JP7132955B2 - 建築構造物の積層造形ロボット用のセメント質材料ビーズを押し出すシステム - Google Patents
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Description
-セメント質材料の入口と、セメント質材料のストランドを形成するように設計された出口ノズルとを備える、印刷ヘッドと呼ばれる、セメント質材料のストランドを分配するためのヘッドと、
-セメント質材料貯蔵タンク、前記貯蔵タンクと前記印刷ヘッドを接続するパイプ、および前記貯蔵タンクからのセメント質材料によって前記供給パイプを充填するためのポンプを備える、セメント質材料を前記印刷ヘッドに供給するための回路と、
-前記印刷ヘッドを流れる前記セメント質材料の圧力/流量を検出するためのセンサであって、前記センサによって送信された測定値に基づいて供給パイプの充填を制御するように設計された前記充填ポンプに圧力/流量測定値を送信するのに適しているセンサとを備える、システムに関する。
本発明にかかるシステムは、前記分配ヘッドが、さらに、
-前記出口ノズルの上流に配置され、前記出口ノズルを介して前記セメント質材料のストランドを放出する前にセメント質材料の特性を変更する混合物を注入するのに適した混合装置がつながる混合チャンバと、
-前記セメント質材料と、前記混合チャンバ内の前記混合装置によって提供される前記混合物とを混合することができるように設計されたダイナミックミキサと、
-セメント質材料を印刷ヘッドの入口から前記混合チャンバに搬送することができるように設計された偏心スクリュー計量ポンプとを備えることを特徴とする。
貯蔵タンク10は、好ましくは、セメント質材料のバッチを受け入れるのに適した上部開口11と、供給回路20に接続された下部出口12とを備えるホッパーである。ホッパーは、さらに、シャフト14に対して垂直な軸によって複数の横方向ブレード15を担持するシャフト14と、シャフト14を回転させるためのモータ16とを備える撹拌機13を備える。モータ14は、例えば、撹拌機13のシャフト14を低速で、例えば6回転/分の速度で駆動することができるように設計された電気モータである。もちろん、熱機関の使用は、本発明にかかる押出システムの性能を変更することなく可能である。撹拌機の役割は、供給回路20によって印刷ヘッドに導かれる前に、ホッパー内のセメント質材料をほぼ一定のレオロジー状態に維持することができるようにすることである。
供給回路20は、貯蔵タンク10を印刷ヘッド30に接続する。前記回路は、貯蔵タンク10の出口12を印刷ヘッド30の入口31に接続するパイプ21を備える。供給回路20は、さらに、充填ポンプ22を備える。前記充填ポンプ22は、印刷ヘッド30の入口31の近傍に配置された圧力センサ33により圧力/流量に関して制御される。前記充填ポンプ22は、例えば、脈動を最小限に抑えながらセメント質材料を印刷ヘッド30に搬送することができるように、偏心スクリューポンプである。前記充填ポンプ22は、例えば、Putzmeister(登録商標)FP-V Monoとして販売されているポンプである。もちろん、本発明の性能を変更することなく、他のポンプを使用することができる。圧力/流量センサ23は、任意の既知のタイプのものとすることができる。例えば、それは、ifm(登録商標)PF2953として販売されているセンサである。もちろん、本発明の性能を変更することなく、他のセンサを使用することができる。充填ポンプ22は、所定の制御法則にしたがうように設計されており、必要に応じてオペレータによって設定されることができる。例えば、制御法則は、セメント質材料の圧力を2から6barの間に維持するように設定される。
印刷ヘッド30は、図3に示すように、供給回路20に接続された入口31と、セメント質材料のストランドを形成するように設計された出口ノズル34とを備える。
混合装置40は、図2に示すように、複数の混合物を含むバレル41、パイプ48によってバレル41に接続されたニードル42、容積フィーダ43および蠕動ポンプ44を備える。容積フィーダは、例えば、Viscotec(登録商標)eco-PEN600として販売されているディスペンサである。もちろん、本発明の性能を変更することなく、他のフィーダを使用することができる。混合物バレル41の混合物は、任意の種類のものとすることができる。これらは、セメント質材料の任意の物理的特性(主にそのレオロジーだけでなく、その界面活性剤強度、可塑性、安定性、チキソトロピーなど)を変更するように設計された混合物である。
Claims (11)
- 建築構造物の積層造形に使用されるロボット用のセメント質材料のストランドを押し出すためのシステムであって、
-セメント質材料の入口(31)と、セメント質材料のストランドを形成するように設計された出口ノズル(34)とを備える、印刷ヘッド(30)と呼ばれる、セメント質材料のストランドを分配するためのヘッドと、
-セメント質材料貯蔵タンク(10)、前記貯蔵タンク(10)と前記印刷ヘッド(30)を接続するセメント質材料供給パイプ(21)、および前記貯蔵タンク(10)からのセメント質材料によって前記供給パイプ(21)を充填するための充填ポンプ(22)を備える、セメント質材料を前記印刷ヘッド(30)に供給するための供給回路(20)と、
-前記印刷ヘッド(30)を流れる前記セメント質材料の圧力/流量を検出するためのセンサ(33)であって、前記センサ(33)によって送信された測定値に基づいて前記供給パイプ(21)の充填を制御するように設計された前記充填ポンプ(22)に前記圧力/流量測定値を送信するのに適しているセンサと、
を備え、
前記分配ヘッドが、さらに、
-前記出口ノズル(34)の上流に配置され、前記出口ノズル(34)を介する前記セメント質材料のストランドの放出の前に前記セメント質材料の特性を変更する混合物を注入するのに適した混合装置(40)がつながる混合チャンバ(35)と、
-前記セメント質材料と、前記混合チャンバ(35)内の前記混合装置(40)によって提供される混合物とを混合することができるように設計されたダイナミックミキサ(36)と、
-前記セメント質材料を前記印刷ヘッドの前記入口(31)から前記混合チャンバ(35)に搬送することができるように設計された偏心スクリュー計量ポンプ(51)と、
を備えることを特徴とする、システム。 - 前記ダイナミックミキサ(36)が、長手方向と呼ばれる方向において前記混合チャンバ(35)内に延び、シャフト(37)に沿って分布した放射状フィンガ(38)を担持する少なくとも1つのシャフト(37)と、前記セメント質材料と前記混合物の均質混合物を提供することができるように前記シャフト(37)を回転させることができるように設計されたモータ(39)とを備えることを特徴とする、請求項1に記載のシステム。
- 前記混合装置(40)が、前記長手方向と0°から90°の間の角度を形成する混合方向において前記混合チャンバ(35)に通じ且つ前記混合方向において混合物バレルから前記混合チャンバ(35)に前記混合物を注入することができるように前記混合物バレル(41)に接続された少なくとも1本の混合ニードル(42)を備えることを特徴とする、請求項2に記載のシステム。
- 前記混合装置(40)が、前記混合方向において前記混合チャンバ(35)に通じる複数のニードル(42)を備え、各ニードル(42)が、容積フィーダ(43)によって前記混合物バレル(41)に接続されることを特徴とする、請求項3に記載のシステム。
- 前記混合装置(40)が、前記混合物バレル(41)と前記容積フィーダ(43)との間に配置された蠕動ポンプ(44)を備えることを特徴とする、請求項4に記載のシステム。
- 前記混合チャンバ(35)または前記出口ノズル(34)の目詰まりのリスクを防止す
ることができるように、前記混合チャンバ(35)の上流の圧力を測定するように設計された安全センサ(52)と呼ばれる、前記混合チャンバの上流の前記セメント質材料の圧力を検出するためのセンサを備えることを特徴とする、請求項1に記載のシステム。 - 前記充填ポンプ(22)が、前記供給パイプ(21)内の脈動を制限するための偏心スクリューポンプであることを特徴とする、請求項1に記載のシステム。
- 前記供給回路(20)の前記貯蔵タンク(10)が、セメント質材料のバッチを受け入れるための上部開口(11)と、前記供給パイプ(21)に接続された下部出口(12)とを備えるホッパーであることを特徴とする、請求項1に記載のシステム。
- 前記ホッパーが、前記ホッパーの前記セメント質材料を撹拌することができるように、複数の横方向ブレード(15)を担持するシャフト(14)と、前記シャフト(14)を回転させるモータ(16)とを備える撹拌機(13)を備えることを特徴とする、請求項8に記載のシステム。
- 外乱ゾーンを生成することなく前記セメント質材料を搬送することができるように前記充填ポンプ(22)から前記出口ノズル(34)まで一定の断面を有することを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか一項に記載のシステム。
- 制御ユニットによって制御される関節アームなどの位置決めシステムを備える、建築構造物の積層製造のために使用されるロボットであって、請求項1乃至10のいずれか一項に記載のシステムを備えることを特徴とする、ロボット。
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