定量出料的形式，取代傳統的復雜齒形輥連續均勻出料所帶來的難以加工、粉腔的粉料堆積等問題，結構簡單易于實現;并且，配合輥帶連桿的結構，使落料與鋪粉配合起來，實現間歇出料連續鋪粉。
【附圖說明】
[0027]圖1是實施例1的三維結構視圖；
[0028]圖2是為顯示實施例1內部連接結構所做的截面視圖；
[0029]圖3是實施例2的粉輥的立體結構圖；
[0030]圖4是實施例3的粉輥的立體結構圖；
[0031 ]圖5是實施例4的粉輥的立體結構圖；
[0032]圖6是實施例5的三維結構視圖；
[0033]圖7是實施例6的整體結構視圖；
[0034]圖8是實施例6中裝置的初始狀態圖；
[0035]圖9是實施例6中鋪粉裝置一個行程終點的狀態圖。
[0036]圖中，1、料箱；1、落粉口；2、料斗;20、鋪粉口； 3、粉輥;30、儲粉面;4、粉腔;5、工作基臺；6、鋪粉裝置;60、刮刀;7、輥帶動連桿;70、支桿一;71、支桿二; 8、扭簧。
【具體實施方式】
[0037]以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0038]實施例1
[0039]—種增材制造設備落料裝置，包括有料斗2以及轉動設置于料斗2內腔的粉輥3，在粉輥3上設置有一成平面設置的儲粉面30，其與料斗2的內腔之間形成有粉腔4，用于定量向外部輸出粉料。在料斗2的上端設置有用于存儲粉料的料箱I，其上靠近料斗2的頂部開口的一端連通設置有落粉口 10，自料箱I上的落粉口 10進入粉腔4內的粉料受粉腔4形狀與尺寸的限制為固定的，料斗2的下方設置有與鋪設的粉床的寬度相同的鋪粉口 20，當粉輥3相對于料斗2內腔轉動時，粉腔4內的粉料通過鋪粉口 20掉落至工作基臺5上，而隨著粉輥3的進一步轉動至平面垂直于工作基臺時，粉輥3的其他部分逐漸封閉落粉口 10，以截至粉料的進一步掉落。
[0040]實施例2
[0041]—種增材制造設備落料裝置，與實施例1相同，其區別在于:儲粉面30成弧形曲面設置，且其弧形的兩端與落粉口 10相接，以形成固定尺寸的粉腔4。
[0042]實施例3
[0043]—種增材制造設備落料裝置，與實施例1相同，其區別在于:儲粉面30沿粉輥3的徑向平面的截面形狀為一等腰梯形，且梯形的大端與落粉口 10相接，以形成固定尺寸的粉腔4。
[0044]實施例4
[0045]—種增材制造設備落料裝置，與實施例1相同，儲粉面30沿粉輥3的徑向平面的截面形狀為一矩形，以在粉輥3與落粉口 10之間形成一個寬度與鋪粉口 20相適配的粉腔4。
[0046]實施例5
[0047]—種送鋪粉機構，包括有實施例1中所述的落料裝置，還包括有鋪粉裝置6，其包括有驅動其動作的外部動力源以及刮刀60，并且上述的落料裝置設置在鋪粉裝置6往復運動的終點之一。在粉輥3的回轉軸上轉動設置有輥帶動連桿7，其包括有連接至粉輥3的支桿一70以及朝向刮刀60往復運動的行程中點延伸的支桿二 71。當鋪粉裝置6在外部動力源的帶動下在工作基臺5上水平往復運動時，鋪粉裝置6碰觸支桿二 71，使其由水平狀態旋轉至豎直狀態，平面設置的儲粉面30由水平狀態旋轉至豎直狀態，將粉腔4內的全部粉料輸送至工作基臺5上，并且，落料位置位于刮刀60的回程路徑上，這樣，外部動力源帶動刮刀60回程時，將粉料直接鋪平以完成粉床的鋪設過程。
[0048]輥帶動連桿7恢復至水平狀態的方式有兩種，一是利用輥帶動連桿7的自重，讓其在自重作用下復位;二是在粉輥3的回轉中心上增加一個扭簧8，并在其兩個極限位置處設置限位塊，并使扭簧8的復位力與粉輥3恢復初始位置的方向一致。
[0049]本具體實施例僅僅是對本實用新型的解釋，其并不是對本實用新型的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本實用新型的權利要求范圍內都受到專利法的保護。
【主權項】
1.一種增材制造設備落料裝置，包括有料箱(I)，其特征在于:所述料箱(I)的下端的落粉口(10)上與其連通設置有定量向外部的工作基臺(5)輸出料粉的料斗(2)，所述料斗(2)的內腔設置有相對于所述料斗(2)可轉動以向外輸出定量粉料的粉輥(3)，所述粉輥(3)上設置有一儲粉面(30)，且所述儲粉面(30)與所述料斗(2)的內腔之間形成有粉腔(4)，當所述粉輥(3)相對于所述料斗(2)轉動時，所述粉腔(4)內的定量粉料輸出至外部工作基臺(5)上。2.根據權利要求1所述的增材制造設備落料裝置，其特征在于:所述儲粉面(30)為密封所述落粉口(10)的平面，且所述粉輥(3)的轉動帶動所述平面由水平密封落粉口(10)轉動豎直狀態時，所述粉輥(3)密封落粉口(10)并將定量的粉末輸出。3.根據權利要求2所述的增材制造設備落料裝置，其特征在于:所述料箱(I)的下端伸入所述料斗(2)內并使落粉口( 1)抵于所述平面上。4.根據權利要求1所述的增材制造設備落料裝置，其特征在于:所述儲粉面(30)為朝向所述粉輥(3)回轉中心方向凸出的曲面，且所述曲面的截面的弧長密封所述落粉口(10)。5.根據權利要求1所述的增材制造設備落料裝置，其特征在于:儲粉面(30)在所述粉輥(3)的徑向方向上的截面形狀為梯形，且所述梯形的大端密封所述落粉口(10)。6.根據權利要求1所述的增材制造設備落料裝置，其特征在于:所述儲粉面(30)在所述粉輥(3)的徑向方向上的截面形狀為頂部開口的矩形，且其兩側壁密封所述落粉口(10)。7.—種帶有如權利要求1至3任意一項所述的增材制造設備落料裝置的送鋪粉機構，其特征在于:所述送鋪粉機構還包括有一沿外部工作基臺(5)往復運動并將所述料斗(2)送出的粉料刮平形成粉床的鋪粉裝置(6)，所述粉輥(3)的回轉中心上轉動連接有輥帶動連桿(7)，所述落料裝置設置于所述鋪粉裝置(6)運動行程的一端，當所述鋪粉裝置(6)經過這一端并運動至終點時，它驅動所述輥帶動連桿(7)以驅動所述粉輥(3)轉動并在所述鋪粉裝置(6)的回程上完成落料。8.根據權利要求7所述的送鋪粉機構，其特征在于:所述粉輥(3)的回轉中心上設置有驅動其復位至密封所述落粉口( 1)的扭簧(8)。9.根據權利要求7所述的送鋪粉機構，其特征在于:所述輥帶動連桿(7)包括有兩根互成直角的支桿連接而成，所述兩根支桿之一轉動連接至所述粉輥(3)的回轉中心，另一根朝向所述鋪粉裝置(6)運動行程的終點設在，當所述鋪粉裝置(6)經過這一端并運動至終點時，所述兩根支桿均轉過一個直角并驅動所述粉輥(3)轉過90度。
【文檔編號】B22F3/105GK205660159SQ201620319844
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月15日
【發明人】闞鳳旭, 吳朋越
【申請人】北京易加三維科技有限公司