CN205840350U - 一种基于机械臂的混凝土三维打印系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及基于机械臂的混凝土三维打印系统，由砂浆搅拌机、混凝土泵送机、机械臂工具端及操作平台组成，砂浆搅拌机包括搅拌料斗、料斗旋转把手和搅拌机电机及控制器，搅拌料斗连接搅拌机电机及控制器，搅拌料斗一侧设置料斗旋转把手，搅拌料斗两侧固定于转轴上，转动旋转把手，能使搅拌料斗绕转轴转动；混凝土泵送机包括混凝土泵送料斗、混凝土泵送螺旋加压管和泵送系统电机及控制器，混凝土泵送料斗连接泵送系统电机及控制器，混凝土泵送料斗的出料口连接混凝土泵送螺旋加压管一端；机械臂工具端包括混凝土泵送高压管和混凝土三维打印喷头；操作平台包括钢制操作平台和泵送进料口盖板；本实用新型精度高，可实现工作范围内空间任意角度及位置的定位加工。
Description
技术领域
本实用新型主要涉及数控加工领域，具体是一种基于机械臂的混凝土三维打印系统。
背景技术
目前混凝土三维打印系统大多基于三轴桁车结构，混凝土打印头附着于三轴桁车之上，这种系统的优势在于工作效率高，经济性较好，而缺陷在于定位精度不高，对于复杂形态或精细形体很难实现三维打印，且打印悬空构件或桥式构件需要打印大量的支撑。
总体来说，目前已有的机械臂工作系统不足之处有：（1）桁车式混凝土三维打印，精度低，造型能力一般；（2）加工有悬空的物体需要大量支撑，造成材料浪费。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种基于机械臂的混凝土三维打印系统，可以实现三维打印混凝土的高精度加工与多角度少支撑加工。
本实用新型提出的基于机械臂的混凝土三维打印系统，由砂浆搅拌机、混凝土泵送机、机械臂工具端及操作平台组成，其中：
砂浆搅拌机包括搅拌料斗1、料斗旋转把手２和搅拌机电机及控制器３，搅拌料斗1连接搅拌机电机及控制器３，搅拌料斗1一侧设置料斗旋转把手２，搅拌料斗1两侧固定于转轴上，转动旋转把手２，能使搅拌料斗1绕转轴转动；
混凝土泵送机包括混凝土泵送料斗8、混凝土泵送螺旋加压管9和泵送系统电机及控制器10，混凝土泵送料斗8连接泵送系统电机及控制器10，混凝土泵送料斗8的出料口连接混凝土泵送螺旋加压管9一端；
机械臂工具端包括混凝土泵送高压管６和混凝土三维打印喷头７；
操作平台包括钢制操作平台５和泵送进料口盖板４；
混凝土泵送料斗8顶部设置泵送进料口盖板４，砂浆搅拌机位于钢制操作平台５一侧，钢制操作平台5为框架结构，混凝土泵送料斗8、混凝土泵送螺旋加压管9和泵送系统电机及控制器10位于钢制操作平台5内，钢制操作平台５顶部开孔，用于设置泵送进料口盖板４，混凝土泵送螺旋加压管9另一端连接混凝土泵送高压管６，混凝土泵送高压管６连接机械臂，混凝土三维打印喷头７位于机械臂上；搅拌料斗1绕转轴转动后，搅拌料斗1的出料口对准混凝土泵送料斗8。
本实用新型的工作过程如下：
本实用新型是配合机械臂系统工作的混凝土三维打印系统。在进行加工作业之前，使用钢制操作平台5，将特制的三维打印混凝土粉末（包括高标号混凝土与外加剂）加入砂浆搅拌机搅拌料斗1中，由搅拌机电机及控制器3提供动力按照流程进行变速搅拌。搅拌完成后，打开泵送进料口盖板4，转动料斗旋转把手2，将材料倒入混凝土泵送料斗8中，并由泵送系统电机及控制器10提供动力，通过混凝土泵送螺旋加压管9，将三维打印混凝土材料挤入混凝土泵送高压管6，并最终由通过法兰盘附着于机械臂上混凝土三维打印喷头7挤出。进行加工作业时，混凝土三维打印喷头的位置与朝向跟随机械臂的控制程序控制，混凝土三维打印喷头7上的节流阀按照加工需求进行流量控制，从而完成打印过程。
本实用新型的有益效果在于：1. 系统基于机械臂系统，精度高，可实现工作范围内空间任意角度及位置的定位加工；2. 混凝土挤出速率可与打印需求进行联动，满足更复杂的混凝土打印要求；3. 利用机械臂的多角度加工优势，可以大幅减小支撑的数量，节省材料4. 本实用新型为开放的加工系统，可以依据加工需求选用不同的机械臂或行走机械臂系统，实现大尺度打印或在场打印。
附图说明
图1为本实用新型轴测图；
图2为本实用新型送料泵送部分展开轴测图。
图中标号：1为砂浆搅拌机搅拌料斗；2为料斗旋转把手；3为搅拌机电机及控制器；4为泵送进料口盖板；5为钢制操作平台；6为混凝土泵送高压管；7为混凝土三维打印喷头；8为混凝土泵送料斗；9为混凝土泵送螺旋加压管；10为泵送系统电机及控制器。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本实用新型。
实施例１：
如图1所示，本实用新型由一台砂浆搅拌机、混凝土泵送机、机械臂工具端及操作平台组成，工具端附着的机械臂根据加工需求可选择不同型号，砂浆搅拌机包括搅拌料斗1、料斗旋转把手２和搅拌机电机及控制器３，搅拌料斗1由搅拌机电机及控制器３控制，搅拌料斗1一侧设置料斗旋转把手２；混凝土泵送机包括混凝土泵送料斗8、混凝土泵送螺旋加压管9和泵送系统电机及控制器10，混凝土泵送料斗8由泵送系统电机及控制器10控制，混凝土泵送料斗8的出料口连接混凝土泵送螺旋加压管9；机械臂工具端包括混凝土泵送高压管６和混凝土三维打印喷头７；操作平台包括钢制操作平台５和泵送进料口盖板４；砂浆搅拌机位于钢制操作平台５一侧，钢制操作平台5为框架结构，混凝土泵送料斗8、混凝土泵送螺旋加压管9和泵送系统电机及控制器10位于钢制操作平台5内，钢制操作平台５顶部长方形孔，用于设置泵送进料口盖板４，进料口盖板4盖于混凝土泵送料斗8上方，混凝土泵送螺旋加压管9另一端连接混凝土泵送高压管６，混凝土泵送高压管６连接机械臂，混凝土三维打印喷头７位于机械臂上；搅拌料斗1绕转轴转动后，搅拌料斗1的出料口对准混凝土泵送料斗8。
本实用新型在开始工作前，首先需要依据加工需求，选定系统附着的机械臂类型，并使用为本系统定制的机械臂动作优化软件来生成机械臂动作控制程序与打印流量控制程序，将程序输入至机械臂及本系统中并开始运行。首先是材料准备，按照加工要求配置特定性能的混凝土粉末,登上钢制操作平台5将材料加入砂浆搅拌机搅拌料斗1中，料斗体积400L，可一次性加工0.3m³的混凝土材料；由搅拌机电机及控制器3提供动力按照流程进行变速搅拌，功率4kw，转速30-180r/min,搅拌时间根据要求为10-20分钟不等。搅拌完成后，打开泵送进料口盖板4，转动料斗旋转把手2，分次将材料倒入混凝土泵送料斗8中。料斗容积为100L，并由泵送系统电机及控制器10提供动力，功率10kw，转速10-100r/min,通过混凝土泵送螺旋加压管9，将三维打印混凝土材料挤入混凝土泵送高压管6，Φ32mm，6MP,并最终由通过法兰盘附着于机械臂上混凝土三维打印喷头7挤出。根据不同的打印精度要求，可选5-30mm不同直径的喷头用进行加工作业，混凝土三维打印喷头的位置与朝向跟随机械臂的控制程序控制，打印喷头7上的节流阀按照加工需求进行流量控制，流量为0.05-0.5L/s。整套系统依照加工流程基于机械臂完成打印过程。
Claims (1)
1.一种基于机械臂的混凝土三维打印系统，由砂浆搅拌机、混凝土泵送机、机械臂工具端及操作平台组成，其特征在于：
砂浆搅拌机包括搅拌料斗（１）、料斗旋转把手(２)和搅拌机电机及控制器(３)，搅拌料斗（１）连接搅拌机电机及控制器(３)，搅拌料斗（１）一侧设置料斗旋转把手(２)，搅拌料斗（１）两侧固定于转轴上，转动旋转把手(２)，能使搅拌料斗（１）绕转轴转动；
混凝土泵送机包括混凝土泵送料斗(8)、混凝土泵送螺旋加压管(9)和泵送系统电机及控制器(10)，混凝土泵送料斗(8)连接泵送系统电机及控制器(10)，混凝土泵送料斗(8)的出料口连接混凝土泵送螺旋加压管(9)一端；
机械臂工具端包括混凝土泵送高压管(６)和混凝土三维打印喷头(７)；
操作平台包括钢制操作平台(５)和泵送进料口盖板(４)；
混凝土泵送料斗(8)顶部设置泵送进料口盖板(４)，砂浆搅拌机位于钢制操作平台(５)一侧，钢制操作平台(5)为框架结构，混凝土泵送料斗(8)、混凝土泵送螺旋加压管(9)和泵送系统电机及控制器(10)位于钢制操作平台(5)内，钢制操作平台(５)顶部开孔，用于设置泵送进料口盖板(４)，混凝土泵送螺旋加压管(9)另一端连接混凝土泵送高压管(６)，混凝土泵送高压管(６)连接机械臂，混凝土三维打印喷头(７)位于机械臂上；搅拌料斗（１）绕转轴转动后，搅拌料斗（１）的出料口对准混凝土泵送料斗(8)。
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Publications (1)
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2016
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