物料供应设备和3D打印系统的制作方法

本公开涉及物料输送技术领域和3d打印技术领域，特别涉及一种物料供应设备和3d打印系统。

背景技术：

3d打印设备是以数字模型文件为基础，采用成型材料，通过逐层打印的方式来构造三维实体的快速成型设备。

选区激光烧结(selectivelasersintering，sls)技术是增材制造技术的一种，其工作原理是采用高功率激光束，将逐层铺设的粉末按零件截面路径加热烧结形成零件。sls技术因具有粉末选材广泛、制造工艺简单、无需支撑结构等特点被广泛应用。其中sls技术烧结覆膜砂、聚苯乙烯(polystyrene，ps)粉末直接制造复杂结构砂型、蜡型，成为sls技术在铸造领域最具发展潜力的应用方向之一。

采用sls技术和3d打印技术的选区激光烧结3d打印设备可实现不同材料的快速打印，如覆膜砂粉末、聚苯乙烯粉末、尼龙粉末和陶瓷粉末。在发明人已知的现有技术中，为选区激光烧结3d打印设备供应物料的物料供应设备能实现树脂覆膜砂粉末的持续上料，但无法实现聚苯乙烯粉末、尼龙粉末等粒度更小、流动性差的粉末的持续上料。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种物料供应设备和3d打印系统。

本公开第一方面提供一种物料供应设备，包括：

料箱，用于盛放物料并具有物料出口；

物料供应机构，包括具有输入口和输出口的输送机，所述输入口与所述物料出口连接；和

物料打散机构，包括可动地设置于所述料箱内用于打散所述物料的物料打散元件。

在一些实施例中，所述物料打散元件包括打散元件主体和设置于所述打散元件主体上的强化打散结构。

在一些实施例中，所述打散元件主体包括片状体或棒状体。

在一些实施例中，所述强化打散结构包括齿、凸起、耙钉和/或钩。

在一些实施例中，所述物料打散机构包括旋转轴，所述物料打散元件设置于所述旋转轴上以围绕所述旋转轴的轴线转动，所述强化打散结构设置于所述打散元件主体的远离所述旋转轴的一端。

在一些实施例中，所述强化打散结构包括设置于所述打散元件主体的远离所述旋转轴的一端的多个并排设置的齿，所述齿的至少一部分相对于所述打散元件主体朝向所述物料打散元件的转动的方向倾斜。

在一些实施例中，所述物料打散元件位于所述物料出口附近以向所述物料出口拨送所述物料。

在一些实施例中，所述料箱包括倾斜壁，所述物料打散元件和所述物料出口邻近所述倾斜壁的最低位置设置。

在一些实施例中，所述物料打散元件的底端距离所述倾斜壁的距离小于10mm。

在一些实施例中，所述物料供应机构还包括驱动所述输送机运转的第一驱动机构；所述物料打散机构还包括驱动所述物料打散元件运动的第二驱动机构，其中，所述第二驱动机构与所述第一驱动机构联动地启动。

在一些实施例中，所述第二驱动机构与所述第一驱动机构联动地停止。

在一些实施例中，所述物料供应设备还包括：

传感器，用于检测所述料箱内的物料信息；

控制器，与所述传感器、所述第一驱动机构和所述第二驱动机构信号连接，所述控制器根据所述物料信息控制所述第一驱动机构和所述第二驱动机构动作。

在一些实施例中，所述输送机为螺旋输送机。

本公开第二方面提供一种3d打印系统，包括3d打印设备和为所述3d打印设备供应物料的本公开第一方面提供的物料供应设备。

在一些实施例中，所述3d打印设备为选区激光烧结3d打印设备。

基于本公开提供的物料供应设备，因设置有物料打散机构，可以借助物料打散机构施加的外力打散粉末状物料，使堆积在一起的粉末颗粒打散或者防止粉末状物料堆积，粉末流动性相对提高，利于将更宽粒度范围的粉末状物料连续输送至料箱的物料出口，然后利用输送机将粉末状物料输送至如3d打印设备等用料设备。

基于本公开提供的3d打印系统，包括本公开提供的物料供应设备，具备该物料供应设备的优点。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为本公开实施例的物料输送设备的立体结构示意图。

图2为图1所示实施例的物料输送设备的物料打散机构的结构示意图。

图3为图1所示实施例的物料输送设备的物料打散机构中物料打散元件的结构示意图。

图4为图1所示实施例的物料输送设备的物料打散机构中电机座的结构示意图。

图5为图1所示实施例的物料输送设备的物料打散机构中旋转轴支撑架的一个方向的立体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

如图1至图5所示，本公开实施例提供一种物料供应设备，包括料箱1、物料供应机构和物料打散机构2。

料箱1用于盛放物料并具有物料出口11。物料供应机构包括具有输入口和输出口的输送机，输入口与物料出口11连接。输送机输送输入口接收的物料至输出口下游的用料设备。物料打散机构2包括设置于料箱1内用于打散物料的物料打散元件。

一些颗粒粒度小，密度小，流动性较差的粉末状物料，如聚苯乙烯粉末、精铸蜡粉、尼龙粉末等，放置一段时间后粉末颗粒之间容易胶粘在一起，粉末状物料堆积后难以单纯利用重力因素使粉末状物料自动流向料箱1的物料出口11。本公开的物料供应设备设置有物料打散机构2，可以借助物料打散机构2施加的外力打散粉末颗粒，使堆积在一起的粉末颗粒打散或者防止粉末状物料堆积，粉末流动性相对提高，从而利于将更宽粒度范围的粉末状物料连续输送至料箱1的物料出口11，然后利用输送机将粉末状物料输送至如3d打印设备等用料设备。

输送机例如可以为螺旋输送机3，螺旋输送机3可以实现粉末状物料的密闭输送。当然，本公开不对输送机的形大作限制，输送机可以为任何其它形式的能输送固体散料，如粉末状物料的输送机。

如图1至图3所示，在一些实施例中，物料打散元件包括打散元件主体和设置于打散元件主体上用于打散物料的强化打散结构。设置强化打散结构利于使物料更加分散，利于提高物料流动性和输送机效率。

本公开对物料打散元件的结构形式和数量不作限制。物料打散元件可以包括片状体或棒状体形式的打散元件主体。例如，如图1至图3所示，在一些实施例中，物料打散元件可以为物料打散片28，物料打散片28的数量可以为一片、两片或三片及以上；物料打散片28的结构可以为平板状、翼状等。

在一些实施例中，物料打散元件为物料打散片28，物料打散片28包括片主体281和设置于片主体281上用于增强物料打散效果的强化打散结构。强化打散结构的设置位置可以为多种，例如强化打散结构可以设置于打散元件主体的各位置。在一些实施例中，物料打散元件可以为物料打散片28，物料打散片28包括片主体281，强化打散结构即可以设置于片主体281的各边缘，例如上边缘、下边缘和侧边缘，也可以设置于打散元件主体的两侧面中的任意一侧或两侧面。强化打散结构的结构形式可以多样，例如可以包括但不限于齿、凸起、耙钉、钩等。

在一些实施例中，打散元件主体为片主体281，强化打散结构包括设置于片主体281的齿282。齿282可以包括梯形齿或三角形齿等。

在一些实施例中，物料打散机构2包括旋转轴27，物料打散元件设置于旋转轴27上以围绕旋转轴27的轴线转动，强化打散结构包括设置于打散元件主体的远离旋转轴27的边缘上。

例如，强化打散结构可以包括片主体281的远离旋转轴27的边缘上的多个并排设置的齿282。在一些实施例中，齿282的至少一部分相对于片主体281朝向物料打散元件的转动的方向倾斜。该设置利于物料打散片28将物料拨送至需要的位置，如物料出口11附近。

在一些实施例中，物料打散元件邻近物料出口11设置以向物料出口11拨送物料。该设置使得物料打散片28在承担打散物料功能的同时，可以向物料出口集中物料，利于防止输送机空转，提高输送机的输送效率。

如图1所示，在一些实施例中，料箱1包括倾斜壁12，物料打散元件和物料出口11邻近倾斜壁12的最低位置设置。该设置利于物料向物料出口11集中，从而利于防止输送机空转，提高输送机的输送效率。

在一些实施例中，物料供应机构还包括驱动输送机的第一驱动机构；物料打散机构2还包括用于驱动物料打散元件的第二驱动机构，其中，第二驱动机构与第一驱动机构联动地启动。该设置使得物料打散机构2与输送机同时工作，从而利于向输送机输送分散的物料以及向物料出口集中，从而利于防止输送机空转，提高输送机的输送效率，利于细粒度粉料实现连续输送。

另外，在一些实施例中，第二驱动机构与第一驱动机构联动地停止。该设置使得物料打散机构2及时停止工作，减少不必要的能量消耗。

在一些实施例中，物料供应设备还包括传感器和控制器。传感器用于检测料箱1内的物料信息。控制器与传感器和第一驱动机构、第二驱动机构信号连接。控制器根据物料信息控制第一驱动机构和第二驱动机构动作。物料供应设备包括传感器和控制器，可以实现物料供应的自动控制。

以下结合图1至图5对本公开一具体实施例的物料供应设备进行详细说明。

如图1所示，本公开实施例的物料供应设备主要包括料箱1、物料打散机构2、螺旋输送机3、上料电机4、料箱框架5。料箱1焊接固定在料箱框架5上。物料打散机构2通过螺栓固定在料箱1上。上料电机4通过螺栓固定在料箱框架5上，通过同步带带动螺旋输送机3运转。本实施例中，上料电机4为物料输送机构的第一驱动机构。

如图2所示，物料打散机构2主要包括旋转电机21、电机座22、背板23、联轴器24、支撑架25、滑动轴承26、旋转轴27和物料打散片28。其中旋转电机21为物料打散机构2的第二驱动机构。可以为旋转电机21配置减速机。

如图2所示，在一些实施例中，为节省空间，保证足够的储料空间，旋转电机21的输出轴与减速机输出轴呈90°。

如图2所示，旋转电机21通过电机座22固定在背板23上。背板23设置4个螺栓孔，通过螺栓固定在料箱1上。旋转电机21通过联轴器24与旋转轴27相连。旋转轴27通过固定在背板23上的两个支撑架25连接于料箱1。旋转轴27与支撑架25之间设置滑动轴承26。滑动轴承26例如为自润滑轴承。如图1和图2所示，为保证旋转轴27稳定支撑，间隔设置一对支撑架25及对应的一对滑动轴承26。滑动轴承26可以同其它形式的轴承替代。

为保证整个物料打散机构的稳定性，电机座22、支撑架25均固定在同一个背板23上。

旋转轴27端部设置三个物料打散片28，物料打散片28通过螺栓可拆卸地固定在旋转轴27上。

如图3所示物料打散片28包括片本体281、作为强化打散结构的齿282和安装部283。安装部283上设有用于穿过螺栓的螺栓孔。三个物料打散片28绕旋转轴的周向均匀设置。各物料打散片28的片本体281均竖直设置。

如图1至图3所示，强化打散结构包括设置于片主体281的远离旋转轴27的边缘上的多个并排设置的齿282。齿282相对于片主体281朝向物料打散元件的转动的方向倾斜，以利于物料拨送至物料出口11附近。

如图1所示，料箱1包括倾斜壁12，物料打散元件和物料出口11邻近倾斜壁12的最低位置设置。其中物料打散元件的底端距离倾斜壁12的距离小于10mm。

聚苯乙烯粉末、精铸蜡粉、尼龙粉末等粉末状物料的颗粒小，易产生扬尘，影响工作安全，该设置可以使物料供应设备的物料打散元件埋在粉末状物料内部，且物料打散元件的转速可以控制在一定转速以下(例如通适减速机)，因此可有效的减小扬尘，保证工作的安全性。

本实施例中旋转电机21的控制线与上料电机4的控制线并联在一起，并实现同步控制，上料电机4旋转，旋转电机21旋转，提升物料供应设备的效率与智能化水平。

本实施例中，物料供应设备还包括传感器和控制器。传感器检测料箱1内的物料信息。控制器与传感器和上料电机4和旋转电机21信号连接，控制器根据物料信息控制上料电机4和旋转电机21动作，从而可以实现物料供应过程的自动控制。传感器可以安装于料箱1内，也可以安装于适于检测前述物料信息的任意位置。前述物料信息例如可以是料箱1内有无物料的信息，料箱1内物料的高度信息，是否有物料进入料箱1的信息等等。

本公开实施例的物料供应设备的工作过程描述如下。

料箱1内装满粉末状物料。控制器接收上料命令，料箱1内传感器检测到料箱1内部有物料，发出有料信号并将有料信号传送至控制器，控制器控制上料电机4、旋转电机21同步转动。上料电机4通过同步带带动螺旋输送机3运转，旋转电机21带动旋转轴27旋转，安装于旋转轴27端部的物料打散片28随之旋转，一方面将接触到的粉末状物料打散或提高物料流动性以防止物料结块，另一方面将物料打散片28附近的粉末状物料拨往料箱1底部的物料出口11，螺旋输送机3将物料出口11部位的粉末状物料通过其螺杆输送至该粉末状物料的用料设备，如3d打印设备。上料过程中，堆积的粉末状物料被打散，流动性增加，源源不断滑落至物料打散片28处，不断输送至料箱1的物料出口11附近，从而实现连续上料。当控制器接收到上料完成的信息后，发出停止命令，上料电机4和旋转电机21同时停止运转，上料结束。

本公开实施例还提供一种3d打印系统，包括3d打印设备和为3d打印设备供应物料的前述实施例的物料供应设备。本公开实施例的3d打印系统与前述实施例的物料供应系统具有相同的优点。

本公实施例的物料供应设备，因能实现粒度小、流动性差的粉末状物料如聚苯乙烯粉末、尼龙粉末等的持续上料，特别适用于选区激光烧结3d打印设备，从而实现选区激光烧结3d打印设备的正常运转，提高选区激光烧结3d打印设备的工作效率，提升选区激光烧结3d打印设备的可靠性、实用性。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本公开技术方案的精神，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。