CN108312528B - 一种能够双向铺粉的落地式粉末打印机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及3D打印领域，特别涉及一种能够双向铺粉的落地式粉末打印机，包括机壳、激光烧结机构、双向铺粉机构和承托机构，机壳竖直设置并且其内部空间通过上隔板和下隔板分成三部分，承托机构包括承托板和升降装置，承托板的上端面低于上隔板的上端面，双向铺粉装置包括送料装置和铺粉装置，送料装置与上隔板的上方连通并且送料装置和上隔板二者的上端面齐平，铺粉装置的底部与上隔板的上端面贴合并且铺粉装置能够在上隔板的顶部水平移动，送料装置位于承托板边缘处，机壳的顶部设置有用于控制设备工作的控制箱，本发明的一种能够双向铺粉的落地式粉末打印机，结构小巧轻便，占用空间小，适用于各种小型办公试验场所。

Description

一种能够双向铺粉的落地式粉末打印机

技术领域

本发明涉及3D打印领域，特别涉及一种能够双向铺粉的落地式粉末打印机。

背景技术

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，三维打印的设计过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似，这项打印技术称为3D立体打印技术。而目前激光烧结技术的粉末3d打印机存在占地空间大，操作麻烦等诸多问题，非常不适用于小型办公和实验场所。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能够双向铺粉的落地式粉末打印机。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种能够双向铺粉的落地式粉末打印机，包括机壳、激光烧结机构、双向铺粉机构和承托机构，激光烧结机构位于机壳的内侧顶部，机壳竖直设置并且其内部空间通过上隔板和下隔板分成三部分，上隔板和下隔板均水平设置，上隔板和下隔板在竖直方向上间隔排列，承托机构包括水平设置的承托板和能够进行竖直升降的升降装置，承托板的底部与升降装置顶部的输出端固定连接并且承托板能够竖直穿过上隔板的中心处，承托板的上端面低于上隔板的上端面，双向铺粉装置包括设置在上隔板底部的送料装置和设置在上隔板顶部的铺粉装置，送料装置与上隔板的上方连通并且送料装置和上隔板二者的上端面齐平，铺粉装置的底部与上隔板的上端面贴合并且铺粉装置能够在上隔板的顶部水平移动，送料装置位于承托板边缘处，机壳的顶部设置有用于控制设备工作的控制箱。

优选的，所述激光烧结机构包括第一直线滑台、第二直线滑台和第一滑杆，第一直线滑台和第二直线滑台互相垂直，第一直线滑台和第一滑杆互相平行，第二直线滑台的一端与第一直线滑台的滑块固定连接，第二直线滑台的另一端能够滑动的套设在第一滑杆上，第二直线滑台的滑块上设置有一个激光器并且激光器的输出方向竖直向下。

优选的，所述升降装置包括安装壳、螺杆、蜗杆、涡轮和旋转电机，螺杆竖直贯穿安装壳，蜗杆水平贯穿安装壳并且蜗杆的一端与旋转电机固定连接，涡轮套设在螺杆上并且涡轮的内侧壁上设置有与螺杆配合的内螺纹，蜗杆与涡轮啮合，涡轮的上下端均设置有一个延伸轴套，每个延伸轴套上均套设有一个轴承，轴承的内圈固定套设在延伸轴套上，轴承的外圈与安装壳的内壁固定连接，所有所述螺杆的底部均穿过下隔板并向下方延伸。

优选的，所述上隔板的中心处设置有一个与承托板形状相同的升降滑道，升降滑道的底部竖直向下延伸，升降滑道的高度大于承托板的厚度。

优选的，所述机壳的一侧铰接设置有上下两个门板，每个门板和机壳上部的两侧均设置有透明观察窗。

优选的，所述机壳的内侧底部放置有一个填料漏斗。

优选的，所述激光器为红外激光器。

优选的，所述控制箱上设置有显示屏和控制按键。

有益效果：本发明的一种能够双向铺粉的落地式粉末打印机，使用时通过填料漏斗向四个粉末盒内添加足够量的打印粉末，合上门板，通过控制按键使设备工作，抬升装置将U型推板抬升一段距离，从而U型推板将上方两个粉末盒内的打印粉末从上方的开口推出，供条形刮块在水平移动的过程中将打印粉末铺平在承托板的上端面，接着驱动电机带动转轴转动，转轴带动齿轮转动，齿轮转动从而使两个与之啮合的条形刮块在竖直方向上移动，当铺粉器通过第三直线滑台移动至最右边时，此时齿轮正转，左边的条形刮块向上移动，而右边的条形刮块向下移动并与上隔板的上端面贴合，此时第三直线滑台带动铺粉器向左边移动，从而将从送料装置内送出的粉末铺平在承托板的上端面，当激光器完成该层的烧结打印后，承托板下降一小段距离，使承托板的上端面仍然低于上隔板的上端面，保证了铺粉能够顺利进行，此时齿轮反转，左边的条形刮块向下移动直至与上隔板的上端面贴合，而右边的条形刮块向上移动，在第三直线滑台的带动下条形刮块将送料装置送出的粉末铺平在承托板的上端面，以此往复从而实现打印区域的两端均可铺粉来进行3d打印，本发明的一种能够双向铺粉的落地式粉末打印机，结构小巧轻便，占用空间小，适用于各种小型办公试验场所。

附图说明

图1所示为本发明的立体结构示意图一；

图2所示为本发明的平面示意图；

图3所示为本发明的立体结构示意图一；

图4所示为本发明的铺粉状态示意图一；

图5所示为本发明的铺粉状态示意图二；

图6所示为本发明的立体结构分解示意图；

图7所示为机壳的平面剖视图；

图8所示为双向铺粉装置的立体结构分解示意图；

图9所示为连接框架的俯视图；

图10所示为图9中A-A线的平面剖视图；

图11所示为铺粉器的局部立体结构分解示意图；

图12所示为升降装置的局部立体结构示意图；

图13所示为图12的立体结构分解示意图；

附图标记说明：机壳1，上隔板2，下隔板3，承托板4，升降装置5，控制箱6，第一直线滑台7，第二直线滑台8，第一滑杆9，激光器10，第三直线滑台11，第二滑杆12，铺粉器13，条形刮块14，连接框架15，滑条16，滑槽17，转轴18，缺口19，齿条20，驱动电机21，同步带22，容纳腔23，弹簧24，滚轮25，粉末盒26，U型推板27，抬升装置28，安装壳29，螺杆30，蜗杆31，涡轮32，延伸轴套33，升降滑道34，门板35，透明观察窗36，填料漏斗37，旋转电机38，齿轮39。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：

参照图1至图13所示的一种能够双向铺粉的落地式粉末打印机，包括机壳1、激光烧结机构、双向铺粉机构和承托机构，激光烧结机构位于机壳1的内侧顶部，机壳1竖直设置并且其内部空间通过上隔板2和下隔板3分成三部分，上隔板2和下隔板3均水平设置，上隔板2和下隔板3在竖直方向上间隔排列，承托机构包括水平设置的承托板4和能够进行竖直升降的升降装置5，承托板4的底部与升降装置5顶部的输出端固定连接并且承托板4能够竖直穿过上隔板2的中心处，承托板4的上端面低于上隔板2的上端面，双向铺粉装置包括设置在上隔板2底部的送料装置和设置在上隔板2顶部的铺粉装置，送料装置与上隔板2的上方连通并且送料装置和上隔板2二者的上端面齐平，铺粉装置的底部与上隔板2的上端面贴合并且铺粉装置能够在上隔板2的顶部水平移动，送料装置位于承托板4边缘处，机壳1的顶部设置有用于控制设备工作的控制箱6。

所述激光烧结机构包括第一直线滑台7、第二直线滑台8和第一滑杆9，第一直线滑台7和第二直线滑台8互相垂直，第一直线滑台7和第一滑杆9互相平行，第二直线滑台8的一端与第一直线滑台7的滑块固定连接，第二直线滑台8的另一端能够滑动的套设在第一滑杆9上，第二直线滑台8的滑块上设置有一个激光器10并且激光器10的输出方向竖直向下，使得激光器10能够在第一直线滑台7和第二直线滑台8所构成的工作平面内进行移动灵活的移动。

所述铺粉装置包括第三直线滑台11、第二滑杆12和铺粉器13，铺粉器13的一端与第三直线滑台11的滑块固定连接，另一端与能够滑动的套设在第二滑杆12上，保证了铺粉器13能够在上隔板2的上端面进行水平移动，由于承托板4的上端面始终低于上隔板2的上端面，从而将粉末均匀的铺设在承托板4的上端面上。

所述铺粉器13包括两个条形刮块14和一个连接框架15，两个条形刮块14和连接框架15均水平设置，两个条形框架均能够上下移动的设置在连接框架15的内侧，连接框架15的两端分别与第三直线滑台11和第二滑杆12连接，条形刮块14的长度方向垂直于第三直线滑台11的长度方向，每个条形刮块14的底部均能够与上隔板2的顶部贴合，每个条形刮块14的竖直侧壁上均设置有若干滑条16，连接框架15的内侧壁上均设置有若干个与滑条16滑动配合的滑槽17，保证了两个条形刮块14只能够在连接框架15内竖直上下移动。

所述连接框架15的内部设置有一个能够转动的转轴18，转轴18的轴向平行于条形刮块14的长度方向，转轴18位于两个条形刮块14的中间，连接框架15的中部开设有一个缺口19，缺口19内设置有一个齿轮39并且该齿轮39固定套设在内部的转轴18上，两个条形刮块14互相靠近的一侧均设置有竖直的齿条20，齿轮39分别与两侧的两个齿条20啮合，连接框架15的顶部设置有一个驱动电机21，驱动电机21位于转轴18的一侧端部上方，驱动电机21的输出轴与转轴18之间通过一个同步带22传动连接，驱动电机21带动转轴18转动，转轴18带动齿轮39转动，齿轮39转动从而使两个与之啮合的条形刮块14在竖直方向上移动，当铺粉器13通过第三直线滑台11移动至最右边时，此时齿轮39正转，左边的条形刮块14向上移动，而右边的条形刮块14向下移动并与上隔板2的上端面贴合，此时第三直线滑台11带动铺粉器13向左边移动，从而将从送料装置内送出的粉末铺平在承托板4的上端面，当激光器10完成该层的烧结打印后，承托板4下降一小段距离，使承托板4的上端面仍然低于上隔板2的上端面，保证了铺粉能够顺利进行，此时齿轮39反转，左边的条形刮块14向下移动直至与上隔板2的上端面贴合，而右边的条形刮块14向上移动，在第三直线滑台11的带动下条形刮块14将送料装置送出的粉末铺平在承托板4的上端面，以此往复从而实现打印区域的两端均可铺粉。

每个所述条形刮块14的两端均设置有一个竖直的容纳腔23，每个容纳腔23内均设置有一个弹簧24和一个滚轮25，弹簧24的两端分别与容纳腔23的顶部和滚轮25的顶部抵触，每个滚轮25的底部均能够伸出容纳腔23并与上隔板2的顶部贴合，滚轮25使得条形刮块14能够顺畅的在上隔板2上进行移动。

所述送料装置包括竖直设置在承托板4两侧的四个粉末盒26，四个粉末盒26两两一对位于承托板4的两侧，每个粉末盒26均为上下开口的结构，每一侧的两个粉末盒26的底部均设置有一个竖直的U型推板27，每个U型推板27的底部均连接有抬升装置28，抬升装置28固定安装在下隔板3的顶部，每个U型推板27的顶部均能够自下而上伸入对应的粉末盒26内，U型推板27的上半部侧壁与对应的粉末盒26内壁完全贴合，在条形刮块14进行铺粉操作前，抬升装置28将U型推板27抬升一段距离，从而U型推板27将上方两个粉末盒26内的打印粉末从上方的开口推出，供条形刮块14在水平移动的过程中将打印粉末铺平在承托板4的上端面。

每个所述粉末盒26的顶部均与上隔板2的上端面齐平，每个粉末盒26的顶部均为倒漏斗状结构，第三直线滑台11的行程距离大于最外侧两个粉末盒26之间的距离，条形刮块14的长度大于承托板4的宽度，每一侧设置两个粉末盒26保证了出粉的稳定和出粉量的足够。

所述升降装置5和抬升装置28结构相同并且均包括安装壳29、螺杆30、蜗杆31、涡轮32和旋转电机38，螺杆30竖直贯穿安装壳29，蜗杆31水平贯穿安装壳29并且蜗杆31的一端与旋转电机38固定连接，涡轮32套设在螺杆30上并且涡轮32的内侧壁上设置有与螺杆30配合的内螺纹，蜗杆31与涡轮32啮合，涡轮32的上下端均设置有一个延伸轴套33，每个延伸轴套33上均套设有一个轴承，轴承的内圈固定套设在延伸轴套33上，轴承的外圈与安装壳29的内壁固定连接，所有所述螺杆30的底部均穿过下隔板3并向下方延伸，轴承保证了涡轮32能够顺畅的转动，旋转电机38带动蜗杆31旋转，蜗杆31带动与之啮合的涡轮32转动，涡轮32转动通过内壁上的内螺纹与螺杆30的外螺纹配合，使得螺杆30能够随着涡轮32的转动而进行向上或者向下移动。

所述上隔板2的中心处设置有一个与承托板4形状相同的升降滑道34，升降滑道34的底部竖直向下延伸，升降滑道34的高度大于承托板4的厚度，升降滑道34保证了承托板4在每次下降的过程中，已经铺好的粉末不会脱落和松散。

所述机壳1的一侧铰接设置有上下两个门板35，每个门板35和机壳1上部的两侧均设置有透明观察窗36，能够随时观察到物品的打印状态。

所述机壳1的内侧底部放置有一个填料漏斗37，打印前通过填料漏斗37向四个粉末盒26内添加足够量的打印粉末。

所述激光器10为红外激光器10，通过红外激光器10作为热源来对下方的粉末进行烧结打印。

所述控制箱6上设置有显示屏和控制按键，控制箱6控制整个设备的打印过程，包括驱动电机21和旋转电机38的工作状态，显示屏实时显示打印进度。

工作原理：使用时通过填料漏斗37向四个粉末盒26内添加足够量的打印粉末，合上门板35，通过控制按键使设备工作，抬升装置28将U型推板27抬升一段距离，从而U型推板27将上方两个粉末盒26内的打印粉末从上方的开口推出，供条形刮块14在水平移动的过程中将打印粉末铺平在承托板4的上端面，接着驱动电机21带动转轴18转动，转轴18带动齿轮39转动，齿轮39转动从而使两个与之啮合的条形刮块14在竖直方向上移动，当铺粉器13通过第三直线滑台11移动至最右边时，此时齿轮39正转，左边的条形刮块14向上移动，而右边的条形刮块14向下移动并与上隔板2的上端面贴合，此时第三直线滑台11带动铺粉器13向左边移动，从而将从送料装置内送出的粉末铺平在承托板4的上端面，当激光器10完成该层的烧结打印后，承托板4下降一小段距离，使承托板4的上端面仍然低于上隔板2的上端面，保证了铺粉能够顺利进行，此时齿轮39反转，左边的条形刮块14向下移动直至与上隔板2的上端面贴合，而右边的条形刮块14向上移动，在第三直线滑台11的带动下条形刮块14将送料装置送出的粉末铺平在承托板4的上端面，以此往复从而实现打印区域的两端均可铺粉来进行3D打印。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种能够双向铺粉的粉末打印机，其特征在于：包括机壳(1)、激光烧结机构、双

向铺粉机构和承托机构，激光烧结机构位于机壳(1)的内侧顶部，机壳(1)竖直设置并且其内部空间通过上隔板(2)和下隔板(3)分成三部分，上隔板(2)和下隔板(3)均水平设置，上隔板(2)和下隔板(3)在竖直方向上间隔排列，承托机构包括水平设置的承托板(4)和能够进行竖直升降的升降装置(5)，承托板(4)的底部与升降装置(5)顶部的输出端固定连接并且承托板(4)能够竖直穿过上隔板(2)的中心处，承托板(4)的上端面低于上隔板(2)的上端面，双向铺粉装置包括设置在上隔板(2)底部的送料装置和设置在上隔板(2)顶部的铺粉装置，送料装置与上隔板(2)的上方连通并且送料装置和上隔板(2)二者的上端面齐平，铺粉装置的底部与上隔板(2)的上端面贴合并且铺粉装置能够在上隔板(2)的顶部水平移动，送料装置位于承托板(4)边缘处，机壳(1)的顶部设置有用于控制设备工作的控制箱(6)；

所述激光烧结机构包括第一直线滑台(7)、第二直线滑台(8)和第一滑杆(9)，第一直线滑台(7)和第二直线滑台(8)互相垂直，第一直线滑台(7)和第一滑杆(9)互相平行，第二直线滑台(8)的一端与第一直线滑台(7)的滑块固定连接，第二直线滑台(8)的另一端能够滑动的套设在第一滑杆(9)上，第二直线滑台(8)的滑块上设置有一个激光器(10)并且激光器(10)的输出方向竖直向下；

所述升降装置(5)包括安装壳(29)、螺杆(30)、蜗杆(31)、涡轮(32)和旋转电机(38)，螺杆(30)竖直贯穿安装壳(29)，蜗杆(31)水平贯穿安装壳(29)并且蜗杆(31)的一端与旋转电机(38)固定连接，涡轮(32)套设在螺杆(30)上并且涡轮(32)的内侧壁上设置有与螺杆(30)配合的内螺纹，蜗杆(31)与涡轮(32)啮合，涡轮(32)的上下端均设置有一个延伸轴套(33)，每个延伸轴套(33)上均套设有一个轴承，轴承的内圈固定套设在延伸轴套(33)上，轴承的外圈与安装壳(29)的内壁固定连接，所有所述螺杆(30)的底部均穿过下隔板(3)并向下方延伸；

所述上隔板(2)的中心处设置有一个与承托板(4)形状相同的升降滑道(34)，升降滑道(34)的底部竖直向下延伸，升降滑道(34)的高度大于承托板(4)的厚度；

所述铺粉装置包括第三直线滑台（11）、第二滑杆（12）和铺粉器（13），铺粉器（13）的一端与第三直线滑台（11）的滑块固定连接，另一端与能够滑动的套设在第二滑杆（12）上，保证了铺粉器（13）能够在上隔板（2）的上端面进行水平移动，由于承托板（4）的上端面始终低于上隔板（2）的上端面，从而将粉末均匀的铺设在承托板（4）的上端面上；

所述铺粉器（13）包括两个条形刮块（14）和一个连接框架（15），两个条形刮块（14）和连接框架（15）均水平设置，两个条形框架均能够上下移动的设置在连接框架（15）的内侧，连接框架（15）的两端分别与第三直线滑台（11）和第二滑杆（12）连接，条形刮块（14）的长度方向垂直于第三直线滑台（11）的长度方向，每个条形刮块（14）的底部均能够与上隔板（2）的顶部贴合，每个条形刮块（14）的竖直侧壁上均设置有若干滑条（16），连接框架（15）的内侧壁上均设置有若干个与滑条（16）滑动配合的滑槽（17），保证了两个条形刮块（14）只能够在连接框架（15）内竖直上下移动；

所述连接框架（15）的内部设置有一个能够转动的转轴（18），转轴（18）的轴向平行于条形刮块（14）的长度方向，转轴（18）位于两个条形刮块（14）的中间，连接框架（15）的中部开设有一个缺口（19），缺口（19）内设置有一个齿轮（39）并且该齿轮（39）固定套设在内部的转轴（18）上，两个条形刮块（14）互相靠近的一侧均设置有竖直的齿条（20），齿轮（39）分别与两侧的两个齿条（20）啮合，连接框架（15）的顶部设置有一个驱动电机（21），驱动电机（21）位于转轴（18）的一侧端部上方，驱动电机（21）的输出轴与转轴（18）之间通过一个同步带（22）传动连接，驱动电机（21）带动转轴（18）转动，转轴（18）带动齿轮（39）转动，齿轮（39）转动从而使两个与之啮合的条形刮块（14）在竖直方向上移动，当铺粉器（13）通过第三直线滑台（11）移动至最右边时，此时齿轮（39）正转，左边的条形刮块（14）向上移动，而右边的条形刮块（14）向下移动并与上隔板（2）的上端面贴合，此时第三直线滑台（11）带动铺粉器（13）向左边移动，从而将从送料装置内送出的粉末铺平在承托板（4）的上端面，当激光器（10）完成该层的烧结打印后，承托板（4）下降一小段距离，使承托板（4）的上端面仍然低于上隔板（2）的上端面，保证了铺粉能够顺利进行，此时齿轮（39）反转，左边的条形刮块（14）向下移动直至与上隔板（2）的上端面贴合，而右边的条形刮块（14）向上移动，在第三直线滑台（11）的带动下条形刮块（14）将送料装置送出的粉末铺平在承托板（4）的上端面，以此往复从而实现打印区域的两端均可铺粉；

每个所述条形刮块（14）的两端均设置有一个竖直的容纳腔（23），每个容纳腔（23）内均设置有一个弹簧（24）和一个滚轮（25），弹簧（24）的两端分别与容纳腔（23）的顶部和滚轮（25）的顶部抵触，每个滚轮（25）的底部均能够伸出容纳腔（23）并与上隔板（2）的顶部贴合，滚轮（25）使得条形刮块（14）能够顺畅的在上隔板（2）上进行移动；

所述送料装置包括竖直设置在承托板（4）两侧的四个粉末盒（26），四个粉末盒（26）两两一对位于承托板（4）的两侧，每个粉末盒（26）均为上下开口的结构，每一侧的两个粉末盒（26）的底部均设置有一个竖直的U型推板（27），每个U型推板（27）的底部均连接有抬升装置（28），抬升装置（28）固定安装在下隔板（3）的顶部，每个U型推板（27）的顶部均能够自下而上伸入对应的粉末盒（26）内，U型推板（27）的上半部侧壁与对应的粉末盒（26）内壁完全贴合，在条形刮块（14）进行铺粉操作前，抬升装置（28）将U型推板（27）抬升一段距离，从而U型推板（27）将上方两个粉末盒（26）内的打印粉末从上方的开口推出，供条形刮块（14）在水平移动的过程中将打印粉末铺平在承托板(4)的上端面；

每个所述粉末盒（26）的顶部均与上隔板（2）的上端面齐平，每个粉末盒（26）的顶部均为倒漏斗状结构，第三直线滑台（11）的行程距离大于最外侧两个粉末盒（26）之间的距离，条形刮块（14）的长度大于承托板（4）的宽度，每一侧设置两个粉末盒（26）保证了出粉的稳定和出粉量的足够。

2.根据权利要求1所述的一种能够双向铺粉的粉末打印机，其特征在于：所述机壳(1)的一侧铰接设置有上下两个门板(35)，每个门板(35)和机壳(1)上部的两侧均设置有透明观察窗(36)。

3.根据权利要求2所述的一种能够双向铺粉的粉末打印机，其特征在于：所述机壳(1)的内侧底部放置有一个填料漏斗(37)。

4.根据权利要求3所述的一种能够双向铺粉的粉末打印机，其特征在于：所述激光器(10)为红外激光器(10)。

5.根据权利要求4所述的一种能够双向铺粉的粉末打印机，其特征在于：所述控制箱(6)上设置有显示屏和控制按键。