配粉机构、铺粉装置、供粉铺粉装置及增材制造设备的制作方法

本实用新型涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种配粉机构、铺粉装置、供粉铺粉装置及增材制造设备。

背景技术：

传统选择性激光烧结金属粉末3D打印机工艺的基本过程是：供/送粉装置将一定量粉末送至工作台面，铺粉刮刀将粉末材料平铺在成型缸活塞工作底板已成型零件的上表面，振镜系统控制激光器产生激光按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行扫描烧结，使粉末与下面已成型的部分熔化在一起；当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，送粉装置和铺粉刮刀重复送粉和铺粉的动作，又在待成型零件上一层烧结的截面上铺设一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个原型制造。

在上述技术中，供送粉装置主要有两种结构实现方式，一种是下送粉方式，这种方式需要一个供粉缸，供粉缸的上表面与成型缸的上表面位于同一工作平面上，为了保证供粉量，供粉缸的容积必需比成型缸的容积大，铺粉过程中的溢粉也无法实现烧结过程中的连续循环再用，这种方式是成型尺寸不大的工件常用的方式；另一种是上供/送粉方式，这种方式通常配置一个固定的送粉装置，该送粉装置的安装位置与工作台面上的落粉工位对应，通过上供/送粉装置将一定量粉末送至工作台面，然后通过刮刀完成铺粉。这种供/送粉方式可以大大减少供粉装置占用成型设备的空间，并且通过连接管道将溢粉箱与送粉装置连接，可实现工作中溢粉的连续循环使用，减少成型大尺寸工件过程中所需的供粉量。

金属粉末上供/送粉有两个特点：一是由于金属粉末颗粒直径小，流动性好，必须采取接触式带过盈密封的方式实现供送粉，否则容易漏粉。有技术采用带凹槽可转动的辊筒与供粉箱过盈配合实现上供粉。但受制备技术限制，辊筒与供粉箱之间总会存在一定间隙，实测发现，即使只有几丝(1丝＝0.01mm)的间隙，金属粉末也会泄漏，反之对比尼龙粉末，在有二十几丝间隙的情况下，如果没有供粉滚筒的转动带动等外力因素，尼龙粉末都不会很顺利的流下来。金属粉末上供/送粉的第二个特点是，每次送粉量较少，因为金属3D打印层厚很薄，通常在0.02-0.03mm(尼龙粉末在0.1mm左右)，与尼龙粉末送粉相比，要求上供送粉装置做到更精确的微量定量供/送粉，而上述的带凹槽可转动辊筒与供粉箱过盈配合方式的上供粉装置，由于辊筒与供粉箱之间存在间隙会漏粉，因而很难实现精确的微量定量供/送金属粉。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种不漏粉且能实现精确的微量定量供/送金属粉末的配粉机构。

一种配粉机构，包括配粉座和配粉组件；

所述配粉组件包括配粉辊和三个以上的配粉件；所述配粉辊外圆周上沿周向开设有多个用于安装所述配粉件的安装槽，所述配粉件包括置于所述安装槽内的安装部和置于所述安装槽外的弹性突出部；

所述配粉座具有两端开口的第一中空腔，所述第一中空腔从上至下依次包括第一入粉区、配粉区及第一出粉区，所述配粉辊可转动安装于所述配粉区内，所述弹性突出部可与所述配粉座的腔壁抵接，以使所述配粉座的腔壁、所述配粉辊及相邻两个弹性突出部共同形成配粉腔。

本实用新型通过配粉辊上的弹性突出部与配粉座腔壁的抵接配合，很好地实现了配粉辊与配粉座腔壁之间的密封要求，即使是配送流动性非常好的金属粉末，也不会出现漏粉的现象。并且，相邻弹性突出部和配粉座腔壁之间可形成容纳粉末的动态容置腔，配粉辊转动过程中，当该动态容置腔与第一入粉区连通时，该动态容置腔可实现接粉，至两个弹性突出部均与配粉座的腔壁抵接时，即实现了精确微量定量储粉，再至该动态容置腔与第一出粉区连通时，即可实现微量定量送粉。通过调整相邻弹性突出部的间距，即可实现送粉量的精确调整，从而解决了传统带凹槽可转动辊筒与供粉箱过盈配合的上供粉装置存在的易漏粉和无法精确微量定量送粉的问题。

在其中一个实施例中，所述安装槽为倒T型结构，所述安装部为与所述安装槽配合的T形密封条，三条以上的安装槽沿所述配粉辊的周向均匀布置。

在其中一个实施例中，所述弹性突出部为锥形结构，所述弹性突出部的顶点与所述配粉座的腔壁抵接，所述弹性突出部的底部与所述安装部连接。

在其中一个实施例中，所述突出部与所述安装部为一体成型结构。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种铺粉装置，用于将增材粉料铺设于增材制造设备的工作台上，所述铺粉装置可沿工作台上的铺粉路线移动，所述铺粉装置包括刮刀机构及上述的配粉机构；

所述刮刀机构包括刮刀座及固定于所述刮刀座底部的刮刀总成，所述刮刀座固定于所述配粉座的底部，所述刮刀座上开设有与所述第一出粉区连通的落粉孔。

在其中一个实施例中，还包括隔板组件，所述隔板组件位于所述第一出粉区和落粉孔组成的空腔中；所述隔板组件包括隔板和固定于所述隔板上端的刮粉器，所述刮粉器的顶部与所述配粉辊的圆周抵接，所述隔板的下端与所述刮刀总成固连。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种供粉铺粉装置，包括供粉装置及上述的铺粉装置，所述供粉装置固定于所述铺粉装置的上方，所述供粉装置用于将增材粉料输送至所述第一入粉区。

在其中一个实施例中，所述供粉装置包括送粉箱和送粉组件；

所述送粉箱具有两端开口的第二中空腔，所述第二中空腔从上至下依次包括第二入粉区、送粉区及第二出粉区；

所述送粉组件包括送粉辊，所述送粉辊可转动安装于所送粉区内；所述送粉辊上沿自身径向方向开设有送粉孔，所述送粉孔可与所述第二入粉区及所述第二出粉区连通。

在其中一个实施例中，所述送粉组件还包括多个T形密封条，所述送粉辊圆周上沿周向开设有多个用于安装所述T形密封条的T型槽，所述T形密封条安装于所述T型槽内，所述T形密封条的一端伸出所述T型槽外且可与所述送粉箱的内壁抵接。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种增材制造设备，包括工作台及上述的供粉铺粉装置；

所述铺粉装置位于所述工作台的上方且可沿工作台的铺粉路线移动，所述铺粉装置用于将配粉组件分配到第二出粉区内的增材粉料平铺至工作台上。

附图说明

图1为一实施方式的铺粉装置的立体结构示意图；

图2为图1所示的铺粉装置右视方向的剖面结构示意图；

图3为图1所示的铺粉装置另一视角的立体结构示意图；

图4为图1所示的铺粉装置中的配粉组件的结构示意图；

图5为图1所示的铺粉装置中的隔板组件的结构示意图；

图6为一实施方式的供粉装置的立体结构示意图；

图7为图6所示的供粉装置左视方向的剖面结构示意图；

图8为图6所示的供粉装置另一视角的立体结构示意图；

图9为图6所示的供粉装置中的送粉组件的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型一实施方式的供粉铺粉装置，请参阅图1～图9，包括铺粉装置10和供粉装置20，供粉装置20设于工作台的上方，用于将粉末供应至铺粉装置10中，铺粉装置10可沿工作台上的铺粉路线移动，并将金属粉末微量定量铺设于增材制造设备的工作台上。

请参阅图2，铺粉装置10包括配粉机构110及刮刀机构120。

请继续参阅图2，配粉机构110包括配粉座111和配粉组件112。

参阅图4，配粉组件112包括配粉辊1121和三个以上的配粉件1122；配粉辊外圆周上沿周向开设有多个用于安装配粉件1122的安装槽1123。配粉件1122包括置于安装槽1123内的安装部和置于安装槽外1123的弹性突出部，安装槽1123和配粉件1122均设有三个以上。

继续参阅图2，配粉座111具有两端开口的第一中空腔，第一中空腔从上至下依次包括第一入粉区1111、配粉区1112及第一出粉区1113，配粉辊1121可转动安装于配粉区1112内，弹性突出部的顶端可与配粉座111的腔壁抵接。

本实施方式通过配粉辊1121上的弹性突出部与配粉座111腔壁的抵接配合，很好地实现了配粉辊1121与配粉座111腔壁之间的密封要求，即使是配送流动性非常好的金属粉末，也不会出现漏粉的现象。并且，相邻弹性突出部和配粉座111腔壁之间可形成容纳粉末的动态容置腔，配粉辊1121转动过程中，当该动态容置腔与第一入粉区1111连通时，该动态容置腔可实现接粉，配粉辊1121转动至两个弹性突出部均与配粉座111的腔壁抵接时，即实现了精确微量定量储粉，配粉辊1121再转动至该动态容置腔与第一出粉区1113连通时，即可实现微量定量送粉。通过调整相邻弹性突出部的间距，即可实现送粉量的精确调整，从而解决了传统带凹槽可转动辊筒与供粉箱过盈配合的上供粉装置存在的易漏粉和无法精确微量定量送粉的问题。

在本实施方式中，安装槽1123为倒T型结构，多个安装槽1123沿配粉辊1121的周向均匀布置。配粉件1122为T形密封条，T形密封条的一端置于安装槽1123内并与安装槽1123密封配合，另一端则露出安装槽1123外，该露出端呈锥形结构，其顶点与配粉座111的腔壁抵接，既可以实现与配粉辊1121的密封抵接，又不会妨碍配粉辊1121的转动。

参阅图1，在本实施方式中，配粉辊1121一端通过皮带轮传动机构113与第一减速电机114相连，通过第一减速电机114和皮带轮传动机构113的配合实现送粉辊221的转动和换向。第一减速电机114通过第一电机固定座115固定于配粉座111上。

参阅图3，在本实施方式中，配粉座111上还设有用于检测配粉辊1121初始角度位置的第一接近开关116，第一接近开关116通过第一接近开关固定座117固定于配粉座111上。配粉前，先通过第一接近开关116感应配粉辊1121的初始角度位置，再传送至控制器，控制器根据配粉辊1121的初始角度位置及下粉量计算配粉辊1121的转动角度，最后通过电机控制配粉辊1121的转动角度从而控制下粉量。

在本实施方式中，刮刀机构120包括刮刀座121及固定于刮刀座121底部的刮刀总成122，刮刀座121固定于配粉座111的底部，刮刀座121上开设有与第一出粉区1113连通的落粉孔1211。

继续参阅图1及图5，在本实施方式中，铺粉装置10还包括隔板组件130，该隔板组件130位于第一出粉区1113和落粉孔1211组成的空腔中；该隔板组件130包括隔板131和固定于隔板131上端的刮粉器132，刮粉器132的顶部与配粉辊1121的圆周抵接，隔板131的下端与刮刀总成122固连。

该隔板组件130将第一出粉区1113和落粉孔1211组成的空腔分隔成了两个区，从右边区落下的粉末可在铺粉装置10沿铺粉路线正向运动过程中被刮刀总成122平铺于工作台上，而从左边区落下的粉末可在铺粉装置10沿铺粉路线反向运动过程中被刮刀总成122再次平铺于工作台上，从而实现了双向铺粉，提高铺粉效率。

配粉辊1121转动过程中，刮粉器132可将配粉辊1121圆周上及配粉件1122的弹性突出部上粘附的粉末刮入第一出粉区1113中。

供粉装置20固定于铺粉路线上方的供粉工位处，铺粉装置10沿铺粉路线运动至供粉工位的正下方，配粉辊1121不转动，供粉装置20将增材粉料输送至第一入粉区1111内。

参阅图7，在本实施方式中，供粉装置20包括送粉箱210和送粉组件220；

送粉箱210具有两端开口的第二中空腔，第二中空腔从上至下依次包括第二入粉区211、送粉区212及第二出粉区213。

请参阅图9，送粉组件220包括送粉辊221，送粉辊221可转动安装于送粉区212内；送粉辊221上沿径向开设有送粉孔2211，送粉孔2211可与第二入粉区211及第二出粉区213连通。当需要给铺粉装置10供粉时，驱动机构驱动送粉辊221转动至送粉孔2211与第二入粉区211及第二出粉区213连通，即可实现将第二入粉区211内的粉末输送至铺粉装置10的第一入粉区1111内。

参阅图6，在本实施方式中，送粉辊221一端通过曲柄连杆机构230与第二减速电机240相连，通过第二减速电机240和曲柄连杆机构230的配合实现送粉辊221的转动和换向。第二减速电机240通过第二电机固定座250固定于送粉箱210上。

参阅图8，在本实施方式中，送粉箱210上还设有用于检测送粉辊221初始角度位置的第二接近开关260，第二接近开关260通过第二接近开关固定座270固定于送粉箱210。送粉前，先通过第二接近开关260感应送粉辊221的初始角度位置，再传送至控制器，控制器根据送粉辊221的初始角度位置计算配粉辊1121的转动角度，最后通过电机控制曲柄连杆机构230带动配粉辊1121转动至送粉孔2211与第二入粉区211及第二出粉区213连通，从而实现将第二入粉区211内的粉末输送至铺粉装置10的第一入粉区1111内。

进一步地，送粉组件220还包括多个T形密封条222，送粉辊221圆周上沿自身轴向方向开设有多个与T形密封条222一一对应的T型槽2212，T型槽2212沿送粉辊221周向均匀布置。

T形密封条222的一端安装于T型槽2211内，T形密封条222的另一端伸出T型槽2211外且可与送粉箱210的内壁抵接。通过T形密封条222与送粉箱210的内壁抵接，很好地实现了送粉辊221与送粉箱210腔壁之间的密封要求，即使是供应流动性非常好的金属粉末，也不会出现漏粉的现象。

参阅图6～8，在本实施方式中，供粉装置20还包括与送粉箱210固连的供粉料斗280，供粉料斗280的上下两端开口，外部的粉末从上端开口进入供粉料斗280内，供粉料斗280的下端开口与送粉箱210的第二入粉区211连通。供粉料斗280用于初始填加粉末至送粉箱210中，以及接收储存通过粉末输送机构输送过来的新粉和回流的溢粉。

参阅图8，在本实施方式中，供粉料斗280上安装了上下两个与控制器相连的料位传感器290，用于用于监测供粉料斗280内的粉料的高度，以便于控制供粉料斗280何时向送粉箱210供粉及供粉量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。