CN112854762A - 一种新型3d打印混凝土材料传输设备 - Google Patents

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宁亚晓
陆宏谦
陈楠
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Jinan Dongyuan Cement Products Co ltd
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Jinan Dongyuan Cement Products Co ltd
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Abstract

本发明涉及一种新型3D打印混凝土材料传输设备，包括材料搅拌模块，运输模块，接收打印模块和控制模块。本发明通过各个模块的配合更精确的将干料、水、添加剂等成最佳比例的搅拌，然后通过运输模块将混凝土材料运输到打印喷头处，再由喷头处将信息通过控制模块反馈到运输模块与搅拌模块；本发明通过运输模块对运输距离的调节，实现在3D建筑打印中对混凝土材料的精确运输。

Description

一种新型3D打印混凝土材料传输设备
技术领域
本发明涉及一种新型3D打印混凝土材料传输设备, 属于水泥制品3D打印技术领域。
背景技术
3D打印建筑是利用工业机器人逐层重复铺设材料层构建自由形式的建筑结构的新兴技术，这种工艺原理叫做增材制造，通过逐层累积最终形成一个成品。而随着3D打印技术在建筑领域的探索与应用，其材料输送问题也开始浮出，本发明可精确控制打印宽度，远离打印现场，工作效率高，通过信息反馈可控制配方比例。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了一种新型3D打印混凝土材料传输设备，可以实现精确运料，适合大型3D打印设备。本发明的技术方案如下：
一种新型3D打印混凝土材料传输设备，包括材料搅拌模块，运输模块，接收打印模块和控制模块；
所述材料搅拌模块包括为固定架、搅拌机、储料箱、储水箱、伺服电机A及伸缩杆；储料箱设于固定架的上部，储料箱与搅拌机通过管道连接，搅拌机的上部设有储水箱，伺服电机A通过设置在固定架上的伸缩杆控制储料箱，使得物料倒入搅拌机中；优选的，所述储料箱包括干料储料箱和添加剂储料箱，干料储料箱和添加剂储料箱分别与搅拌机连接；
所述运输模块包括泵送机、混凝土运输管道、管道支架、3D打印机支持横梁、伺服电机B、伺服电机C和横梁管道支架；搅拌机与泵送机连接，泵送机的另一端与混凝土运输管道连接，3D打印机支持横梁上设有横梁管道支架、伺服电机B和伺服电机C，伺服电机B控制混凝土运输管道的起落，伺服电机C控制横梁管道支架的移动，混凝土运输管道依次设置在管道支架和3D打印机支持横梁上，且经过横梁管道支架与接收打印模块连接；
所述接收打印模块包括3D打印喷头、伺服电机D、舵机和距离检查圆盘；混凝土运输管道与3D打印喷头连接，3D打印喷头上设有舵机和伺服电机D，3D打印喷头经齿轮与距离检查圆盘连接，通过舵机控制距离检查圆盘经齿轮与喷头咬合旋转，伺服电机D控制3D打印喷头内部螺旋旋转；
控制模块与伺服电机A、伺服电机B、伺服电机C、伺服电机D及舵机分别连接，控制模块可以采用电脑。本发明通过控制系统来检测当前所打印的图形并路通过控制舵机来控制距离检查圆盘按照当前打印线路通过控制系统计算出来的切线进行转动，使其上的光电传感器始终可以检测到打印建筑的外侧，在通过距离检查圆盘上的光电传感器来检测打印建筑的宽度，将信息反馈给控制系统从而控制3D打印喷头的出料快慢，并且还可以控制储水箱的出水情况，从而控制混凝土的稀度。
进一步的，所述干料箱和添加剂储料箱中均设有刻度，这一结构便于计算干料和添加剂的加入量。
进一步的，所述管道支架为双轨滑轮小车；所述横梁管道支架为高空双轨滑轮小车。
进一步的，所述3D打印喷头中加有检测装置，可以检测混凝土材料是否充足，当混凝土材料下降到一定的程度时，运输系统再次启动，向喷头内运输材料；3D打印喷头中也有储料箱，通过检测可以判断是否缺少材料从而控制运料的进行，减少人力成本。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明能更精确的将干料、水、添加剂等呈最佳比例的搅拌，然后通过运输模块将混凝土材料运输到打印喷头处，再由喷头处将信息通过控制模块反馈到运输模块与搅拌模块。同时，运输模块对运输距离的调节，实现在3D建筑打印中对混凝土材料的精确运输。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为控制模块结构示意图。
符号说明：1固定架；2储料箱；3控制模块；4伸缩杆；5伺服电机A；6搅拌机；7储水箱；8泵送机；9混凝土运输管道；10管道支架；11伺服电机B；12伺服电机C；13 3D打印喷头；14距离检查圆盘；15舵机；16伺服电机D；17 3D打印机支持横梁；18横梁管道支架。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例：一种新型3D打印混凝土材料传输设备
如图1和图2所示，混凝土传输设备包括材料搅拌模块，运输模块，接收打印模块和控制模块；
所述材料搅拌模块包括为固定架1、搅拌机6、储料箱2、储水箱7、伺服电机A 5及伸缩杆4；储料箱2设于固定架1的上部，储料箱2与搅拌机6通过管道连接，搅拌机6的上部设有储水箱7，伺服电机A 5通过设置在固定架1上的伸缩杆控制储料箱2，使得物料倒入搅拌机6中；所述储料箱2包括干料储料箱和添加剂储料箱，干料储料箱和添加剂储料箱分别与搅拌机6连接；
所述运输模块包括泵送机8、混凝土运输管道9、管道支架10、3D打印机支持横梁17、伺服电机B 11、伺服电机C 12和横梁管道支架18；搅拌机6与泵送机8连接，泵送机8的另一端与混凝土运输管道9连接，3D打印机支持横梁17上设有横梁管道支架18、伺服电机B 11和伺服电机C 12，伺服电机B 11控制混凝土运输管道9的起落，伺服电机C 12控制横梁管道支架18的移动，混凝土运输管道9依次设置在管道支架和3D打印机支持横梁17上，且经过横梁管道支架18与接收打印模块连接；
所述接收打印模块包括3D打印喷头13、伺服电机D 16、舵机15和距离检查圆盘14；混凝土运输管道9与3D打印喷头13连接，3D打印喷头13上设有舵机15和伺服电机D 16，3D打印喷头13经齿轮与距离检查圆盘14连接，通过舵机15控制距离检查圆盘14经齿轮与3D打印喷头13咬合旋转，伺服电机D16控制3D打印喷头13内部螺旋旋转；
所述控制模块3与伺服电机A 5、伺服电机B 11、伺服电机C 12、伺服电机D 16及舵机15分别连接，控制模块3可以采用电脑；
所述干料箱和添加剂储料箱中均设有刻度；所述管道支架10为双轨滑轮小车；所述横梁管道支架18为高空双轨滑轮小车。
本发明中，在干料箱和和添加剂储料箱中设有相应的刻度，将所需要的干料与添加剂分别放在干料储料箱和添加剂储料箱中，储水箱注满水，在操作系统中打开编译好的软件点击开始运料按钮，伺服电机A 5开始运行，将储料箱2中的干料与添加剂倒入搅拌机6，同时储水箱7自动注入相应比例的水，当搅拌完成将混凝土料送入泵送机8，通过混凝土运输管道9运输，其间由于与打印现场有一定的距离，为防止混凝土运输管道9在运输混凝土料时移动照成磨损，因此应用管道支架10（双轨滑轮小车）将混凝土运输管道9架在小车上，并且小车可在3D建筑打印机所运行的轨道中移动。
同样，现有技术中在混凝土运输管道9与3D打印机支持横梁17接触时，由于拖拽原因，会造成混凝土运输管道9的磨损，耽误工期，并造成一定经济损失，为避免上述问题，本发明中，当3D打印机支持横梁17上的混凝土运输管道9需要加长时经过伺服电机B11将混凝土运输管道9往3D打印机支持横梁17上吊送，当3D打印机支持横梁17上的混凝土运输管道9需要收缩时经过伺服电机B11组成的小型吊车将混凝土运输管道9往3D打印机支持横梁17下吊送。
同样为防止混凝土运输管道9磨损，并且在打印时，3D打印喷头13会不停的运动，进而拖拽混凝土运输管道9，因此在3D打印机支持横梁17上安装横梁管道支架18（高空双轨滑轮小车），进行混凝土运输管道9拖拽。
正式打印时，由于3D打印喷头13会不停移动，需要混凝土运输管道9不停的拖拽，此时，应用操作系统查询当前位置，以中心点为基点，通过计算位置与当前3D打印喷头13移动方向，在通过操作系统控制伺服电机C12来控制横梁管道支架18（高空双轨滑轮小车）的移动，进而达到混凝土运输管道9与3D打印喷头13的动态平衡。
在打印过程中，通过控制模块3进行识别与计算当前图形及其前进方向，通过舵机15控制距离检查圆盘14经齿轮与3D打印喷头13咬合旋转，使其上的光电感应器与打印的建筑外侧平行运动，进而检测打印的建筑的宽度，若打印建筑宽度过宽则光电感应器将此信息传回控制模块3，然后通过控制模块3控制伺服电机D16，进而调控3D打印喷头13内部旋转速度下降，减少材料在3D打印喷头13的喷出量，并控制下次储水箱7的出水量，若打印建筑宽度过窄则光电感应器将此信息传回控制模块3，然后通过控制模块3控制伺服电机D16控制3D打印喷头13内部旋转速度上升，加大材料在3D打印喷头13的喷出量，并控制下次储水箱7的出水量。
在打印过程中，3D打印喷头13中加有检测装置，可以检测混凝土材料是否充足，当混凝土材料下降到一定的程度时，运输系统再次启动，向3D打印喷头13内运输材料。如果防止检测装置出错，可以通过控制模块3中设置第二道保护，根据训练，找出了一定时间内混凝土的需求量，在打印期间运料系统中泵送机8自动泵送一次。可以防止材料不足空转，同时防止材料过多而凝固。

Claims (7)

1.一种新型3D打印混凝土材料传输设备一种新型3D打印混凝土材料传输设备，其特征在于，所述混凝土传输设备包括材料搅拌模块，运输模块，接收打印模块和控制模块；
所述材料搅拌模块包括为固定架、搅拌机、储料箱、储水箱、伺服电机A及伸缩杆；储料箱设于固定架的上部，储料箱与搅拌机通过管道连接，搅拌机的上部设有储水箱，伺服电机A通过设置在固定架上的伸缩杆控制储料箱；
所述运输模块包括泵送机、混凝土运输管道、管道支架、3D打印机支持横梁、伺服电机B、伺服电机C和横梁管道支架；搅拌机与泵送机连接，泵送机的另一端与混凝土运输管道连接，3D打印机支持横梁上设有横梁管道支架、伺服电机B和伺服电机C，伺服电机B控制混凝土运输管道的起落，伺服电机C控制横梁管道支架的移动，混凝土运输管道依次设置在管道支架和3D打印机支持横梁上，且经过横梁管道支架与接收打印模块连接；
所述接收打印模块包括3D打印喷头、伺服电机D、舵机和距离检查圆盘；混凝土运输管道与3D打印喷头连接，3D打印喷头上设有舵机和伺服电机D，3D打印喷头经齿轮与距离检查圆盘连接，通过舵机控制距离检查圆盘经齿轮与3D打印喷头咬合旋转，伺服电机D控制3D打印喷头内部螺旋旋转；
所述控制模块与伺服电机A、伺服电机B、伺服电机C、伺服电机D及舵机分别连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型3D打印混凝土材料传输设备一种新型3D打印混凝土材料传输设备，其特征在于，所述储料箱包括干料储料箱和添加剂储料箱，干料储料箱和添加剂储料箱分别与搅拌机连接。
3.根据权利要求2所述的一种新型3D打印混凝土材料传输设备一种新型3D打印混凝土材料传输设备，其特征在于，所述干料箱和添加剂储料箱中均设有刻度。
4.根据权利要求1所述的一种新型3D打印混凝土材料传输设备一种新型3D打印混凝土材料传输设备，其特征在于，所述管道支架为双轨滑轮小车；所述横梁管道支架为高空双轨滑轮小车。
5.根据权利要求1所述的一种新型3D打印混凝土材料传输设备一种新型3D打印混凝土材料传输设备，其特征在于，所述3D打印喷头中设有检测装置。
6.根据权利要求1所述的一种新型3D打印混凝土材料传输设备一种新型3D打印混凝土材料传输设备，其特征在于，3D打印喷头中设有储料斗。
7.根据权利要求1所述的一种新型3D打印混凝土材料传输设备一种新型3D打印混凝土材料传输设备，其特征在于，所述控制模块为电脑。
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