CN108262477B - 一种扇形结构的3d打印机的铺粉机构 - Google Patents

一种扇形结构的3d打印机的铺粉机构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种扇形结构的3D打印机的铺粉机构，包括有落粉机构、用于驱动落粉机构旋转的第二驱动机构和控制装置，所述控制装置包括有控制器和与控制器电性连接的传感器组件，所述落粉机构包括有用于承料的承料组件和用于限制落料量的限制组件，所述第二驱动机构包括有圆弧型的内齿圈和与内齿圈啮合的啮合组件，所述限制组件设置在承料组件内，所述啮合组件固定安装在承料组件上，所述啮合组件、承料组件和限制组件均与控制器电性连接，本发明铺粉的形状为扇形结构，壳体为扇形结构，能够减少每次打印物品时金属粉末的使用量，减少生产成本。

Description

一种扇形结构的3D打印机的铺粉机构
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种扇形结构的3D打印机的铺粉机构。
背景技术
3D打印即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有较多的领域都有所应用，现有打印设备的铺粉机构大多是水平滑动的运动形式，每次铺粉将整个打印平台的铺满，不管每次打印物品的大小需要的金属粉末都是同样多，使得大部分的金属粉末并没有起到作用，对于金属粉末的使用比较浪费。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种扇形结构的3D打印机的铺粉机构。
为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：
一种扇形结构的3D打印机的铺粉机构，包括有落粉机构、用于驱动落粉机构旋转的第二驱动机构和控制装置，所述控制装置包括有控制器和与控制器电性连接的传感器组件，所述落粉机构包括有用于承料的承料组件和用于限制落料量的限制组件，所述第二驱动机构包括有圆弧型的内齿圈和与内齿圈啮合的啮合组件，所述限制组件设置在承料组件内，所述啮合组件固定安装在承料组件上，所述啮合组件、承料组件和限制组件均与控制器电性连接。
进一步的，所述承料组件包括有承料斗和送料组件，所述承料斗水平设置且为长条状，所述承料斗沿着自身中心线自升降台的圆心至升降台的弧边方向的纵截面的面积逐渐增大。
进一步的，所述送料组件包括有水平设置在承料斗内的螺旋送料杆和固定安装在承料斗上的第一旋转电机，所述螺旋送料杆的轴线与承料斗的中心线重合，所述螺旋送料杆的一端与第一旋转电机的输出轴固定连接。
进一步的，所述限制组件包括有设置在承料斗内的限制辊和用于驱动限制辊旋转的第二旋转电机，所述限制辊为长条型的圆锥体，限制辊的小头端与指向升降平台的圆心，所述限制辊的轴线与螺旋送料杆的中心线平行，限制辊设置在螺旋送料杆的正下方，所述第二旋转电机的输出端与限制辊的小头端固定连接，所述第二旋转电机的轴线与限制辊的轴线重合。
进一步的，所述限制辊的圆锥面设置有若干个定量槽，所有所述定量槽沿着限制辊的轴线等角度差分布，所述定量槽为长条状且为半圆锥状的凹槽，定量槽的小头端与指向升降台的圆心。
进一步的，所述内齿圈固定安装在壳体上，所述内齿圈水平设置且其圆心设置在升降平台的正上方，所述承料斗的大头端设置有与内齿圈的底部滑动配合的转动轮。
进一步的，所述啮合组件包括有设置在承料斗上的齿轮和第三旋转电机，所述第三旋转电机安装在承料斗上，所述齿轮与内齿圈啮合，所述齿轮与第三旋转电机的输出轴固定连接。
进一步的，所述传感器组件包括有设置在承料组件上的接近传感器和若干个与接近传感器感应配合的感应块，所述接近传感器与控制器电性连接。
有益效果：本发明的一种扇形结构的3D打印机的铺粉机构，控制器同时控制第一旋转电机、第二旋转电机和第三旋转电机旋转，从而驱动承料斗旋转的同时，使得螺旋送料杆和限制辊旋转使得在铺粉的时候铺粉均匀，将升降平台铺粉完全后，控制器控制第一驱动组件和第二驱动组件驱动激光头对升降平台上的金属粉末进行灼烧，灼烧完成后，控制器控制第二旋转电机旋转带动升降平台下降一段距离，然后控制器控制铺粉机构进行反向旋转对升降平台进行再次铺粉，然后控制第一驱动机构带动激光头对金属粉末进行再一次灼烧，重复以上步骤，铺粉的形状为扇形结构，壳体为扇形结构，能够减少每次打印物品时金属粉末的使用量，减少生产成本。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图一；
图2为本发明的立体结构示意图二；
图3为本发明升降组件、壳体和第一驱动机构的立体结构示意图；
图4为本发明升降平台和铺粉机构的立体结构示意图一；
图5为本发明升降平台和铺粉机构的立体结构示意图二；
图6为本发明铺粉机构的立体结构示意图；
图7为图6的A处放大图；
图8为本发明承料组件的立体结构示意图；
图9为本发明限制组件的立体结构示意图；
图10为本发明限制辊的立体结构示意图；
图11为本发明第一驱动机构的立体结构示意图；
图12为本发明激光灼烧机构的立体结构示意图；
附图标记说明：壳体1，激光灼烧装置2，激光灼烧机构2a，滑台2a1，激光头2a2，步进电机2a3，矩形框架2a4，第一驱动机构2b，第一驱动组件2b1，第二驱动组件2b2，第一驱动电机2b3，滑块2b4，第一滑杆2b5，第二驱动电机2b6，第二滑杆2b7，升降平台3，升降组件3a，第二升降电机3a1，竖直杆3a2，铺粉机构4，落粉机构4a，第二驱动机构4b，承料组件4c，承料斗4c1，螺旋送料杆4c2，第一旋转电机4c3，限制组件4d，限制辊4d1，第二旋转电机4d2，定量槽4d3，啮合组件4f，第三旋转电机4f1，齿轮4f2，接近传感器5，感应块5a。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：
参照图1至图12所示的一种扇形结构的3D打印机，包括有水平截面为扇形的壳体1、设置在壳体1顶部的激光灼烧装置2、设置在壳体1内的升降平台3、铺粉机构4和控制装置，所述激光灼烧装置2包括有激光灼烧机构2a和用于驱动激光灼烧机构2a平移的第一驱动机构2b，所述铺粉机构4设置在升降平台3的正上方，所述升降平台3水平设置且为扇形结构，所述铺粉机构4包括有落粉机构4a和用于驱动落粉机构4a旋转的第二驱动机构4b，所述升降平台3的底部设置有用于驱动升降平台3升降的升降组件3a，所述控制装置包括有控制器和与控制器电性连接的传感器组件，控制器同时控制第二驱动机构4b驱动铺粉机构4将升降平台3铺粉完全后，控制器控制第一驱动机构2b驱动激光头2a2对升降平台3上的金属粉末进行灼烧，灼烧完成后，控制器控制升降组件3a带动升降平台3下降一段距离，然后控制器控制铺粉机构4进行反向旋转对升降平台3进行再次铺粉，然后控制第一驱动机构2b带动激光头2a2对金属粉末进行再一次灼烧，重复以上步骤。
所述激光灼烧机构2a包括有与第一驱动机构2b传动配合的滑台2a1、激光头2a2和用于微调激光头2a2的高度的微调组件，所述微调组件包括有矩形框架2a4和设置在矩形框架2a4内的步进电机2a3，所述矩形框架2a4的顶部设置有若干个呈矩阵分布的导向筒，所述激光头2a2安装在矩形框架2a4的底部，所述步进电机2a3的输出轴竖直朝上且固定连接有第一丝杆，所述滑台2a1的底部设置有与第一丝杆螺纹配合的螺纹筒和若干个与所有导向筒一一对应的导向杆，微调组件能够调整激光头2a2相对与升降平台3之间的初始距离，保证灼烧的效果。
所述第一驱动机构2b包括有用于驱动滑台2a1沿着升降平台3的其中一个直边方向来回行进的第一驱动组件2b1和用于驱动滑台2a1沿着升降平台3的另一个直边方向来回行进的第一驱动组件2b1，所述第一驱动组件2b1与第二驱动组件2b2滑动配合，第一驱动组件2b1能够驱动第二驱动组件2b2沿着自身的驱动方向行进，第一驱动组件2b1的驱动方向与第二驱动组件2b2的驱动方向垂直，保证激光头2a2能够平移到升降平台3的任何位置。
所述第一驱动组件2b1包括有两个沿着第二驱动组件2b2的驱动方向间隔排列的第一驱动电机2b3、两个滑块2b4和两个第一滑杆2b5，所有滑块2b4与所有第一滑杆2b5一一滑动配合，每个第一驱动电机2b3通过一个第二丝杆与一个滑块2b4传动配合，第一驱动电机2b3与控制器电性连接，控制器第一驱动电机2b3旋转，带动滑块2b4在第一滑杆2b5上滑动，使得第二驱动组件2b2在第一滑杆2b5上移动。
所述第二驱动组件2b2包括有第二驱动电机2b6、第三丝杆和两个第二滑杆2b7，每个所述第二滑杆2b7的两端分别与两个滑块2b4固定连接，所述第三丝杆的两端分别与两个滑块2b4转动配合，所述第二驱动电机2b6的输出轴与第三丝杆固定连接，所述滑台2a1的顶部同时与两个第二滑杆2b7滑动配合且与第三丝杆传动配合，第二驱动电机2b6与控制器电性连接，控制器控制第二驱动电机2b6旋转，带动滑台2a1在第二滑杆2b7的轴线方向来回行进。
所述升降组件3a包括有第二升降电机3a1和若干个竖直杆3a2，所述第二升降电机3a1设置在壳体1的底部，所述第二升降电机3a1的输出轴竖直向上贯穿壳体1底部延伸至升降平台3的正下方，所述升降电机的输出轴固定连接有第四丝杆，所述升降平台3的底部设置有与第四丝杆螺纹配合的连接筒，所有竖直杆3a2的顶端与升降平台3的底部固定连接，所有所述竖直杆3a2均与壳体1的底部滑动配合，控制器控制第二升降电机3a1旋转，第四丝杆旋转与连接筒之间实现竖直方向的位移，实现升降平台3的升降。
所述落粉机构4a包括有用于承料的承料组件4c和用于限制落料量的限制组件4d，所述第二驱动机构4b包括有圆弧型的内齿圈和与内齿圈啮合的啮合组件4f，通过啮合组件4f与内齿圈配合使得承料组件4c和限制组件4d旋转对升降平台3进行铺粉。
所述传感器组件包括有设置在承料组件4c上的接近传感器5和若干个与接近传感器5感应配合的感应块5a，所述接近传感器5与控制器电性连接，当接近传感器5检测到感应块5a，传送一个电信号给控制器，控制器控制啮合组件4f停止旋转。
所述承料组件4c包括有承料斗4c1和送料组件，所述承料斗4c1水平设置且为长条状，所述承料斗4c1沿着自身中心线自升降台的圆心至升降台的弧边方向的纵截面的面积逐渐增大，保证承料斗4c1对升降平台3进行均匀铺粉。
所述送料组件包括有水平设置在承料斗4c1内的螺旋送料杆4c2和固定安装在承料斗4c1上的第一旋转电机4c3，所述螺旋送料杆4c2的轴线与承料斗4c1的中心线重合，所述螺旋送料杆4c2的一端与第一旋转电机4c3的输出轴固定连接，所述承料斗4c1上设置有进料口，金属粉末由螺旋送料杆4c2输送至承料斗4c1任何位置。
所述限制组件4d包括有设置在承料斗4c1内的限制辊4d1和用于驱动限制辊4d1旋转的第二旋转电机4d2，所述限制辊4d1为长条型的圆锥体，限制辊4d1的小头端与指向升降平台3的圆心，所述限制辊4d1的轴线与螺旋送料杆4c2的中心线平行，限制辊4d1设置在螺旋送料杆4c2的正下方，所述第二旋转电机4d2的输出端与限制辊4d1的小头端固定连接，所述第二旋转电机4d2的轴线与限制辊4d1的轴线重合，第一旋转电机4c3每旋转一定角度，使得承料斗4c1落下一定量的金属粉末。
所述限制辊4d1的圆锥面设置有若干个定量槽4d3，所有所述定量槽4d3沿着限制辊4d1的轴线等角度差分布，所述定量槽4d3为长条状且为半圆锥状的凹槽，定量槽4d3的小头端与指向升降台的圆心，定量槽4d3内的金属粉末能够保证每滑过一定角度，使得承料斗4c1在经过升降平台3的面积，能得到等密度的金属粉末。
所述内齿圈固定安装在壳体1上，所述内齿圈水平设置且其圆心设置在升降平台3的正上方，所述承料斗4c1的大头端设置有与内齿圈的底部滑动配合的转动轮，所述啮合组件4f与内齿圈啮合，承料斗4c1远离内齿圈的一端与壳体1的内侧转动连接。
所述啮合组件4f包括有设置在承料斗4c1上的齿轮4f2和第三旋转电机4f1，所述第三旋转电机4f1安装在承料斗4c1上，所述齿轮4f2与内齿圈啮合，所述齿轮4f2与第三旋转电机4f1的输出轴固定连接，第三旋转电机4f1旋转，带动齿轮4f2与内齿圈啮合，带动承料斗4c1旋转对升降平台3进行铺粉。
工作原理：控制器同时控制第一旋转电机4c3、第二旋转电机4d2和第三旋转电机4f1旋转，从而驱动承料斗4c1旋转的同时，使得螺旋送料杆4c2和限制辊4d1旋转使得在铺粉的时候铺粉均匀，将升降平台3铺粉完全后，控制器控制第一驱动组件2b1和第二驱动组件2b2驱动激光头2a2对升降平台3上的金属粉末进行灼烧，灼烧完成后，控制器控制第二旋转电机4d2旋转带动升降平台3下降一段距离，然后控制器控制铺粉机构4进行反向旋转对升降平台3进行再次铺粉，然后控制第一驱动机构2b带动激光头2a2对金属粉末进行再一次灼烧，重复以上步骤。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种扇形结构的3D打印机的铺粉机构，设置在升降平台（3）的正上方，其特征在于：所述升降平台（3）水平设置且为扇形结构，所述铺粉机构包括有落粉机构(4a)、用于驱动落粉机构(4a)旋转的第二驱动机构(4b)和控制装置，所述控制装置包括有控制器和与控制器电性连接的传感器组件，所述落粉机构(4a)包括有用于承料的承料组件(4c)和用于限制落料量的限制组件(4d)，所述第二驱动机构(4b)包括有圆弧型的内齿圈和与内齿圈啮合的啮合组件(4f)，所述限制组件(4d)设置在承料组件(4c)内，所述啮合组件(4f)固定安装在承料组件(4c)上，所述啮合组件(4f)、承料组件(4c)和限制组件(4d)均与控制器电性连接；
所述承料组件(4c)包括有承料斗(4c1)和送料组件，所述承料斗(4c1)水平设置且为长条状，所述承料斗(4c1)沿着自身中心线自升降台的圆心至升降台的弧边方向的纵截面的面积逐渐增大；
所述送料组件包括有水平设置在承料斗(4c1)内的螺旋送料杆(4c2)和固定安装在承料斗(4c1)上的第一旋转电机(4c3)，所述螺旋送料杆(4c2)的轴线与承料斗(4c1)的中心线重合，所述螺旋送料杆(4c2)的一端与第一旋转电机(4c3)的输出轴固定连接；
所述限制组件(4d)包括有设置在承料斗(4c1)内的限制辊(4d1)和用于驱动限制辊(4d1)旋转的第二旋转电机(4d2)，所述限制辊(4d1)为长条型的圆锥体，限制辊(4d1)的小头端与指向升降平台(3)的圆心，所述限制辊(4d1)的轴线与螺旋送料杆(4c2)的中心线平行，限制辊(4d1)设置在螺旋送料杆(4c2)的正下方，所述第二旋转电机(4d2)的输出端与限制辊(4d1)的小头端固定连接，所述第二旋转电机(4d2)的轴线与限制辊(4d1)的轴线重合；
所述限制辊(4d1)的圆锥面设置有若干个定量槽(4d3)，所有所述定量槽(4d3)沿着限制辊(4d1)的轴线等角度差分布，所述定量槽(4d3)为长条状且为半圆锥状的凹槽，定量槽(4d3)的小头端与指向升降台的圆心。
2.根据权利要求1所述的一种扇形结构的3D打印机的铺粉机构，其特征在于：所述内齿圈固定安装在壳体(1)上，所述内齿圈水平设置且其圆心设置在升降平台(3)的正上方，所述承料斗(4c1)的大头端设置有与内齿圈的底部滑动配合的转动轮。
3.根据权利要求2所述的一种扇形结构的3D打印机的铺粉机构，其特征在于：所述啮合组件(4f)包括有设置在承料斗(4c1)上的齿轮(4f2)和第三旋转电机(4f1)，所述第三旋转电机(4f1)安装在承料斗(4c1)上，所述齿轮(4f2)与内齿圈啮合，所述齿轮(4f2)与第三旋转电机(4f1)的输出轴固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种扇形结构的3D打印机的铺粉机构，其特征在于：所述传感器组件包括有设置在承料组件(4c)上的接近传感器(5)和若干个与接近传感器(5)感应配合的感应块(5a)，所述接近传感器(5)与控制器电性连接。
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