CN103602978A

CN103602978A - 激光熔覆同步送粉器机械式自动转换装置

Info

Publication number: CN103602978A
Application number: CN201310497404.1A
Authority: CN
Inventors: 王明娣; 杭小琳; 冯志华; 王宏宇; 王传洋
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2014-02-26

Abstract

本发明公开了一种激光熔覆同步送粉器机械式自动转换装置，包括粉末存储容器和设于粉末存储容器上方的若干用于输送不同粉末的出粉管，所述粉末存储容器的底部与螺旋送粉机构相连，而螺旋送粉机构与混合器相连；其特征在于所述粉末存储容器的顶部设有弧面分度凸轮送粉机构，该机构包括蜗盘、与蜗盘配合的蜗轮杆及与蜗轮杆相连的蜗轮杆驱动电机，所述蜗盘上设有一个藉由蜗盘旋转而分别与上方的各出粉管相对的接粉口。本发明结构简单、体积小、制造成本低，且响应速度快，实现了激光熔覆制备梯度复合材料的自动化，能够大大提高生产效率，节约空间。

Description

激光熔覆同步送粉器机械式自动转换装置

技术领域

本发明涉及一种激光熔覆同步送粉器机械式自动转换装置。

背景技术

梯度功能复合材料（FGM）是为了满足服役极限条件，具有合理化的成分分布和组织结构，性能和功能呈梯度变化的一种新型复合材料。制备梯度功能材料的方法多种多样，其中有一种是激光熔覆法。激光熔覆法（LSC）是使基材与金属粉末在高能密度的激光束辐照下熔凝，形成冶金结合的一种新型加工制造技术。在成形过程中，通过精确地控制由送粉器喷嘴喷出的粉末的数量与成分比例，获得所需要的成分和结构极为重要。传统的粉末选择和成分比例控制工序均由人工完成，效率低，精度差。

目前亦有可实现激光熔覆送粉过程中对粉末实施自动转换的设备，但此类设备往往采用电磁阀和管路控制，不仅结构复杂，所占空间大，制造成本高，且阀门控制响应慢，转换效果差，生产效率低。

发明内容

本发明目的是：针对现有技术中送粉设备结构复杂，粉末混合效率低的问题，提供一种激光熔覆同步送粉器机械式自动转换装置，其结构简单、体积小、制造成本低，且响应速度快，实现了激光熔覆制备梯度复合材料的自动化，能够大大提高生产效率，节约空间。

本发明的技术方案是：一种激光熔覆同步送粉器机械式自动转换装置，包括粉末存储容器和设于粉末存储容器上方的若干用于输送不同粉末的出粉管，所述粉末存储容器的底部与螺旋送粉机构相连，而螺旋送粉机构与混合器相连；其特征在于所述粉末存储容器的顶部设有弧面分度凸轮送粉机构，该机构包括蜗盘、与蜗盘配合的蜗轮杆及与蜗轮杆相连的蜗轮杆驱动电机，所述蜗盘上设有一个藉由蜗盘旋转而分别与上方的各出粉管相对的接粉口。

进一步的，本发明还包括与出粉管数量对应的升降式接粉机构，所述升降式接粉机构均包括一位于出粉管和蜗盘之间的接粉漏斗及一驱动所述接粉漏斗作升降运动的升降驱动机构。升降式接粉机构设计的目的是确保出粉管在出粉时采用接粉漏斗进行承接过渡，防止粉尘四散浪费，造成计量不准确。

更进一步的，本发明中所述升降驱动机构为平面摆动槽凸轮机构，该平面摆动槽凸轮机构包括固定所述接粉漏斗的升降杆、平面槽型凸轮、摆动臂、平面槽型凸轮驱动电机和固定支架，所述摆动臂末端枢接至固定支架上，升降杆上设有横向滑槽，摆动臂前端枢接有与所述横向滑槽配合的第一滚轴，同时该摆动臂支抵于第二滚轴上，该第二滚轴与平面槽型凸轮上的凸轮槽配合。

进一步的，本发明中所述螺旋送粉机构包括与粉末存储容器底部连通的送粉管、设于送粉管内的螺旋送粉轴、通过联轴器与螺旋送粉轴连接以驱动其旋转的送粉轴驱动电机及固定在送粉管底部的振动器，所述送粉管一端与混合器连通。

优选的，本发明中所述送粉轴驱动电机为步进电机。

优选的，本发明中所述蜗轮杆驱动电机为步进电机。

优选的，本发明中所述平面槽型凸轮驱动电机为步进电机。

优选的，本发明中所述出粉管的数量为六根。

优选的，本发明中所述摆动臂上横向设有限制第二滚轴活动的限位长槽。将第二滚轴限制在限位长槽的范围内活动，也即达成第二滚轴与摆动臂之间的一种连接，确保第二滚轴不会乱跑。

同常规技术一样，本发明中所述的各出粉管末端分别与对应的储粉仓斗连接，储粉仓斗用于存储不同的金属粉末。出粉管内的粉末气载于出粉管内，通过控制出粉管内气体的通断来控制粉末的输出。气体的通断则由设于管路上的阀门及其控制***（PC机）控制。出粉管的具体数量根据实际需要而定，以六根为例说明本发明的工作方式如下：

弧面分度凸轮机构的上方为六根出粉管，六根出粉管中只能有一个与蜗盘的接粉口相对应。蜗轮杆驱动电机驱动蜗轮杆带动蜗盘旋转，改变接粉口的位置，使之与所需的出粉管相对应，完成所需金属粉末的转换。升降式接粉机构的作用是确保出粉管在出粉时能通过接粉漏斗进行承接过渡，防止粉尘四散浪费，造成计量不准确。接粉漏斗由平面摆动槽凸轮机构驱动升降。通过弧面分度凸轮机构与平面摆动槽凸轮机构的配合使得不同种类及比例的粉料落入粉末存储容器内。

粉末存储容器底部的螺旋送粉轴由送粉轴驱动电机带动，打散螺纹间的粉末（同时振动器带动送粉管振动）并将其送至混合器中。同常规技术一样，螺旋送粉轴的直径、牙型、螺距、齿高等参数会直接影响传输粉末的混合质量。最后混合粉末经混合器中的载流气体呈流体形式送出，完成整个送粉过程。

本发明的优点是：

1）本发明克服了人工预置粉末法效率低的缺点，针对人工预置粉末法和单路送粉法粉末混合不均匀的问题，本发明能够确保多种粉末在熔化前充分混合，得到致密均匀的涂层组织；既能自动转换金属粉末，又能将金属粉末充分混合，确保在制备梯度功能复合材料时，精确控制混合粉末的成分及其比例的要求，实现了激光熔覆制备梯度复合材料的自动化，解决了现有技术粉末利用率低、送粉器结构复杂的问题。

）本发明相比现有的转换设备，结构简单、体积小、易于机械加工，制造成本低；且由于采用机械式构架，响应速度快，能够大大提高生产效率，并节省设备的占地空间。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中的弧面分度凸轮送粉机构的单独俯视示意图；

图3为本发明中的升降式接粉机构的单独结构示意图。

其中：1、粉末存储容器；2、出粉管；3、混合器；4、蜗盘；4a、接粉口；5、蜗轮杆；6、接粉漏斗；7、升降杆；8、平面槽型凸轮；9、摆动臂；10、横向滑槽；11、第一滚轴；12、第二滚轴；13、送粉管；14、螺旋送粉轴；15、联轴器；16、振动器；17、限位长槽。

具体实施方式

实施例：结合图1~图3所示，本发明提供的这种激光熔覆同步送粉器机械式自动转换装置，其由粉末存储容器1、出粉管2、混合器3、弧面分度凸轮送粉机构、升降式接粉机构、螺旋送粉机构和混合器所组成。

本实施例中所述粉末存储容器1上方布置有六根用于输送不同粉末的出粉管2，所述粉末存储容器1的底部与螺旋送粉机构相连，而螺旋送粉机构与混合器3相连。本实施例中所述螺旋送粉机构由与粉末存储容器1底部连通的送粉管13、设于送粉管13内的螺旋送粉轴14、通过联轴器15与螺旋送粉轴14连接以驱动其旋转的送粉轴驱动电机（图中未画出）及固定在送粉管13底部的振动器16所构成，所述送粉管13一端与混合器3连通，具体结合图1所示。

本实施例中所述粉末存储容器1的顶部设有弧面分度凸轮送粉机构，该机构由蜗盘4、与蜗盘4配合的蜗轮杆5及与蜗轮杆5相连的蜗轮杆驱动电机（图中未画出），所述蜗盘4上设有一个藉由蜗盘4旋转而分别与上方的各出粉管2相对的接粉口4a，具体见图2所示。

本实施例中所述升降式接粉机构与出粉管2的数量对应，每个升降式接粉机构均由一位于出粉管2和蜗盘4之间的接粉漏斗6及一驱动所述接粉漏斗6作升降运动的升降驱动机构所构成。本实施例中所述升降驱动机构为平面摆动槽凸轮机构，具体结合图3所示，该平面摆动槽凸轮机构由固定所述接粉漏斗6的升降杆7、平面槽型凸轮8、摆动臂9、平面槽型凸轮驱动电机（图中未画出）和固定支架（图中未画出）所构成。具体结合图3所示，所述摆动臂9末端枢接至固定支架上，升降杆7上设有横向滑槽10，摆动臂9前端枢接有与所述横向滑槽10配合的第一滚轴11，同时该摆动臂9支抵于第二滚轴12上，该第二滚轴12与平面槽型凸轮8上的凸轮槽配合。本实施例中所述摆动臂9上横向设有限制第二滚轴12活动的限位长槽17。将第二滚轴12限制在限位长槽17的范围内活动，也即达成第二滚轴12与摆动臂9之间的一种连接，确保第二滚轴12不会乱跑。

本实施例中所述送粉轴驱动电机、蜗轮杆驱动电机和平面槽型凸轮驱动电机均为步进电机。

同常规技术一样，本发明中所述的各出粉管2末端分别与对应的储粉仓斗连接，储粉仓斗用于存储不同的金属粉末。出粉管2内的粉末气载于出粉管2内，通过控制出粉管2内气体的通断来控制粉末的输出。气体的通断则由设于管路上的阀门及其控制***（PC机）控制。

本发明的工作方式如下：

弧面分度凸轮机构的上方的六根出粉管2中只能有一个与蜗盘4的接粉口4a相对应。蜗轮杆驱动电机驱动蜗轮杆5带动蜗盘4旋转，改变接粉口4a的位置，使之与所需的出粉管2相对应，完成所需金属粉末的转换。升降式接粉机构的作用是确保出粉管2在出粉时能通过接粉漏斗6进行承接过渡，防止粉尘四散浪费，造成计量不准确。接粉漏斗6由平面摆动槽凸轮机构驱动升降。通过弧面分度凸轮机构与平面摆动槽凸轮机构的配合使得不同种类及比例的粉料落入粉末存储容器1内。

粉末存储容器1底部的螺旋送粉轴14由送粉轴驱动电机带动，打散螺纹间的粉末（同时振动器16带动送粉管13振动）并将其送至混合器3中。同常规技术一样，螺旋送粉轴14的直径、牙型、螺距、齿高等参数会直接影响传输粉末的混合质量。最后混合粉末经混合器3中的载流气体呈流体形式送出，完成整个送粉过程。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种激光熔覆同步送粉器机械式自动转换装置，包括粉末存储容器（1）和设于粉末存储容器（1）上方的若干用于输送不同粉末的出粉管（2），所述粉末存储容器（1）的底部与螺旋送粉机构相连，而螺旋送粉机构与混合器（3）相连；其特征在于所述粉末存储容器（1）的顶部设有弧面分度凸轮送粉机构，该机构包括蜗盘（4）、与蜗盘（4）配合的蜗轮杆（5）及与蜗轮杆（5）相连的蜗轮杆驱动电机，所述蜗盘（4）上设有一个藉由蜗盘（4）旋转而分别与上方的各出粉管（2）相对的接粉口（4a）。

2.根据权利要求1所述的激光熔覆同步送粉器机械式自动转换装置，其特征在于还包括与出粉管（2）数量对应的升降式接粉机构，所述升降式接粉机构均包括一位于出粉管（2）和蜗盘（4）之间的接粉漏斗（6）及一驱动所述接粉漏斗（6）作升降运动的升降驱动机构。

3.根据权利要求2所述的激光熔覆同步送粉器机械式自动转换装置，其特征在于所述升降驱动机构为平面摆动槽凸轮机构，该平面摆动槽凸轮机构包括固定所述接粉漏斗（6）的升降杆（7）、平面槽型凸轮（8）、摆动臂（9）、平面槽型凸轮驱动电机和固定支架，所述摆动臂（9）末端枢接至固定支架上，升降杆（7）上设有横向滑槽（10），摆动臂（9）前端枢接有与所述横向滑槽（10）配合的第一滚轴（11），同时该摆动臂（9）支抵于第二滚轴（12）上，该第二滚轴（12）与平面槽型凸轮（8）上的凸轮槽配合。

4.根据权利要求1所述的激光熔覆同步送粉器机械式自动转换装置，其特征在于所述螺旋送粉机构包括与粉末存储容器（1）底部连通的送粉管（13）、设于送粉管（13）内的螺旋送粉轴（14）、通过联轴器（15）与螺旋送粉轴（14）连接以驱动其旋转的送粉轴驱动电机及固定在送粉管（13）底部的振动器（16），所述送粉管（13）一端与混合器（3）连通。

5.根据权利要求4所述的激光熔覆同步送粉器机械式自动转换装置，其特征在于所述送粉轴驱动电机为步进电机。

6.根据权利要求1所述的激光熔覆同步送粉器机械式自动转换装置，其特征在于所述蜗轮杆驱动电机为步进电机。

7.根据权利要求3所述的激光熔覆同步送粉器机械式自动转换装置，其特征在于所述平面槽型凸轮驱动电机为步进电机。

8.根据权利要求1所述的激光熔覆同步送粉器机械式自动转换装置，其特征在于所述出粉管（2）的数量为六根。

9.根据权利要求3所述的激光熔覆同步送粉器机械式自动转换装置，其特征在于所述摆动臂（9）上横向设有限制第二滚轴（12）活动的限位长槽（17）。