一种用于3D打印的金属粉末制造筛分装置

技术领域

本发明属于粉末筛分技术领域，具体是指一种用于3D打印的金属粉末制造筛分装置。

背景技术

3D打印的材料分为很多种，常见的有塑料、树脂以及金属粉末，其中金属粉末是通过激光烧结进行固化成型的，成型后的产品具备与传统金属铸造件相等或者高于铸造件的结构强度，因此能够被应用于工业生产中。

用于3D打印的粉末原材料对粒度具有较高的要求，若材料的粒度过大则会影响受热时的融化程度，以及打印出来的产品精度，因此在金属粉末被制造出来之后还需进行筛分。

与传统的筛分装置不同，由于对金属粉末的粒度要求较细，因此筛网也必须是用极细的丝线编织而成的，这种筛网一方面需要承受的张紧力较大（因为张力不够的话，网孔间隙有大有小、不均匀），但是由于材料自身细，抗拉能力就会比较差，因此组成筛网的丝线断裂是常发生的事；而一旦发生了崩断，网孔就会增大，就会导致一些不符合要求的粉末也落到下方，影响了产品的质量。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种用于3D打印的金属粉末制造筛分装置，为了解决传统的高目数筛网寿命低、以及崩断后影响产品质量的问题，本发明率先提出了一种能够在开机时自动张紧、且各组筛丝均匀张紧的筛分装置；通过张紧前跟随旋转主轴旋转、张紧后不跟随旋转主轴旋转的张力均匀组件，能够在各组筛丝老化拉伸程度不同、或者在持续工作时老化拉伸幅度发生变化的情况下，都能够自动保持筛丝处于以恒定拉力张紧的状态；并且通过张力调节组件能够对这个张紧力进行调节。

本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种用于3D打印的金属粉末制造筛分装置，包括自适应均匀张紧机构、丝线安装组件、筛网振动机构和联动式驱动组件，所述自适应均匀张紧机构设于筛网振动机构上，所述丝线安装组件设于筛网振动机构上，所述丝线安装组件和自适应均匀张紧机构的分布方向相反，所述联动式驱动组件设于筛网振动机构的角落处。

进一步地，所述自适应均匀张紧机构包括张紧主轴组件、张力均匀组件和张力调节组件，所述张紧主轴组件设于筛网振动机构上，所述张力均匀组件阵列设于张紧主轴组件上，所述张力均匀组件和张紧主轴组件转动连接，所述张力调节组件环形均布设于张力均匀组件中。

通过自适应均匀张紧机构能够实现筛丝在使用时才会张紧、在不使用时自动放松的技术效果，一方面能够大大延长筛网的使用寿命，另一方面还能够避免筛网因使用时间过长而变松、从而导致间隙增大的问题。

作为优选地，所述张紧主轴组件包括主轴支撑架和旋转主轴，所述主轴支撑架固接于筛网振动机构上，所述旋转主轴的两端对称设有主轴台阶部，所述旋转主轴通过主轴台阶部转动设于主轴支撑架中，所述旋转主轴上阵列设有阻动环部，所述阻动环部由环形均布设置的棘齿组成。

通过旋转主轴的持续、缓慢旋转，能够使得缠绕圈始终对筛丝保持张紧力，并且各组缠绕圈上的筛丝相互独立，即使拉伸量和磨损量不同，也能保证每组缠绕圈都能具备相同的旋转阻力，从而保证各组筛丝拉力的均匀性。

作为本发明的进一步优选，所述张力均匀组件包括阻动圈和缠绕圈，所述阻动圈转动设于旋转主轴上，所述阻动圈阵列设有若干组，所述阻动圈的内部设有中空环部，所述阻动圈上环形均布设有星形圆台，所述星形圆台上设有贯通的内螺纹孔，所述缠绕圈可拆卸设于阻动圈的外壁上。

作为本发明的进一步优选，所述张力调节组件包括阻动杆、阻力弹簧和顶丝，所述阻动杆卡合滑动设于内螺纹孔中，所述阻动杆的底部设有与棘齿匹配的球头部，所述顶丝和内螺纹孔螺纹连接，所述阻力弹簧设于阻动杆和顶丝之间。

在筛丝处于松弛状态时，阻动圈跟随着旋转主轴一起旋转；当筛丝绷紧之后，阻动圈如果想要和旋转主轴之间产生相对旋转，需要阻动杆克服阻力弹簧的弹力回缩，当筛丝的拉力足以使阻动杆回缩避位时，阻动圈便不会再跟随旋转主轴旋转，而是保持在该位置、该角度，在此状态下，筛丝持续处于绷紧状态；从而避免了筛分过程中因筛丝的老化伸长导致间隙增大的问题。

通过旋转顶丝的方式，能够改变阻力弹簧的预先压缩量，从而对阻动杆的回缩阻力进行调节，进而改变阻动圈处于平衡状态时，筛丝上所存在的拉力。

进一步地，所述丝线安装组件包括固定杆、筛丝和垂直固定板，所述固定杆固接于缠绕圈上，所述垂直固定板固接于筛网振动机构上，所述筛丝的两端分别与固定杆和垂直固定板固接，所述筛丝缠绕于缠绕圈上。

固定杆一方面用于固定筛丝的端部，另一方面也能通过张紧状态时固定杆的位置，判断筛丝的拉伸量，当筛丝的拉伸量超过一定范围时，则需要更换新的筛丝；通过固定杆能够预知筛丝的老化拉伸量，从而避免在筛分过程中因筛丝崩断导致的大粒径粉末混入的问题。

进一步地，所述筛网振动机构包括筛网组件和振动组件，所述振动组件设于联动式驱动组件上。

作为优选地，所述筛网组件包括筛网底板和筛网壳体，所述筛网底板的中间位置设有中心方孔，所述筛网壳体固接于筛网底板上，所述筛网壳体上设有与中心方孔大小相同的方形部，所述方形部和中心方孔的边界重合，所述筛网底板的一侧设有用于与外部机架铰接的铰接套筒。

作为本发明的进一步优选，所述筛网壳体的顶端设有圆形部，所述方形部的四周阵列设有穿丝孔，所述筛丝卡合滑动设于穿丝孔中；所述主轴支撑架固接于筛网底板上，所述垂直固定板固接于筛网底板上。

进一步地，所述联动式驱动组件包括驱动电机、主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述驱动电机固接于筛网底板上，所述驱动电机的输出轴与主轴台阶部的其中一组连接；所述主动锥齿轮设于与驱动电机的主轴同轴的主轴台阶部上，所述从动锥齿轮位于另一组主轴台阶部上。

作为优选地，所述振动组件包括偏心轮和振动基台，所述偏心轮卡合设于驱动电机的输出轴上，所述振动基台固接于外部的机架上，所述偏心轮和振动基台滑动接触。

驱动电机两端的输出轴分别连接自适应均匀张紧机构和振动组件，一方面能够简化结构，另一方面能够使振动组件和自适应均匀张紧机构的启动时机相匹配，在筛分之前先启动，能够在倒入物料之前就自动将筛丝调整至绷紧状态；在筛分之后再关闭，能够在停止筛分之后自动将筛丝调整至松弛状态、以延长使用寿命。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

（1）通过自适应均匀张紧机构能够实现筛丝在使用时才会张紧、在不使用时自动放松的技术效果，一方面能够大大延长筛网的使用寿命，另一方面还能够避免筛网因使用时间过长而变松、从而导致间隙增大的问题。

（2）通过旋转主轴的持续、缓慢旋转，能够使得缠绕圈始终对筛丝保持张紧力，并且各组缠绕圈上的筛丝相互独立，即使拉伸量和磨损量不同，也能保证每组缠绕圈都能具备相同的旋转阻力，从而保证各组筛丝拉力的均匀性。

（3）在筛丝处于松弛状态时，阻动圈跟随着旋转主轴一起旋转；当筛丝绷紧之后，阻动圈如果想要和旋转主轴之间产生相对旋转，需要阻动杆克服阻力弹簧的弹力回缩，当筛丝的拉力足以使阻动杆回缩避位时，阻动圈便不会再跟随旋转主轴旋转，而是保持在该位置、该角度，在此状态下，筛丝持续处于绷紧状态；从而避免了筛分过程中因筛丝的老化伸长导致间隙增大的问题。

（4）通过旋转顶丝的方式，能够改变阻力弹簧的预先压缩量，从而对阻动杆的回缩阻力进行调节，进而改变阻动圈处于平衡状态时，筛丝上所存在的拉力。

（5）固定杆一方面用于固定筛丝的端部，另一方面也能通过张紧状态时固定杆的位置，判断筛丝的拉伸量，当筛丝的拉伸量超过一定范围时，则需要更换新的筛丝；通过固定杆能够预知筛丝的老化拉伸量，从而避免在筛分过程中因筛丝崩断导致的大粒径粉末混入的问题。

（6）驱动电机两端的输出轴分别连接自适应均匀张紧机构和振动组件，一方面能够简化结构，另一方面能够使振动组件和自适应均匀张紧机构的启动时机相匹配，在筛分之前先启动，能够在倒入物料之前就自动将筛丝调整至绷紧状态；在筛分之后再关闭，能够在停止筛分之后自动将筛丝调整至松弛状态、以延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明提出的一种用于3D打印的金属粉末制造筛分装置的立体图；

图2为本发明提出的一种用于3D打印的金属粉末制造筛分装置的主视图；

图3为本发明提出的一种用于3D打印的金属粉末制造筛分装置的俯视图；

图4为图2中沿着剖切线A-A的剖视图；

图5为图2中沿着剖切线B-B的剖视图；

图6为图5中沿着剖切线C-C的剖视图；

图7为本发明提出的一种用于3D打印的金属粉末制造筛分装置的爆炸视图；

图8为图5中Ⅰ处的局部放大图；

图9为图6中Ⅱ处的局部放大图；

图10为图4中Ⅲ处的局部放大图；

图11为图7中Ⅳ处的局部放大图。

其中，1、自适应均匀张紧机构，2、丝线安装组件，3、筛网振动机构，4、联动式驱动组件，5、张紧主轴组件，6、张力均匀组件，7、张力调节组件，8、主轴支撑架，9、旋转主轴，10、阻动圈，11、缠绕圈，12、阻动杆，13、阻力弹簧，14、顶丝，15、主轴台阶部，16、阻动环部，17、棘齿，18、中空环部，19、星形圆台，20、内螺纹孔，21、球头部，22、固定杆，23、筛丝，24、垂直固定板，25、筛网组件，26、振动组件，27、筛网底板，28、筛网壳体，29、偏心轮，30、振动基台，31、中心方孔，32、铰接套筒，33、圆形部，34、方形部，35、穿丝孔，36、驱动电机，37、主动锥齿轮，38、从动锥齿轮。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示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发明和简化描述，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发明的限制。

如图1~图11所示，本发明提出了一种用于3D打印的金属粉末制造筛分装置，包括自适应均匀张紧机构1、丝线安装组件2、筛网振动机构3和联动式驱动组件4，自适应均匀张紧机构1设于筛网振动机构3上，丝线安装组件2设于筛网振动机构3上，丝线安装组件2和自适应均匀张紧机构1的分布方向相反，联动式驱动组件4设于筛网振动机构3的角落处。

筛网振动机构3包括筛网组件25和振动组件26，振动组件26设于联动式驱动组件4上。

筛网组件25包括筛网底板27和筛网壳体28，筛网底板27的中间位置设有中心方孔31，筛网壳体28固接于筛网底板27上，筛网壳体28上设有与中心方孔31大小相同的方形部34，方形部34和中心方孔31的边界重合，筛网底板27的一侧设有用于与外部机架铰接的铰接套筒32。

筛网壳体28的顶端设有圆形部33，方形部34的四周阵列设有穿丝孔35，筛丝23卡合滑动设于穿丝孔35中；主轴支撑架8固接于筛网底板27上，垂直固定板24固接于筛网底板27上。

自适应均匀张紧机构1包括张紧主轴组件5、张力均匀组件6和张力调节组件7，张紧主轴组件5设于筛网振动机构3上，张力均匀组件6阵列设于张紧主轴组件5上，张力均匀组件6和张紧主轴组件5转动连接，张力调节组件7环形均布设于张力均匀组件6中。

通过自适应均匀张紧机构1能够实现筛丝23在使用时才会张紧、在不使用时自动放松的技术效果，一方面能够大大延长筛网的使用寿命，另一方面还能够避免筛网因使用时间过长而变松、从而导致间隙增大的问题。

张紧主轴组件5包括主轴支撑架8和旋转主轴9，主轴支撑架8固接于筛网振动机构3上，旋转主轴9的两端对称设有主轴台阶部15，旋转主轴9通过主轴台阶部15转动设于主轴支撑架8中，旋转主轴9上阵列设有阻动环部16，阻动环部16由环形均布设置的棘齿17组成。

通过旋转主轴9的持续、缓慢旋转，能够使得缠绕圈11始终对筛丝23保持张紧力，并且各组缠绕圈11上的筛丝23相互独立，即使拉伸量和磨损量不同，也能保证每组缠绕圈11都能具备相同的旋转阻力，从而保证各组筛丝23拉力的均匀性。

张力均匀组件6包括阻动圈10和缠绕圈11，阻动圈10转动设于旋转主轴9上，阻动圈10阵列设有若干组，阻动圈10的内部设有中空环部18，阻动圈10上环形均布设有星形圆台19，星形圆台19上设有贯通的内螺纹孔20，缠绕圈11可拆卸设于阻动圈10的外壁上。

张力调节组件7包括阻动杆12、阻力弹簧13和顶丝14，阻动杆12卡合滑动设于内螺纹孔20中，阻动杆12的底部设有与棘齿17匹配的球头部21，顶丝14和内螺纹孔20螺纹连接，阻力弹簧13设于阻动杆12和顶丝14之间。

在筛丝23处于松弛状态时，阻动圈10跟随着旋转主轴9一起旋转；当筛丝23绷紧之后，阻动圈10如果想要和旋转主轴9之间产生相对旋转，需要阻动杆12克服阻力弹簧13的弹力回缩，当筛丝23的拉力足以使阻动杆12回缩避位时，阻动圈10便不会再跟随旋转主轴9旋转，而是保持在该位置、该角度，在此状态下，筛丝23持续处于绷紧状态；从而避免了筛分过程中因筛丝23的老化伸长导致间隙增大的问题。

通过旋转顶丝14的方式，能够改变阻力弹簧13的预先压缩量，从而对阻动杆12的回缩阻力进行调节，进而改变阻动圈10处于平衡状态时，筛丝23上所存在的拉力。

丝线安装组件2包括固定杆22、筛丝23和垂直固定板24，固定杆22固接于缠绕圈11上，垂直固定板24固接于筛网振动机构3上，筛丝23的两端分别与固定杆22和垂直固定板24固接，筛丝23缠绕于缠绕圈11上。

固定杆22一方面用于固定筛丝23的端部，另一方面也能通过张紧状态时固定杆22的位置，判断筛丝23的拉伸量，当筛丝23的拉伸量超过一定范围时，则需要更换新的筛丝23；通过固定杆22能够预知筛丝23的老化拉伸量，从而避免在筛分过程中因筛丝23崩断导致的大粒径粉末混入的问题。

联动式驱动组件4包括驱动电机36、主动锥齿轮37和从动锥齿轮38，驱动电机36固接于筛网底板27上，驱动电机36的输出轴与主轴台阶部15的其中一组连接；主动锥齿轮37设于与驱动电机36的主轴同轴的主轴台阶部15上，从动锥齿轮38位于另一组主轴台阶部15上。

振动组件26包括偏心轮29和振动基台30，偏心轮29卡合设于驱动电机36的输出轴上，振动基台30固接于外部的机架上，偏心轮29和振动基台30滑动接触。

驱动电机36两端的输出轴分别连接自适应均匀张紧机构1和振动组件26，一方面能够简化结构，另一方面能够使振动组件26和自适应均匀张紧机构1的启动时机相匹配，在筛分之前先启动，能够在倒入物料之前就自动将筛丝23调整至绷紧状态；在筛分之后再关闭，能够在停止筛分之后自动将筛丝23调整至松弛状态、以延长使用寿命。

具体使用时，首先用户需要启动驱动电机36，驱动电机36的输出轴在旋转的时候，一方面可以带着旋转主轴9旋转，并且两组旋转主轴9在主动锥齿轮37和从动锥齿轮38的传动作用下同步旋转，两组旋转主轴9的旋转方向都是收紧筛丝23的方向；另一方面，驱动电机36还会带着偏心轮29旋转，由于筛网底板27相对于机架铰接，而振动基台30相对于机架固定，因此当偏心轮29旋转的时候，筛网底板27会持续俯仰振动、以促进粉末物料通过筛网；

在旋转主轴9旋转的初始阶段，筛丝23处于松弛状态，张力均匀组件6便会跟随着旋转主轴9一起旋转；随着筛丝23的张紧，当筛丝23的张紧力足以使得阻动杆12克服阻力弹簧13的弹力而回缩时，旋转主轴9便无法再带动张力均匀组件6旋转，此时张力均匀组件6相对于筛网底板27静止，而旋转主轴9空转；

由于各组张力均匀组件6相互独立运动，因此当各组张力均匀组件6上的筛丝23的老化伸长量不同时，各组张力均匀组件6会平衡在不同的角度，并且各组张力均匀组件6上的筛丝23也可以单独更换、不需要一次更换整套；

在旋转主轴9持续旋转的过程中，始终发生相对于张力均匀组件6的空转；而在持续、长时间工作的过程中，若筛丝23的老化拉伸量增大，张力均匀组件6也会通过自身的旋转来补偿这种变化，从而维持筛丝23的拉紧张力的稳定；

而筛丝23的拉紧张力与阻动杆12的回弹阻力有关，当需要调节时，可以通过停机拆掉缠绕圈11之后，旋转顶丝14的方式改变阻力弹簧13的预压缩量，从而改变筛丝23的张力；

若筛丝23的拉伸量增大，固定杆22的所在角度会发生变化，当固定杆22的所在角度超过一定范围时，表示此时筛丝23的拉升量已经过长，为了避免使用过程中崩断，此时便需要更换筛丝23。

作为本发明的另一个新的实施例，一组缠绕圈11上可以设置多组筛丝23，这多组筛丝23在老化后一起更换。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。