双向铺粉装置、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，尤其涉及一种双向铺粉装置及增材制造设备。

背景技术：

传统选择性激光烧结工艺的基本过程是：送粉装置将一定量的增材制造用粉末送至成型缸的工作台上，常规铺粉装置将工作台面上的粉末平铺在成型缸中的待成型零件的上表面，加热装置将粉末加热至设定的温度，激光振镜系统控制激光器按照该层的截面轮廓对位于轮廓内的粉末进行扫描，使这些粉末熔化并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，送粉装置和铺粉装置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。

该传统技术中，每进行一次烧结，铺粉装置沿铺粉路线铺完粉后，需要反向运动回到固定的送粉及下粉位置，才能开始新的一次粉末平铺工作，此过程增加了每次烧结的循环时间，铺粉效率低。

改单向铺粉为双向铺粉是一种有效提高铺粉效率的方法，但目前已公开的双向铺粉装置结构复杂，如需要在供粉箱中设置复杂且占用空间较大的带凹槽可转动辊筒，或设置带复杂开关机构的供粉槽，有些还需要对送粉装置进行适应性改进，前期设备投入成本高。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种结构简单的双向铺粉装置。

一种双向铺粉装置，用于沿铺粉路线运动并将增材粉料铺设于增材制造设备的工作台上，所述铺粉路线上设有正向落粉位置和反向落粉位置，包括

铺粉机构，包括供粉件、刮刀座和刮刀；所述供粉件设于所述刮刀座上，所述刮刀固定于所述刮刀座的底部；

所述供粉件上沿铺粉路线开设有正向供粉槽及反向供粉槽，所述刮刀座上沿铺粉路线开设有用于与所述正向供粉槽连通或错开的正向落粉孔及与所述反向供粉槽连通或错开的反向落粉孔；所述正向落粉孔及所述反向落粉孔分设于所述刮刀的正向和反向两侧；以及

驱动机构和调节机构；所述驱动机构可驱动所述铺粉机构沿铺粉路线于所述正向落粉位置和所述反向落粉位置之间往复；在所述调节机构作用下所述刮刀座和所述供粉件之间可产生相对运动实现正向导通状态和反向导通状态之间的切换；所述正向导通状态为所述正向供粉槽和所述正向落粉孔连通的状态，所述反向导通状态为所述反向供粉槽和所述反向落粉孔连通的状态。

该双向铺粉装置通过在供粉件上开设正向供粉槽及反向供粉槽，并在刮刀座上沿铺粉路线开设有用于与正向供粉槽连通或错开的正向落粉孔及与反向供粉槽连通或错开的反向落粉孔；并通过调节机构可使刮刀座相对供粉件运动实现正向供粉槽与正向落粉孔的导通，或反向供粉槽与反向落粉孔的导通，正向导通后即可实现正向铺粉，反向导通后即可实现反向铺粉。与传统的双向铺粉装置相比，该双向铺粉装置结构简单，无需在供粉件上设置复杂的双向落粉机构如带凹槽可转动辊筒或带开关机构的供粉槽，设备投入成本低。并且，本实用新型还可以实现边落粉边铺粉，铺粉效率得以提高。

在其中一个实施例中，所述铺粉机构运动至所述反向落粉位置时，所述调节机构作用于所述供粉件和所述刮刀座中一者，所述供粉件与所述刮刀座之间产生相对运动实现正向导通状态和反向导通状态之间的切换。

在其中一个实施例中，所述调节机构包括止挡件和弹性件；

所述止挡件设于所述铺粉路线的所述反向落粉位置处，所述铺粉机构运动至所述反向落粉位置时，所述止挡件与所述供粉件抵接，所述刮刀座与所述止挡件之间形成供所述刮刀座继续运动的行程空间，所述弹性件弹性形变地置于所述行程空间内。

在其中一个实施例中，所述调节机构还包括支撑轴，所述支撑轴沿所述铺粉路线方向固定于所述刮刀座上并位于所述刮刀座与所述止挡件之间，所述弹性件为弹簧，所述弹簧套设于所述支撑轴上，所述止挡件上开设有供所述支撑轴远离所述刮刀座一端穿过并与所述行程空间连通的通孔。

在其中一个实施例中，所述调节机构包括止挡件、弹性件和限位件；

所述止挡件设于所述铺粉路线的所述反向落粉位置处，所述限位件固定于所述刮刀座上远离所述止挡件的一端；

所述铺粉机构运动至所述反向落粉位置时，所述止挡件与所述供粉件抵接，所述刮刀座与所述止挡件之间形成供所述刮刀座继续运动的第一行程空间，所述限位件和所述供粉件之间形成供所述限位件继续运动的第二行程空间，所述弹性件弹性形变地置于所述第二行程空间内。

在其中一个实施例中，所述限位件为具有限位台阶的支撑轴，所述限位台阶位于所述支撑轴上远离所述刮刀座的一端，所述弹性件为弹簧，所述弹簧套设于所述支撑轴上且位于所述限位台阶和所述供粉件之间。

在其中一个实施例中，所述正向供粉槽和所述反向供粉槽的间距小于所述正向落粉孔和所述反向落粉孔的间距。

在其中一个实施例中，所述正向供粉槽和所述反向供粉槽均呈上大下小的漏斗形结构。

在其中一个实施例中，所述调节机构设有多套，多套所述调节机构沿垂直于铺粉路线的方向均匀布置。

在其中一个实施例中，所述铺粉路线上还设有储粉位置，所述储粉位置位于所述正向落粉位置、或者是沿铺粉路线位于所述正向落粉位置与反向落粉位置之间、或者位于所述正向落位置远离所述反向落粉位置的一侧。

在其中一个实施例中，所述刮刀座的底部还设有正向挡粉板和反向挡粉板，所述正向挡粉板、所述正向落粉孔、所述刮刀、所述反向落粉孔及所述反向挡粉板沿铺粉路线依次布置。

作为一个总的发明构思，本实用新型还提供一种供粉铺粉装置，包括送粉装置及如上述的双向铺粉装置，所述送粉装置设于铺粉路线的上方，所述送粉装置用于将增材粉料输送至所述正向供粉槽和反向供粉槽内。

作为一个总的发明构思，本实用新型还提供一种增材制造设备，包括成型机构及如上述的供粉铺粉装置；所述成型机构具有工作台；

所述送粉装置设于所述工作台的铺粉路线的上方，所述送粉装置用于将增材粉料输送至所述正向供粉槽和反向供粉槽内；

所述铺粉机构位于所述工作台上且可沿所述工作台的铺粉路线移动，所述铺粉装置用于将所述正向供粉槽内的增材粉料沿正向铺粉路线平铺至所述工作台上和将所述反向供粉槽内的增材粉料沿反向铺粉路线平铺至所述工作台上。

附图说明

图1为一实施方式的双向铺粉装置处于反向供粉槽接粉的工作状态示意图；

图2为图1所示的双向铺粉装置处于正向落粉的工作状态示意图；

图3为图1所示的双向铺粉装置处于反向落粉的工作状态示意图；

图4为另一实施方式的双向铺粉装置处于反向供粉槽接粉的工作状态示意图；

图5为图4所示的双向铺粉装置处于正向落粉的工作状态示意图；

图6为图4所示的双向铺粉装置处于反向落粉的工作状态示意图。

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，参见图1～图6，包括送粉装置20 及位于增材制造设备工作台10上的双向铺粉装置30。工作台10上设有铺粉路线，铺粉路线上设有正向落粉位置、反向落粉位置及储粉位置。双向铺粉装置 30可沿铺粉路线运动并将增材粉料铺设于工作台10上的正向落粉位置和反向落粉位置。送粉装置20设于铺粉路线的上方。

参阅图1～图6，双向铺粉装置30包括：

铺粉机构310，包括供粉件311、刮刀座312和刮刀313；供粉件311设于刮刀座312上，刮刀313固定于刮刀座312的底部；

供粉件311上沿铺粉路线开设有正向供粉槽3111及反向供粉槽3112，刮刀座312上沿铺粉路线开设有用于与正向供粉槽3111连通或错开的正向落粉孔 3121及与反向供粉槽3112连通或错开的反向落粉孔3122；正向落粉孔3121及反向落粉孔3122分设于刮刀312的正向和反向两侧；以及

驱动机构(图中未示出)和调节机构320；驱动机构可驱动铺粉机构310沿铺粉路线于正向落粉位置(如图2或图5所示)和反向落粉位置(如图3或图6 所示)之间往复；在调节机构320作用下刮刀座312可和供粉件311之间产生相对运动实现正向导通状态和反向导通状态之间的切换；正向导通状态为正向供粉槽3111和正向落粉孔3121连通的状态，反向导通状态为反向供粉槽3112 和反向落粉孔3122连通的状态。

在本实施方式中，铺粉路线的正向方向如图1～6的箭头A方向所示，铺粉路线的反向方向如图1～6的箭头B方向所示。

本实施方式的双向铺粉装置30通过在供粉件311上开设正向供粉槽3111 及反向供粉槽3112，并在刮刀座312上沿铺粉路线开设有用于与正向供粉槽3111 连通或错开的正向落粉孔3121及与反向供粉槽3112连通或错开的反向落粉孔 3122；并通过调节机构320可使刮刀座312相对供粉件311运动实现正向供粉槽3111与正向落粉孔3121的导通，或反向供粉槽3112与反向落粉孔3122的导通，正向导通后即可实现正向铺粉，反向导通后即可实现反向铺粉。与传统的双向铺粉装置相比，该双向铺粉装置结构简单，无需在供粉件上设置复杂的双向落粉机构如带凹槽可转动辊筒或带开关机构的供粉槽，设备投入成本低。并且，本实用新型还可以实现边落粉边铺粉，铺粉效率得以提高。

在其他的实施例中，驱动机构和调节机构均为电机，两电机分别驱动供粉件311和刮刀座312沿铺粉路线运动。驱动电机和调节电机转速相同时，供粉件311和刮刀座312之间在静摩擦力作用下处于相对静止的状态。当需要进行正向落粉或反向落粉时，调节电机改变转速使刮刀座312和供粉件311之间产生相对运动从而实现正向导通状态和反向导通状态之间的切换。调节电机可以作用于供粉件311和刮刀座312中一者。

参阅图1～图3，在本实施例中，调节机构320包括止挡件321和弹性件322；

止挡件321设于铺粉路线的反向落粉位置处，铺粉机构310运动至反向落粉位置时，止挡件321可与供粉件311抵接，刮刀座312与止挡件321之间形成供刮刀座312继续运动的行程空间，弹性件322弹性形变地置于该行程空间内。

在本实施例中，驱动机构驱动铺粉机构310沿铺粉路线移动且未接触止挡件321时，供粉件311和刮刀座312之间在静摩擦力作用下处于相对静止的状态，且正向供粉槽3111与正向落粉孔3121处于连通状态。

在本实施例中，弹性件322为弹簧，止挡件321为固定于工作台上的止挡板，该弹簧的一端固定于刮刀座312或止挡件321上。铺粉机构310运动至反向落粉位置时，止挡件321与供粉件311抵接而被迫停止运动，因刮刀座312 与止挡件321之间还有一段可供刮刀座312继续运动的行程，因而刮刀座312 继续运动至反向供粉槽3112与反向落粉孔3122连通(即上述提及的反向导通状态)，同时弹簧被压缩，当铺粉机构310沿铺粉路线反向运动时，弹簧释放弹力，使刮刀座312相对供粉件311运动从而使正向供粉槽3111与正向落粉孔3121 连通(即上述提及的正向导通状态)。本实施方式的调节机构320结构简单，无需额外增加动力机构即可完成正向导通和反向导通状态的切换。

在本实施例中，调节机构320还包括支撑轴323，支撑轴323固定于刮刀座 312上，弹簧322套设于支撑轴323上，止挡件321上开设有供支撑轴323穿过的通孔3211。

本实施例的供粉铺粉装置的工作过程为：铺粉机构310在驱动机构驱动下沿铺粉路线正向前进，至反向供粉槽3112与铺粉路线正上方的送粉装置20对应后停止运动，参见图1，送粉装置20开启，将增材粉料输送至反向供粉槽3112 中；反向供粉槽3112接满粉后关闭送粉装置20(即上述提及的储粉位置)，铺粉机构310沿铺粉路线回退至正向落粉位置时停止运动，此时送粉装置20、正向供粉槽3111、正向落粉孔3121彼此对应(即上述提及的正向落粉位置)，参见图2，送粉装置20再次开启，将增材粉料输送至正向供粉槽3111中，增材粉料依次经正向供粉槽3111与正向落粉孔3121后落至工作台10的正向落粉位置处，尔后铺粉机构310继续沿铺粉路线正向前进，前进过程中刮刀313将正向落粉位置处的增材粉料平铺在成型缸中的待成型零件的表面，激光振镜系统对平铺的粉末进行扫描烧结；同时铺粉机构310继续前进至反向落粉位置，参见图3，此时供粉件311受止挡件321阻挡停止运动，而刮刀座312与止挡件321 之间还有一段可供刮刀座312继续运动的行程，因而刮刀座312继续运动并带动支撑轴323能够穿过止挡件321上的通孔3211，同时弹性件322被压缩储存弹力；刮刀座312运动至反向供粉槽3112与反向落粉孔3122连通(即上述提及的反向导通状态)时停止运动，反向供粉槽3112内的增材粉末落至反向落粉位置处，尔后驱动机构驱动铺粉机构310沿铺粉路线反向运动，弹性件322释放弹力使刮刀座312相对供粉件311运动从而使正向供粉槽3111与正向落粉孔 3121连通(即上述提及的正向导通状态)，并且铺粉机构310反向运动过程中刮刀313将反向落粉位置处的增材粉料再次平铺在成型缸中的待成型零件的表面，激光振镜系统再次对平铺的粉末进行扫描烧结，同时铺粉机构310回到初始位置，准备下一次往返铺粉行程。如此实现了双向铺粉，铺粉效率得以提高。

在本实施例中，正向供粉槽3111和反向供粉槽3112的间距小于正向落粉孔 3121和反向落粉孔3122的间距。以便供粉件311和刮刀座312在较短的相对运动下就能实现反向供粉槽3112和反向落粉孔3122的对应。

在本实施例中，调节组件320还包括承力板324，承力板324穿设于支撑轴 321上，弹簧322的一端固定于承力板324上，弹簧322位于刮刀座312和承力板324之间。承力板324一方面可以防止弹簧322从支撑轴321上脱出，另一方面可以作为弹簧322被压缩时的承力面，防止弹簧322被压缩时发生窜动。

在本实施例中，支撑轴323上设有用于防止承力板324脱出的限位台阶 3231。限位台阶3231的尺寸设置以不干涉支撑轴323顺利穿过通孔3211为准。

在本实施例中，承力板324和支撑轴323之间设有轴套325，以确保承力板 324能顺利在支撑轴323上滑动。

在本实施例中，正向供粉槽3111和反向供粉槽3112均呈上大下小的漏斗形结构，便于增材粉料的顺利下落。

参阅图4～图6，在另一实施例中，调节机构320包括止挡件321和弹性件 322和限位件323；

止挡件321设于铺粉路线的反向落粉位置处，限位件321固定于刮刀座312 上远离止挡件321的一端；

铺粉机构320运动至反向落粉位置时，止挡件321与供粉件311抵接，刮刀座312与止挡件321之间形成供刮刀座312继续运动的第一行程空间，限位件323和供粉件311之间形成供限位件323继续运动的第二行程空间，弹性件 322弹性形变地置于第二行程空间内。

在本实施例中，限位件323为具有限位台阶3231的支撑轴，限位台阶3231 位于支撑轴上远离刮刀座312的一端，弹性件322为弹簧，弹簧套设于支撑轴上且位于限位台阶3231和供粉件311之间，该弹簧的一端固定于限位台阶3231 或供粉件311上。止挡件321为固定于工作台上的止挡板。

在本实施例中，驱动机构驱动铺粉机构310沿铺粉路线移动且未接触止挡件321时，供粉件311和刮刀座312之间在静摩擦力作用下处于相对静止的状态，且正向供粉槽3111与正向落粉孔3121处于连通状态。

可以理解，铺粉机构310运动至反向落粉位置时，止挡件321与供粉件311 抵接而被迫停止运动，因刮刀座312与止挡件321之间还有一段可供刮刀座312 继续运动的第一行程，因而刮刀座312继续运动至反向供粉槽3112与反向落粉孔3122连通(即上述提及的反向导通状态)；同时限位件323和供粉件311之间还有一段供限位件323继续运动的第二行程空间，位于该第二行程空间内的弹簧被压缩，当铺粉机构310沿铺粉路线反向运动时，弹簧释放弹力，使刮刀座312相对供粉件311运动从而使正向供粉槽3111与正向落粉孔3121连通(即上述提及的正向导通状态)。本实施例的调节机构320结构简单，无需额外增加动力机构即可完成正向导通和反向导通状态的切换。

在本实施例中，铺粉机构310还包括设于供粉件311上的送粉件314，送粉座314始终与刮刀座312同步运动，送粉座314上开设有正向送粉槽3141及反向送粉槽3142，正向送粉槽3141与正向落粉孔3121对齐，反向送粉槽3142与反向落粉孔3122对齐。

在本实施例中，调节组件320还包括承力板324，承力板324穿设于支撑轴 321上，弹簧322的一端固定于承力板324上，弹簧322位于限位台阶3231和供粉件311之间。承力板324可以作为弹簧322被压缩时的承力面，防止弹簧 322被压缩时发生窜动。

在本实施例中，承力板324和支撑轴323之间设有轴套325，以确保承力板 324能顺利在支撑轴323上滑动。

在本实施方式中，可在供粉件311两端设置限制刮刀座312运动的限位件，当刮刀座312相对供粉件311运动至正向导通或反向导通状态时，刮刀座312 受限位件限位停止运动。

可以理解，储粉位置的作用是当反向供粉槽3112与反向落粉孔3122错开时，完成对反向供粉槽3112的供粉，反向供粉槽3112储粉后，当反向供粉槽 3112与反向落粉孔3122导通时，即可完成反向落粉。本实施方式中，储粉位置即为正向落粉位置，因而无需对送粉装置做改动，进一步减少了前期设备投入成本。

另外，在初始状态时，正向供粉槽与正向落粉孔连通实现正向落粉，铺粉装置在驱动机构的驱动下沿铺粉路线的正向移动，以通过刮刀完成正向铺粉；随后，铺粉机构再次在驱动机构的驱动下沿铺粉路线反向移动，调节机构使刮刀座复位使反向供粉槽与反向落粉孔连通并同步实现反向落粉。在整个正向铺粉与反向铺粉的双向铺粉的过程中，由于反向供粉槽内进行了预先储粉，铺粉机构在完成正向铺粉后沿反向铺粉路线移动时，预先存储于反向供粉槽内的储粉便可立即实现反向落粉。也就是说，本申请在整个双向铺粉的过程中，正向铺粉与反向铺粉为连续式铺粉(正向铺粉完成后无需要中途停顿便可进行反向铺粉)，而无需如传统铺粉方式中当正向铺粉完成后，铺粉装置需要重新回位或者停止实现重新储粉，才能继续反向铺粉，即为间断式铺粉(需要中途进行临时储粉才能继续完成反向铺粉)，从而有利于提供铺粉装置的铺粉效率。

在其他的实施方式中，储粉位置可设置在沿铺粉路线位于正向落粉位置与反向落粉位置之间、或者位于正向落位置远离反向落粉位置的一侧。也即，除开原正向落粉位置设置的送粉装置外，还需在储粉位置额外设置一个送粉装置以给反向供粉槽3112供粉。

在本实施方式中，刮刀座312的底部还设有正向挡粉板3123和反向挡粉板 3124，正向挡粉板3123、正向落粉孔3121、刮刀313、反向落粉孔3122及反向挡粉板3124沿铺粉路线依次布置。正向挡粉板3123和反向挡粉板3124用于防止粉末落下时激起的扬尘飞扬。

进一步地，调节组件320设有多套，多套调节组件320沿垂直于铺粉路线的方向均匀布置，可保证供粉件311在弹簧力的作用下不会发生窜动。

在本实施方式中，调节组件320设有两套。

本实用新型还提供一实施方式的供粉铺粉装置，包括送粉装置20及如上述的双向铺粉装置，送粉装置20设于铺粉路线的上方，送粉装置20用于将增材粉料输送至正向供粉槽3111或反向供粉槽3112内。

本实用新型还提供一实施方式的增材制造设备，包括成型机构及如上述的供粉铺粉装置；成型机构具有工作台10；

送粉装置20设于工作台10的铺粉路线的上方；送粉装置20用于将增材粉料输送至正向供粉槽和反向供粉槽内；

铺粉机构310位于工作台10上且可沿工作台10的铺粉路线移动，双向铺粉装置用于将正向供粉槽3111内的增材粉料沿正向铺粉路线平铺至工作台10 上和将反向供粉槽3112内的增材粉料沿反向铺粉路线平铺至工作台10上。

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。