CN107299763A - 一种用于建筑3d打印机的物料挤出装置 - Google Patents

一种用于建筑3d打印机的物料挤出装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于建筑3D打印机的物料挤出装置，包括基座、驱动电机、进料机构、传输机构、搅拌机构和挤出机构；所述基座上依次设置驱动电机、进料机构、传输机构和搅拌机构，通过驱动电机提供动力，由进料机构进行投料，原料依次经过传输机构进行输送、搅拌机构进行搅拌后通过挤出机构挤出成型；通过本方案，能够实现从原料水泥连续直接挤出后便可进行打印，使整个过程方便快捷，装置简单实用，便于普及化。

Description

一种用于建筑3D打印机的物料挤出装置
技术领域
本发明属于3D打印建筑领域，尤其涉及一种用于建筑3D打印机的物料挤出装置。
背景技术
3D打印建筑就是一种按照预先设计的建筑图纸程序，用专用打印油墨，通过机器设备自动智能打印出来的、达到建筑建设标准且具有实用功能的建筑。具体来讲，是将混凝土构件利用计算机进行3D建模和分割生成三维信息，然后将配制好的混凝土拌合物通过挤出装置，按照设定好的程序，通过机械控制，由喷嘴挤出进行打印，最后得到混凝土构件即成型建筑。
3D打印建筑虽然相比传统建筑具有强度高、建筑形式自由、在建筑时间、环保性、节能等几大突出的优势，但作为一种目前正处于研发试用阶段的新型技术，不可避免地存在原材料要求高、精度难把控以及打印设备落后等问题。目前用于建筑3D打印机还不能够完全满足其应用环境的特殊性的要求。如何在保证混凝土原料的流变性和可塑性前提下，将其搅拌、挤出及打印成型，都是现有技术中需要解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明采用一种用于建筑3D打印机的物料挤出装置，能够对现有3D打印技术进行改进，实现从原材料水泥连续直接挤出，方便快捷且简单实用，便于普及化。
为此采用如下的技术方案：一种用于建筑3D打印机的物料挤出装置，其特征在于：所述装置包括基座、驱动电机、进料机构、传输机构、搅拌机构和挤出机构；所述基座上依次设置驱动电机、进料机构、传输机构和搅拌机构，通过驱动电机提供动力，由进料机构进行投料，原料依次经过传输、搅拌后通过挤出机构挤出成型；
所述进料机构包括一漏斗式的投料仓，投料仓底端设有螺旋输送机，螺旋输送机通过机架固定在基座上，机架上设有内部具有空腔的输送室，在输送室内设有用于搅拌输送的螺旋轴，所述螺旋轴的前、中段均为空心结构，并在螺旋轴上设若干连通于输送室的内通孔，所述内通孔以螺旋轴为中心绕轴均布；螺旋轴的后端通过联轴器连接一驱动电机，所述驱动电机通过一托架安装在基座上；
所述传输机构包括螺杆泵，所述螺杆泵包括中空的泵体及传动轴，在螺杆泵和螺旋输送机之间设有一联轴机构，所述联轴机构内设有一中空的连轴杆，所述连轴杆后端与螺旋轴的前端套接，连轴杆前端通过一万向接头与传动轴的后端连接；所述泵体上部还开设一连接口，所述连接口通过法兰面连接一回流管，所述回流管的出口端连通于投料仓，回流管的进口端设有一回流阀门；
所述搅拌机构包括固定在基座上的支架，支架上设有定子，所述定子内部设有双头螺旋的空腔，在定子空腔内部设有转子，所述转子为单头螺旋杆，所述单头螺杆与双头螺旋的空腔相啮合；所述转子后端通过万向接头与螺杆泵的传动轴前端相连接；定子外部设有套筒；所述传输机构还包括一三通接头，三通接头的第一接口通过法兰环连接于定子的前端出口，三通接头的第二接口连接一逆流管且在连接处设有一逆流阀门，三通接头的第三接口连接输送管且在连接处设有一输送阀门；
所述挤出机构包括挤出管和打印组件，挤出管的一端连接输送管，另一端连接打印组件，所述打印组件通过一安装板固定；所述打印组件包括一挤出桶，挤出桶上端连接挤出管，挤出桶底端设有一打印头；所述挤出桶内设有渐进杆，渐进杆上沿轴向设有单向螺旋叶片，渐进杆上端固定一齿轮，所述齿轮通过一相啮合的传动齿轮连接一步进电机。
进一步地，所述螺旋输送机内的螺旋轴为单杆螺旋轴，所述螺旋轴上设有单向绞龙叶片。
进一步地，所述螺旋轴的前端设有环形密封垫。
进一步地，所述打印组件的安装板为聚醚醚酮材质，具有隔热功能。
进一步地，所述打印组件的挤出桶外设有一压力传感器及指示表，所述传感器通过无线信号连接于监控台。
进一步地，所述打印组件的挤出桶内设有加热棒及温度传感器。
进一步地，所述打印组件的渐进杆上端的齿轮为扇形直角齿轮。
进一步地，所述挤出桶和打印头之间设有耐高温密封圈。
进一步地，所述打印头下端设有异型管。
工作时，首先将原料通过投料仓进料，通过投料仓底端的螺旋输送机进行初步搅拌，再在驱动电机的驱动下，通过螺旋轴上的内通孔将搅拌后的原料输送至联轴机构，再通过螺杆泵进行输送，输送至搅拌装置后通过转子和定子的配合，对原料再次搅拌，并通过输送管至挤出机构进行打印。其中，投料搅拌及传输采用伺服电机控制，可检测旋转扭矩，根据电机的扭矩大小来控制电机的转速，从而间接的控制流量大小，电机反转可使腔体内多余的原料回流到投料仓中，不再使用时清洗整个传输管道中也起到回流作用。传输机构中泵体上部的连接口，也可做溢出口使用，同时可作为共混料第二种材料接入口，便于测试更多种耗材，连接口上有阀门控制通断及流量；螺杆泵工作时，材料被吸入后就进入搅拌机构，由于螺杆是等速旋转，所以材料出流流量也是均匀的。渐进杆上端为扇形直角齿轮连接，步进电机通过齿轮传动转动渐进杆进行搅拌，从而保证打印原料在管道中的流动性，不至于粘结，挤出桶外设有压力传感器及指示表，便于检测及控制传输系统的流量。挤出桶内设有加热棒及温度传感器，避免受打印环境影响而使原料凝固或挤出困难。打印头下端装有带轴转动的异型管，可根据打印头的运动轨迹自动调节转向，利于打印层表面的光洁度及层厚的一致性，同时可以更换不同款式打印头。通过本方案，能够实现从原料水泥连续直接挤出后便可进行打印，使整个过程方便快捷，装置简单实用，便于普及化。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为本发明的侧剖图。
图3为本发明打印组件的示意图。
图4为本发明打印组件的剖视图。
具体实施方式
参见附图。本实施例包括基座1、伺服电机2、进料机构3、传输机构4、搅拌机构5和挤出机构6；所述基座上依次设置驱动电机、进料机构、传输机构和搅拌机构，通过伺服电机提供动力，由进料机构进行投料，原料依次经过传输、搅拌后通过挤出机构挤出成型；所述进料机构包括一漏斗式的投料仓7，投料仓底端设有螺旋输送机8，螺旋输送机通过机架9固定在基座上，机架上设有内部具有空腔的输送室10，在输送室内设有用于搅拌输送的螺旋轴11，所述螺旋轴的前、中段均为空心结构，所述螺旋轴的前端设有环形密封垫，并在螺旋轴上设若干连通于输送室的内通孔12，所述内通孔以螺旋轴为中心绕轴均布；所述螺旋输送机内的螺旋轴为单杆螺旋轴，螺旋轴上设有单向绞龙叶片13；螺旋轴的后端通过联轴器连接一伺服电机2，所述伺服电机通过一托架14安装在基座1上；所述传输机构包括螺杆泵15，所述螺杆泵包括中空的泵体16及传动轴17，在螺杆泵和螺旋输送机之间设有一联轴机构18，所述联轴机构内设有一中空的连轴杆181，所述连轴杆后端与螺旋轴的前端套接，连轴杆前端通过一万向接头19与传动轴的后端连接；所述泵体上部还开设一连接口20，所述连接口通过法兰面21连接一回流管22，所述回流管的出口端连通于投料仓，回流管的进口端设有一回流阀门23；所述搅拌机构包括固定在基座上的支架24，支架上设有定子25，所述定子内部设有双头螺旋的空腔，在定子空腔内部设有转子26，所述转子为单头螺旋杆，所述单头螺杆与双头螺旋的空腔相啮合；所述螺旋杆后端通过万向接头与螺杆泵传动轴的前端相连接；定子外部设有套筒27；所述传输机构还包括一三通接头28，三通接头的第一接口通过法兰环连接于定子的前端出口，三通接头的第二接口连接一逆流管29且在连接处设有一逆流阀门30，三通接头的第三接口连接输送管31且在连接处设有一输送阀门32；所述挤出机构包括挤出管33和打印组件34，挤出管33的一端连接输送管31，另一端连接打印组件34，打印组件通过一聚醚醚酮材质的安装板40固定；所述打印组件包括一挤出桶35，挤出桶上端连接挤出管，挤出桶底端设有一打印头37；所述挤出桶内设有渐进杆36，渐进杆上沿轴向设有单向螺旋叶片，渐进杆上端固定一齿轮38，所述齿轮通过一相啮合的传动齿轮连接一步进电机39。所述打印组件的挤出桶外设有一压力传感器及指示表41，所述传感器通过无线信号连接于监控台；挤出桶内设有加热棒及温度传感器；所述渐进杆上端的齿轮38为扇形直角齿轮；在挤出桶和打印头之间设有耐高温密封圈42；所述打印头37下端设有带轴转动的异型管43。

Claims (9)

1.一种用于建筑3D打印机的物料挤出装置，其特征在于：所述装置包括基座、驱动电机、进料机构、传输机构、搅拌机构和挤出机构；所述基座上依次设置驱动电机、进料机构、传输机构和搅拌机构，通过驱动电机提供动力，由进料机构进行投料，原料依次经过传输、搅拌后通过挤出机构挤出成型；
所述进料机构包括一漏斗式的投料仓，投料仓底端设有螺旋输送机，螺旋输送机通过机架固定在基座上，机架上设有内部具有空腔的输送室，在输送室内设有用于搅拌输送的螺旋轴，所述螺旋轴的前、中段均为空心结构，并在螺旋轴上设若干连通于输送室的内通孔，所述内通孔以螺旋轴为中心绕轴均布；螺旋轴的后端通过联轴器连接一驱动电机，所述驱动电机通过一托架安装在基座上；
所述传输机构包括螺杆泵，所述螺杆泵包括中空的泵体及传动轴，在螺杆泵和螺旋输送机之间设有一联轴机构，所述联轴机构内设有一中空的连轴杆，所述连轴杆后端与螺旋轴的前端套接，连轴杆前端通过一万向接头与传动轴的后端连接；所述泵体上部还开设一连接口，所述连接口通过法兰面连接一回流管，所述回流管的出口端连通于投料仓，回流管的进口端设有一回流阀门；
所述搅拌机构包括固定在基座上的支架，支架上设有定子，所述定子内部设有双头螺旋的空腔，在定子空腔内部设有转子，所述转子为单头螺旋杆，所述单头螺杆与双头螺旋的空腔相啮合；所述转子后端通过万向接头与螺杆泵的传动轴前端相连接；定子外部设有套筒；所述传输机构还包括一三通接头，三通接头的第一接口通过法兰环连接于定子的前端出口，三通接头的第二接口连接一逆流管且在连接处设有一逆流阀门，三通接头的第三接口连接输送管且在连接处设有一输送阀门；
所述挤出机构包括挤出管和打印组件，挤出管的一端连接输送管，另一端连接打印组件，所述打印组件通过一安装板固定；所述打印组件包括一挤出桶，挤出桶上端连接挤出管，挤出桶底端设有一打印头；所述挤出桶内设有渐进杆，渐进杆上沿轴向设有单向螺旋叶片，渐进杆上端固定一齿轮，所述齿轮通过一相啮合的传动齿轮连接一步进电机。
2.按照权利要求1所述的一种用于建筑3D打印机的物料挤出装置，其特征在于：所述螺旋输送机内的螺旋轴为单杆螺旋轴，所述螺旋轴上设有单向绞龙叶片。
3.按照权利要求1或2所述的一种用于建筑3D打印机的物料挤出装置，其特征在于：所述螺旋轴的前端设有环形密封垫。
4.按照权利要求1所述的一种用于建筑3D打印机的物料挤出装置，其特征在于：所述打印组件的安装板为聚醚醚酮材质，具有隔热功能。
5.按照权利要求1所述的一种用于建筑3D打印机的物料挤出装置，其特征在于：所述打印组件的挤出桶外设有一压力传感器及指示表，所述传感器通过无线信号连接于监控台。
6.按照权利要求1所述的一种用于建筑3D打印机的物料挤出装置，其特征在于：所述打印组件的挤出桶内设有加热棒及温度传感器。
7.按照权利要求1所述的一种用于建筑3D打印机的物料挤出装置，其特征在于：所述打印组件的渐进杆上端的齿轮为扇形直角齿轮。
8.按照权利要求1所述的一种用于建筑3D打印机的物料挤出装置，其特征在于：所述挤出桶和打印头之间设有耐高温密封圈。
9.按照权利要求1所述的一种用于建筑3D打印机的物料挤出装置，其特征在于：所述打印头下端设有异型管。
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