CN109518975A - 一种大型水泥3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大型水泥3D打印设备，包括：可移动底盘、料箱、机械臂、喷头和控制单元，所述料箱安装在可移动底盘上；所述喷头与所述料箱通过软管连通；所述机械臂包括垂直支撑柱和水平悬臂，所述垂直支撑柱与所述水平悬臂连接；所述垂直支撑柱包括可伸缩立柱、旋转平台和垂直驱动组件，所述垂直立柱安装在所述旋转平台上，所述旋转平台安装在可移动底盘内部，所述垂直驱动组件安装在所述可伸缩立柱内部；所述水平悬臂包括悬臂、滑块和水平驱动组件，所述滑块与悬臂活动连接，所述水平驱动组件连接滑块；所述滑块连接喷头；所述料箱内设有挤压装置；所述控制单元连接挤压装置、可移动底盘、旋转平台、垂直驱动组件和水平驱动组件。

Description

一种大型水泥3D打印设备

技术领域

本发明属于水泥打印技术领域，具体涉及一种大型水泥3D打印设备。

背景技术

增材制造是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术，体现了信息网络技术与先进材料技术、数字制造技术的密切结合，是先进制造业的重要组成部分。增材制造装备、成型工艺等技术发展越来越成熟，近年来建筑类增材制造在工业领域得到了广泛的应用，其正在快速地改变着传统的生产方式和生活方式。当前，增材制造技术已经从研发转向产业化应用，其与信息网络技术的深度融合，或将给传统制造业带来变革性影响。加快增材制造技术发展，尽快形成产业规模，对于推进我国制造业转型升级具有重要意义。

但是，现有3D打印设备自动化程度比较低，大多是采用人工控制施工，需要事先设置施工模型的夹板，然后人工控制3D打印设备灌注水泥，这种方式需要操作人员有一定的施工经验，操作不当可能导致水泥灌注不均匀的问题，影响施工质量。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供大型水泥3D打印设备，以解决上述技术问题。

本发明提供一种大型水泥3D打印设备，包括：可移动底盘、料箱、机械臂、喷头和控制单元，料箱安装在可移动底盘上；喷头与料箱通过软管连通；机械臂包括垂直支撑柱和水平悬臂，垂直支撑柱与水平悬臂连接；垂直支撑柱包括可伸缩立柱、旋转平台和垂直驱动组件，垂直立柱安装在旋转平台上，旋转平台安装在可移动底盘内部，垂直驱动组件安装在可伸缩立柱内部；水平悬臂包括悬臂、滑块和水平驱动组件，滑块与悬臂活动连接，水平驱动组件连接滑块；滑块连接喷头；料箱内设有挤压装置；控制单元连接挤压装置、可移动底盘、旋转平台、垂直驱动组件和水平驱动组件。

进一步的，可移动底座包括伺服电机和多个轮子，轮子通过传动装置由伺服电机驱动。

进一步的，可移动底盘上设置有液压平衡支撑装置。

进一步的，料箱包括进料口、出料口，进料口通过上料管连通装料车的出料口；出料口设有连通喷头的软管；挤压装置包括在料箱中相对设置的挤压板和液压缸，挤压板通过液压传动组件与液压缸连接。

进一步的，料箱内设有进水口和出水口，进水口通过进水管连通水箱；出水口通过第一出水管连通水泵，水泵通过第二出水管连通出水莲蓬头，出水莲蓬头设置在喷头内。

进一步的，料箱内设有压力传感器，压力传感器连接控制单元。

进一步的，喷头还包括喷头出料口，所述喷头出料口为弹性包覆壁且连接在喷头上，所述喷头出料口设有匹配的支撑架，所述支撑架与喷头可拆卸连接。

进一步的，设备还包括：定位传感器、流量计、垂直伸缩传感器、旋转平台传感器和滑块运动传感器，定位传感器固定安装在可移动底盘上；流量计安装在喷头内；垂直伸缩传感器安装在垂直支撑柱的垂直驱动组件；旋转平台传感器安装在旋转平台上；滑块运动传感器安装在滑块上；定位传感器、流量计、垂直伸缩传感器、旋转平台传感器和滑块运动传感器均与控制单元电连接。

本发明的有益效果在于，

本发明提供的大型水泥3D打印设备及控制方法，通过控制单元采集设备定位信息和运动信息，并采集喷头处的流量信息，根据施工模型的位置参数实现对喷头运动路线的合理规划，并自动对喷头运动速度进行管控。本发明通过设置控制单元并实时采集各种施工参数实现对大型水泥3D打印设备的自动控制，保证了施工质量。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

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简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。

图1是本发明提供的大型水泥3D打印设备的整体结构示意图；

图2是本发明提供的大型水泥3D打印设备的装料车的结构示意图；

其中，1、可移动底盘；2、轮子；3、液压平衡支撑装置；4、旋转平台；5、料箱；51、进料口；52、出料口；6、喷头；7、喷头出料口；8、水平悬臂；9、垂直支撑柱；10、水箱；101、进水口；11、装料车；111装料车进料口；112、装料车出料口。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，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；可以是直接相连，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发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

本实施例提供一种大型水泥3D打印设备，包括：可移动底盘1、料箱5、机械臂、喷头6和控制单元，料箱5安装在可移动底盘1上，料箱包括进料口51、出料口52，进料口51通过上料管连通装料车的出料口112；出料口52设有连通喷头6的软管；挤压装置包括在料箱5中相对设置的挤压板和液压缸，挤压板通过液压传动组件与液压缸连接。料箱内设有进水口和出水口，进水口通过进水管连通水箱；出水口通过第一出水管连通水泵，水泵通过第二出水管连通出水莲蓬头，出水莲蓬头设置在喷头内。可移动底盘1包括底盘、液压平衡支撑装置3、轮子2和伺服电机，其中液压平衡支撑装置3和轮子2都设置在底盘下面，伺服电机设置在底盘内且通过传动装置连接轮子2；喷头6与料箱1通过软管连通；机械臂包括垂直支撑柱9和水平悬臂8，垂直支撑柱9与水平悬臂8连接；垂直支撑柱9包括可伸缩立柱、旋转平台4和垂直驱动组件，垂直立柱安装在旋转平台4上，旋转平台4安装在可移动底盘1内部，垂直驱动组件安装在可伸缩立柱内部；水平悬臂8包括悬臂、滑块和水平驱动组件，滑块与悬臂活动连接，水平驱动组件连接滑块；滑块连接喷头6；料箱5内设有挤压装置；控制单元连接挤压装置、可移动底盘1、旋转平台4、垂直驱动组件和水平驱动组件。

另外，料箱内设有压力传感器，压力传感器连接控制单元。设备还包括：定位传感器、流量计、垂直伸缩传感器、旋转平台传感器和滑块运动传感器，定位传感器固定安装在可移动底盘上；流量计安装在喷头内；垂直伸缩传感器安装在垂直支撑柱的垂直驱动组件；旋转平台传感器安装在旋转平台上；滑块运动传感器安装在滑块上；定位传感器、流量计、垂直伸缩传感器、旋转平台传感器和滑块运动传感器均与控制单元电连接。

实施例2

本实施例提供一种大型水泥3D打印设备，包括：可移动底盘1、料箱5、机械臂、喷头6和控制单元，料箱5安装在可移动底盘1上，料箱包括进料口51、出料口52，进料口51通过上料管连通装料车的出料口112；出料口52设有连通喷头6的软管；挤压装置包括在料箱5中相对设置的挤压板和液压缸，挤压板通过液压传动组件与液压缸连接。料箱内设有进水口和出水口，进水口通过进水管连通水箱；出水口通过第一出水管连通水泵，水泵通过第二出水管连通出水莲蓬头，出水莲蓬头设置在喷头内。料箱5与可移动底盘1之间设有振动盘，所述振动盘包括由弹簧连接的上盘和下盘，其中上盘连接料箱5，下盘连接可移动底盘1，上盘设有振动器，振动器连接控制单元。可移动底盘1包括底盘、液压平衡支撑装置3、轮子2和伺服电机，其中液压平衡支撑装置3和轮子2都设置在底盘下面，伺服电机设置在底盘内且通过传动装置连接轮子2；喷头6与料箱1通过软管连通；机械臂包括垂直支撑柱9和水平悬臂8，垂直支撑柱9与水平悬臂8连接；垂直支撑柱9包括可伸缩立柱、旋转平台4和垂直驱动组件，垂直立柱安装在旋转平台4上，旋转平台4安装在可移动底盘1内部，垂直驱动组件安装在可伸缩立柱内部；水平悬臂8包括悬臂、滑块和水平驱动组件，滑块与悬臂活动连接，水平驱动组件连接滑块；滑块连接喷头6；料箱5内设有挤压装置；控制单元连接挤压装置、可移动底盘1、旋转平台4、垂直驱动组件和水平驱动组件。

作为优选的实施方式，本实施例中的喷头6设有弹性喷头出料口7，所述喷头出料口7为弹性包覆壁且连接在喷头6上，所述喷头出料口7设有匹配的支撑架，所述支撑架与喷头6可拆卸连接。支撑架为带有连接结构的圆形钢圈，连接结构与喷头6上的固定结构可拆卸连接，圆形钢圈的型号有多个，如直径10cm、直径20cm、直径50cm等，通过选择钢圈型号，实现对喷头出料口7的直径的调整，以适应相应尺寸的施工模型。

另外，料箱内设有压力传感器，压力传感器连接控制单元。设备还包括：定位传感器、流量计、垂直伸缩传感器、旋转平台传感器和滑块运动传感器，定位传感器固定安装在可移动底盘上；流量计安装在喷头内；垂直伸缩传感器安装在垂直支撑柱的垂直驱动组件；旋转平台传感器安装在旋转平台上；滑块运动传感器安装在滑块上；定位传感器、流量计、垂直伸缩传感器、旋转平台传感器和滑块运动传感器均与控制单元电连接。

该设备在使用时，控制单元通过定位装置采集设备定位信息并将定位信息转换为设备经纬度；利用传感器获取机械臂的运动信息并根据运动信息和设备经纬度定位喷头三维位置信息；通过流量计获取喷头处的流量信息；即可结合施工模型的经纬度，根据模型经纬度和喷头三维位置信息计算喷头运动路线，并根据流量信息和施工模型计算喷头运动速度，流量越大，喷头运动速度越快。

控制单元还通过料箱5内的压力传感器判断料箱5内的物料是否为空，即在料箱5低处安装压力传感器，若收到的压力低于预先设定的阈值，则判定料箱已空，可以启动清洗装置，控制单元控制料箱进水口阀门打开，使料箱处于进水状态，同时启动振动器，并控制水泵启动，抽水清洗喷头。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种大型水泥3D打印设备，其特征在于，包括：可移动底盘、料箱、机械臂、喷头和控制单元，所述料箱安装在可移动底盘上；所述喷头与所述料箱通过软管连通；所述机械臂包括垂直支撑柱和水平悬臂，所述垂直支撑柱与所述水平悬臂连接；所述垂直支撑柱包括可伸缩立柱、旋转平台和垂直驱动组件，所述垂直立柱安装在所述旋转平台上，所述旋转平台安装在可移动底盘内部，所述垂直驱动组件安装在所述可伸缩立柱内部；所述水平悬臂包括悬臂、滑块和水平驱动组件，所述滑块与悬臂活动连接，所述水平驱动组件连接滑块；所述滑块连接喷头；所述料箱内设有挤压装置；所述控制单元连接挤压装置、可移动底盘、旋转平台、垂直驱动组件和水平驱动组件。

2.根据权利要求1所述的大型水泥3D打印设备，其特征在于，所述可移动底座包括伺服电机和多个轮子，所述轮子通过传动装置由伺服电机驱动。

3.根据权利要求1所述的大型水泥3D打印设备，其特征在于，所述可移动底盘上设置有液压平衡支撑装置。

4.根据权利要求1所述的大型水泥3D打印设备，其特征在于，所述料箱包括进料口、出料口，所述进料口通过上料管连通装料车的出料口；所述出料口设有连通喷头的软管；所述挤压装置包括在料箱中相对设置的挤压板和液压缸，所述挤压板通过液压传动组件与所述液压缸连接。

5.根据权利要求1所述的大型水泥3D打印设备，其特征在于，所述料箱内设有进水口和出水口，所述进水口通过进水管连通水箱；所述出水口通过第一出水管连通水泵，所述水泵通过第二出水管连通出水莲蓬头，所述出水莲蓬头设置在喷头内。

6.根据权利要求1所述的大型水泥3D打印设备，其特征在于，所述料箱内设有压力传感器，所述压力传感器连接控制单元。

7.根据权利要求1所述的大型水泥3D打印设备，其特征在于，所述喷头还包括喷头出料口，所述喷头出料口为弹性包覆壁且连接在喷头上，所述喷头出料口设有匹配的支撑架，所述支撑架与喷头可拆卸连接。

8.根据权利要求1所述的大型水泥3D打印设备，其特征在于，所述设备还包括：定位传感器、流量计、垂直伸缩传感器、旋转平台传感器和滑块运动传感器，所述定位传感器固定安装在可移动底盘上；所述流量计安装在喷头内；所述垂直伸缩传感器安装在垂直支撑柱的垂直驱动组件；所述旋转平台传感器安装在旋转平台上；所述滑块运动传感器安装在滑块上；所述定位传感器、流量计、垂直伸缩传感器、旋转平台传感器和滑块运动传感器均与控制单元电连接。