一种送粉控制及回收装置的制作方法

本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种送粉控制及回收装置。

背景技术：

增材制造技术是指将粉状材料通过“打印”的方式在物体表面成型所需表层或者直接成型所需物体，例如3d打印、熔覆设备等。在增材制造的相关设备上，需要用粉桶将打印所需的打印粉末装载起来，以便于进行后续的打印作业。

在焊接、激光增材制造系统中，粉末是通过送粉装置输送到作业端，即激光熔覆焊设备的熔覆头处，并且可以按需经送粉装置进行粉末量调节。焊接或激光加工作业时，并非持续进行，中途常常存在加工暂停的情况，热源则随即关闭。而对于送粉装置，为保证送粉稳定，送粉装置仍需保持工作，如果中断再恢复，都会造成送粉量变化，降低成型质量。因此目前加工中，当送粉中断后，都采用恢复送粉时，预留几秒或更长的粉末稳定时间，此段稳定时间不进行熔覆焊作业。或者直接不关闭送粉装置的持续送粉动作。这两种方式处理中，在前者的粉末稳定时间中以及后者不进行熔覆焊作业时仍旧不关闭送粉作业中，送粉装置送出的粉末均不参与加工，其造成了粉末浪费，且预留粉末稳定时间亦会降低工作效率，增加成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供了一种送粉控制及回收装置，解决了现有的送粉装置为了保证送粉稳定性会导致粉末浪费、加工成本增加等上述技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种送粉控制及回收装置，包括送粉装置，所述送粉装置的出料端通过送粉管与激光熔覆作业端连通，在所述送粉管和送粉装置的出料端之间接入有存粉组件，所述存粉组件包括换向阀、进粉管、出粉管以及储粉罐，所述换向阀为二位三通换向阀，其进料端通过进粉管与送粉装置的出料端连通，其第一个出料端与送粉管上远离激光熔覆作业端的一端连通，其第二个出料端通过出粉管与储粉罐的进料端连通，且同一时刻进料端有且仅与一个出料端连通。

进一步地，所述储粉罐包括从上往下依次设置的罐体、蝶阀、导接管、移动罐以及升降支撑平台，所述罐体、蝶阀和导接管依次连接，且蝶阀控制罐体的内腔与导接管的中心孔的通断，罐体通过多个支撑腿支撑在地面上，在罐体的上侧设置有排气孔，罐体的顶部上凸成连接管道，所述连接管道与罐体的内腔连通，其顶部通过连接组件与出粉管连通；

所述导接管的底端插入移动罐的进料端口中，通过调节升降支撑平台的高度能调节移动罐的高度，且能使导接管从移动罐的进料端口中退出。

进一步地，所述升降支撑平台包括底板、导向轴、支撑筒和弹簧，所述底板水平设置，移动罐位于其上表面上，所述导向轴有多个，其轴线均平行于支撑筒的轴线，且其均沿支撑筒的轴线中心对称分布，其顶部与底板连接，其底部插入支撑筒的中心孔中，且导向轴的圆柱侧壁内切于支撑筒的中心孔。

所述弹簧位于支撑筒的中心孔中，其上、下两端分别与底板的下表面以及支撑筒的中心孔孔底接触，压缩弹簧能使底板带动移动罐下移，且能导接管从移动罐的进料端口中退出。

进一步地，所述移动罐的进料端口包括依次连接且同轴的喇叭端口和颈管，所述喇叭端口的小径端与等颈管的顶端连接，颈管的底端与移动罐连接，且喇叭端口内壁的小径端直径与颈管的内径一致；

在导接管的外壁上套接有密封圈，所述密封圈的外圈与颈管的内壁过盈配合。

进一步地，在所述导接管的外壁上设置有环形槽，所述环形槽的轴线与导接管的轴线重合，所述密封圈的内侧插入环形槽中，并与环形槽的槽底过盈配合。

进一步地，所述连接组件包括内螺纹环和轴承，在所述出粉管靠近罐体的一端设置有配合管，所述配合管的一端与出粉管连接，其另一端的外圆周壁外凸成外法兰环a，所述轴承的外圈与内螺纹环的内孔过盈配合，且轴承的内圈的端面与法兰环a的顶部接触，所述连接管道的顶部插入内螺纹环的内孔中，并与之螺纹连接。

进一步地，所述内螺纹环的内圈的顶部内凸成内法兰环b，所述内法兰环b与轴承的外圈接触。

进一步地，所述罐体由透明材料制成。

进一步地，所述二位三通换向阀为二位三通电磁阀，其铁芯上缠绕的导电绕组的供电电路中接入控制器，所述控制器控制导电绕组的通断电状态。

由于采用了本技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明一种送粉控制及回收装置，既避免了粉末稳定预留时间，减少了时间成本，实现了实时控制；同时，位于储粉罐中的粉料可送回送粉装置，用于熔覆焊作业，防止粉料浪费，降低原材料成本；并且整个过程中，送粉装置持续工作，送粉动作不间断、持续进行，保证粉末输送量的稳定性，消除了加工暂停对粉末稳定性的不良影响；

2.本发明一种送粉控制及回收装置，所设计的这种储粉罐，不仅在收集粉料时无需反复拆卸储粉罐与送粉管路即出粉管之间的连接部位，保证了其之间连接部位的密封性和强度；并且打开蝶阀、调节升降支撑平台高度这两个动作即可将收集的粉料取出，提高了粉料收集的快速性、简便性；

3.本发明一种送粉控制及回收装置，所设计的这种升降支撑平台结构简单，无需电控，其制造成本低、控制简单：当需要将移动罐放回到底板上时，下压底板，从而压缩弹簧，直至底板的上表面和导接管的底端之间的间距不小于移动罐的高度尺寸后，将移动罐放回到底板上，且其进料端口与导接管的轴线重合，接着卸载作用在底板上的外力，在弹簧的回复力作用下，底板带着移动罐上移，直至导接管插入移动罐的进料端口中；

4.本发明一种送粉控制及回收装置，喇叭端口的设置便于导接管顺利插入颈管中，密封圈的设置保证了导接管与移动罐之间的密封性，防止粉料从罐体中落到移动罐中时，因冲击力产生粉料飞扬而从端口飞出的情况出现，保证了工作现场的整洁度，降低了空气中的粉尘含量；

5.本发明一种送粉控制及回收装置，解除出粉管与连接管道之间的连接时，转动内螺纹环，以使其向远离连接管道的一端移动，直至其与连接管道解除螺纹连接；当需要将出粉管与连接管道连接时，转动内螺纹环，以使其与连接管道螺纹连接，直至轴承的内圈将外法兰环a压紧在连接管道的端部；整个过程中，内螺纹环相对于连接管道转动，从而实现紧固和松懈，而内螺纹环与出粉管之间通过轴承进行接触，从而消除了因内螺纹环转动带来的摩擦损耗，提高了本发明的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，本说明书附图中的各个部件的比例关系不代表实际选材设计时的比例关系，其仅仅为结构或者位置的示意图，其中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的流程图；

图3是储粉罐的结构示意图；

图4是图3中a处的放大图。

附图中标号说明：

1-送粉装置，2-送粉管，3-作业端，4-换向阀，5-进粉管，6-出粉管，7-储粉罐，8-罐体，9-蝶阀，10-导接管，11-移动罐，12-支撑腿，13-连接管道，14-底板，15-导向轴，16-支撑筒，17-弹簧，18-喇叭端口，19-颈管，20-密封圈，21-环形槽，22-内螺纹环，23-轴承，24-排气孔，25-配合管，26-端部密封圈。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

本发明中的“连接”若无特别强调，为常规连接方式，例如一体成形、焊接、铆接等，具体的连接方式根据本技术领域的常规技术知识进行适应性优选地即可。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1至图4对本发明作详细说明。

实施例1

如图1～图4所示，本发明一种送粉控制及回收装置，包括送粉装置1，所述送粉装置1的出料端通过送粉管2与激光熔覆作业端3连通，在所述送粉管2和送粉装置1的出料端之间接入有存粉组件，所述存粉组件包括依次连接的进粉管5、换向阀4、出粉管6以及储粉罐7，所述换向阀4为二位三通换向阀，其进料端通过进粉管5与送粉装置1的出料端连通，其第一个出料端与送粉管2上远离激光熔覆作业端3的一端连通，其第二个出料端通过出粉管6与储粉罐7的进料端连通，且同一时刻进料端有且仅与一个出料端连通。

换向阀4的阀芯处于第一个工位时，其进料端与第一个出料端连通；换向阀4处于第二个工位时，其进料端与第二个出料端连通。换向阀可以采用二位三通电磁阀，还可以采用二位三通手动阀。

激光熔覆焊加工作业时，换向阀4处于第一个工位，如图2所示，送粉装置送出的粉末依次通过进粉管5、换向阀4的进料端、换向阀4的第一出料端、送粉管2后进入激光熔覆作业端3，为相关激光熔覆设备源源不断地输送粉料。

加工暂停时，调节换向阀4，以使其从第一个工位切换到第二个工位，即送粉装置的出料端通过换向阀4与储粉罐7连通，不进行熔覆作业的粉末送到储粉罐内储存，此时换向阀4上连通到作业端的通道关闭。

加工恢复时，调节换向阀4，以使其从第二个工位切换到第一个工位，送粉装置的出料端通过换向阀4连通到作业端，粉末抵达作业位置，保证加工正常进行，此时换向阀4上连通到储粉罐7的通道关闭。

加工暂停时，粉末通过换向阀4进入到储粉罐7被有效收集，加工结束后，将储粉罐7内的粉末重新倒入送粉装置，再次利用，不造成浪费。

综上，本发明既避免了粉末稳定预留时间，减少了时间成本，实现了实时控制；同时，位于储粉罐7中的粉料可送回送粉装置，用于熔覆焊作业，防止粉料浪费，降低原材料成本；并且整个过程中，送粉装置持续工作，送粉动作不间断、持续进行，保证粉末输送量的稳定性，消除了加工暂停对粉末稳定性的不良影响。

实施例2

本实施例是对实施例1中的储粉罐7的具体实施结构做出说明。

如图3所示，本发明中，所述储粉罐7包括从上往下依次设置的罐体8、蝶阀9、导接管10、移动罐11以及升降支撑平台，所述罐体8、蝶阀9和导接管10依次连接，且蝶阀9控制罐体8的内腔与导接管10的中心孔的通断，罐体8通过多个支撑腿12支撑在地面上，在罐体8的上侧设置有排气孔24，排气孔为小径孔，其用于在收集粉料的作业中，保持罐体8内外压力平衡，罐体8的顶部上凸成连接管道13，所述连接管道13与罐体8的内腔连通，其顶部通过连接组件与出粉管6连通；

所述导接管10的底端插入移动罐11的进料端口中，通过调节升降支撑平台的高度能调节移动罐11的高度，且能使导接管10从移动罐11的进料端口中退出。

蝶阀9长期处于关闭状态，以将罐体8和移动罐11分隔为两个独立腔室。

加工暂停时，调节换向阀4，以使其从第一个工位切换到第二个工位，即送粉装置的出料端通过换向阀4与储粉罐7连通，不进行熔覆作业的粉末送到罐体8中，并存储在罐体8中。

升降支撑平台可以采用气压缸、丝杆机构、连杆机构、磁悬浮等，具体不限。

进一步地，所述罐体8由透明材料制成。罐体8可以采用透明的有机玻璃、亚克力材料等。

当罐体8中的粉量积累到一定程度后，旋转蝶阀9的阀杆，从而转动蝶板，以使罐体8和移动罐11互相连通，原本位于罐体8中的粉料在重力作用下掉落到移动罐11中；接着回转蝶阀9的阀杆，使其处于关闭状态，罐体8和移动罐11被其分隔为两个独立腔室；然后调节升降支撑平台的高度，以降低移动罐11的高度，直至导接管10从移动罐11的进料端口中退出，然后将移动罐11移送到粉料的集中收集装置或者送粉装置中。

本发明所设计的这种储粉罐7，不仅在收集粉料时无需反复拆卸储粉罐8与送粉管路即出粉管6之间的连接部位，保证了其之间连接部位的密封性和强度；并且打开蝶阀9、调节升降支撑平台高度这两个动作即可将收集的粉料取出，提高了粉料收集的快速性、简便性。

实施例3

本实施例是关于实施例2中的升降支撑平台的具体实施结构做出说明。

如图3所示，本发明中，所述升降支撑平台包括底板14、导向轴15、支撑筒16和弹簧17，所述底板14水平设置，移动罐11位于其上表面上，所述导向轴15有多个，其轴线均平行于支撑筒16的轴线，且其均沿支撑筒16的轴线中心对称分布，其顶部与底板14连接，其底部插入支撑筒16的中心孔中，且导向轴15的圆柱侧壁内切于支撑筒16的中心孔。

所述弹簧17位于支撑筒16的中心孔中，其上、下两端分别与底板14的下表面以及支撑筒16的中心孔孔底接触，压缩弹簧17能使底板带动移动罐11下移，且能导接管10从移动罐11的进料端口中退出。

将移动罐11取出时，下压移动罐11或者底板14，从而压缩弹簧17，直至导接管10从移动罐11的进料端口中退出。导向轴15优选地有四个，弹簧17为圆柱螺旋压缩弹簧，优选地设置有四个。

本发明所设计的这种升降支撑平台结构简单，无需电控，其制造成本低、控制简单。

当需要将移动罐11放回到底板14上时，下压底板14，从而压缩弹簧17，直至底板14的上表面和导接管10的底端之间的间距不小于移动罐11的高度尺寸后，将移动罐11放回到底板14上，且其进料端口与导接管10的轴线重合，接着卸载作用在底板14上的外力，在弹簧17的回复力作用下，底板14带着移动罐11上移，直至导接管10插入移动罐11的进料端口中。

进一步地，所述移动罐11的进料端口包括依次连接且同轴的喇叭端口18和颈管19，所述喇叭端口18的小径端与等颈管19的顶端连接，颈管19的底端与移动罐11连接，且喇叭端口18内壁的小径端直径与颈管19的内径一致；

在导接管10的外壁上套接有密封圈20，所述密封圈20的外圈与颈管19的内壁过盈配合。

喇叭端口18的设置便于导接管10顺利插入颈管19中，密封圈的设置保证了导接管10与移动罐11之间的密封性，防止粉料从罐体中落到移动罐11中时，因冲击力产生粉料飞扬而从端口飞出的情况出现，保证了工作现场的整洁度，降低了空气中的粉尘含量。

进一步地，在所述导接管10的外壁上设置有环形槽21，所述环形槽21的轴线与导接管10的轴线重合，所述密封圈20的内侧插入环形槽21中，并与环形槽21的槽底过盈配合。

密封圈20卡设在导接管10上，便于对老化受损的密封圈20进行更换，降低了本发明的维护成本。

实施例4

本实施例是关于实施例2中的连接组件做出具体实施说明。

连接组件可以采用卡箍、抱箍等，本发明中，优选地采用如下方案：

所述连接组件包括内螺纹环22和轴承23，在所述出粉管6靠近罐体8的一端设置有配合管25，所述配合管25的一端与出粉管6连接，其另一端的外圆周壁外凸成外法兰环a，所述轴承23的外圈与内螺纹环22的内孔过盈配合，且轴承23的内圈的端面与法兰环a的顶部接触，所述连接管道13的顶部插入内螺纹环22的内孔中，并与之螺纹连接。

进一步地，所述内螺纹环22的内圈的顶部内凸成内法兰环b，所述内法兰环b与轴承23的外圈接触。

解除出粉管6与连接管道13之间的连接时，转动内螺纹环22，以使其向远离连接管道13的一端移动，直至其与连接管道13解除螺纹连接；当需要将出粉管6与连接管道13连接时，转动内螺纹环22，以使其与连接管道13螺纹连接，直至轴承的内圈将外法兰环a压紧在连接管道13的端部。整个过程中，内螺纹环相对于连接管道13转动，从而实现紧固和松懈，而内螺纹环与出粉管6之间通过轴承23进行接触，从而消除了因内螺纹环转动带来的摩擦损耗，提高了本发明的使用寿命。

优选地，在连接管道13的端部和外法兰环a之间设置有端部密封圈26，接管道13的顶部插入内螺纹环22的内孔中与之螺纹连接时，随着内螺纹环22旋紧，外法兰环a将端部密封圈26压紧在连接管道13的端部，从而提高配合管25与连接管道13之间的密封性，并保护螺纹结构不被粉末粘附，以避免造成螺纹拧动困难。

实施例5

本实施例是在上述实施例的基础上，对本发明做出进一步地优化。

如图1和图2所示，所述二位三通换向阀为二位三通电磁阀，其铁芯上缠绕的导电绕组的供电电路中接入控制器，所述控制器控制导电绕组的通断电状态。

给电磁阀的导电绕组通断点，即可使其电磁铁有无磁性，从而控制换向阀的工位，如图2所示。

控制器优选地采用单片机，型号优选地为at80c31x2，二位三通电磁阀的型号优选地为n3v210-08-nc-no。

进一步地，通过一个与控制器信号连接的输入模块，例如按钮开关，给控制器一个输入信号，控制器根据输入信号来控制电磁阀所处工位，进一步地优化本发明的操控。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。