阅读说明：本技术 一种3d打印设备的粉料自动落料铺料装置 (Automatic powder blanking and spreading device of 3D printing equipment ) 是由 陈礼成 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及3D打印技术领域,具体涉及一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置,包括有滑台、上料盒和落料盒,落料盒固定安装在滑台的活动部上,落料盒底部安装有驱动落料盒沿着滑台往复滑动的直线驱动器,上料盒固定安装在落料盒的顶部,上料盒上设置有水平放置并且工作区间从上料盒的一端延伸至上料盒另一端的输送机构,落料盒的顶部开设有连通至上料盒内部的入料口,上料盒和落料盒之间设置有封闭入料口的旋转开闭门,落料盒的底部开设有位于3D打印设备落粉区间正上方的出料口,落料盒的底部安装有封闭出料口的气压开闭门,落料盒上安装有工作端位于落料盒内部的喷气机构；该自动落料铺料装置能够不间断上料出料,并且落料均匀。(The invention relates to the technical field of 3D printing, in particular to an automatic powder blanking and spreading device of 3D printing equipment, which comprises a sliding table, the feeding box and the blanking box are fixedly arranged on the movable part of the sliding table, a linear driver for driving the blanking box to slide along the sliding table in a reciprocating mode is arranged at the bottom of the blanking box, the feeding box is fixedly arranged at the top of the blanking box, a conveying mechanism which is horizontally arranged and extends from one end of the feeding box to the other end of the blanking box in a working area is arranged on the feeding box, a feeding opening communicated to the inside of the feeding box is formed in the top of the blanking box, a rotary opening and closing door for sealing the feeding opening is arranged between the feeding box and the blanking box, a discharging opening which is located right above a powder falling area of the 3D printing equipment is formed in the bottom of the blanking box, an air pressure opening and closing door for sealing the discharging opening is arranged at the bottom of the blanking box; the automatic blanking and spreading device can continuously feed and discharge materials and has uniform blanking.)

一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置。

背景技术

金属3D打印机成形时，先在工作台上用供料装置铺粉系统铺一层粉末材料，然后，激光束在计算机的控制下，根据截面轮廓的信息，对实体部分的粉末进行扫描，使粉末的温度升至熔点以上，被扫描到的粉末熔化后又降到熔点以下，相互粘结得到一个烧结面，非扫描区的粉末仍呈松散状，作为工件和下一层粉末的支撑。一层成形完成后，工作台下降一层的高度，再进行下一层的铺料和成形，如此循环，最终成型三维实体零件，现有装置设计采用的是一个工作缸加一个供料缸的双缸结构，提供送供料缸的上下往复运动和工作缸上左右往复运动的铺粉辊相互配合实现铺粉动作。

由于金属3D打印机设备一般采用500W以上大功率光纤激光器，激光器输出激光经扩束镜和动态聚焦单元后，由两扫描振镜实现x、y轴方向扫描，在此光路中如果光束经过的镜片上有微小粉尘都会造成镜片的烧毁，所以对激光扫描系统的密封有着非常高的要求。

工作缸和供料缸被固定在主机架上，在加工过程中，当一层扫描完成后，工作缸活塞和供料缸活塞在工作缸电机和供料电机的驱动下分别上下移动一个加工层片厚度的距离，由铺粉机构将供料缸中推出的粉末材料推到工作缸上方，均匀形成一层待融化粉层。

如果在大气环境下进行快速成型加工，由于氧化作用的存在，成型件的表面及内部性能都会有极大影响，严重影响成型件的机械性能和物理性能，所以工作室内必须预抽真空，且需加入氩气或氮气保护气体，并带气体净化装置，以保证激光扫描系统工作在无尘状态。

现有金属3D打印机所使用的供料装置为了保证加工产品不被氧化，把供料缸和成型舱一起使用抽真空装置，导致供料装置体积庞大，现有供料装置由于抽真空时间较长，造成设备生产效率较低。

现有快速成型供粉为供料缸供粉，供料缸装粉量远大于成型所需的粉量，成型完成后要将多余的粉收集起来，以防止金属粉与空气接触发生氧化，工作量大；由于供料缸中的金属粉的余量较多，金属粉在生产完成后，开密封舱门取产品过程中金属粉易氧化；成型密封舱容积较大，抽真空需较长时间才能达到要求，生产效率容易受到影响；由于供料缸的存在，设备体积庞大。

中国专利CN109570505A公开了一种金属粉末供料装置及3D打印机，金属粉末供料装置包括安装支架、铺料组件和供料组件，铺料组件包括铺料板和刮刀，铺料板安装于安装支架上，刮刀滑动安装于铺料板的一端且与铺料板共同围设形成铺料区，各供料组件均包括料仓和振动电机，振动电机安装于料仓上，料仓的一端安装在安装支架上且位于铺料板一端的上方，料仓的另一端设有用于朝向铺料区内放料的出料口，料仓上安装有调节出料口大小的调节件，使用时，通过调整好出料口的大小，则控制振动电机启动或闭合，即可实现金属料粉往铺料区内添加的量，从而实现了往铺料区内进行定量供料的目的，有效地减少材料的浪费，以及提升供料的准确性。

该专利公开的金属粉末供料装置仅仅通过振动下料，随着盒体内粉料的逐渐减少，下料速度也会降低，造成铺料不均匀的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置，该自动落料铺料装置能够不间断上料出料，并且落料均匀。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置，包括有滑台、上料盒和落料盒，滑台固定安装在3D打印设备落粉区间的两侧，落料盒固定安装在滑台的活动部上，落料盒底部安装有驱动落料盒沿着滑台往复滑动的直线驱动器，上料盒固定安装在落料盒的顶部，上料盒上设置有水平放置并且工作区间从上料盒的一端延伸至上料盒另一端的输送机构，落料盒的顶部开设有连通至上料盒内部的入料口，上料盒和落料盒之间设置有封闭入料口的旋转开闭门，落料盒的底部开设有位于3D打印设备落粉区间正上方的出料口，落料盒的底部安装有封闭出料口的气压开闭门，落料盒上安装有工作端位于落料盒内部的喷气机构。

作为一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置的一种优选方案，直线驱动器包括有齿条、第一伺服电机和齿轮，齿条固定安装在3D打印设备落粉区间的旁侧并且平行于滑台，第一伺服电机固定安装在落料盒的底部，齿轮固定安装在第一伺服电机的输出轴上，齿条和齿轮啮合。

作为一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置的一种优选方案，上料盒包括有顶板、周壁和底板，顶板水平设置，周壁自顶板的边缘竖直向下延伸，底板水平设置并且与周壁的底端固定连接，底板的断面为半圆环形状，底板的中间设置有连通至落料盒的第一开口，第一开口为长条形状，顶板的顶部的一侧设置有贯穿顶板连通至上料盒内部的入料口。

作为一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置的一种优选方案，上料盒还包括有可视窗，可视窗嵌入式地安装在顶板上。

作为一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置的一种优选方案，输送机构包括有第二伺服电机和螺旋杆，第二伺服电机固定安装在上料盒外部的一端，螺旋杆可旋转地安装在上料盒的内部，螺旋杆的输入轴与第二伺服电机的输出轴传动连接。

作为一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置的一种优选方案，旋转开闭门包括有连接件和封条，封条通过连接件与螺旋杆固定连接，连接件设置在封条的两端，封条的截面形状为扇环形状，工作状态下，封条位于螺旋杆的正下方并且封堵住第一开口。

作为一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置的一种优选方案，落料盒包括有竖板、斜板、底板、加强筋，竖板沿着周壁的底边竖直向下延伸，斜板沿着竖板的底边倾斜向下并且向内延伸，底板沿着斜板的底边水平向外延伸，若干加强筋竖直设置并且固定连接竖板的底边和底板的侧边。

作为一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置的一种优选方案，喷气机构包括有气源、阀门和若干喷嘴，喷嘴并排安装在斜板上，喷嘴贯穿斜板设置，气源通过阀门与喷嘴的进气端连通。

作为一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置的一种优选方案，气压开闭门包括有固定安装在落料盒的底端并且分别位于出料口两侧的轴承座，轴承座上可旋转地安装有转轴，转轴上固定安装有封板，封板朝向落料盒的一面固定安装有橡胶垫，封板的旁侧设置有固定安装在落料盒的底部并且驱动封板罩盖在出料口上的回弹件。

作为一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置的一种优选方案，回弹件包括有驱动杆、扭簧座和扭簧，驱动杆平行于转轴并且与封板固定连接，扭簧座固定安装在落料盒的底部，扭簧的两端分别与驱动杆、扭簧座固定连接。

本发明的有益效果：

滑台用于引导落料盒在3D打印设备落粉区间正上方滑动的方向，直线驱动器用于驱动落料盒沿着滑台水平移动，上料盒用于向落料盒输送粉料，输送机构用于将上料盒内部的粉料均匀地填充至上料盒的每个部位，旋转开闭门用于开闭落料盒的入料口，气压开闭门用于开闭落料盒的出料口，喷气机构用于向落料盒内部喷气，使得落料盒内部的粉料呈雾化状态，落料时，直线驱动器驱动落料盒自3D打印设备落粉区间的一侧移动至另一侧，旋转开闭门封闭落料盒的入料口，喷气机构向落料盒内部喷气使得落料盒内部的粉料均匀地雾化，同时气压驱动气压开闭门开启，均匀雾化的粉料通过出料口落到3D打印设备落粉区间上，落粉结束后喷气机构关闭，落料盒内部无高压的情况下气压开闭门也随之关闭，输送机构和旋转开闭门同时开启将上料盒内部的粉料输送至落料盒内部。

1、该自动落料铺料装置能够不间断上料出料；

2、该自动落料铺料装置落料均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例所述的一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置的立体图；

图2是本发明实施例所述的一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置的侧视图；

图3是本发明实施例所述的一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置的立体分解图；

图4是本发明实施例所述的一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置的俯视图；

图5是图4的A-A方向剖视图；

图6是图5的立体图；

图7是图4的B-B方向剖视图；

图8是图7的立体图；

图9是本发明实施例所述的一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置的开启侧板的立体图；

图10是本发明实施例所述的一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置隐去滑台的立体图；

图11是图10的C处局部放大图；

图中：

1、滑台；

2、直线驱动器；2a、齿条；2b、第一伺服电机；2c、齿轮；

3、上料盒；3a、顶板；3b、周壁；3c、底板；3c1、第一开口；3d、入料口；3e、可视窗；

4、输送机构；4a、第二伺服电机；4b、螺旋杆；

5、旋转开闭门；5a、连接件；5b、封条；

6、落料盒；6a、竖板；6b、斜板；6c、底板；6d、加强筋；

7、喷气机构；7a、喷嘴；

8、气压开闭门；8a、轴承座；8b、转轴；8c、封板；8c1、橡胶垫；8d、回弹件；8d1、驱动杆；8d2、扭簧座；8d3、扭簧。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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发明和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，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，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1至图11所示的一种3D打印设备的粉料自动落料铺料装置，包括有滑台1、上料盒3和落料盒6，滑台1固定安装在3D打印设备落粉区间的两侧，落料盒6固定安装在滑台1的活动部上，落料盒6底部安装有驱动落料盒6沿着滑台1往复滑动的直线驱动器2，上料盒3固定安装在落料盒6的顶部，上料盒3上设置有水平放置并且工作区间从上料盒3的一端延伸至上料盒3另一端的输送机构4，落料盒6的顶部开设有连通至上料盒3内部的入料口，上料盒3和落料盒6之间设置有封闭入料口的旋转开闭门5，落料盒6的底部开设有位于3D打印设备落粉区间正上方的出料口，落料盒6的底部安装有封闭出料口的气压开闭门8，落料盒6上安装有工作端位于落料盒6内部的喷气机构7。

滑台1用于引导落料盒6在3D打印设备落粉区间正上方滑动的方向，直线驱动器2用于驱动落料盒6沿着滑台1水平移动，上料盒3用于向落料盒6输送粉料，输送机构4用于将上料盒3内部的粉料均匀地填充至上料盒3的每个部位，旋转开闭门5用于开闭落料盒6的入料口，气压开闭门8用于开闭落料盒6的出料口，喷气机构7用于向落料盒6内部喷气，使得落料盒6内部的粉料呈雾化状态，落料时，直线驱动器2驱动落料盒6自3D打印设备落粉区间的一侧移动至另一侧，旋转开闭门5封闭落料盒6的入料口，喷气机构7向落料盒6内部喷气使得落料盒6内部的粉料均匀地雾化，同时气压驱动气压开闭门8开启，均匀雾化的粉料通过出料口落到3D打印设备落粉区间上，落粉结束后喷气机构7关闭，落料盒6内部无高压的情况下气压开闭门8也随之关闭，输送机构4和旋转开闭门5同时开启将上料盒3内部的粉料输送至落料盒6内部。

直线驱动器2包括有齿条2a、第一伺服电机2b和齿轮2c，齿条2a固定安装在3D打印设备落粉区间的旁侧并且平行于滑台1，第一伺服电机2b固定安装在落料盒6的底部，齿轮2c固定安装在第一伺服电机2b的输出轴上，齿条2a和齿轮2c啮合。

第一伺服电机2b工作驱动齿轮2c在齿条2a上旋转，从而通过齿条2a和齿轮2c的啮合驱动第一伺服电机2b带动落料盒6在滑台1上水平滑动。

上料盒3包括有顶板3a、周壁3b和底板3c，顶板3a水平设置，周壁3b自顶板3a的边缘竖直向下延伸，底板3c水平设置并且与周壁3b的底端固定连接，底板3c的断面为半圆环形状，底板3c的中间设置有连通至落料盒6的第一开口3c1，第一开口3c1为长条形状，顶板3a的顶部的一侧设置有贯穿顶板3a连通至上料盒3内部的入料口3d。

顶板3a、周壁3b和底板3c组合成一个断面为漏斗形状的盒体，该盒体通过位于其顶部一侧的入料口3d入料，该盒体通过连通上料盒3与落料盒6的第一开口3c1出料，第一开口3c1即为落料盒6的入料口，粉料通过入料口3d注入后，输送机构4将进入到上料盒3一侧的粉料均匀地输送至上料盒3内部的每一处，然后旋转开闭门5开启即可使得上料盒3内部均匀分散的粉料通过第一开口3c1进入到落料盒6内部。

上料盒3还包括有可视窗3e，可视窗3e嵌入式地安装在顶板3a上。

可视窗3e可供工作人员观察上料盒3内部储料的情况，从而判断输送机构4是否将粉料均匀地填满上料盒3的每一处。

输送机构4包括有第二伺服电机4a和螺旋杆4b，第二伺服电机4a固定安装在上料盒3外部的一端，螺旋杆4b可旋转地安装在上料盒3的内部，螺旋杆4b的输入轴与第二伺服电机4a的输出轴传动连接。

第二伺服电机4a和螺旋杆4b组合成常见的螺旋送料机，通过螺旋叶片将上料盒3内部的粉料从其一端向另一端输送。

旋转开闭门5包括有连接件5a和封条5b，封条5b通过连接件5a与螺旋杆4b固定连接，连接件5a设置在封条5b的两端，封条5b的截面形状为扇环形状，工作状态下，封条5b位于螺旋杆4b的正下方并且封堵住第一开口3c1。

第二伺服电机4a工作时，螺旋杆4b和封条5b共同旋转，螺旋杆4b将粉料从上料盒3的一端输送至上料盒3的另一端，同时封条5b不断地开闭第一开口3c1，工作人员通过可视窗3e贯穿上料盒3内部，判断粉料填满上料盒3或者落料盒6时关闭输送机构4，同时使得封条5b封闭住第一开口3c1。

落料盒6包括有竖板6a、斜板6b、底板6c、加强筋6d，竖板6a沿着周壁3b的底边竖直向下延伸，斜板6b沿着竖板6a的底边倾斜向下并且向内延伸，底板6c沿着斜板6b的底边水平向外延伸，若干加强筋6d竖直设置并且固定连接竖板6a的底边和底板6c的侧边。

竖板6a和斜板6b组合成一个截面为漏斗形状的盒体，底板6c和加强筋6d组合成支撑该漏斗形盒体的支架，使得落料盒6得以固定安装在滑台1的活动部上。

喷气机构7包括有气源、阀门和若干喷嘴7a，喷嘴7a并排安装在斜板6b上，喷嘴7a贯穿斜板6b设置，气源通过阀门与喷嘴7a的进气端连通。

气源可以是高压气瓶组，高压气瓶通过电磁阀等阀门开关向喷嘴7a供气，喷嘴7a为雾化喷头，喷嘴7a将落料盒6内部储存的粉料喷成雾态，使得落料盒6内部的粉料均匀分布并且可以均匀出料。

气压开闭门8包括有固定安装在落料盒6的底端并且分别位于出料口两侧的轴承座8a，轴承座8a上可旋转地安装有转轴8b，转轴8b上固定安装有封板8c，封板8c朝向落料盒6的一面固定安装有橡胶垫8c1，封板8c的旁侧设置有固定安装在落料盒6的底部并且驱动封板8c罩盖在出料口上的回弹件8d。

回弹件8d通过自身的回弹力驱动封板8c通过转轴8b环绕轴承座8a的轴线旋转，封板8c始终朝向罩盖住出料口的方向旋转，非出料状态下，封板8c通过橡胶垫8c1紧紧地密封住出料口，使得落料盒6内部的粉料无法通过出料口下落。

回弹件8d包括有驱动杆8d1、扭簧座8d2和扭簧8d3，驱动杆8d1平行于转轴8b并且与封板8c固定连接，扭簧座8d2固定安装在落料盒6的底部，扭簧8d3的两端分别与驱动杆8d1、扭簧座8d2固定连接。

扭簧8d3固定安装在扭簧座8d2上，扭簧8d3通过自身的回弹力向着驱动杆8d1输出驱动其远离落料盒6的力，封板8c的工作部和驱动杆8d1分别位于转轴8b的两侧，从而使得封板8c得以朝向落料盒6的方向移动。

本发明的工作原理：

滑台1用于引导落料盒6在3D打印设备落粉区间正上方滑动的方向，直线驱动器2用于驱动落料盒6沿着滑台1水平移动，上料盒3用于向落料盒6输送粉料；

粉料通过入料口3d注入，第二伺服电机4a和螺旋杆4b组合成常见的螺旋送料机，通过螺旋叶片将上料盒3内部的粉料从其一端向另一端输送，第二伺服电机4a工作时，螺旋杆4b和封条5b共同旋转，螺旋杆4b将粉料从上料盒3的一端输送至上料盒3的另一端，同时封条5b不断地开闭第一开口3c1，工作人员通过可视窗3e贯穿上料盒3内部，判断粉料填满上料盒3或者落料盒6时关闭输送机构4，同时使得封条5b封闭住第一开口3c1；

气源可以是高压气瓶组，高压气瓶通过电磁阀等阀门开关向喷嘴7a供气，喷嘴7a为雾化喷头，喷嘴7a将落料盒6内部储存的粉料喷成雾态，使得落料盒6内部的粉料均匀分布并且可以均匀出料；

喷气机构7喷气使得落料盒6内部的气压升高，高压驱动封板8c克服回弹件8d的回弹力开启，均匀雾化的粉料通过出料口落到3D打印设备落粉区间上，落粉结束后喷气机构7关闭，落料盒6内部无高压的情况下气压开闭门8也随之关闭，输送机构4和旋转开闭门5同时开启将上料盒3内部的粉料输送至落料盒6内部。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。