УСТРОЙСТВО ДОЗИРОВАНИЯ ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ПОСЛОЙНОГО СИНТЕЗА

Полезная модель относится к аддитивным технологиям изготовления элементов сложной геометрической формы, а именно к трехмерной печати из порошкового материала.
Из существующего уровня техники известно устройство дозирования и нанесения порошка, предложенное Technology Research Association for Future Additive Manufacturing (US 9855704 B2, опубл. 27.02.2015). Порошок распространяется в двух направлениях, то есть в направлениях продвижения и отвода порошкового устройства для повторного нанесения покрытия. Устройство для повторного нанесения порошка в соответствии с настоящим изобретением включает в себя бункер, в котором хранится порошок, и цилиндрический поставщик порошка, который имеет боковую поверхность, близкую или контактирующую с нижней поверхностью бункера, и включает в себя канал подачи порошка. Устройство для повторного нанесения порошка дополнительно включает в себя поворотный блок, который заставляет поставщика порошка поворачиваться. В устройстве для повторного нанесения порошка центральная ось пути подачи смещена от центральной оси поставщика порошка в радиальном направлении поставщика порошка. Недостатками данного технического решения являются сложность конструкции, содержащей вращающиеся элементы, которые при контакте с порошковым материалом могут заклиниться. А также наличие канала, подающего порошок, который может задерживать крупные частицы, мешающие проходу рабочего порошка и отсутствие возможности применения влажного порошка из-за непросыпаемости через канал, отсутствие устройства контроля просыпаемости порошка.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для дозирования порошка с регулируемой вибрацией, имеющее емкость для хранения порошка, отверстие, через которое порошок можно контролируемо выгружать в боковом направлении в камеру, которая расположена рядом с отверстием и которая имеет сетчатую оболочку, на части его дна (патент US 9486962 B1, опубл. 23.05.2016). Устройство дозирования содержит вибратор, который функционально соединен с дозатором порошка и выполнен с возможностью избирательного побуждения порошка высыпаться из бункера через отверстие и просыпаться через сетку. Недостатками данного технического решения являются наличие сетки для пропускания порошка, при засорении которой, необходима остановка работы для отчистки сетки, отсутствие возможности использования порошка с другим фракционным составом частицами, без изменения конструкции устройства, отсутствие возможности применения влажного порошка из-за непросыпаемости через сетку, отсутствие устройства контроля подачи порошкового материала.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое устройство является повышение качества наносимого слоя порошка и возможность применения различных материалов.
Поставленная проблема решается за счет того, что устройство дозирования порошкового материала, содержащее емкость для порошка и устройство вибрации, согласно заявленному решению, оно снабжено дополнительной емкостью, при этом обе емкости закреплены неподвижно на раме и выход верхней емкости расположен над приемной частью нижней емкости, а нижняя емкость содержит подвижную наклонную пластину, соединенную с поворотными серво-машинками, с возможностью изменения угла наклона, при этом устройство для создания вибрации установлено на нижней стороне подвижной наклонной пластины, кроме того, на корпусе нижней емкости установлено устройство контроля плотности потока высыпающегося через щель порошка, представляющее собой линейку из оптических датчиков, выполненных на базе оптопары и работающих в инфракрасном диапазоне. А также за счет того, что оптические датчики имеют в своем корпусе излучатель и приемник инфракрасного излучения, устройство для создания вибрации выполнено на базе ультразвуковых возмущений, верхняя часть наклонной пластины соединена с рычагами серво-машинок, закрепленных на раме.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность улучшения просыпаемости порошка за счет возможности изменения угла наклона пластины, которое выполняется с помощью серво-машинок, а также применения устройств вибрации, расположенных на нижней стороне подвижной пластины, что в совокупности дает возможность применения различных порошков, с разными размерами частиц, без изменения конструкции, а также возможность использования влажных порошков. Благодаря установке устройства контроля плотности потока, направленного на выходную щель, обеспечивается контроль равномерности высыпания порошка и возможность корректировки параметров вибрации и угла наклона подвижной пластины.
Заявленное решение поясняется графическими материалами, на которых представлено:
фиг. 1 - общий вид устройства дозирования порошкового материала,
фиг. 2 - вид сбоку устройства дозирования порошкового материала,
фиг. 3 - разрез устройства дозирования порошкового материала.
Устройство дозирования порошкового материала состоит из рамы (1) и двух емкостей - верхней (2) и нижней (3), закрепленных неподвижно на раме (1). Верхняя емкость (2) имеет внутреннюю полость для приема и хранения порошка, а ее выход расположен над приемной частью нижней емкости (3). Нижняя емкость (3) содержит подвижную наклонную пластину (4), способную изменять угол наклона. Ось вращения наклонной пластины (4) проходит за стенкой емкости (3). На верхней части наклонной пластины (4) закреплены рычаги двух серво-машинок (5), установленных неподвижно через уголок на раме (1). При повороте рычагов серво-машинок (5) происходит изменение угла наклона (f) подвижной наклонной пластины (4). На нижней стороне подвижной наклонной пластины (4) закреплено устройство для создания вибрации (6), выполненное с возможностью сообщения вибрации пластине (4), тем самым возбуждая перемещение порошка по пластине и высыпание его через щель (8). При необходимости, может быть использовано несколько устройств вибрации. В приведенном примере (фиг. 1) на нижней стороне подвижной наклонной пластины (4) установлены три устройства вибрации (6). Контроль равномерности высыпания порошка обеспечивается за счет установки на корпусе нижней емкости (3) устройства контроля плотности потока высыпающегося через щель порошка, представляющее собой линейку из оптических датчиков (7), выполненных на базе оптопары и работающих в инфракрасном диапазоне. При этом оптические датчики (7) имеют в своем корпусе излучатель и приемник инфракрасного излучения для сканирования плотности потока ссыпающегося порошка.
Устройство работает следующим образом. Зная угол естественного откоса порошка, рассчитывается угол наклона f, после чего серво-машинки (5) выставляют необходимый угол наклона подвижной пластины поворотом рычагов. Для дозации порошка подается сигнал на устройства возбуждения вибрации (6), после включения которых, благодаря вибрации подвижной наклонной пластины (4), по ней начинает перемещаться и высыпаться через щель (8) порошок. По мере опустошения нижней емкости (3) порошок поступает из верхней емкости (2). Для контроля просыпаемости порошка через щель, на нижней емкости установлено устройство контроля плотности потока, представляющее собой линейку из оптических датчиков (7). Сигнал излучатель, проходя через поток порошка, отражается от него и возвращается в приемник. Чем плотнее поток, тем быстрее сигнал отразится и вернется в приемник. В случае неравномерности потока, сигнал с одного из излучателей вернется в приемник с задержкой. В случае возникновения такой ситуации, произойдет подстройка вибрации. Если после увеличения вибрации поток не станет плотнее, произойдет изменение угла наклона подвижной пластины (4), по которой ссыпается порошок.
При необходимости замены одного рабочего порошка на другой, с другими характеристиками, необходимо внести значения угла естественного откоса порошка в управляющую программу, установленную в центральной плате (не показано), установленной на раме, для автоматического перенастраивания угла.