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增材制造装置

阅读：938发布：2020-05-14

专利汇可以提供增材制造装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型属于3D打印设备技术领域，尤其涉及一种增材制造装置，包括箱体、成形平台、电子束枪和摄像模组，箱体内形成有焊接室，成形平台设于焊接室内，电子束枪固定安设于箱体的上端并伸入焊接室中，箱体的上端开设有用于观察焊接室的第一观察窗，摄像模组固定于箱体的上端并正对第一观察窗设置。这样，操作人员便仅需通过观察摄像模组传回的实时图像信号便能够获知焊接室内电子束对金属粉末选择性熔化的过程，实现了对焊接室内电子束熔化金属粉末过程的实时监控。由于摄像模组摄录到的实时图像信号是客观真实的，这样也避免了人眼观察所带来的主观性和偏差，这样就保证了电子束增材制造产品的良品率，提高了电子束增材制造产品的生产效率。，下面是增材制造装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种增材制造装置，其特征在于：包括箱体、成形平台、电子束枪和摄像模组，所述箱体内形成有焊接室，所述成形平台设于所述焊接室内，所述电子束枪固定安设于所述箱体的上端并伸入所述焊接室中，所述箱体的上端开设有用于观察所述焊接室的第一观察窗，所述摄像模组固定于所述箱体的上端并正对所述第一观察窗设置。
2.根据权利要求1所述的增材制造装置，其特征在于：所述箱体的上端形成有第一装配平台，所述第一装配平台开设有装配孔，所述电子束枪固定安设于所述第一装配平台上并通过所述装配孔伸入所述焊接室中。
3.根据权利要求2所述的增材制造装置，其特征在于：所述第一观察窗开设于所述第一装配平台上并与所述装配孔间隔设置。
4.根据权利要求2所述的增材制造装置，其特征在于：所述增材制造装置还包括第二装配平台，所述第二装配平台固定安设于所述第一装配平台上，所述摄像模组可拆卸地安设于所述第二装配平台的一侧并正对所述第一观察窗设置。
5.根据权利要求4所述的增材制造装置，其特征在于：所述第二装配平台靠近所述第一观察窗的侧部固定连接有固定梁，所述摄像模组可拆卸连接于所述固定梁上。
6.根据权利要求5所述的增材制造装置，其特征在于：所述固定梁上设有固定件，所述摄像模组固定连接于所述固定件上。
7.根据权利要求6所述的增材制造装置，其特征在于：所述固定梁上设有沿所述固定梁的长度方向布置的装配槽，所述固定件开设有若干螺纹孔，且所述固定件通过紧固螺栓穿设连接所述螺纹孔和所述装配槽以与所述固定件可拆卸连接。
8.根据权利要求6所述的增材制造装置，其特征在于：所述摄像模组包括机座和摄像头，所述机座与所述固定件固定连接，所述摄像头与所述机座固定连接并正对所述第一观察窗设置。
9.根据权利要求1～8任一项所述的增材制造装置，其特征在于：所述箱体的侧壁开设有送料口，所述箱体上还安设有送料门，所述送料门封盖于所述送料口并锁扣于所述箱体的侧壁上。
10.根据权利要求9所述的增材制造装置，其特征在于：所述送料门上开设有用于观察所述焊接室的第二观察窗。

说明书全文

增材制造装置

技术领域

[0001] 本实用新型属于3D打印设备技术领域，尤其涉及一种增材制造装置。

背景技术

[0002] EBSM(电子束选区熔化金属)技术是一种以电子束为热源，通过选择性熔化预置粉末层逐层制造三维金属零件的增材制造技术。其工作原理是预先在成形平台上铺展一层金
属粉末，电子束对预先在成型平台上铺就的金属粉末根据既定程序进行选择性熔化，最终
形成三维实体零件。

[0003] 现有技术中，电子束对金属粉末进行选择性熔化的过程多于封闭环境下进行，为防止电子束下束故障、粉末溃散、高压放电、过熔等不良情况发生时不能及时停止工作的危险情况发生，往往需要两人以上参与工作，对金属粉末选择性熔化的过程实时观察，这样便造成了人力浪费。同时，人眼观察的结果带有主观性，在真空状态下会出现偏差。
实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的在于提供一种增材制造装置，旨在解决现有技术中人工对电子束增材制造过程进行监控时效能低下且易发生偏差的技术问题。

[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种增材制造装置，包括箱体、成形平台、电子束枪和摄像模组，所述箱体内形成有焊接室，所述成形平台设于所述焊接室内，所述电子束枪固定安设于所述箱体的上端并伸入所述焊接室中，所述箱体的上端开设有用于观察所述焊接室的第一观察窗，所述摄像模组固定于所述箱体的上端并正对所述第
一观察窗设置。

[0006] 进一步地，所述箱体的上端形成有第一装配平台，所述第一装配平台开设有装配孔，所述电子束枪固定安设于所述第一装配平台上并通过所述装配孔伸入所述焊接室中。

[0007] 进一步地，所述第一观察窗开设于所述第一装配平台上并与所述装配孔间隔设置。

[0008] 进一步地，所述增材制造装置还包括第二装配平台，所述第二装配平台固定安设于所述第一装配平台上，所述摄像模组可拆卸地安设于所述第二装配平台的一侧并正对所
述第一观察窗设置。

[0009] 进一步地，所述第二装配平台靠近所述第一观察窗的侧部固定连接有固定梁，所述摄像模组可拆卸连接于所述固定梁上。

[0010] 进一步地，所述固定梁上设有固定件，所述摄像模组固定连接于所述固定件上。

[0011] 进一步地，所述固定梁上设有沿所述固定梁的长度方向布置的装配槽，所述固定件开设有若干螺纹孔，且所述固定件通过紧固螺栓穿设连接所述螺纹孔和所述装配槽以与
所述固定件可拆卸连接。

[0012] 进一步地，所述摄像模组包括机座和摄像头，所述机座与所述固定件固定连接，所述摄像头与所述机座固定连接并正对所述第一观察窗设置。

[0013] 进一步地，所述箱体的侧壁开设有送料口，所述箱体上还安设有送料门，所述送料门封盖于所述送料口并锁扣于所述箱体的侧壁上。

[0014] 进一步地，所述送料门上开设有用于观察所述焊接室的第二观察窗。

[0015] 本实用新型的有益效果：本实用新型的增材制造装置，由于在增材制造装置的箱体上端开设有用于观察箱体内设置的焊接室的第一观察窗，并且增材制造装置还设置有摄
像模组，摄像模组固定安设于箱体的上端并正对第一观察窗设置，这样，摄像模组便能够通过第一观察窗摄录焊接室内电子束对设于成形平台上的金属粉末进行选择性熔化的过程，
那么将摄像模组摄录到的实时图像信号传导至外界显示设备上时，操作人员便无需通过肉
眼观察焊接室内电子束对金属粉末的熔化情况，仅需通过观察摄像模组传回的实时图像信
号便能够获知焊接室内电子束下束的状态、金属粉末是否存在溃散现象以及是否出现金属
粉末过熔现象等，如此便实现了对焊接室内电子束熔化金属粉末过程高效能的实时监控。
同时，由于摄像模组摄录到的焊接室内的实时图像信号始终是客观真实的，这样也避免了
人眼观察所带来的主观性和偏差，进而就保证了摄像模组对电子束增材制造过程中的实时
监控准确无偏差，这样也保证了电子束增材制造产品的良品率，提高了电子束增材制造产
品的生产效率。
附图说明

[0016] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新
型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0017] 图1为本实用新型实施例提供的增材制造装置的结构示意图；

[0018] 图2为本实用新型实施例提供的增材制造装置的另一结构示意图；

[0019] 图3为本实用新型实施例提供的增材制造装置的爆炸结构示意图；

[0020] 图4为图3中A处的局部放大视图；

[0021] 图5为本实用新型实施例提供的增材制造装置的摄像模组的结构示意图。

[0022] 其中，图中各附图标记：

[0023] 10—箱体 11—成形平台 12—焊接室

[0024] 13—第一装配平台 14—第二装配平台 15—固定梁

[0025] 16—固定件 20—电子束枪 30—摄像模组

[0026] 31—机座 32—摄像头 112—送料门

[0027] 113—第二观察窗 131—第一观察窗 132—装配孔

[0028] 151—装配槽。

具体实施方式

[0029] 下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参
考附图1～5描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用
新型的限制。

[0030] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的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实用新型和简化描述，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
实用新型的限制。

[0031] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0032] 在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

[0033] 如图1～3所示，本实用新型实施例提供的一种增材制造装置，包括箱体10、成形平台11、电子束枪20和摄像模组30，箱体10内形成有焊接室12，成形平台11设于焊接室12内，电子束枪20固定安设于箱体10的上端并伸入焊接室12中，箱体10的上端开设有用于观察焊接室12的第一观察窗131，摄像模组30固定于箱体10的上端并正对第一观察窗131设置。

[0034] 本实用新型实施例提供的增材制造装置，由于电子束枪20固定安设于箱体10上，并伸入箱体10内的焊接室12中，这样电子束枪20便能够对铺设于焊接室12内的成形平台11
上的金属粉末进行选择性熔化，又由于在增材制造装置的箱体10上端开设有用于观察箱体
10内设置的焊接室12的第一观察窗131，并且增材制造装置还设置有摄像模组30，摄像模组
30固定安设于箱体10的上端并正对第一观察窗131设置，这样摄像模组30便能够通过第一
观察窗131摄录焊接室12内电子束对设于成形平台11上的金属粉末进行选择性熔化的过
程，那么将摄录模组30摄录到的实时图像信号传导至外界显示设备上时，操作人员便无需
通过肉眼观察焊接室12内电子束对金属粉末的熔化情况，仅需通过观察摄像模组30传回的
实时图像信号便能够获知焊接室12内电子束下束的状态、金属粉末是否存在溃散现象、是
否出现金属粉末过熔现象和金属粉末层是否铺设平整、成形平台的预热状态等，如此便实
现了对焊接室12内电子束熔化金属粉末过程的智能化实时监控，提高了对焊接室12内电子
束熔化金属粉末过程的实时监控的安全性。同时，由于摄像模组30摄录到的焊接室12内的
实时图像信号始终是客观真实的，这样也避免了人眼观察所带来的主观性和偏差，进而就
保证了摄像模组30对电子束增材制造过程中的实时监控准确无偏差，这样也保证了电子束
增材制造产品的良品率，提高了电子束增材制造产品的生产效率。

[0035] 在本实施例中，如图1～3所示，箱体10的上端形成有第一装配平台13，第一装配平台13开设有装配孔132，电子束枪20固定安设于第一装配平台13上并通过装配孔132伸入焊接室12中。

[0036] 具体地，由于箱体10的上端形成有第一装配平台13，且第一装配太台上开设有装配孔132，那么电子束枪20便可通过装配孔132伸入焊接室12中，进而在真空环境下对设于
焊接室12内的成型平台上的金属粉末发射高能电子束流，使得预定区域的金属粉末熔化并
 凝固，随着成形平台11的逐层下降和新的金属粉末层的逐层堆积，电子束最终通过对每层
金属粉末进行选择性熔化而实现对目标产品的3D打印成形。

[0037] 在本实施例中，如图1～3所示，第一观察窗131开设于第一装配平台13上并与装配孔132间隔设置。具体地，通过将第一观察窗131并与装配孔132间隔设置，这样与第一观察窗131正对设置的摄像模组30和通过装配孔132伸入焊接室12内的电子束枪20，两者在第一
装配平台13上的装配空间便彼此不会冲突。优选地，第一观察窗131靠近装配孔132设置。如此一来，摄像模组30便能够透过第一观察窗131更为清晰地摄录到电子束枪20对金属粉末
层的选择性熔化过程。

[0038] 进一步地，装配孔132的周缘处形成有限位环阶(图未示)，电子束枪20与限位环阶嵌设固定。如此，电子束枪20便能够更为稳固地安设于第一装配平台13上，同时电子束枪20也避免了相对于装配孔132发生晃动而导致电子束枪20对金属粉末所发出的束流不稳定的
现象发生。如此便有效保证了电子束枪20对金属粉末的选择性熔化的精度。

[0039] 更优选地，电子束枪20与限位环阶可拆卸连接。如此，当电子束枪20需要维修、保养或更换时，电子束枪20便可快速自限位环阶中拆离，这样便显著提高了增材制造装置的维修保养的便利性。

[0040] 在本实施例中，如图1～3所示，增材制造装置还包括第二装配平台14，第二装配平台14固定安设于第一装配平台13上，摄像模组30可拆卸地安设于第二装配平台14的一侧并正对第一观察窗131设置。

[0041] 具体地，通过在增材制造装置内设置第二装配平台14，并将第二装配平台14固定安设于第一装配平台13上，这样便为摄像模组30提供了一个相对于第一装配平台13较高的
安装平台，那么安设于第二装配平台14一侧的摄像模组30便能够与第一观察窗131形成高
度差，从而顺利地设置于第一观察窗131的正上方，实现透过第一观察窗131对焊接室12内
电子束枪20对金属粉末的选择性熔化过程中进行实时摄录。

[0042] 进一步地，通过使得摄像模组30与第二装配平台14可拆卸连接，如此当摄像模组30需要进行维修、维护或更换时，即可较为方便地自第二装配平台14上卸下，这样便进一步提高了增材制造装置的维修保养的便利性。

[0043] 在本实施例中，如图1～3所示，第二装配平台14靠近第一观察窗131的侧部固定连接有固定梁15，摄像模组30可拆卸连接于固定梁15上。

[0044] 具体地，固定梁15位于第二装配平台14和摄像模组30之间，通过在第二装配平台14靠近第一观察窗131的一侧设置固定梁15并将摄像模组30可拆卸连接于固定梁15上，这
样摄像模组30便避免了直接与第二装配平台14连接，降低了第二装配平台14的加工难度，
同时也降低了第二装配平台14的加工成本，并且将摄像模组30与固定梁15连接即可完成对
摄像模组30的安装，安装方便，实用性强。

[0045] 在本实施例中，如图1～3所示，固定梁15上设有固定件16，摄像模组30固定连接于固定件16上。具体地，固定件16为折片结构，即固定件16包括第一固定部(图未示)、第二固定部(图未示)和第三固定部(图未示)，第一固定部与固定梁15可拆卸连接，第一固定部的下端与第二固定部固定连接，第二固定部背离第一固定部的一端与第三固定部固定连接，
且第二固定部分别与第一固定部和第三固定部形成有夹角，摄像模组30固定安设于第三固
定部上。这样，摄像模组30便能够通过固定件16可拆卸连接于固定梁15上。

[0046] 优选地，第三固定部为可伸缩结构，这样与第三固定部相连接的摄像模组30便能够调节其相对于第一观察窗131的位置，如此便显著拓宽了摄像模组30的运动灵活性，有利于拓宽摄像模组30对焊接室12内电子束选择性熔化金属粉末的过程进行摄录的取景角度。

[0047] 在本实施例中，如图1、图3和图4所示，固定梁15上设有沿固定梁15的长度方向布置的装配槽151，固定件16开设有若干螺纹孔(图未示)，各螺纹孔均与装配槽151对应设置，且固定件16通过紧固螺栓穿设连接螺纹孔和装配槽151以与固定件16可拆卸连接。

[0048] 具体地，通过使得固定梁15开设有装配槽151，并使得固定件16开设有若干螺纹孔，固定件16通过紧固螺栓穿设连接螺纹孔和装配槽151以与固定件16可拆卸连接。这样，固定件16便可根据实际情况选择装配槽151的不同位置进行安装，进而便使得与固定件16
相连接的摄像模组30能够根据需求沿固定梁15的长度方向变化其相对于固定梁15的位置
坐标，进而也实现了摄像模组30沿固定梁15的长度方向变化其相对于第一观察窗131的的
位置坐标，由此便进一步拓宽了摄像模组30对焊接室12内电子束选择性熔化金属粉末的过
程进行摄录的取景角度。

[0049] 优选地，固定梁15可直接选用铝型材制得，那么由于铝型材所固有的长槽设计，固定梁15便无需再另行开设装配槽151，进而显著节省了固定梁15的制造成本。

[0050] 更优选地，还可将固定梁15更换为高精度线性模组(图未示)，摄像模组30固定安设于高精度线性模组的驱动端上。这样摄像模组30便能够在高精度线性模组的驱动下，实
时调节其相对于第一观察窗131的相对位置关系，使得摄像模组30更为灵活地调节取景角
度。

[0051] 在本实施例中，如图1和图5所示，摄像模组30包括机座31和摄像头32，机座31与固定件16固定连接，摄像头32与机座31固定连接并正对第一观察窗131设置。具体地，摄像头32为设置有CCD图像传感器的摄像头32，机座31内设置有通信模块，CCD图像传感器与通信
模块电性连接。

[0052] 进一步地，得益于CCD图像传感器可直接将光学信号转化为模拟电流信号，且其光谱灵敏度高，体积小重量轻以及性能稳定寿命长的特点，其可对电子束流激发金属粉末的
过程实现全程高清录入并转化为模拟电流信号传输至通信模块内，通信模块再将模拟电流
信号经过处理后传输至外界显示终端，如此便实现了摄像模组30对电子束选择性熔化金属
粉末的过程进行稳定高质的摄录，进而使得操作人员能够对焊接室12内电子束下束的状
态、金属粉末是否存在溃散现象以及是否出现金属粉末过熔现象等进行实时监控观察。

[0053] 在本实施例中，如图2和图3所示，箱体10的侧壁开设有送料口(图未示)，箱体10上还安设有送料门112，送料门112封盖于送料口并锁扣于箱体10的侧壁上。具体地，通过在箱体10的侧壁上开设送料口，金属粉末便可自送料口进入到焊接室12中。

[0054] 优选地，送料门112与箱体10侧壁的间隙处可设置硅胶垫(图未示)等密封隔离材料，这样便能够避免外界气体自送料门112与箱体10侧壁的间隙进入到焊接室12内而破坏
焊接室12内的真空环境。

[0055] 在本实施例中，如图2和图3所示，送料门112上开设有用于观察焊接室12的第二观察窗113。具体地，通过在送料门112上开设第二观察窗113。这样，操作人员便可透过第二观察窗113观察金属粉末在成形平台11上的铺展情况，以及电子束枪20对金属粉末进行选择
性熔化的过程，并根据观察到的情况随时调整增材制造装置的各项参数，如此便进一步保
证了电子束枪20对金属粉末进行选择性熔化过程的稳定和高效进行。

[0056] 以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保
护范围之内。

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