本發(fā)明涉及一種送粉機(jī)構(gòu)，尤其涉及一種下行式送粉系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

選擇性激光熔化技術(shù)（SLM, Selective laser melting）是增材制造技術(shù)的一種，是金屬粉末在激光束的熱作用下完全熔化、經(jīng)冷卻凝固而成型的一種技術(shù)。隨著3D打印技術(shù)的不斷革新以及打印材料的多樣化發(fā)展，這項(xiàng)新技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和消費(fèi)領(lǐng)域。

SLM型激光3D打印設(shè)備的幾大系統(tǒng)組成包括：激光掃描系統(tǒng)，氣氛控制系統(tǒng)，送鋪粉系統(tǒng)等。送鋪粉系統(tǒng)作為主要系統(tǒng)組成之一直接決定了設(shè)備作業(yè)效率及成形精度。

按照送粉運(yùn)動(dòng)方式不同，主流送粉方式大致分為上行送粉和下行送粉兩大類：粉倉(cāng)設(shè)置在鋪粉刮刀上方且粉末在粉倉(cāng)中自上而下運(yùn)動(dòng)即為上行送粉，反之則為下行送粉。采用下行送粉方式的送粉系統(tǒng)一般為單向鋪粉，即一個(gè)工作循環(huán)中鋪粉一次，激光掃描一次，因此成形效率比較有限。

傳統(tǒng)模式下，下行式送粉系統(tǒng)設(shè)有三個(gè)粉倉(cāng)，中間為成形倉(cāng)，兩側(cè)則分別為送粉倉(cāng)和收粉倉(cāng)。每一工作循環(huán)共四個(gè)工步：首先送粉倉(cāng)上升送出一定量粉末至工作臺(tái)面，然后刮刀由送粉倉(cāng)一端向收粉倉(cāng)一端移動(dòng)，均勻鋪粉在掃描區(qū)域，再由激光掃描系統(tǒng)按照程序設(shè)定掃描既定區(qū)域，熔化并燒結(jié)粉末，最后刮刀反向運(yùn)動(dòng)回至初始位置，完成一個(gè)工作循環(huán)。

這樣，一個(gè)工作循環(huán)中，激光掃描系統(tǒng)只有一次掃描，工作效率低下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于提供一種解決上述問題，有效提高了3D打印設(shè)備的成形效率及成形精度的下行式送粉系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：一種下行式送粉系統(tǒng)，包括基座、基座中部設(shè)有成型倉(cāng)，成型倉(cāng)兩側(cè)分別設(shè)有一送粉倉(cāng)，送粉倉(cāng)遠(yuǎn)離層成型倉(cāng)的一側(cè)分別設(shè)有一儲(chǔ)粉瓶；成型倉(cāng)、送粉倉(cāng)、儲(chǔ)粉瓶并排設(shè)置且緊密排列，基座上設(shè)有在兩儲(chǔ)粉瓶間循環(huán)鋪粉的鋪粉裝置；

所述送粉倉(cāng)、成型倉(cāng)均上端敞口且平齊，送粉倉(cāng)內(nèi)底部設(shè)有活動(dòng)底板，送粉倉(cāng)下方設(shè)有驅(qū)動(dòng)活動(dòng)底板上下運(yùn)動(dòng)的雙導(dǎo)柱直線運(yùn)動(dòng)單元，所述活動(dòng)底板外壁與送粉倉(cāng)內(nèi)壁匹配且滑動(dòng)配合；所述成型倉(cāng)內(nèi)設(shè)有水平的二自由度微調(diào)平臺(tái)，成型倉(cāng)下方設(shè)有驅(qū)動(dòng)其上下運(yùn)動(dòng)的雙導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)單元，所述二自由度微調(diào)平臺(tái)外壁與成型倉(cāng)內(nèi)壁匹配且滑動(dòng)配合。

作為優(yōu)選：所述雙導(dǎo)柱直線運(yùn)動(dòng)單元包括豎直設(shè)置的第一絲杠副，所述第一絲杠副包括第一絲杠和第一螺母，第一螺母下部連接一基板，第一絲杠兩端固定連接有水平的連接板，兩側(cè)設(shè)有豎直的直線軸承，所述直線軸承和第一絲杠均穿過基板，且直線軸承兩端均與固定板固定連接，第一絲杠副一側(cè)還設(shè)有驅(qū)動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

作為優(yōu)選：所述雙導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)單元包括豎直設(shè)置的安裝座、第二絲杠副和支撐架，所述第二絲杠副包括第二絲杠和第二螺母，第二絲杠位于安裝座一面中部，第二絲桿底部連接一驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，第二螺母外部套接有一與安裝座平行的導(dǎo)軌連接板，所述導(dǎo)軌連接板和安裝座間設(shè)有兩組滑軌組件，所述滑軌組件對(duì)稱分布在第二絲杠兩側(cè)，包括滑軌和滑塊，其中滑軌固定在安裝座上，滑塊與導(dǎo)軌連接板固定，且滑塊與滑軌滑動(dòng)配合；導(dǎo)軌連接板頂部設(shè)有一頂桿，所述頂桿頂部與二自由度微調(diào)平臺(tái)底部連接；

所述支撐架包括水平底板和固定在水平底板下的豎直架，安裝座背向第二絲杠的一面與豎直架固定，水平底板頂部開有通孔，頂桿能從通孔中穿過。

作為優(yōu)選：所述第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶輪傳動(dòng)，皮帶輪帶動(dòng)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)；所述雙導(dǎo)柱直線運(yùn)動(dòng)單元上的基板上設(shè)有位移傳感器。

作為優(yōu)選：所述第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶輪傳動(dòng)，第二絲杠底部設(shè)有一座體，皮帶輪帶動(dòng)座體轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)第二絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，所述雙導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)單元的導(dǎo)軌連接板上也有位移傳感器。

作為優(yōu)選：所述儲(chǔ)粉瓶頂部設(shè)有漏斗，且漏斗頂部與送粉倉(cāng)頂部平齊，漏斗和儲(chǔ)粉瓶通過管體連通。

作為優(yōu)選：所述二自由度微調(diào)平臺(tái)包括上下兩層，所述上層為活動(dòng)板，下層為固定板，活動(dòng)板和固定板間設(shè)有三個(gè)球心連線呈正交分布的球鉸，所述球鉸包括球座、球體和固定在球體上的連桿，球鉸的球座均與活動(dòng)板連接，其中一球鉸的連桿通過過渡法蘭與固定板連接，其余球鉸的連桿連接一差動(dòng)螺旋進(jìn)給機(jī)構(gòu)，所述差動(dòng)螺旋進(jìn)給機(jī)構(gòu)穿過固定板與連桿連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

其中，在成型倉(cāng)內(nèi)設(shè)置二自由度微調(diào)平臺(tái)，二自由度微調(diào)平臺(tái)采用差動(dòng)螺旋進(jìn)給機(jī)構(gòu)，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量只與螺距差有關(guān)，而與螺距無關(guān)，螺距差可以設(shè)計(jì)得足夠小以保證高的分辨率，目前工藝水平下，可以做到每轉(zhuǎn)進(jìn)給量小于0.1mm，而二自由度微調(diào)平臺(tái)包括一個(gè)固定點(diǎn)和兩個(gè)可以上下調(diào)整的活動(dòng)點(diǎn)，調(diào)平精度非常高；

雙導(dǎo)柱直線運(yùn)動(dòng)單元除標(biāo)準(zhǔn)部件滾珠絲桿和直線軸承外，非標(biāo)零件只有連接板與基板，且其形狀十分簡(jiǎn)單，因此總體結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單可靠，十分便于模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化以及成本控制，在只需要保證軸向運(yùn)動(dòng)精度的場(chǎng)合十分適用。

雙導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)單元采用了兩根滾珠導(dǎo)軌鑲嵌于本體的結(jié)構(gòu)，由于本體自身剛度很高，使得推桿不僅軸向運(yùn)動(dòng)精度高，而且在水平方向上剛度也很好，將其用作成型倉(cāng)微調(diào)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)非常滿足實(shí)際工作需要，且模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式更有利于其標(biāo)準(zhǔn)化及大批量生產(chǎn)，在工況類似的其它場(chǎng)合也非常實(shí)用。

另外本發(fā)明，相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，本系統(tǒng)將工作循環(huán)內(nèi)的單向一次鋪粉改為雙向兩次鋪粉，有效提高了3D打印設(shè)備的成形效率。而且，增加的結(jié)構(gòu)部件在傳統(tǒng)設(shè)備上依然適用，對(duì)老式設(shè)備的升級(jí)改造非常方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為雙導(dǎo)柱直線運(yùn)動(dòng)單元；

圖3為雙導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)單元；

圖4為圖3中支撐架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為二自由度微調(diào)平臺(tái)的俯視圖；

圖6為二自由度微調(diào)平臺(tái)的主視圖；

圖7為圖6中差動(dòng)螺旋進(jìn)給機(jī)構(gòu)的剖視圖。

圖中：1、基座；2、成型倉(cāng)；3、送粉倉(cāng)；4、儲(chǔ)粉瓶；401、漏斗；402、管體；5、雙導(dǎo)柱直線運(yùn)動(dòng)單元；501、第一絲杠；502、第一螺母；503、基板；504、連接板；505、直線軸承；506、第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；507、位移傳感器；6、雙導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)單元；601、第二絲杠；602、頂桿；603、導(dǎo)軌連接板；604、滑軌組件；605、安裝座；606、水平底板；607、豎直架；7、二自由度微調(diào)平臺(tái)；701、活動(dòng)板；702、固定板；703、球鉸；704、差動(dòng)螺旋進(jìn)給機(jī)構(gòu)；705、固定螺母；706、導(dǎo)向套；707、伺服電機(jī)；708、活動(dòng)螺母；709、螺桿；710、消隙螺母；711、墊片。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1：參見圖1到圖5，一種下行式送粉系統(tǒng)，包括基座1、基座1中部設(shè)有成型倉(cāng)2，成型倉(cāng)2兩側(cè)分別設(shè)有一送粉倉(cāng)3，送粉倉(cāng)3遠(yuǎn)離層成型倉(cāng)2的一側(cè)分別設(shè)有一儲(chǔ)粉瓶4；成型倉(cāng)2、送粉倉(cāng)3、儲(chǔ)粉瓶4并排設(shè)置且緊密排列，基座1上設(shè)有在兩儲(chǔ)粉瓶4間循環(huán)鋪粉的鋪粉裝置；

所述送粉倉(cāng)3、成型倉(cāng)2均上端敞口且平齊，送粉倉(cāng)3內(nèi)底部設(shè)有活動(dòng)底板，送粉倉(cāng)3下方設(shè)有驅(qū)動(dòng)活動(dòng)底板上下運(yùn)動(dòng)的雙導(dǎo)柱直線運(yùn)動(dòng)單元5，所述活動(dòng)底板外壁與送粉倉(cāng)3內(nèi)壁匹配且滑動(dòng)配合；所述成型倉(cāng)2內(nèi)設(shè)有水平的二自由度微調(diào)平臺(tái)7，成型倉(cāng)2下方設(shè)有驅(qū)動(dòng)其上下運(yùn)動(dòng)的雙導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)單元6，所述二自由度微調(diào)平臺(tái)7外壁與成型倉(cāng)2內(nèi)壁匹配且滑動(dòng)配合。

本實(shí)施例中，所述雙導(dǎo)柱直線運(yùn)動(dòng)單元5包括豎直設(shè)置的第一絲杠副，所述第一絲杠副包括第一絲杠501和第一螺母502，第一螺母502下部連接一基板503，第一絲杠501兩端固定連接有水平的連接板504，兩側(cè)設(shè)有豎直的直線軸承505，所述直線軸承505和第一絲杠501均穿過基板503，且直線軸承505兩端均與固定板702固定連接，第一絲杠副一側(cè)還設(shè)有驅(qū)動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)506；所述雙導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)單元6包括豎直設(shè)置的安裝座605、第二絲杠副和支撐架，所述第二絲杠副包括第二絲杠601和第二螺母，第二絲杠601位于安裝座605一面中部，第二絲桿底部連接一驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，第二螺母外部套接有一與安裝座605平行的導(dǎo)軌連接板603，所述導(dǎo)軌連接板603和安裝座605間設(shè)有兩組滑軌組件604，所述滑軌組件604對(duì)稱分布在第二絲杠601兩側(cè)，包括滑軌和滑塊，其中滑軌固定在安裝座605上，滑塊與導(dǎo)軌連接板603固定，且滑塊與滑軌滑動(dòng)配合；導(dǎo)軌連接板603頂部設(shè)有一頂桿602，所述頂桿602頂部與二自由度微調(diào)平臺(tái)7底部連接；

所述支撐架包括水平底板606和固定在水平底板606下的豎直架607，安裝座605背向第二絲杠601的一面與豎直架607固定，水平底板606頂部開有通孔，頂桿602能從通孔中穿過；所述第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)506為伺服電機(jī)707驅(qū)動(dòng)皮帶輪傳動(dòng)，皮帶輪帶動(dòng)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)；所述雙導(dǎo)柱直線運(yùn)動(dòng)單元5上的基板503上設(shè)有位移傳感器507；所述第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為伺服電機(jī)707驅(qū)動(dòng)皮帶輪傳動(dòng)，第二絲杠601底部設(shè)有一座體，皮帶輪帶動(dòng)座體轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)第二絲杠601轉(zhuǎn)動(dòng)，所述雙導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)單元6的導(dǎo)軌連接板603上也有位移傳感器507；所述儲(chǔ)粉瓶4頂部設(shè)有漏斗401，且漏斗401頂部與送粉倉(cāng)3頂部平齊，漏斗401和儲(chǔ)粉瓶4通過管體402連通；所述二自由度微調(diào)平臺(tái)7包括上下兩層，所述上層為活動(dòng)板701，下層為固定板702，活動(dòng)板701和固定板702間設(shè)有三個(gè)球心連線呈正交分布的球鉸703，所述球鉸703包括球座、球體和固定在球體上的連桿，球鉸703的球座均與活動(dòng)板701連接，其中一球鉸703的連桿通過過渡法蘭與固定板702連接，其余球鉸703的連桿連接一差動(dòng)螺旋進(jìn)給機(jī)構(gòu)704，所述差動(dòng)螺旋進(jìn)給機(jī)構(gòu)704穿過固定板702與連桿連接。

其中，所述差動(dòng)螺旋進(jìn)給機(jī)構(gòu)704包括固定螺母705、導(dǎo)向套706、伺服電機(jī)707、活動(dòng)螺母708和螺桿709，其中，固定螺母705與導(dǎo)向套706用螺釘連接固定，伺服電機(jī)707的連接法蘭與固定螺母705連接固定，活動(dòng)螺母708則在導(dǎo)向套706內(nèi)僅用平鍵限制其相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使其能夠在導(dǎo)向套706孔內(nèi)沿軸線方向移動(dòng)，螺桿709兩端螺紋分別與固定螺母705和活動(dòng)螺母708的內(nèi)螺紋旋合，并用消隙螺母710和墊片711消除其旋合時(shí)的反向間隙，螺桿709內(nèi)孔設(shè)有鍵槽，與伺服電機(jī)707軸及鍵滑動(dòng)配合?；顒?dòng)螺母708另一端則用雙頭螺柱連接球鉸703，方便與其他負(fù)載連接；差動(dòng)螺旋進(jìn)給機(jī)構(gòu)704的導(dǎo)向套706則與平臺(tái)的活動(dòng)板701通過螺釘連接；

當(dāng)伺服電機(jī)707驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的螺桿709作轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)的活動(dòng)螺母708便可以帶動(dòng)球鉸703上下移動(dòng)，進(jìn)而改變平臺(tái)活動(dòng)板701的水平傾角，以達(dá)到調(diào)平的目的；

以右旋螺紋為例，固定螺母705與伺服電機(jī)707連接后對(duì)地固定，當(dāng)伺服電機(jī)707驅(qū)動(dòng)螺桿709作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺桿709與固定螺母705旋合并相對(duì)其向上移動(dòng)，與此同時(shí)，活動(dòng)螺母708與螺桿709旋合并相對(duì)其向下移動(dòng)。這樣，活動(dòng)螺母708的實(shí)際對(duì)地位移便由這兩個(gè)相對(duì)移動(dòng)疊加而成，即如前所述，螺桿709每旋轉(zhuǎn)一周，活動(dòng)螺母708的實(shí)際軸向位移為固定螺母705與活動(dòng)螺母708螺距之差，若差值為正，則向上移動(dòng)，差值為負(fù)，則向下移動(dòng)。

本發(fā)明每一工作循環(huán)共六個(gè)工步：一側(cè)送粉倉(cāng)3上升送出一定量粉末至工作臺(tái)面，然后鋪粉裝置的刮刀向另一側(cè)送粉倉(cāng)3移動(dòng)鋪粉，多余粉末由收粉瓶收集，再由激光掃描并熔化粉末，接著，送粉倉(cāng)3上升送出粉末至工作臺(tái)面，刮刀反向運(yùn)動(dòng)鋪粉回至初始位置，并由收粉瓶收集多余粉末，激光第二次掃描，完成一個(gè)工作循環(huán)。這樣，一個(gè)工作循環(huán)中，激光掃描系統(tǒng)共有兩次掃描，有效地提高了工作效率。