CN115555581A - 一种残余粉末清理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种残余粉末清理装置，包括密封舱、翻转组件、旋转组件、粉末清除组件、粉末回收组件、保护气体供应组件和监控组件；翻转组件包括翻转机构和驱动机构，翻转机构设置在密封舱内，驱动机构与翻转机构连接，并驱动翻转机构做翻转运动；旋转组件设置在翻转机构上，旋转组件包括限位工件的旋转平台；粉末清除组件包括振动器、气锤和吹尘枪，振动器和气锤固定在旋转平台上；粉末回收组件包括集粉仓，集粉仓设置在翻转机构下方；保护气体供应组件与密封舱连接；监控组件分别与述翻转组件、旋转组件、粉末清除组件、粉末回收组件和保护气体供应组件连接。本发明能够自动清除工件上附着的粉末，且粉末清除效率高。

Description

一种残余粉末清理装置

技术领域

本发明机械金属3D打印制造技术领域，具体涉及一种残余粉末清理装置。

背景技术

选区激光熔化成形(SLM)的基本原理是将零件按照固定层厚切分为若干二维截面，然后利用一束高能激光逐层按照二维截面图形选择性烧结粉末层以获得最终三维零件。

SLM设备打印结束后，已经成形的构件完全被粉末包裹在设备构建仓内，在将打印构件送往后处理前，需要先对构建仓内大量粉末进行回收，然后再将构件内外部残余粉末进行彻底清理。

现有的构建仓粉末回收采用真空物料机吸除，而构件内部的残余粉末则大多依靠人工进行基板敲打以及气枪吹扫反复清理。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种残余粉末清理装置，能够自动清除工件上附着的粉末，且粉末清除效率高。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种残余粉末清理装置，包括密封舱、翻转组件、旋转组件、粉末清除组件、粉末回收组件、保护气体供应组件和监控组件；所述翻转组件包括翻转机构和驱动机构，所述翻转机构设置在所述密封舱内，所述驱动机构与所述翻转机构连接，并驱动所述翻转机构做翻转运动；所述旋转组件设置在所述翻转机构上，所述旋转组件包括限位工件的旋转平台；所述粉末清除组件包括振动器、气锤和吹尘枪，所述振动器和所述气锤固定在所述旋转平台上；所述粉末回收组件包括集粉仓，所述集粉仓设置在所述翻转机构下方；所述保护气体供应组件与所述密封舱连接；所述监控组件分别与所述翻转组件、所述旋转组件、所述粉末清除组件、所述粉末回收组件和所述保护气体供应组件连接。

进一步地，所述翻转机构包括旋转部件和支撑部件；所述旋转部件设置在所述密封舱内，所述旋转部件包括第一悬臂、第二悬臂和连接板；所述第一悬臂和所述第二悬臂竖直设置在所述密封舱内，所述连接板水平设置在所述第一悬臂和所述第二悬臂之间，并分别与所述第一悬臂和第二悬臂固定连接。

进一步地，所述支撑部件包括第一支撑架、第二支撑架、第一轴承座、第二轴承座、从动轴和主动轴；所述第一支撑架和所述第二支撑架设置在所述密封舱外部相对的两端，所述第一轴承座固定在所述第一支撑架的顶部，并通过所述从动轴与所述第一悬臂连接，所述第二轴承座固定在所述第二支撑架的顶部，并通过所述主动轴与所述第二悬臂连接；所述主动轴与所述驱动机构连接。

进一步地，所述驱动机构包括伺服电机和第一减速器；所述伺服电机与所述第一减速器连接，所述第一减速器与所述翻转机构连接；所述伺服电机与所述监控组件电连接。

进一步地，所述旋转组件还包括转动轴、旋转电机和第二减速器；所述转动轴分别与所述第二减速器和所述旋转平台连接，所述旋转电机与所述第二减速器连接，所述旋转电机和所述第二减速器固定在所述翻转机构上；所述旋转电机与所述监控组件电连接。

进一步地，所述粉末清除组件还包括活动支架，所述活动支架可拆卸连接在所述密封舱的顶板或底板上；所述吹尘枪固定在所述活动支架上。

进一步地，所述粉末回收组件还包括吸粉管道、分离罐、粉末收集罐、风机和气体回输管道；所述吸粉管道连接在所述集粉仓和所述分离罐之间；所述气体回输管道连接在所述分离罐与所述密封舱之间，所述风机安装在所述气体回输管道上，所述风机与所述监控组件电连接；所述分离罐通过管道与所述粉末收集罐连接。

进一步地，所述分离罐包括分离罐体和滤芯；所述分离罐体内部设有容纳腔，所述滤芯设置在所述容纳腔中。

进一步地，所述保护气体供应组件包括惰性气体气源、电磁阀和输气管道；所述输气管道连接在所述惰性气体气源与所述密封舱之间，所述电磁阀安装在所述输气管道管道上；所述电磁阀与所述监控组件电连接。

进一步地，所述监控组件包括控制系统、氧含量传感器、压力传感器、排气管道和气动蝶阀；所述氧含量传感器和所述压力传感器设置在所述密封舱内；所述排气管道与所述密封舱连接，所述气动蝶阀安装在所述排气管道上；所述控制系统分别与所述氧含量传感器、所述压力传感器、所述气动蝶阀、所述翻转组件、所述旋转组件、所述粉末清除组件、所述粉末回收组件和所述保护气体供应组件电连接。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明的残余粉末清理装置具有翻转组件，能够自动实现工件的翻转，使工件内外部残余粉末能够被彻底清除；

2、本发明的残余粉末清理装置具有粉末清除组件，粉末清除组件包括振动器和气锤，能够自动实现旋转平台的震动，不需要人工敲打，节省了人力，提高了粉末清除效率；

3、本发明的残余粉末清理装置具有监控组件，通过监控组件分别与翻转组件、旋转组件、粉末清除组件、粉末回收组件和保护气体供应组件电连接，从而实现工件残粉的自动清除，降低了工件残粉清理对人工经验的依赖，提高了残粉清理的安全性，同时解决了人工清粉彻底的问题；

4、本发明的残余粉末清理装可实现自动清粉功能，通过设定适合零件的清粉工艺，可满足批量生产的自动化残余粉末清理。

附图说明

图1为本发明一种残余粉末清理装置的结构示意图；

图2为本发明的翻转组件和旋转组件的连接示意图；

图3为本发明的驱动机构的连接示意图；

图4为本发明的粉末收集罐的结构示意图；

图5为本发明控制系统的连接示意图。

其中：1、密封舱；10、泄爆片；2、翻转组件；21、第一悬臂；22、第二悬臂；23、连接板；24、从动轴；25、第一轴承座；26、第一支撑架；27、主动轴；28、第二轴承座；29、第二支撑架；30、伺服电机；31、第一减速器；32、涡轮减速机；4、旋转组件；40、旋转电机；41、旋转平台；42、转动轴；5、粉末清除组件；51、振动器；52、气锤；53、吹尘枪；61、集粉仓；62、吸粉管道；63、分离罐；64、粉末收集罐；641、罐体；642、进料端；643、出料端；644、支撑结构；645、吊环；65、风机；66、气体回输管道；67、软管；7、保护气体供应组件；71、输气管道；72、惰性气体气源；73、电磁阀；80、控制系统、81、氧含量传感器；82、压力传感器；83、排气管道；84、气动蝶阀；85、过滤器。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

参照图1，一种残余粉末清理装置，包括密封舱1、翻转组件2、旋转组件4、粉末清除组件5、粉末回收组件、保护气体供应组件7以及监控组件。

密封舱1包括舱体以及设置在舱体上的视窗和舱门，舱体内形成有操作腔室。视窗用于观察工件A的粉末清理情况，舱门用于操作人员进出操作腔室。舱门与舱体之间设置有密封结构，当舱门关闭之后，舱体外部的气体被隔绝在操作腔室外，无法进入操作腔室内，从而确保工件A的粉末清除在密封的腔室内进行。密封结构优选为充气密封圈，密封舱1优选为手套箱。密封舱1上还设有泄爆片10。

参照图2和图3，翻转组件2包括驱翻转机构和驱动机构，翻转机构包括旋转部件和支撑部件，旋转部件设置在操作腔室内，旋转部件包括第一悬臂21、第二悬臂22和连接板23，第一悬臂21和第二悬臂22竖直设置在操作腔室内，连接板23水平设置在第一悬臂21和第二悬臂22之间，并分别与第一悬臂21和第二悬臂22的下端固定连接。支撑部件包括第一轴承座25、第二轴承座28、第一支撑架26、第二支撑架29、主动轴27和从动轴24，第一支撑架26和第二支撑架29设置在密封舱1外部相对的两端，第一轴承座25固定在第一支撑架26的顶部，并通过从动轴24与第一悬臂21的上端连接，第二轴承座28固定在第二支撑架29的顶部，并通过主动轴27与第二悬臂22的上端连接。主动轴27和从动轴24与轴承座转动连接，与悬臂固定连接，使得旋转部件能够以第一轴承座25和第二轴承座28为支点以主动轴27和从动轴24为旋转轴做翻转运动。

驱动机构用于驱动翻转机构做旋转运动，驱动机构包括伺服电机30和第一减速器31，伺服电机30用于驱动主动轴27做旋转运动，第一减速器31连接在伺服电机30与主动轴27之间，用于传动和减速，伺服电机30和第一减速器31固定在第二支撑架29上。优选的，在第一减速器31与主动轴27之间还连接有涡轮减速机32，涡轮减速机32固定在第二支撑架29上。

旋转组件4包括旋转平台41、转动轴42、旋转电机40和第二减速器，旋转平台41与转动轴42固定连接，旋转平台41上具有限位部件，用于固定工件A。旋转电机40和第二减速器固定在连接板23上，旋转电机40通过第二减速器与转动轴42连接，旋转电机40用于驱动旋转平台41绕着转动轴42做旋转运动。

粉末清除组件5包括振动器51、气锤52和吹尘枪53，振动器51和气锤52分别固定在旋转平台41上，用于使旋转平台41发生震动，从而将固定于旋转平台41上的工件A的粉末振落。吹尘枪53用于吹落工件A上附着的粉末，吹尘枪53可设置在旋转平台41的上方，并固定在操作腔室的顶板上，也可在清除工件A的粉末时通过人工手持固定。

作为一种优选实施方式，吹尘枪53固定在活动支架上，活动支架可拆卸连接在密封舱1的顶板或底板上，活动支架具有升降和转向功能，能够带动吹尘枪升降和转向，以便于吹尘枪53能更加全面地吹落工件A上的粉末。

粉末回收组件用于回收粉末，粉末回收组件包括集粉仓61、吸粉管道62、分离罐63、粉末收集罐64、风机65和气体回输管道66。集粉仓61设置在翻转机构的下方，集粉仓61优选为矩形漏斗状，以便于粉末通过自身重力集中到集粉仓61的下部，在通过吸风管道输送到分离罐63中。吸粉管道62连接在集粉仓61和分离罐63之间，用于将集粉仓61内的粉末运输至分离罐63中。粉末回收组件还包括软管67，软管67与吸粉管道62连接，在工件A粉末清除过程中，可以手持软管67将工件A上的粉末吸入分离罐63中。

分离罐63包括分离罐体和滤芯，分离罐体内部设有容纳腔，滤芯设置在容纳腔中。分离罐体具有三个接口，三个接口均与容纳腔连通，分离罐63的第一接口与吸粉管道62连接，第二接口与气体回输管道66连接，第三接口通过管道与粉末收集罐64连接。分离罐63用于分离粉末和气体，吸粉管道62吸入的粉末通过第一接口进入容纳腔内，然后经过滤芯进行气粉分离，经滤芯分离的气体通过第二接口流入气体回输管道66，而经滤芯分离的粉末则通过第三接口进入粉末收集罐64中。

气体回输管道66一端与分离罐63的第二接口连接，另一端与密封舱1连接。风机65固定在气体回输管道66上，风机65一方面用于将集粉仓61内的粉末通过吸粉管道62吸入分离罐63中，另一方面用于将经分离罐63分离的气体通过气体回输管道66重新输入至密封舱1的操作腔室内，实现气体的循环利用，提高气体的利用率。

参照图4，粉末收集罐64包括罐体641、进料端642和出料端643。罐体641内部设有储存腔，用于存放粉末。储存腔的形状可根据实际应用设定，可以是椭圆形、圆柱形、长方形体、椎体等形状。优选的，储存腔为漏斗状。进料端642和出料端643设置在罐体641上，并与罐体641的存储腔连通，进料端642用于向存储腔输送粉末，出料端643用于将干燥后粉末从存储腔内输出。罐体641、进料端642和出料端643的位置关系可根据实际需要设定，在本实施例中，进料端642设置在罐体641的顶部并与分离罐63的第三接口连接，出料端643设置在罐体641的底部。进料端642和出料端643的实现方式众多，在本实施例中，进料端642和出料端643采用管件结构。进料端642和出料端643分别设置有控制阀，用以控制进料和出料的流量以及通断的切换，使粉末的输送过程易于控制，保证输送安全。

粉末收集罐64还包括支撑结构644，支撑结构644设置在罐体641中下部位的外周上，支撑结构644包括环形壳体和四个支座，环形壳体包裹在罐体641中部的外周上，四个支座对称固定在环形壳体的下部，并环绕在出料端643的四周，支座一方面能够支撑罐体641，另一方面能够保护出料端643，避免出料端643在搬运或运输过程中受到损害。底座的底部还设有插槽，插槽用于供叉车叉取。

粉末收集罐64还包括吊环645，吊环645固定在罐体641的上部，用于与起吊设备连接。

保护气体供应组件7包括惰性气体气源72、电磁阀73和输气管道71，输气管道71连接在惰性气体气源72和密封舱1之间，用于将惰性气体气源72内的惰性气体输入至密封舱1的操作腔室中，电磁阀73安装在输气管道71上。

监控组件包括控制系统80、氧含量传感器81、压力传感器82、排气管道83和气动蝶阀84，氧含量传感器81和压力传感器82设置在密封舱1的操作腔室内，氧含量传感器81用于测量操作腔室内氧气的含量，压力传感器82用于测量操作腔室内的压力值。排气管道83与密封舱1的操作腔室连通，用于排出操作腔室内的气体，气动蝶阀84安装在排气管道83上。优选的，排气管道83上还安装有过滤器85，用于过滤掉气体中的粉末。参照图5，控制系统80分别与氧含量传感器81、压力传感器82、电磁阀73、气动蝶阀84、伺服电机30、旋转电机40、振动器51、气锤52、吹尘枪53和风机65电连接，控制系统80根据氧含量传感器81和压力传感器82的测量值分别控制电磁阀73、气动蝶阀84、伺服电机30、旋转电机40、振动器51、气锤52、吹尘枪53和风机65的启闭。控制系统80优选为PLC。

本发明的残余粉末清理装置的工作过程如下：

一、打开密封舱1的舱门，将工件A固定在旋转平台41上；

二、关闭舱门，控制系统80控制电磁阀73打开，向密封舱1的操作腔室填充惰性气体；

三、当氧含量传感器81检测到操作腔室内的氧气含量达标后，控制系统80控制翻转组件2、旋转组件4、粉末清除组件5和粉末回收组件运行，以清除工件A中上附着的粉末，并将粉末存储至粉末收集罐64中。

四、当操作人员从视窗中观察到工件A上的粉末清除干净之后，操作人员通过控制系统80控制翻转组件2、旋转组件4、粉末清除组件5和粉末回收组件关闭。

在粉末清理过程中，一旦操作腔室内的压力超过设定值时，控制系统80会自动控制气动蝶阀84打开，将操作腔室内的气体排出，使操作腔室内的压力维持在设定值以内。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的上述实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种残余粉末清理装置，其特征在于：

包括密封舱、翻转组件、旋转组件、粉末清除组件、粉末回收组件、保护气体供应组件和监控组件；

所述翻转组件包括翻转机构和驱动机构，所述翻转机构设置在所述密封舱内，所述驱动机构与所述翻转机构连接，并驱动所述翻转机构做翻转运动；

所述旋转组件设置在所述翻转机构上，所述旋转组件包括限位工件的旋转平台；

所述粉末清除组件包括振动器、气锤和吹尘枪，所述振动器和所述气锤固定在所述旋转平台上；

所述粉末回收组件包括集粉仓，所述集粉仓设置在所述翻转机构下方；

所述保护气体供应组件与所述密封舱连接；

所述监控组件分别与所述翻转组件、所述旋转组件、所述粉末清除组件、所述粉末回收组件和所述保护气体供应组件连接。

2.如权利要求1所述的残余粉末清理装置，其特征在于：

所述翻转机构包括旋转部件和支撑部件；

所述旋转部件设置在所述密封舱内，所述旋转部件包括第一悬臂、第二悬臂和连接板；

所述第一悬臂和所述第二悬臂竖直设置在所述密封舱内，所述连接板水平设置在所述第一悬臂和所述第二悬臂之间，并分别与所述第一悬臂和第二悬臂固定连接。

3.如权利要求2所述的残余粉末清理装置，其特征在于：

所述支撑部件包括第一支撑架、第二支撑架、第一轴承座、第二轴承座、从动轴和主动轴；

所述第一支撑架和所述第二支撑架设置在所述密封舱外部相对的两端，所述第一轴承座固定在所述第一支撑架的顶部，并通过所述从动轴与所述第一悬臂连接，所述第二轴承座固定在所述第二支撑架的顶部，并通过所述主动轴与所述第二悬臂连接；

所述主动轴与所述驱动机构连接。

4.如权利要求1所述的残余粉末清理装置，其特征在于：

所述驱动机构包括伺服电机和第一减速器；

所述伺服电机与所述第一减速器连接，所述第一减速器与所述翻转机构连接；

所述伺服电机与所述监控组件电连接。

5.如权利要求1所述的残余粉末清理装置，其特征在于：

所述旋转组件还包括转动轴、旋转电机和第二减速器；

所述转动轴分别与所述第二减速器和所述旋转平台连接，所述旋转电机与所述第二减速器连接，所述旋转电机和所述第二减速器固定在所述翻转机构上；

所述旋转电机与所述监控组件电连接。

6.如权利要求1所述的残余粉末清理装置，其特征在于：

所述粉末清除组件还包括活动支架，所述活动支架可拆卸连接在所述密封舱的顶板或底板上；

所述吹尘枪固定在所述活动支架上。

7.如权利要求1所述的残余粉末清理装置，其特征在于：

所述粉末回收组件还包括吸粉管道、分离罐、粉末收集罐、风机和气体回输管道；

所述吸粉管道连接在所述集粉仓和所述分离罐之间；

所述气体回输管道连接在所述分离罐与所述密封舱之间，所述风机安装在所述气体回输管道上，所述风机与所述监控组件电连接；

所述分离罐通过管道与所述粉末收集罐连接。

8.如权利要求7所述的残余粉末清理装置，其特征在于：

所述分离罐包括分离罐体和滤芯；

所述分离罐体内部设有容纳腔，所述滤芯设置在所述容纳腔中。

9.如权利要求1所述的残余粉末清理装置，其特征在于：

所述保护气体供应组件包括惰性气体气源、电磁阀和输气管道；

所述输气管道连接在所述惰性气体气源与所述密封舱之间，所述电磁阀安装在所述输气管道管道上；

所述电磁阀与所述监控组件电连接。

10.如权利要求1所述的残余粉末清理装置，其特征在于：

所述监控组件包括控制系统、氧含量传感器、压力传感器、排气管道和气动蝶阀；

所述氧含量传感器和所述压力传感器设置在所述密封舱内；

所述排气管道与所述密封舱连接，所述气动蝶阀安装在所述排气管道上；

所述控制系统分别与所述氧含量传感器、所述压力传感器、所述气动蝶阀、所述翻转组件、所述旋转组件、所述粉末清除组件、所述粉末回收组件和所述保护气体供应组件电连接。

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