一种半打开下粉机构

技术领域

本发明涉及选择性激光熔融金属3D打印(SLM)设备，尤其涉及一种半打开下粉机构。

背景技术

选择性激光熔融金属3D打印(SLM)设备，供粉模式存在上送粉和下送粉两种方式。在上送粉架构下，可更便利采用双向铺粉模式，比单向铺粉打印效率更高。随着设备大型化发展，铺粉模块刚度控制难度大大增加，上送粉设备架构下，设备组件刚度更容易控制。上送粉方案对打印过程不中断加粉和粉末库存压力也都更加友好。现有技术中，由于上送粉是利用重力使粉末向下流动，不同粉末流动性存在巨大差异，因此，如何保证粉末能够顺利流下，又不会出现止不住情况，就成为上送粉方案成败的关键所在。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种能够自动控制送粉状态启停，并且能在打开时保证粉末顺利流下以及在关闭时及时止流的半打开下粉机构。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种半打开下粉机构，其包括有粉仓、落粉挡板和刮刀支座，所述粉仓的底部开设有落粉口，所述落粉挡板位于所述粉仓的下方，所述粉仓的侧部设有挡板支架，所述落粉挡板的边缘与所述挡板支架铰链连接，所述落粉挡板的底部形成有向下延伸的传动板，所述挡板支架与所述传动板之间设有弹性机构，借由所述弹性机构施加的弹力驱使所述落粉挡板遮挡所述落粉口，所述刮刀支座位于所述落粉挡板的下方，且所述刮刀支座能够往复运动，当所述刮刀支座推动所述传动板并压缩所述弹性机构时，所述落粉挡板相对所述落粉口打开，所述落粉口的下端边缘与所述落粉挡板的上端边缘之间形成有一直线，其中：当所述落粉挡板遮挡所述落粉口时，该直线与水平线之间的夹角θ1＝11.3°；当所述落粉挡板相对所述落粉口打开时，该直线与水平线之间的夹角θ2＝68°。

优选地，所述刮刀支座的顶部形成有粉料斗，所述粉料斗的底端开设有出料口。

优选地，所述粉料斗是截面呈“V”形的分料斗。

优选地，所述刮刀支座的底部固定有两个刮刀。

优选地，所述弹性机构为弹簧。

优选地，所述落粉挡板的边缘形成有两个第一轴座，两个第一轴座之间设有横轴，所述挡板支架上固定连接有第二轴座，所述横轴穿过所述第二轴座且二者转动配合。

优选地，所述挡板支架为倒“L”形弯板支架。

优选地，所述挡板支架的内侧形成有第一抵接块，所述传动板的侧部形成有第二抵接块，所述弹性机构夹设于所述第一抵接块与所述第二抵接块之间。

本发明公开的半打开下粉机构中，当所述刮刀支座远离所述粉仓时，所述弹性机构施加弹力并驱使所述落粉挡板遮挡所述落粉口，此时，所述落粉口下端边缘与所述落粉挡板上端边缘之间的直线与水平线的夹角θ1＝11.3°，因目前没有粉末的休止角小于11.3°，所以在该角度下，粉末不能从所述落粉口落下。当所述刮刀支座靠近所述粉仓下方，且所述刮刀支座推动所述传动板时，所述落粉挡板相对所述落粉口打开，此时该直线与水平线之间的夹角θ2＝68°，该角度大于目前已知粉末的最大休止角，所以粉末能顺利落入所述刮刀支座。基于上述原理可见，本发明能够自动控制送粉状态启停，并且能在打开落粉口时保证粉末顺利流下，以及在关闭落粉口时及时停止粉末流动，较好地满足了应用需求。

附图说明

图1为本发明半打开下粉机构的立体图一；

图2为本发明半打开下粉机构的立体图二；

图3为本发明半打开下粉机构的分解图；

图4为本发明半打开下粉机构关闭状态下的剖视图；

图5为本发明半打开下粉机构关闭状态下的夹角θ1示意图；

图6为本发明半打开下粉机构打开状态下的剖视图；

图7为本发明半打开下粉机构打开状态下的夹角θ2示意图；

图8为本发明半打开下粉机构的力学关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

本发明公开了一种半打开下粉机构，结合图1至图7所示，其包括有粉仓1、落粉挡板2和刮刀支座3，所述粉仓1的底部开设有落粉口10，所述落粉挡板2位于所述粉仓1的下方，所述粉仓1的侧部设有挡板支架11，所述落粉挡板2的边缘与所述挡板支架11铰链连接，所述落粉挡板2的底部形成有向下延伸的传动板20，所述挡板支架11与所述传动板20之间设有弹性机构21，借由所述弹性机构21施加的弹力驱使所述落粉挡板2遮挡所述落粉口10，所述刮刀支座3位于所述落粉挡板2的下方，且所述刮刀支座3能够往复运动，当所述刮刀支座3推动所述传动板20并压缩所述弹性机构21时，所述落粉挡板2相对所述落粉口10打开，所述落粉口10的下端边缘与所述落粉挡板2的上端边缘之间形成有一直线，其中：

当所述落粉挡板2遮挡所述落粉口10时，该直线与水平线之间的夹角θ1＝11.3°；

当所述落粉挡板2相对所述落粉口10打开时，该直线与水平线之间的夹角θ2＝68°。

上述结构中，当所述刮刀支座3远离所述粉仓1时，所述弹性机构21施加弹力并驱使所述落粉挡板2遮挡所述落粉口10，此时，所述落粉口10下端边缘与所述落粉挡板2上端边缘之间的直线与水平线的夹角θ1＝11.3°，因目前没有粉末的休止角小于11.3°，所以在该角度下，粉末不能从所述落粉口10落下。当所述刮刀支座3靠近所述粉仓1下方，且所述刮刀支座3推动所述传动板20时，所述落粉挡板2相对所述落粉口10打开，此时该直线与水平线之间的夹角θ2＝68°，该角度大于目前已知粉末的最大休止角，所以粉末能顺利落入所述刮刀支座3。基于上述原理可见，本发明能够自动控制送粉状态启停，并且能在打开落粉口时保证粉末顺利流下，以及在关闭落粉口时及时停止粉末流动，较好地满足了应用需求。

为了更好地接取粉末，在本实施例中，所述刮刀支座3的顶部形成有粉料斗30，所述粉料斗30的底端开设有出料口31。

进一步地，所述粉料斗30是截面呈“V”形的分料斗。

为了将落下的粉末刮平，在本实施例中，所述刮刀支座3的底部固定有两个刮刀32。

作为一种优选方式，所述弹性机构21为弹簧。请参见图8，在本实施例中，落粉挡板在自身重力F1、粉末重力F2(注意是粉仓开口投影面上方的粉末重力，并非粉仓内粉末总重，不同粉末密度不同，不同打印阶段，粉末高度不同，粉末重力不同。计算时，以最大粉末重力为计算参数)、刮刀支座推力F4、弹簧弹力F3为保证高弹力值，方便后续调试，采用模具弹簧的作用下绕转动原点O的受力平衡。由于接粉时有刮刀支座推力F4、铺粉时刮刀支座离开，F4消失。注意两种状态下，弹簧弹力F3大小发生变化，最终的平衡状态有两个，分别对应接粉、关闭接粉。平衡方程为：

接粉状态：F3*D3-F1*D1-F2*D2-F4*D4＝0；

铺粉状态：F3*D3-F1*D1-F2*D2＝0。

为实现所述落粉挡板2翻转，在本实施例中，所述落粉挡板2的边缘形成有两个第一轴座21，两个第一轴座21之间设有横轴22，所述挡板支架11上固定连接有第二轴座12，所述横轴22穿过所述第二轴座12且二者转动配合。

实际应用中，将第二轴座使用螺钉安装固定到粉仓，将两个转动座通过轴孔配合，分别从两端安装到落粉模块转动轴上。使用螺钉将落粉挡板安装固定到转动座上。由于落粉模块转动轴的轴在两端，中间结构起到限位作用。转动座与落粉挡板安装固定后，落粉挡板不能轴向运动，只能绕轴转动。将模具弹簧两端分别装入落粉挡板和落粉模块限位的弹簧限位器之后，将落粉模块限位安装固定到粉仓。

作为一种优选方式，所述挡板支架11为倒“L”形弯板支架。

进一步地，所述挡板支架11的内侧形成有第一抵接块13，所述传动板20的侧部形成有第二抵接块22，所述弹性机构21夹设于所述第一抵接块13与所述第二抵接块22之间。

结合图4至图7所示，在本实施例中，当落粉挡板上平面与粉仓底板平行，粉仓落粉口右下端点和落粉挡板结构的右上端点之间的距离为H1＝1mm，L1＝5mm。过该两端点作直线与水平线的夹角为θ1＝11.3°。

接粉时，刮刀支座向左移动接触到落粉挡板上的挡块，带动落粉挡板绕落粉模块转动轴发生顺时针转动。此时粉仓中的粉末与刮刀支座之间的落粉通道打开，粉仓落粉口右下端点和落粉挡板结构的右上端点之间的距离发生变化，分别为H2＝7.4mm，L2＝3mm。过该两端点作直线与水平线的夹角为θ2＝68°。该角度大于市面已知粉末最大休止角，即粉末将落入刮刀支座。

接下来刮刀支座向右移动，在弹簧弹力作用下，落粉挡板逆时针转动，直到恢复到静力平衡。此时粉仓与滑动板落粉口端点连线与水平线的夹角恢复到θ1＝11.3°。

由于当前没有粉末休止角小于11.3°，此时粉末就不能从滑动板落粉口落下。(该角度是由H1和L1决定，如果后续出现休止角更小的粉末，需要重新设计这两个参数)，也就实现了需要接粉时粉末落下，不需要接粉时，粉末停止流动的目标。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。