一种连续送粉感应式加热金属增材制造装置
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; |
| 专利有效性 | 公开 | 当前状态 | 公开 |
| 申请号 | CN202510187765.9 | 申请日 | 2025-02-20 |
| 公开(公告)号 | CN119910203A | 公开(公告)日 | 2025-05-02 |
| 申请人 | 南京工业职业技术大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 张涛; 陈奕蓓; 刘思远; 李文娜; 余旺旺; 陈勇; | 第一发明人 | 张涛 |
| 权利人 | 南京工业职业技术大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 南京工业职业技术大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：江苏省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：江苏省南京市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：江苏省南京市仙林大学城羊山北路1号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：210023 |
| 主IPC国际分类 | B22F12/00 | 所有IPC国际分类 | B22F12/00 ; B22F10/22 ; B22F12/50 ; B22F12/20 ; B22F12/13 ; B22F1/14 ; B22F12/90 ; B22F12/30 ; B22F10/73 ; B22F10/85 ; B33Y30/00 ; B33Y40/10 ; B33Y50/02 ; B22F9/04 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 北京嘉途睿知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 程雪; |
| 摘要 | 本 发明 涉及粉料 增材制造 设备技术领域，特别涉及一种连续送粉感应式加热金属增材制造装置。包括底座，所述底座的顶部设有安装板；所述安装板上延垂直方向设有升降座；所述升降座的一 侧壁 上传动连接有预热 打印机 构。本发明通过控制转动轴带动螺旋推送 叶片 将金属粉料进行推送，当金属粉料通过感应线圈时，基于 电磁感应 和 涡流 效应的原理，且感应线圈加热最快的区域通常位于靠近线圈的内表面，使得金属粉料能够快速的完成融化，且 金属粉末 不会产生飞溅污染，并且通过控制螺旋推送叶片正反向转 动能 够将加热腔内部的金属粉料和金属 熔渣 分别通过相应的一组回料口进行回收，在提高了增材制造设备的使用效果的同时提高了原料回收效果。 | ||
| 权利要求 | 1.一种连续送粉感应式加热金属增材制造装置，包括底座，其特征在于：所述底座的上方设有支撑机构；所述底座的顶部设有安装板；所述安装板上延垂直方向设有升降座；所述升降座的一侧壁上传动连接有预热打印机构；所述预热打印机构的一端顶部设有连续送料机构； |
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| 说明书全文 | 一种连续送粉感应式加热金属增材制造装置技术领域[0001] 本发明属于粉料增材制造设备技术领域，特别涉及一种连续送粉感应式加热金属增材制造装置。 背景技术[0002] 增材制造技术(即3D打印技术)是现在技术应用的热点，由于3D打印为增量制造工艺，因此可极大地减小原料特别是稀有物料的浪费，并且3D打印还可以直接打印制造出来一般的去量加工无法制造的特征和产品，比如封闭内腔，弯曲的内腔管道等。 [0003] 经检索，现有技术中，中国公告号：CN209698041U，公告日：2019‑11‑29，公开了一种金属粉料增材制造设备，包括机架打印装置和数控加工装置；打印装置包括设于机架上并用于铺排粉料的铺料机构、设于机架上并用于对铺料机构进行供料的供料机构和设于机架上并用于对铺料机构上的粉料进行打印成型的激光打印头；数控加工装置包括移动机构和加工头，移动机构包括横移组件、纵移组件和竖移组件，横移组件呈横向安装于铺料机构上，纵移组件呈纵向安装于横移组件的驱动端上并沿横向滑动，竖移组件呈竖向安装于纵移组件的驱动端上并沿纵向滑动，加工头安装于竖移组件的驱动端上并沿竖向滑动。该设备在打印时，加工头可移动至指定位置对物件进行二次加工，从而提升打印物件的精度和良品率。 发明内容[0006] 针对上述问题，本发明提供了一种连续送粉感应式加热金属增材制造装置，包括底座，所述底座的上方设有支撑机构；所述底座的顶部设有安装板；所述安装板上延垂直方向设有升降座；所述升降座的一侧壁上传动连接有预热打印机构；所述预热打印机构的一端顶部设有连续送料机构； [0007] 所述预热打印机构包括盒体；所述盒体的底部设有打印头；所述盒体的一侧壁上贯穿设有预热管；所述预热管内设有加热腔；所述加热腔内设有转动轴；所述转动轴的外壁上设有用于推送粉料和进行回收的螺旋推送叶片； [0008] 所述加热腔的内壁上设有用于快速加热的感应线圈；所述预热管的两端分别设有一组用于回收金属粉料和熔渣回料板；所述加热腔的两端分别开设有一组回料口；所述转动轴的两端分别贯穿至相应的一组回料板内，且外壁上均设有一组用于活动封堵回料口的挡板。 [0009] 进一步的，所述底座的顶部两侧边缘处对称设有两组支撑块；两组所述支撑块之间对称设有两组导向杆；两组所述支撑块之间设有第一丝杆；所述第一丝杆的两端分别转动连接在相应一组支撑块上；所述支撑机构活动套接在两组导向杆的外壁上，且与第一丝杆螺纹连接。 [0010] 进一步的，所述安装板为U形；所述安装板与底座之间设有第二丝杆；所述第二丝杆与升降座螺纹连接；所述升降座靠近预热打印机构的一侧壁上滑动连接有安装块；所述预热打印机构安装在安装块的一侧壁上；所述升降座内设有第三丝杆；所述第三丝杆与安装块螺纹连接。 [0011] 进一步的，所述支撑机构包括导向块和第一支撑板；所述导向块活动套接于两组导向杆的外壁上；所述导向块与第一丝杆螺纹连接；所述导向块的顶部交叉设有两组第二支撑板；每组所述第二支撑板的两端均设有一组第三支撑板；四组所述第三支撑板位于同一个水平面上。 [0012] 进一步的，每组所述第三支撑板的底部均设有一组电动推杆；所述第一支撑板的底部拐角处分别铰接有一组万向球；每组所述电动推杆的输出端均与相应的一组万向球传动连接；所述第一支撑板的底部中心处设有陀螺仪。 [0013] 进一步的，所述盒体的底部设有冷却管；所述预热管的一端顶部设有进料口；所述进料口与连续送料机构的输出端连通；所述加热腔的底部开设有下料口；所述下料口内设有密封板。 [0014] 进一步的，所述盒体内设有导料管；所述导料管的两端分别与下料口和打印头连通；所述导料管的外壁上套接有保温管；所述保温管内呈螺旋形设有保温通道；所述盒体的底部内壁上设有引风机；所述引风机的两端分别与冷却管和保温通道的一端连通；所述保温通道的另一端与加热腔的顶部连通。 [0016] 进一步的，所述连续送料机构包括储粉盒；所述储粉盒的顶部设有顶盖；所述储粉盒的一侧壁上设有补料口；所述储粉盒的底部设有下料阀；所述储粉盒内设有储粉腔；所述储粉腔的内径从上至下依次减小；所述储粉腔的下方设有送料腔。 [0017] 进一步的，所述储粉腔内设有旋转柱；所述旋转柱的外壁上均匀分布设有若干组剪切片；所述旋转柱的底部开设有送料槽；所述送料槽与送料腔连通；所述送料槽的内壁上均匀分别开设有若干组过滤孔；每组所述过滤孔均沿水平方向倾斜设置。 [0018] 本发明的有益效果是： [0019] 1、通过控制转动轴带动螺旋推送叶片将金属粉料进行推送，当金属粉料通过感应线圈时，基于电磁感应和涡流效应的原理，且感应线圈加热最快的区域通常位于靠近线圈的内表面，使得金属粉料能够快速的完成融化，且金属粉末不会产生飞溅污染，并且通过控制螺旋推送叶片正反向转动能够将加热腔内部的金属粉料和金属熔渣分别通过相应的一组回料口进行回收，在提高了增材制造设备的使用效果的同时提高了原料回收效果。 [0020] 2、在打印过程中，引风机启动，加热腔内的热空气通过保温通道的一端进入，在经过螺旋形的保温通道时，导料管内能够始终保持高温状态，避免熔滴凝结，随后温度降低的空气通过冷却管排出，使得打印部位的一侧气压升高，提高空气流通速度，使得打印体能够能加快速的冷却，从而提高了增材制造设备的热量利用效率和打印体的冷却速度。 [0021] 3、通过控制旋转柱带动若干组剪切片转动，当金属粉料通过补料口进入储粉腔内后，若干组剪切片在高速旋转过程中将结块的金属粉料进行破碎，随后金属粉料落入储粉腔的底部，同时由于若干组过滤孔为倾斜设置，在旋转柱旋转时，能够快速的完成过滤工作，避免大体积异物进入后续的加工流程，从而提高了增材制造设备的送料效果。 [0022] 4、通过陀螺仪实时监控第一支撑板的水平状态，当检测到第一支撑板相对与预热打印机构产生角度偏移时，通过分别控制四组电动推杆的伸缩对第一支撑板进行角度调整，使得第一支撑板始终与预热打印机构保持水平状态，避免了现有的增材制造设备在长时间使用后，用于支撑打印体的结构相对于打印结构产生偏移导致的打印体外形扭曲的问题，从而提高了增材制造设备的使用效果。 [0023] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。 附图说明[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0025] 图1示出了根据本发明实施例的制造装置的结构示意图； [0026] 图2示出了根据本发明实施例的制造装置的分解示意图； [0027] 图3示出了根据本发明实施例的支撑机构的分解示意图； [0028] 图4示出了根据本发明实施例的支撑机构的仰视结构示意图； [0029] 图5示出了根据本发明实施例的预热打印机构的结构示意图； [0030] 图6示出了根据本发明实施例的预热打印机构的剖视示意图； [0031] 图7示出了根据本发明实施例的图6的A处的放大示意图； [0032] 图8示出了根据本发明实施例的连续送料机构的结构示意图； [0033] 图9示出了根据本发明实施例的连续送料机构的剖视示意图。 [0034] 图中：1、底座；2、支撑块；3、导向杆；4、第一丝杆；5、支撑机构；6、安装板；7、升降座；8、预热打印机构；9、连续送料机构；10、第二丝杆；11、第三丝杆；12、安装块；501、导向块；502、第一支撑板；503、连接板；503、第二支撑板；504、第三支撑板；505、电动推杆；506、万向球；507、陀螺仪；801、盒体；802、打印头；803、冷却管；804、预热管；805、进料口；806、回料板；807、加热腔；808、转动轴；809、螺旋推送叶片；810、感应线圈；811、密封板；812、导料管；813、保温管；814、保温通道；815、引风机；816、挡板；817、第一磁铁；818、第二磁铁；819、回料口；901、储粉盒；902、顶盖；903、补料口；904、下料阀；905、储粉腔；906、送料腔；907、旋转柱；908、剪切片；909、送料槽；910、过滤孔。 具体实施方式[0035] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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。 [0036] 本发明实施例提供了一种连续送粉感应式加热金属增材制造装置，包括底座1。示例性的，如图1和图2所示，所述底座1的顶部两侧边缘处对称设有两组支撑块2；两组所述支撑块2之间对称设有两组导向杆3；两组所述支撑块2之间设有第一丝杆4；所述第一丝杆4的两端分别转动连接在相应一组支撑块2上；所述底座1的上方设有支撑机构5；所述支撑机构5活动套接在两组导向杆3的外壁上，且与第一丝杆4螺纹连接；所述底座1的顶部设有安装板6；所述安装板6为U形；所述安装板6上延垂直方向设有升降座7；所述升降座7的一侧壁上传动连接有预热打印机构8；所述预热打印机构8的一端顶部设有连续送料机构9；所述安装板6与底座1之间设有第二丝杆10；所述第二丝杆10与升降座7螺纹连接；所述升降座7靠近预热打印机构8的一侧壁上滑动连接有安装块12；所述预热打印机构8安装在安装块12的一侧壁上；所述升降座7内设有第三丝杆11；所述第三丝杆11与安装块12螺纹连接。 [0037] 在进行金属增材制造工作时，首先将金属粉料加入连续送料机构9内，随后连续送料机构9将金属粉料输送至预热打印机构8内，由预热打印机构8将金属粉料进行融化并且进行打印工作，在打印过程中，通过控制第一丝杆4的转动，在第一丝杆4与支撑机构5的螺纹连接关系以及两组导向杆3的导向作用下，使得支撑机构5能够在X轴上进行水平移动，通过控制第三丝杆11的转动，在第三丝杆11与安装块12的螺纹连接关系下，使得安装块12能够带动预热打印机构8在Y轴上进行水平移动，通过控制第二丝杆10转动，在第二丝杆10与升降座7的螺纹连接关系下，使得升降座7能够通过安装块12带动预热打印机构8在Z轴上进行垂直移动，在上述驱动工作的配合下，使得制造装置能够完成3D打印金属增材制造工作。 [0038] 示例性的，如图3和图4所示，所述支撑机构5包括导向块501和第一支撑板502,；所述导向块501活动套接于两组导向杆3的外壁上；所述导向块501与第一丝杆4螺纹连接；所述导向块501的顶部交叉设有两组第二支撑板503；每组所述第二支撑板503的两端均设有一组第三支撑板504；四组所述第三支撑板504位于同一个水平面上；每组所述第三支撑板504的底部均设有一组电动推杆505；所述第一支撑板502的底部拐角处分别铰接有一组万向球506；每组所述电动推杆505的输出端均与相应的一组万向球506传动连接；所述第一支撑板502的底部中心处设有陀螺仪507。 [0039] 通过陀螺仪507实时监控第一支撑板502的水平状态，当检测到第一支撑板502相对与预热打印机构8产生角度偏移时，通过分别控制四组电动推杆505的伸缩对第一支撑板502进行角度调整，使得第一支撑板502始终与预热打印机构8保持水平状态，避免了现有的增材制造设备在长时间使用后，用于支撑打印体的结构相对于打印结构产生偏移导致的打印体外形扭曲的问题，从而提高了增材制造设备的使用效果。 [0040] 示例性的，如图5、图6和图7所示，所述预热打印机构8包括盒体801；所述盒体801的底部设有打印头802；所述盒体801的底部设有冷却管803；所述盒体801的一侧壁上贯穿设有预热管804；所述预热管804的一端顶部设有进料口805；所述进料口805与连续送料机构9的输出端连通；所述预热管804的两端分别设有一组回料板806；所述预热管804内设有加热腔807；所述加热腔807内设有转动轴808；所述转动轴808的外壁上设有螺旋推送叶片809；所述加热腔807的内壁上设有感应线圈810；所述加热腔807的底部开设有下料口；所述下料口内设有密封板811；所述盒体801内设有导料管812；所述导料管812的两端分别与下料口和打印头802连通；所述导料管812的外壁上套接有保温管813；所述保温管813内呈螺旋形设有保温通道814；所述盒体801的底部内壁上设有引风机815；所述引风机815的两端分别与冷却管803和保温通道814的一端连通；所述保温通道814的另一端与加热腔807的顶部连通；所述转动轴808的两端分别贯穿至相应的一组回料板806内，且外壁上均设有一组挡板816；两组所述挡板816均能够跟随转动轴808单向转动，且转动方向相反；每组所述挡板816靠近预热管804的一侧壁上均设有一组第一磁铁817；每组所述回料板806靠近预热管 804的一侧内壁上均设有一组第二磁铁818；每组所述第二磁铁818均与相应的一组第一磁铁817磁性连接；所述加热腔807的两端分别开设有一组回料口819；每组所述挡板816均活动封闭相应的一组回料口819。 [0041] 在进行金属增材制造工作时，金属粉料从连续送料机构9内进入加热腔807内，随后控制转动轴808带动螺旋推送叶片809将金属粉料进行推送，当金属粉料通过感应线圈810时，基于电磁感应和涡流效应的原理，且感应线圈810加热最快的区域通常位于靠近线圈的内表面，使得金属粉料能够快速的完成融化，随后利用金属熔体进行3D打印工作，当打印工作结束时，转动轴808能够立即停止转动，同时感应线圈810立即断电，避免过度熔化金属粉料，在关闭密封板811后，控制螺旋推送叶片809反向转动将加热腔807内部的粉料通过相应的一组回料口819进行回收，然后控制螺旋推送叶片809正向转动，将金属熔渣从另一端的回料口819进行回收，提高了原料的回收效果。金属熔滴在通过下料口进入导料管812内，随后进入打印头802进行打印工作，在打印过程中，引风机815启动，加热腔807内的热空气通过保温通道814的一端进入，在经过螺旋形的保温通道814时，导料管812内能够始终保持高温状态，避免熔滴凝结，随后温度降低的空气通过冷却管803排出，使得打印部位的一侧气压升高，提高空气流通速度，使得打印体能够能加快速的冷却，从而提高了增材制造设备的热量利用效率和打印体的冷却速度。 [0042] 示例性的，如图8和图9所示，所述连续送料机构9包括储粉盒901；所述储粉盒901的顶部设有顶盖902；所述储粉盒901的一侧壁上设有补料口903；所述储粉盒901的底部设有下料阀904；所述储粉盒901内设有储粉腔905；所述储粉腔905的内径从上至下依次减小；所述储粉腔905的下方设有送料腔906；所述储粉腔905内设有旋转柱907；所述旋转柱907的外壁上均匀分布设有若干组剪切片908；所述旋转柱907的底部开设有送料槽909；所述送料槽909与送料腔906连通；所述送料槽909的内壁上均匀分别开设有若干组过滤孔910；每组所述过滤孔910均沿水平方向倾斜设置。 [0043] 在进行金属增材制造工作时，通过控制旋转柱907带动若干组剪切片908转动，当金属粉料通过补料口903进入储粉腔905内后，若干组剪切片908在高速旋转过程中将结块的金属粉料进行破碎，随后金属粉料落入储粉腔905的底部，同时由于若干组过滤孔910为倾斜设置，在旋转柱907旋转时，能够快速的完成过滤工作，避免大体积异物进入后续的加工流程，从而提高了增材制造设备的送料效果。 [0044] 通过控制转动轴808带动螺旋推送叶片809将金属粉料进行推送，当金属粉料通过感应线圈810时，基于电磁感应和涡流效应的原理，且感应线圈810加热最快的区域通常位于靠近线圈的内表面，使得金属粉料能够快速的完成融化，且金属粉末不会产生飞溅污染，并且通过控制螺旋推送叶片809正反向转动能够将加热腔807内部的金属粉料和金属熔渣分别通过相应的一组回料口819进行回收，在提高了增材制造设备的使用效果的同时提高了原料回收效果。 [0045] 在打印过程中，引风机815启动，加热腔807内的热空气通过保温通道814的一端进入，在经过螺旋形的保温通道814时，导料管812内能够始终保持高温状态，避免熔滴凝结，随后温度降低的空气通过冷却管803排出，使得打印部位的一侧气压升高，提高空气流通速度，使得打印体能够能加快速的冷却，从而提高了增材制造设备的热量利用效率和打印体的冷却速度。 [0046] 通过控制旋转柱907带动若干组剪切片908转动，当金属粉料通过补料口903进入储粉腔905内后，若干组剪切片908在高速旋转过程中将结块的金属粉料进行破碎，随后金属粉料落入储粉腔905的底部，同时由于若干组过滤孔910为倾斜设置，在旋转柱907旋转时，能够快速的完成过滤工作，避免大体积异物进入后续的加工流程，从而提高了增材制造设备的送料效果。 [0047] 通过陀螺仪507实时监控第一支撑板502的水平状态，当检测到第一支撑板502相对与预热打印机构8产生角度偏移时，通过分别控制四组电动推杆505的伸缩对第一支撑板502进行角度调整，使得第一支撑板502始终与预热打印机构8保持水平状态，避免了现有的增材制造设备在长时间使用后，用于支撑打印体的结构相对于打印结构产生偏移导致的打印体外形扭曲的问题，从而提高了增材制造设备的使用效果。 [0048] 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。 |
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