粉末供料装置及增材制造设备的制作方法

本实用新型属于增材制造设备技术领域，尤其涉及一种粉末供料装置及增材制造设备。

背景技术：

3d打印是现在技术应用的热点，3d打印为增量制造工艺，可极大的减小原料特别是稀有物料的浪费，3d打印还可以直接打印制造出来一般的去量加工无法制造的特征和产品，比如封闭内腔，弯曲的内腔管道等。相较于利用abs等塑胶材料打印，利用金属粉末进行3d打印由于其材料的特殊性，在打印的过程中，供料会难度更高，但应用前景也更好。

现有的3d金属打印供料方式有推挤式和翻转式，其中，推挤式是利用刮刀直接推挤放好的金属粉末原料，使得金属粉末原料翻蔓过刮刀至刮刀的送料前端，然后进行铺料打印；翻转式是将金属粉末原料提供到一个翻转机构上，定量以后再翻转输送到刮刀前面进行铺料打印。但是这两种方式的供料方式往往很容易产生金属粉末原料的浪费、供料量不准以及效率不高的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种粉末供料装置及增材制造设备，旨在解决现有技术中的增材制造设备利用金属粉末打印时，容易浪费材料及供料不准的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种粉末供料装置，包括安装支架、用于打印铺料的铺料组件和至少一个供料组件，所述铺料组件包括铺料板和刮刀，所述铺料板安装于所述安装支架上，所述刮刀滑动安装于所述铺料板的一端且与所述铺料板共同围设形成铺料区，各所述供料组件均包括料仓和振动电机，所述振动电机安装于所述料仓上，所述料仓的一端安装在所述安装支架上且位于所述铺料板一端的上方，所述料仓的另一端设有用于朝向所述铺料区内放料的出料口，所述料仓上安装有调节所述出料口大小的调节件。

优选地，所述料仓包括储料仓体和送料仓体，所述储料仓体的上端安装于所述安装支架上，所述出料口设于所述储料仓体的下端，所述调节件安装于所述储料仓体上靠近所述出料口处，所述送料仓体的上端与所述储料仓体的下端连接并与所述出料口连通，所述送料仓体的下端呈倾斜状朝向所述铺料区延伸设置，所述振动电机安装于所述储料仓体上。

优选地，所述储料仓体包括一级腔体和二级腔体，所述一级腔体的上端安装于所述安装支架上，所述一级腔体的下端的周缘围设有第一缩口部，所述二级腔体的上端连接于所述第一缩口部上，所述二级腔体的下端的周缘围设有第二缩口部，所述送料仓体的上端连接于所述第二缩口部上，所述送料仓体的下端朝向所述铺料板中间的方向斜向下延伸设置，所述调节件安装于所述第二缩口部上，所述振动电机安装于所述第一缩口部上。

优选地，所述料仓还包括过渡仓体，所述过渡仓体连接于所述第二缩口部和所述送料仓体之间，所述调节件安装在所述过渡仓体上。

优选地，所述调节件包括卡板，所述过渡仓体的一侧上开设有插接槽，所述卡板插入于所述插接槽内并延伸入所述过渡仓体的内部。

优选地，所述调节件还包括推拉架，所述过渡仓体的上还开设有两个推拉槽，两个所述推拉槽分别位于所述插接槽的两侧，所述推拉架包括推杆和连接于所述推杆两侧的拉杆，两个所述拉杆的末端分别穿过两个所述推拉槽并与所述卡板连接。

优选地，所述调节件还包括至少一个限位栓，各所述限位栓均包括第一限位柱、第二限位柱和连接柱，所述第一限位柱固定安装在所述过渡仓体的另一侧上，所述连接柱的一端连接于所述第一限位柱上、另一端朝向背离所述第一限位柱的方向延伸并穿过所述推杆，所述第二限位柱与所述连接柱的末端连接，所述推杆滑动连接于所述连接柱上。

优选地，所述铺料板的两侧分别设有挡粉板，所述刮刀的两端分别滑动安装于两个所述挡粉板上，所述铺料板、所述刮刀和两个所述挡粉板共同围设形成所述铺料区。

优选地，所述刮刀的两端均设有倒“u”型滑块，所述铺料板上位于两个所述挡粉板的两侧分别开设有滑动槽，所述铺料板的下端面设有两个导轨，两个所述导轨分别位于两个所述挡粉板的下方且与所述挡粉板同方向延伸，两个所述倒“u”型滑块的上端分别套接于两个所述挡粉板上，两个所述倒“u”型滑块的下端分别穿过所述滑动槽与两个所述导轨滑动连接；所述粉末供料装置还包括驱动机构，所述驱动机构包括驱动电机、同步带、第一同步轮和第二同步轮，至少一个所述倒“u”型滑块上设有固定夹块，所述驱动电机安装于所述铺料板上且靠近于所述导轨的一端，所述第二同步轮与所述驱动电机的主轴固定连接，所述第一同步轮安装于所述铺料板上且靠近于所述导轨的另一端，所述同步带绕设啮合于所述第一同步轮和所述第二同步轮之间，所述固定夹块与所述同步带固定连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型的粉末供料装置，使用时，将金属料粉加入于料仓内，并通过调整件调整出料口的大小，使得料仓内的金属料粉之间形成的摩擦阻尼恰好与自身重力相平衡，即金属料粉在料仓内保持静止的状态而不掉落；那么，当需要往铺料区内放料进行3d打印时，启动振动电机，使得料仓发生一定幅度的震动，这时金属料粉便由于震动而改变平衡状态，开始由出料口流出；当需要停止往铺料区内放料时，只需关闭振动电机，料仓停止震动，金属料粉恢复处于平衡状态而不再流出，这样便通过启动振动电机工作时间的长短，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。并且，料仓内放置的金属料粉可根据实际打印的需要选择，如可以为不锈钢粉、钨钢粉或者钛粉等，其中由于不同金属料粉之间的摩擦阻尼不同，因此在完铺料区内放料时，可以通过调节振动电机的振动幅度和出料口的大小，以达到不同材料可以同样适用该料仓实现定量供料的目的，具有极佳的市场应用前景。

本实用新型采用的另一技术方案是：一种增材制造设备，包括用于承接铺料区内金属粉料的接粉装置和上述的粉末供料装置，所述接粉装置安装于所述安装支架上且位于所述铺料板的下方。

本实用新型的增材制造设备，由于使用有上述的粉末供料装置，打印时，通过控制振动电机的震动时间，可以准确地朝向铺料区内供应需要金属粉料的量，然后刮刀将这些金属料粉推送至铺粉口，使得金属粉料进入接粉装置内进行打印，这样既提升了模型打印的精确性，也节约金属材料，具有极佳的市场应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述了中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的粉末供料装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的粉末供料装置的爆炸结构示意图一；

图3为本实用新型实施例提供的粉末供料装置的爆炸结构示意图二；

图4为本实用新型实施例提供的粉末供料装置的料仓的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的粉末供料装置的料仓的剖面结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的粉末供料装置的出料口的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10—安装支架20—铺料组件21—铺料板

22—刮刀23—铺料区24—挡粉板

30—供料组件31—料仓32—振动电机

33—调节件34—出料口40—驱动机构

41—驱动电机42—同步带43—固定夹块

221—倒“u”型滑块311—储料仓体312—送料仓体

313—过渡仓体331—卡板332—推拉架

333—限位栓3111—一级腔体3112—二级腔体

3131—固定孔3321—推杆3322—拉杆

3331—第一限位柱3332—第二限位柱3333—连接柱

31111—第一缩口部31121—第二缩口部。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～6描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本实用新型中的具体含义。

如图1～6所示，本实用新型实施例提供了一种粉末供料装置，包括安装支架10、用于打印铺料的铺料组件20和至少一个供料组件30，所述铺料组件20包括铺料板21和刮刀22，所述铺料板21安装于所述安装支架10上，所述刮刀22滑动安装于所述铺料板21的一端且与所述铺料板21共同围设形成铺料区23，各所述供料组件30均包括料仓31和振动电机32，所述振动电机32安装于所述料仓31上，所述料仓31的一端安装在所述安装支架10上且位于所述铺料板21一端的上方，所述料仓31的另一端设有用于朝向所述铺料区23内放料的出料口34，所述料仓31上安装有调节所述出料口34大小的调节件33。

具体地，本实用新型实施例的粉末供料装置，使用时，将金属料粉加入于料仓31内，并通过调整件调整出料口34的大小，使得料仓31内的金属料粉之间形成的摩擦阻尼恰好与自身重力相平衡，即金属料粉在料仓31内保持静止的状态而不掉落；那么，当需要往铺料区23内放料进行3d打印时，启动振动电机32，使得料仓31发生一定幅度的震动，这时金属料粉便由于震动而改变平衡状态，开始由出料口34流出；当需要停止往铺料区23内放料时，只需关闭振动电机32，料仓31停止震动，金属料粉恢复处于平衡状态而不再流出，这样便通过启动振动电机32工作时间的长短，从而实现了往铺料区23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。并且，当料仓31内放置的金属料粉可根据实际打印的需要选择，如可以为不锈钢粉、钨钢粉或者钛粉等，其中由不同金属料粉之间的摩擦阻尼不同，因此在完铺料区23内放料时，可以通过调节振动电机32的振动幅度和出料口34的大小，以达到不同材料可以同样适用该料仓31实现定量供料的目的，具有极佳的市场应用前景。

进一步地，所述料仓31的数量为两个，且两个所述料仓31分别位于所述铺料板21两端的上方。具体地，两个料仓31分别安装在铺料区23的左右两端，这样在未往铺料区23送料前，刮刀22移动到铺料区23的左端极限位置，使得刮刀22位于其中一个料仓31(如左端的料仓31)出料口34的后方，这样当左端的料仓31完铺料区23内放完一次料后，刮刀22在铺料区23上朝向右平移，将铺料区23内的料粉进行铺料打印，即完成一层打印；当刮刀22移动到铺料区23右端的极限位置后，位于右端的料仓31再往铺料区23内铺料，当右端的料仓31完铺料区23内放完一次料后，刮刀22在铺料区23上朝向左平移，将铺料区23内的料粉进行铺料打印，即再完成一层打印；如此循环往复，使得打印效率得到双倍的提高，使用效果好。

更进一步地，所述安装支架10上两个用于往两个所述料仓31内添加金属料粉的加料窗。具体地，通过在安装支架10上位于两个料仓31的上方设置加料窗，其中，加料窗设置可活动打开的状态，即可以将加料窗的一端铰接在安装支架10上，从而操作人员可以随时通过加料窗查看料仓31的金属料粉的余量，以便于及时往料仓31内添加金属料粉，保证在打印的过程中料仓31可以往铺料区23内持续加料。

本实施例中，如图2～5所示，所述料仓31包括储料仓体311和送料仓体312，所述储料仓体311的上端安装于所述安装支架10上，所述出料口34设于所述储料仓体311的下端，所述调节件33安装于所述储料仓体311上靠近所述出料口34处，所述送料仓体312的上端与所述储料仓体311的下端连接并与所述出料口34连通，所述送料仓体312的下端呈倾斜状朝向所述铺料区23延伸设置，所述振动电机32安装于所述储料仓体311上。具体地，金属料粉存储在储料仓体311内，送料仓体312呈倾斜状安装在储料仓体311和铺料区23之间，且送料仓体312的两端均为开口状，当振动电机32启动时，储料仓体311开始震动，此时金属料粉由出料口34流出，而送料仓体312将由储料仓体311上的出料口34流出的金属料粉引导至铺料区23的上方，然后落入铺料区23内，金属料粉在铺料区23内落入了指定的量后，刮刀22开始在铺料区23内来回移动，对金属料粉进行铺料打印。

本实施例中，如图4～5所示，所述储料仓体311包括一级腔体3111和二级腔体3112，所述一级腔体3111的上端安装于所述安装支架10上，所述一级腔体3111的下端的周缘围设有第一缩口部31111，所述二级腔体3112的上端连接于所述第一缩口部31111上，所述二级腔体3112的下端的周缘围设有第二缩口部31121，所述送料仓体312的上端连接于所述第二缩口部31121上，所述送料仓体312的下端朝向所述铺料板21中间的方向斜向下延伸设置，所述调节件33安装于所述第二缩口部31121上，所述振动电机32安装于所述第一缩口部31111上。具体地，一级腔体3111和二级腔体3112均呈方形状，并且一级腔体3111的横截面积大于二级腔体3112的横截面积，其中位于一级腔体3111下方的第一缩口部31111由四块斜板组成，且该四块斜板的下端均朝向一级腔体3111的中间方向斜向下延伸，将一级腔体3111的下方收缩成与二级腔体3112的上端大小相同的开口，而二级腔体3112的上端则连接在该四块斜板的下端；同样的，在二级腔体3112的下端也通过两块斜板朝向其中间方向斜向下延伸，将二级腔体3112的下端收缩成出料口34。这样当金属料粉放置在该一级腔体3111和二级腔体3112内时，第一缩口部31111上的斜面和第二缩口部31121上的斜面便两次起到一定的阻挡作用，使得金属料粉之间具有的摩擦阻尼可以平衡其自身重力，这样就可以实现当安装在第一缩口部31111上的振动电机32震动时，金属粉料由出料口34流出，停止震动时，则金属粉料不流出。

本实施例中，如图4～6所示，所述料仓31还包括过渡仓体313，所述过渡仓体313连接于所述第二缩口部31121和所述送料仓体312之间，所述调节件33安装在所述过渡仓体313上。具体地，过渡仓体313用于将由第二缩口部31121流出的金属料粉输送至送料仓体312内，并且通过将调节件33安装在过渡仓体313上，使得调节件33具有足够的安装位置以调节出料口34的大小，使得金属料粉在料仓31内可以准确地通过振动电机32的震动进行出料，使用效果好。

本实施例中，如图4～6所示，所述调节件33包括卡板331，所述过渡仓体313的一侧上开设有插接槽，所述卡板331插入于所述插接槽内并延伸入所述过渡仓体313的内部。具体地，过渡仓体313的内部为一个扁平的长条状的腔体，卡板331由过渡仓体313是一侧垂直地插入于过渡仓体313的内部，这样就可以通过调节卡板331插入于过渡仓体313内的深度来调节出料口34的大小，使得当料仓31内放置的不同金属料粉时，均可以通过卡板331调节出料口34的大小，使其在振动电机32未震动时保持平衡状态。

本实施例中，如图4～6所示，所述调节件33还包括推拉架332，所述过渡仓体313的上还开设有两个推拉槽，两个所述推拉槽分别位于所述插接槽的两侧，所述推拉架332包括推杆3321和连接于所述推杆3321两侧的拉杆3322，两个所述拉杆3322的末端分别穿过两个所述推拉槽并与所述卡板331连接。具体地，通过在过渡仓体313的另一侧设置一个推拉架332，其中，位于推杆3321两侧的拉杆3322可以在两个推拉槽内来回移动，这样连接在拉杆3322上的卡板331就可以通过推拉推杆3321，使得卡板331插入于过渡仓体313内的深度来调节出料口34的大小，使用方便；进一步地，在过渡仓体313的其中一侧边或者两侧边上还开设有固定孔3131，且固定孔3131与推拉槽相连通，这样，当根据料仓31内放置的不同金属料粉调节好对应的出料口34的大小时，就可以通过紧固件(如螺丝)从该固定孔3131拧入，使得紧固件与拉杆3322相抵持，从而固定拉杆3322不再在推拉槽内移动，保证出料口34不再振动电机32的震动下发生变化，从而保证振动电机32停止震动时，金属料粉和料仓31之间可以保持平衡状态，进而保证出料口34可以实现准确的供料量。

本实施例中，如图4～6所示，所述调节件33还包括至少一个限位栓333，各所述限位栓333均包括第一限位柱3331、第二限位柱3332和连接柱3333，所述第一限位柱3331固定安装在所述过渡仓体313的另一侧上，所述连接柱3333的一端连接于所述第一限位柱3331上、另一端朝向背离所述第一限位柱3331的方向延伸并穿过所述推杆3321，所述第二限位柱3332与所述连接柱3333的末端连接，所述推杆3321滑动连接于所述连接柱3333上。具体地，通过在过渡仓体313相对卡板331的另一侧设置限位栓333，各连接柱3333均穿过推杆3321，并且在连接柱3333的两端分别设有用于止位的第一限位柱3331和第二限位柱3332，使得推杆3321只能在连接柱3333的长度方向上来回移动，即推杆3321的移动的行程等于连接柱3333的长度大小，这样就可以防止在移动332时，带动卡板331完全封死出料口34，或带动卡板331脱离插接槽。

本实施例中，如图2～3所示，所述铺料板21的两侧分别设有挡粉板24，所述刮刀22的两端分别滑动安装于两个所述挡粉板24上，所述铺料板21、所述刮刀22和两个所述挡粉板24共同围设形成所述铺料区23。具体地，通过在铺料板21的两侧分别设置挡粉板24，使得刮刀22的两端垂直地套接在两挡粉板24之间，并且使得刮刀22可在挡粉板24上来回移动，这样两挡粉板24不仅可以有效地防止铺料板21上的金属料粉在经过刮刀22铺料打印的过程中往两侧溢出，而导致确定好的供应量被减少影响打印效果的情况发生；而且可以使得刮刀22在铺料区23上来回移动更加顺畅。

本实施例中，如图2～3所示，所述刮刀22的两端均设有倒“u”型滑块221，所述铺料板21上位于两个所述挡粉板24的两侧分别开设有滑动槽，所述铺料板21的下端面设有两个导轨，两个所述导轨分别位于两个所述挡粉板24的下方且与所述挡粉板24同方向延伸，两个所述倒“u”型滑块221的上端分别套接于两个所述挡粉板24上、下端分别穿过所述滑动槽与两个所述导轨滑动连接；所述粉末供料装置还包括驱动电机41、同步带42、第一同步轮和第二同步轮，至少一个所述倒“u”型滑块221上设有固定夹块43，所述驱动电机41安装于所述铺料板21上且靠近于所述导轨的一端，所述第二同步轮与所述驱动电机41的主轴固定连接，所述第一同步轮安装于所述铺料板21上且靠近于所述导轨的另一端，所述同步带42绕设啮合于所述第一同步轮和所述第二同步轮之间，所述固定夹块43与所述同步带42固定连接。具体地，刮刀22的两端分别设有倒“u”型滑块221，其中倒“u”型滑块221的上端套接在挡粉板24上、下端与导轨滑动连接，而同步带42绕设在第一同步轮、固定夹块43和第二同步轮上，使得当驱动电机41启动时，固定夹块43带动倒“u”型滑块221在第一同步轮和第二同步轮之间来回移动，即带动刮刀22在两挡粉板24上来回移动。

其中，固定夹块包括固定板体和啮合块体，啮合块体上设有与同步带42相啮合的啮合齿，而固定板体位于啮合块体的上方，这样当同步带42与啮合块体啮合后，通过固定板体的固定，使得同步带42被固定夹设在固定板体和啮合块体之间，从而使得固定夹块可以在同步带42的带动下来回移动，而不会使得同步带42与固定夹块之间发生相对滑移。

本实用新型实施例还提供了一种增材制造设备，包括用于承接铺料区23内金属粉料的接粉装置和上述的粉末供料装置，所述接粉装置安装于所述安装支架10上且位于所述铺料板21的下方。

本实用新型实施例的增材制造设备，由于使用有上述的粉末供料装置，打印时，通过控制振动电机32的震动时间，可以准确地朝向铺料区23内供应需要金属粉料的量，然后刮刀22将这些金属料粉推送至铺粉口，使得金属粉料进入接粉装置内进行打印，这样既提升了模型打印的精确性，也节约金属材料，具有极佳的市场应用前景。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。