CN117719159B - 一种增材制造设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及增材制造相关领域，公开了一种增材制造设备，包括称接板,所述称接板上对称开始有两个装卸槽，两个所述装卸槽内均可拆卸安装有储料罐，两个托盘，两个所述托盘均通过与之滑动配合的导向杆滑动安装于所述称接板底部，所述托盘与所述装卸槽同心设置，所述托盘与安装于所述称接板底部的升降组件连接，所述升降组件包括转动安装于所述称接板底部的两个丝杆，通过两个丝杆与螺纹套筒的螺纹配合对托盘及储料罐进行抬升，在储料罐上升至行程末端后通过退料爪进行限位，此处的限位是根据储料罐内是否有耗材，如有耗材这退料爪不能对储料罐进行限位，在称接板进行旋转时，处于将已用尽的储料罐拆除的同时，将装载耗材的储料罐安装。

Description

一种增材制造设备及方法

技术领域

本发明涉及增材制造相关领域，具体为一种增材制造设备及方法。

背景技术

增材制造为3D打印（3DP）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；

实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。

随着时代的进步和科学的不断发展，现在的3D打印技术已非常成熟，而在耗材的供给上，尤其是粉状耗材，大多为对存储耗材的盒/箱体进行更换；

在对存储耗材的盒/箱体进行更换时，一般是人工进行更换，通常需要3-5分钟完成更换，进而在此时间内，打印枪处于持续加热状态，容易造成损坏，如关闭打印枪，再次开启进行加热时，易出现加热不均匀的现象，并且，更换耗材时间较长会使所打印的物件出现瑕疵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增材制造设备及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种增材制造设备，包括:

称接板,所述称接板上对称开始有两个装卸槽，两个所述装卸槽内均可拆卸安装有储料罐；

两个托盘，所述托盘底部固定有两个导向杆，两个所述托盘均通过与之滑动配合的所述导向杆滑动安装于所述称接板底部，所述托盘与所述装卸槽同心设置，所述托盘与安装于所述称接板底部的升降组件连接，所述升降组件包括转动安装于所述称接板底部的两个丝杆，两个所述丝杆外侧均套设有与之螺纹配合的螺纹套筒，所述螺纹套筒贯穿所述托盘并与所述托盘固定；

支撑板，所述支撑板底部固定有安装架，所述安装架内固定有隔板，所述隔板上固定有电机，所述称接板居中位置固定有传动轴，所述传动轴与所述电机的输出轴同轴固定，所述支撑板底部还安装有驱动组件，所述驱动组件连接所述丝杆。

优选的，两个所述装卸槽上均开设有限位槽，所述限位槽与固定于所述储料罐顶部的限位片配合；

其中，所述限位片底部设置有倾斜面；

所述支撑板底部还固定有封堵板，所述封堵板与其中一个所述装卸槽同心设置。

优选的，所述驱动组件包括转动安装于所述称接板底部侧端的第一齿轮，所述称接板底部还转动安装有与所述第一齿轮啮合的齿环，所述齿环与所述装卸槽同心设置；

所述称接板底部还转动安装有传动管，所述传动管上同轴固定有与所述齿环配合的第二齿轮，所述传动管通过往复组件连接所述丝杆；

所述支撑板远离所述封堵板一侧固定有与所述第一齿轮配合的齿条。

优选的，所述称接板底部开设有两个环状导向槽，两个所述环状导向槽内均滑动安装有环状导向条，所述环状导向条与所述齿环固定；

其中，所述环状导向槽与所述装卸槽同心设置，且直径大于所述装卸槽。

优选的，所述往复组件包括第一不完全齿轮和第二不完全齿轮，所述第二不完全齿轮及所述第一不完全齿轮分别处于所述丝杆两侧，所述第一不完全齿轮与所述第二不完全齿轮之间通过第二传动链连接，所述丝杆上同轴固定有与所述第二不完全齿轮及所述第一不完全齿轮配合的第三齿轮，所述第一不完全齿轮通过第一传动链连接所述传动管。

优选的，所述第一不完全齿轮上同轴固定有棘爪盘，所述棘爪盘外侧套设有与之配合的棘齿筒，所述棘齿筒通过支架转动安装于所述称接板底部；

其中，所述棘齿筒通过第一传动链连接所述传动管；

所述传动管内安装有发条。

优选的，所述棘爪盘包括盘体，所述盘体上弹***接有多个棘爪，所述盘体所述棘爪与所述棘齿筒配合。

优选的，所述称接板上还等距固定有多个退料爪，所述退料爪顶部设置有与之一体成型的双面倾斜块；

其中，所述退料爪呈圆周排列。

优选的，所述封堵板底部设置有弧形面，所述弧形面与所述储料罐配合。

一种增材制造方法，采用所述的增材制造设备，包括以下步骤:

步骤一、通过电机驱动称接板转动，在称接板转动时带动第一齿轮以电机的输出轴为圆心做圆周运动；

步骤二、在第一齿轮转动时通过齿环带动传动管及第二齿轮转动，进而通过传动管带动往复组件工作，通过往复组件带动丝杆顺时针转动后逆时针转动，丝杆通过与螺纹套筒的螺纹配合带动托盘进行竖立运动进而带动储料罐竖立上升；

步骤三、在储料罐竖立上升至行程末端后，通过退料爪对储料罐限位，以便于取出储料罐；

步骤四、在封堵板转动180°后完成对储料罐的更换，且同时完成替换出的一个储料罐取出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本申请提供了一种用于快速更换储料罐的装置，通过两个丝杆与螺纹套筒的螺纹配合对托盘及储料罐进行抬升，在储料罐上升至行程末端后通过退料爪进行限位，此处的限位是根据储料罐内是否有耗材，如有耗材则退料爪不能对储料罐进行限位；

在储料罐通过退料爪限位后，可通过相关设备更换储料罐或向其内部添加耗材，通过耗材的重量使退料爪解除限位并使储料罐复位；

在称接板进行旋转时，处于将已用尽的储料罐拆除的同时，将装载耗材的储料罐安装，进而在储料罐的更换上速度相对较快；

其中，驱使两个丝杆转动是在称接板转动完成后通过发条储备势能并释放的方式实现，进而无需动力源。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为图1的仰视图；

图3为本发明中驱动组件的结构示意图；

图4为图3的央视图；

图5为本发明中棘爪盘的结构示意图；

图6为本发明中退料爪及传动轴的结构示意图；

图7为本发明中封堵板的弧形面示意图；

图8为本发明中称接板的剖面图；

图9为图8中A处的放大图；

图10为图8中B处的放大图。

图中：1、支撑板；2、封堵板；3、称接板；4、第一齿轮；5、储料罐；6、齿环；7、传动管；8、第二齿轮；9、第一不完全齿轮；10、第一传动链；11、支架；12、导向杆；13、丝杆；14、托盘；15、第二不完全齿轮；16、齿条；17、第三齿轮；18、发条；19、棘齿筒；20、棘爪盘；21、第二传动链；22、安装架；23、电机；24、隔板；25、退料爪；26、环状导向槽；27、环状导向条；28、限位槽；29、限位片；30、传动轴；31、螺纹套筒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：一种增材制造设备，包括称接板3,称接板3上对称开始有两个装卸槽，两个装卸槽内均可拆卸安装有储料罐5；

两个托盘14，两个托盘14均通过与之滑动配合的导向杆12滑动安装于称接板3底部，托盘14与装卸槽同心设置，托盘14与安装于称接板3底部的升降组件连接，升降组件包括转动安装于称接板3底部的两个丝杆13，两个丝杆13外侧均套设有与之螺纹配合的螺纹套筒31，螺纹套筒31贯穿托盘14并与托盘14固定；

支撑板1，支撑板1固定于打印设备的指定供料位置，支撑板1底部固定有安装架22，安装架22内固定有隔板24，隔板24上固定有电机23，称接板3居中位置固定有传动轴30，传动轴30与电机23的输出轴同轴固定，支撑板1底部还安装有驱动组件，驱动组件连接丝杆13。

进一步的，本发明中，两个储料罐5作为打印设备的供料箱，且两个储料罐5为交替工作，为了便于表述在此，将两个储料罐5分别命名为一号储料罐和二号储料罐；

在常态下，通过一号储料罐给予打印设备供料，在一号储料罐内的耗材即将耗尽时电机23工作，在电机23工作时输出轴通过传动轴30带动称接板3转动180°，使二号存储罐运动至第一存储罐的位置，通过第二存储罐顶替一号存储罐的供料，然后在称接板3转动完成后驱使升降组件工作，使一号存储进行抬升从装卸内抽出，以便于相关人员对耗材的添加；

通过上述方法可在极短时间内完成耗材供料的更换，进而解决本发明提出的问题；

其中，本发明在将耗材不足的一号存储罐转动至另一侧后，在通过二号存储罐供料后对一号存储罐的耗材进行添加或更换另一存储罐。

两个装卸槽上均开设有限位槽28，限位槽28与固定于储料罐5顶部的限位片29配合；

其中，限位片29底部设置有倾斜面，对应限位槽28内也设置有与倾斜面配合的倾斜面，以确保限位片29处于限位槽28内的贴合；

支撑板1底部还固定有封堵板2，封堵板2与其中一个装卸槽同心设置。

封堵板2底部设置有弧形面，弧形面与储料罐5配合；

其中，封堵板2包括板体，板体底部设置柔性部，弧形面处于柔性部远离板体一侧。

进一步的，在储料罐5转动至封堵板2底部时可通过弧形面使柔性部发生一定程度的形变，在储料罐5与封堵板2同心后复位，并对储料罐5进行密封；

再进一步的，通过在储料罐5上设置限位槽28的方可在储料罐5安装至装卸槽内时，储料罐5不会因自身重力导致储料罐5脱离装卸槽及称接板3；

其中，封堵板2起到密封的作用，一般粉状耗材是采用先储料罐5内增压的方式进行耗材的输送，从而可通过封堵板2对正处供料的一个储料罐5进行密封，而在装卸槽上设置限位槽28，可使限位片29嵌入限位槽28内，进而使称接板3顶部呈平整状态，以便于与封堵板2的配合。

驱动组件包括转动安装于称接板3底部侧端的第一齿轮4，称接板3底部还转动安装有与第一齿轮4啮合的齿环6，齿环6与装卸槽同心设置；

称接板3底部还转动安装有传动管7，传动管7上同轴固定有与齿环6配合的第二齿轮8，传动管7通过往复组件连接丝杆13；

支撑板1远离封堵板2一侧固定有与第一齿轮4配合的齿条16。

齿条16为圆形的四分之一，齿条16位于第一齿轮4的运动路径中。

进一步的，在通过电机23驱使称接板3转动时带动第一齿轮4围绕称接板3中心处做圆周运行，当第一齿轮4运动至与齿条16啮合时转动，此过程中第一齿轮4在处于圆周转动的同时进行自转；

在第一齿轮4进行自转时带动齿环6转动，在齿环6转动时通过第二齿轮8带动传动管7转动，从而在传动管7转动时通过往复组件带动丝杆13转动；

其中，上述本发明有两个驱动组件，两个驱动组件对应与两个丝杆13连接，对应的两个驱动组件中有两个第一齿轮4，当第一齿轮4运动至与齿条16啮合时驱使对应的丝杆13转动；

还需要说明的是，齿条16的位置处于称接板3转动至储料罐5与封堵板2完全脱离后的位置。

称接板3底部开设有两个环状导向槽26，两个环状导向槽26内均滑动安装有环状导向条27，环状导向条27与齿环6固定；

其中，环状导向槽26与装卸槽同心设置，且直径大于装卸槽。

进一步的，齿环6通过环状导向条27与环状导向槽26转动连接，通过环状导向条27与环状导向槽26的配合对环状导向条27进行定位及导向；

其中，环状导向条27及环状导向槽26的切面均为T形。

往复组件包括第一不完全齿轮9和第二不完全齿轮15，第二不完全齿轮15及第一不完全齿轮9分别处于丝杆13两侧，第一不完全齿轮9与第二不完全齿轮15之间通过第二传动链21连接，丝杆13上同轴固定有与第二不完全齿轮15及第一不完全齿轮9配合的第三齿轮17，第一不完全齿轮9通过第一传动链10连接传动管7。

进一步的，在传动管7转动时通过第一传动链10带动第一不完全齿轮9转动，第一不完全齿轮9转动时通过第二传动链21带动第二不完全齿轮15转动，进而使第二不完全齿轮15与第一不完全齿轮9为同步同方向转动；

当第一不完全齿轮9有齿部分转动至于第三齿轮17啮合时带动丝杆13转动，当第一不完全齿轮9有齿部分转动至与第三齿轮17脱离时第二不完全齿轮15的有齿部分转动至与第三齿轮17啮合，以通过第二不完全齿轮15与第三齿轮17的啮合带动丝杆13反方向转动，以通过第三齿轮17与第二不完全齿轮15及第一不完全齿轮9的配合进行往复转动；

其中，本发明中的丝杆13是通过螺纹传动进行升降，进而丝杆13需要顺时针转动一定圈数然后逆时针转动同样圈数，因此，可通过调整第三齿轮17与第二不完全齿轮15及棘齿筒19之间的传动比实现，图中仅示出结构，进而传动比必然是需要在实际生产中调整。

第一不完全齿轮9上同轴固定有棘爪盘20，棘爪盘20外侧套设有与之配合的棘齿筒19，棘齿筒19通过支架11转动安装于称接板3底部；

其中，棘齿筒19通过第一传动链10连接传动管7；

传动管7内安装有发条18；棘爪盘20包括盘体，盘体上弹***接有多个棘爪，盘体棘爪与棘齿筒19配合。

棘爪盘20包括盘体，盘体上弹***接有多个棘爪，盘体棘爪与棘齿筒19配合，此结构为现有技术的运用，在此不做过多阐述。

进一步的，本实施例中在上述结构的基础上添加了发条18、棘齿筒19、棘爪盘20，在上述实施例中传动管7通过第一传动链10直接连接第一不完全齿轮9，本实施例中，传动管7通过第一传动链10连接棘齿筒19；

在本实施例中当第一齿轮4与齿条16啮合时通过齿环6及第二齿轮8带动传动管7转动，传动管7转动时通过第一传动链10带动棘齿筒19转动，同时对其内部的发条18进行压缩，使得发条18储备弹性势能，当棘齿筒19转动时不与棘爪盘20发生传动关系，进而传动管7可理解为空转状态，并不带动第一不完全齿轮9转动；

当第一齿轮4与齿条16脱离时，也就是第一齿轮4及称接板3已完成转动180°时，第一齿轮4与齿条16脱离啮合，此时，释放发条18所储备的弹性势能，以使传动管7进行反方向转动，当传动管7反方向转动时通过第一传动链10带动棘齿筒19反方向转动，当棘齿筒19反方向转动时通过与棘爪盘20的配合带动第一不完全齿轮9转动；

其中，本发明中的第一传动链10及第二传动链21均采用皮带；

本实施例相对上述，具有以下区别为，本实施例可在称接板3转动至行程末端停止转动后，驱使丝杆13转动，实现托盘14的升降，而上述实施例是在第一齿轮4与齿条16啮合时开设驱使丝杆13转动，相对上述实施例在称接板3未转动至行程末端时，驱使托盘14转动的方式，在与对储料罐5更换的设备进行配合时，显然，在称接板3运动至行程末端后，以称接板3为静态的情况下进行更换更加简单。

称接板3上还等距固定有多个退料爪25，退料爪25顶部设置有与之一体成型的双面倾斜块；

其中，退料爪25呈圆周排列，且位于称接板3一侧的十分之四不安装。

进一步的，退料爪25由弹片及双面倾斜块构成，当通过托盘14带动储料罐5竖立上升时，通过限位片29与双面倾斜块的底部配驱使弹片弯曲进行让位，以使限位片29及储料罐5通过，待限位片29及储料罐5通过后弹片复位，进而使双面倾斜块对限位片29进行支撑，使托盘14下降时限位片29及储料罐5不会因托盘14下降而下降，限位片29及储料罐5可通过退料爪25支撑的原因是因储料罐5内的耗材已用尽，在向储料罐5内添加耗材，可通过耗材的重力驱使储料罐5上的限位片29与双面倾斜块的顶部配合对驱使弹片再弯曲让位，待限位片29通过后复位；

简单说，在储料罐5内存在耗材时，退料爪25则不能对储料罐5进行支撑，进而在更换以添加耗材的储料罐5时，退料爪25不会对其产生干涉，待耗材用尽后，驱使储料罐5上升时，可通过退料爪25对耗材取出，更利于更换。

综上，本申请提供了一种用于快速更换储料罐5的装置，通过两个丝杆13与螺纹套筒31的螺纹配合对托盘14及储料罐5进行抬升，在储料罐5上升至行程末端后通过退料爪25进行限位，此处的限位是根据储料罐5内是否有耗材，如有耗材则退料爪25不能对储料罐5进行限位；

在储料罐5通过退料爪25限位后，可通过相关设备更换储料罐5或向其内部添加耗材，通过耗材的重量使退料爪25解除限位并使储料罐5复位；

在称接板3进行旋转时，处于将已用尽的储料罐5拆除的同时，将装载耗材的储料罐5安装，进而在储料罐5的更换上速度相对较快；

其中，驱使两个丝杆13转动是在称接板3转动完成后通过发条18储备势能并释放的方式实现，进而无需动力源。

一种增材制造方法，采用的增材制造设备，包括以下步骤:

步骤一、通过电机23驱动称接板3转动，在称接板3转动时带动第一齿轮4以电机23的输出轴为圆心做圆周运动；

步骤二、在第一齿轮4转动时通过齿环6带动传动管7及第二齿轮8转动，进而通过传动管7带动往复组件工作，通过往复组件带动丝杆13顺时针转动后逆时针转动，丝杆13通过与螺纹套筒31的螺纹配合带动托盘14进行竖立运动进而带动储料罐5竖立上升；

步骤三、在储料罐5竖立上升至行程末端后，通过退料爪25对储料罐5限位，以便于取出储料罐5；

步骤四、在封堵板2转动180°后完成对储料罐5的更换，切同时完成替换出的一个储料罐5取出。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种增材制造设备，其特征在于，包括:

称接板（3）,所述称接板（3）上对称开始有两个装卸槽，两个所述装卸槽内均可拆卸安装有储料罐（5）；

两个所述装卸槽上均开设有限位槽（28），所述限位槽（28）与固定于所述储料罐（5）顶部的限位片（29）配合；

其中，所述限位片（29）底部设置有倾斜面；

两个托盘（14），所述托盘（14）底部固定有两个导向杆（12），两个所述托盘（14）均通过与之滑动配合的所述导向杆（12）滑动安装于所述称接板（3）底部，所述托盘（14）与所述装卸槽同心设置，所述托盘（14）与安装于所述称接板（3）底部的升降组件连接，所述升降组件包括转动安装于所述称接板（3）底部的两个丝杆（13），两个所述丝杆（13）外侧均套设有与之螺纹配合的螺纹套筒（31），所述螺纹套筒（31）贯穿所述托盘（14）并与所述托盘（14）固定；

支撑板（1），所述支撑板（1）底部固定有安装架（22），所述安装架（22）内固定有隔板（24），所述隔板（24）上固定有电机（23），所述称接板（3）居中位置固定有传动轴（30），所述传动轴（30）与所述电机（23）的输出轴同轴固定，所述支撑板（1）底部还安装有驱动组件，所述驱动组件连接所述丝杆（13）；

支撑板（1）还固定有封堵板（2），所述封堵板（2）与其中一个所述装卸槽同心设置；

所述驱动组件包括转动安装于所述称接板（3）底部侧端的第一齿轮（4），所述称接板（3）底部还转动安装有与所述第一齿轮（4）啮合的齿环（6），所述齿环（6）与所述装卸槽同心设置，所述支撑板（1）远离所述封堵板（2）一侧固定有与所述第一齿轮（4）配合的齿条（16）；

所述称接板（3）底部还转动安装有传动管（7），所述传动管（7）上同轴固定有与所述齿环（6）配合的第二齿轮（8），所述传动管（7）通过往复组件连接所述丝杆（13）；

所述往复组件包括第一不完全齿轮（9）和第二不完全齿轮（15），所述第二不完全齿轮（15）及所述第一不完全齿轮（9）分别处于所述丝杆（13）两侧，所述第一不完全齿轮（9）与所述第二不完全齿轮（15）之间通过第二传动链（21）连接，所述丝杆（13）上同轴固定有与所述第二不完全齿轮（15）及所述第一不完全齿轮（9）配合的第三齿轮（17），所述第一不完全齿轮（9）通过第一传动链（10）连接所述传动管（7）；

所述第一不完全齿轮（9）上同轴固定有棘爪盘（20），所述棘爪盘（20）外侧套设有与之配合的棘齿筒（19），所述棘齿筒（19）通过支架（11）转动安装于所述称接板（3）底部；

其中，所述棘齿筒（19）通过第一传动链（10）连接所述传动管（7）；

所述传动管（7）内安装有发条（18）；

所述棘爪盘（20）包括盘体，所述盘体上弹***接有多个棘爪，所述盘体和所述棘爪与所述棘齿筒（19）配合；

所述称接板（3）上还等距固定有多个退料爪（25），退料爪（25）由弹片及双面倾斜块构成，所述退料爪（25）顶部设置有与之一体成型的双面倾斜块；

其中，所述退料爪（25）呈圆周排列。

2.根据权利要求1所述的一种增材制造设备，其特征在于：所述称接板（3）底部开设有两个环状导向槽（26），两个所述环状导向槽（26）内均滑动安装有环状导向条（27），所述环状导向条（27）与所述齿环（6）固定；

其中，所述环状导向槽（26）与所述装卸槽同心设置，且直径大于所述装卸槽。

3.根据权利要求2所述的一种增材制造设备，其特征在于：所述封堵板（2）底部设置有弧形面，所述弧形面与所述储料罐（5）配合。

4.一种增材制造方法，采用如权利要求1-3任意一项所述的增材制造设备，其特征在于：包括以下步骤:

步骤一、通过电机（23）驱动称接板（3）转动，在称接板（3）转动时带动第一齿轮（4）以电机（23）的输出轴为圆心做圆周运动；

步骤二、在第一齿轮（4）转动时通过齿环（6）带动传动管（7）及第二齿轮（8）转动，进而通过传动管（7）带动往复组件工作，通过往复组件带动丝杆（13）顺时针转动后逆时针转动，丝杆（13）通过与螺纹套筒（31）的螺纹配合带动托盘（14）进行竖立运动进而带动储料罐（5）竖立上升；

步骤三、在储料罐（5）竖立上升至行程末端后，通过退料爪（25）对储料罐（5）限位，以便于取出储料罐（5）；

步骤四、在封堵板（2）转动180°后完成对储料罐（5）的更换，且同时完成替换出的一个储料罐（5）取出。