一种具备自动切割功能的水泥3D打印喷头结构的制作方法

一种具备自动切割功能的水泥3d打印喷头结构
技术领域
1.本实用新型涉及水泥3d打印设备技术领域，尤其是一种具备自动切割功能的水泥3d打印喷头结构。


背景技术：

2.3d打印是一种快速成形技术，利用一些可粘合材料，通过一层一层叠加的打印方式，构造模型。模具制造、工业设计行业用于建造模型，现正逐渐发展成产品制造，形成“直接数字化制造”，所以3d打印又被称为快速成型、增材制造、迭层制造等。
3.加工精度最高的一种3d打印技术为光固化打印技术，其打印材料通常是光敏树脂，该树脂在一定波长强度的激光下产生固化反应，当光源阵列照射到树脂以后形成固化，从一个点扩展到一线，再从一条线扩展到一个面，从而完成一层的光固化，接着打印平台上升一定高度，进行下一层的固化；通过这样的打印循环最终完成打印工作。sla(立体光固化成型法)是最早实用化的3d打印技术，广泛应用于模具制造、模型制造行业。
4.现有技术中，可真正应用于3d打印建筑的设备较少，且十分昂贵，研制出与新型3d打印建筑材料配套的设备是市场的迫切需求；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，影响施工质量。


技术实现要素：

5.本技术人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的具备自动切割功能的水泥3d打印喷头结构，从而有效提升了打印效率，适用于不同形状或颜色构件的打印，并且成型性好，厚度匀称，使用灵活性高。
6.本实用新型所采用的技术方案如下：
7.一种具备自动切割功能的水泥3d打印喷头结构，包括喷头组件，喷头组件下部的侧面安装有自动切割封口机构；
8.喷头组件的结构为：包括支撑座，支撑座外侧固装有进料筒，进料筒上方安装有电机座，电机座上安装有送料电机，送料电机的输出端朝下并在端头安装有螺旋轴，螺旋轴向下伸至进料筒内；所述进料筒底部安装有相通的挤出筒，挤出筒底部通过喷口旋转组件安装有喷口件；所述进料筒侧壁的上部设置有进料口，进料口通过软管与外部水泥输送泵连接；
9.自动切割封口机构中的刀具，从侧面贴合着喷口件底面相对移动，直至刀具将喷口件底端开口封闭。
10.作为上述技术方案的进一步改进：
11.所述喷口旋转组件的结构为：包括密封固装于挤出筒底部的出料筒，出料筒顶部边缘向外延伸有法兰结构，贴合法兰结构的底面套设固装有支板，位于出料筒侧面外部的
支板上固装有旋转电机，旋转电机的输出端朝下并向下穿过支板，旋转电机底端固装有小齿轮，小齿轮外圆周面上啮合配装有大齿轮，大齿轮底部的中央固装有喷口件；所述大齿轮和喷口件均套装于出料筒下部的圆周方向且三者轴向一致，出料筒外壁面与喷口件内壁面之间安装有轴承组件。
12.所述喷口件中部为沿着轴向的阶梯孔结构，阶梯孔的大孔位于上方，该大孔壁面与出料筒之间通过轴承组件转动连接，阶梯孔的轴肩处与出料筒之间安装有骨架密封圈。
13.所述喷口件下部出料端的横截面为圆角方形结构；喷口件底端的外壁面上开有卡口，喷口件通过卡口安装刮刀。
14.所述支板底面安装有密封罩，密封罩顶部的边缘处与支板底面的边缘处贴合固装，密封罩将相互啮合的大齿轮、小齿轮包容在内，喷口件向下穿出密封罩。
15.所述支撑座的结构为：包括侧板，侧板外侧面的上部安装有水平的支承板，支承板底面固装有进料筒形成相对封闭的进料腔；所述进料筒外壁面的下部与侧板下部之间还安装有支耳，所述支耳朝向进料筒的端部设置为内凹弧形结构；所述电机座固装于支承板的上面；
16.所述电机座为倒置u型结构，送料电机安装于电机座外顶面，送料电机输出端向下贯穿至电机座内，送料电机输出端头通过联轴器与螺旋轴衔接；位于联轴器下方的电机座内还固装有连接座，螺旋轴向下依次贯穿连接座、支承板后伸至进料筒内，所述螺旋轴与连接座之间通过轴承转动安装。
17.所述自动切割封口机构的结构为：包括固装于喷口件外侧壁上的u型结构的支座，支座一竖直臂外部固装有水平放置的微型电动推杆，微型电动推杆输出端朝向支座水平臂的方向，微型电动推杆输出端固装有开口朝上的卡槽块；所述支座另一竖直臂向着水平臂的方向延伸，并在该延伸部外侧固装有舵机，舵机输出端向内贯穿支座，舵机输出端端头固装有转动板，转动板上部安装有连杆，连杆一端与转动板转动连接，连杆另一端转动安装有刀套，刀套底端延伸有凸耳一，喷口件外壁面的下边缘延伸有与凸耳一匹配的凸耳二，刀套通过凸耳一、凸耳二的配装相对于喷口件转动连接；所述刀套内部中空并配设有刀具，刀套上沿着长度方向开设有长槽，刀具透过长槽固装有滑块，滑块位于刀套上表面，滑块与刀套之间安装有弹簧，滑块外侧壁上向外延伸有支柱；所述支柱卡装于卡槽块中后，由微型电动推杆驱动带动刀具将喷口件底端开口封闭或开启。
18.还包括立柱，所述喷头组件的数量为两组，两组喷头组件对称分列于立柱相对的外侧面上，立柱另外两个相对侧面上均安装有加强板，两组喷头组件的支撑座均通过紧固件与加强板固装。
19.所述螺旋轴工作时向进料筒内的水泥施加向下的挤压力，螺旋轴的结构为：包括与送料电机输出端固装的搅拌轴，搅拌轴圆周壁面的上部套装有刮板部，刮板部的长度尺寸与进料筒的直径尺寸相配，刮板部为框架结构，位于搅拌轴两侧的刮板部框架体设置为均朝下倾斜但方向相反的斜面结构；位于刮板部下方的搅拌轴圆周壁面上沿着轴向设置有螺旋部，螺旋部的尺寸从上至下逐渐变小。
20.本实用新型的有益效果如下：
21.本实用新型结构紧凑、合理，操作方便，水泥在水泥输送泵作用下经软管从进料口进入进料筒，在螺旋轴的转动下向下经挤出筒从喷口件喷出，喷口件在喷口旋转组件带动
下相对于挤出筒转动，在打印完成时，由自动切割封口机构将喷口件底端的开口关闭，同时实现打印中水泥的切断；两组喷头组件相互配合或者独立工作，适用于各种形状或颜色构件的打印，有效提升打印效率；喷口旋转组件的存在有效助力于提升打印成型性能，助力于提升打印厚度的匀称一致性，实用性好，使用灵活性高；
22.本实用新型还包括如下优点：
23.喷口件下部出料端为圆角方形结构，成型时喷口件在喷口旋转组件带动下转动，并配合刮刀的修形，相较于现有圆形结构的喷口件，喷出的水泥稳定性和一致性更好，保障了打印成型性能的提升，有效助力于打印厚度的匀称一致；
24.喷头组件通过支撑座与立柱锁装的同时，还与加强板通过紧固件连接，相较于喷头组件单纯与立柱锁装的方式，加强板的存在有效降低了锁装时单个紧固件的剪切受力，减小了单个紧固件承重，同时亦使得相对布置的两组喷头组件与立柱之间的安装更加可靠；
25.螺旋轴上框架结构刮板部的存在，在将水泥搅拌并向下输送的同时，还同步对进料筒内壁面上粘连的水泥进行实时刮除，实用性好；
26.舵机工作，带动转动板转动，经连杆推动刀套相对于喷口件下摆，使得刀套运动至与喷口件下开口同一水平面内，同时滑块外侧面的支柱卡装至卡槽块中；微型电动推杆工作，拉动滑块向着喷口件的方向移动，使得刀具随滑块移动，刀具伸出刀套并从侧面逐渐将喷口件底部开口封上，从而将打印中的水泥截断并将喷口件关闭，此时弹簧压缩；实现了打印过程中水泥的自动截断，结构巧妙，实用性好。
附图说明
27.图1为本实用新型的结构示意图。
28.图2为本实用新型喷头组件的结构示意图。
29.图3为图2的爆炸图。
30.图4为图2的剖视图。
31.图5为图4中a部的局部放大图。
32.图6为本实用新型螺旋轴的结构示意图。
33.图7为本实用新型自动切割封口机构的结构示意图。
34.图8为本实用新型自动切割封口机构工作状态的示意图。(省略支座、微型电动推杆)
35.其中：1、立柱；2、加强板；3、喷头组件；4、自动切割封口机构；31、支撑座；32、送料电机；33、电机座；34、连接座；35、螺旋轴；36、进料筒；37、挤出筒；38、喷口旋转组件；311、支承板；312、侧板；313、支耳；321、联轴器；351、搅拌轴；352、刮板部；353、螺旋部；361、进料口；381、出料筒；382、旋转电机；383、支板；384、轴承组件；385、骨架密封圈；386、大齿轮；387、小齿轮；388、喷口件；389、密封罩；3881、卡口；3882、凸耳二；40、支座；41、舵机；42、转动板；43、连杆；44、刀套；45、滑块；46、弹簧；47、卡槽块；48、微型电动推杆；49、刀具；441、长槽；442、凸耳一；451、支柱。
具体实施方式
36.下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。
37.如图1所示，本实施例的一种具备自动切割功能的水泥3d打印喷头结构，包括立柱1，立柱1侧面对称安装有喷头组件3，喷头组件3下部的侧面安装有自动切割封口机构4；如图2、图3和图4所示，单组喷头组件3的结构为：包括固装于立柱1侧面的支撑座31，支撑座31外侧固装有进料筒36，进料筒36上方安装有电机座33，电机座33上安装有送料电机32，送料电机32的输出端朝下并在端头安装有螺旋轴35，螺旋轴35向下伸至进料筒36内；进料筒36底部安装有相通的挤出筒37，挤出筒37底部通过喷口旋转组件38安装有喷口件388；进料筒36侧壁的上部设置有进料口361，进料口361通过软管与外部水泥输送泵连接；喷口件388外侧壁上安装有自动切割封口机构4；
38.自动切割封口机构4中的刀具49，从侧面贴合着喷口件388底面相对移动，直至刀具49将喷口件388底端开口封闭。
39.水泥在水泥输送泵作用下经软管从进料口361进入进料筒36，在螺旋轴35的转动下向下经挤出筒37从喷口件388喷出，喷口件388在喷口旋转组件38带动下相对于挤出筒37转动，在打印完成时，由自动切割封口机构4将喷口件388底端的开口关闭，同时实现打印中水泥的切断；两组喷头组件3相互配合或者独立工作，适用于各种形状或颜色构件的打印，有效提升打印效率；喷口旋转组件38的存在有效助力于提升打印成型性能，助力于提升打印厚度的匀称一致性，实用性好，使用灵活性高，尤其适用于提升打印行走路径改变时的成型性能。
40.如图3和图5所示，喷口旋转组件38的结构为：包括密封固装于挤出筒37底部的出料筒381，出料筒381顶部边缘向外延伸有法兰结构，贴合法兰结构的底面套设固装有支板383，位于出料筒381侧面外部的支板383上固装有旋转电机382，旋转电机382的输出端朝下并向下穿过支板383，旋转电机382底端固装有小齿轮387，小齿轮387外圆周面上啮合配装有大齿轮386，大齿轮386底部的中央固装有喷口件388；大齿轮386和喷口件388均套装于出料筒381下部的圆周方向且三者轴向一致，出料筒381外壁面与喷口件388内壁面之间安装有轴承组件384。
41.旋转电机382工作，带动小齿轮387转动，小齿轮387带动与其啮合的大齿轮386转动，大齿轮386带动与其固装的喷口件388转动，从而在成型时使得喷口件388通过轴承组件384相对于出料筒381转动；轴承组件384通过轴肩与喷口件388内孔壁面固装。
42.喷口件388中部为沿着轴向的阶梯孔结构，阶梯孔的大孔位于上方，该大孔壁面与出料筒381之间通过轴承组件384转动连接，阶梯孔的轴肩处与出料筒381之间安装有骨架密封圈385。
43.喷口件388下部出料端的横截面为圆角方形结构；喷口件388底端的外壁面上开有卡口3881，喷口件388通过卡口3881安装刮刀；喷口件388下部出料端为圆角方形结构，成型时喷口件388在喷口旋转组件38带动下转动，并配合刮刀的修形，相较于现有圆形结构的喷口件，喷出的水泥稳定性和一致性更好，保障了打印成型性能的提升，有效助力于打印厚度的匀称一致。
44.支板383底面安装有密封罩389，密封罩389顶部的边缘处与支板383底面的边缘处贴合固装，密封罩389将相互啮合的大齿轮386、小齿轮387包容在内，喷口件388向下穿出密
封罩389。
45.支撑座31的结构为：包括与立柱1固装的侧板312，侧板312外侧面的上部安装有水平的支承板311，支承板311底面固装有进料筒36形成相对封闭的进料腔；进料筒36外壁面的下部与侧板312下部之间还安装有支耳313，支耳313朝向进料筒36的端部设置为内凹弧形结构；电机座33固装于支承板311的上面；
46.电机座33为倒置u型结构，送料电机32安装于电机座33外顶面，送料电机32输出端向下贯穿至电机座33内，送料电机32输出端头通过联轴器321与螺旋轴35衔接；位于联轴器321下方的电机座33内还固装有连接座34，螺旋轴35向下依次贯穿连接座34、支承板311后伸至进料筒36内，螺旋轴35与连接座34之间通过轴承转动安装；连接座34的存在对螺旋轴35起到支承作用，使得螺旋轴35转动顺畅稳定。
47.如图7和图8所示，自动切割封口机构4的结构为：包括固装于喷口件388外侧壁上的u型结构的支座40，支座40一竖直臂外部固装有水平放置的微型电动推杆48，微型电动推杆48输出端朝向支座40水平臂的方向，微型电动推杆48输出端固装有开口朝上的卡槽块47；支座40另一竖直臂向着水平臂的方向延伸，并在该延伸部外侧固装有舵机41，舵机41输出端向内贯穿支座40，舵机41输出端端头固装有转动板42，转动板42上部安装有连杆43，连杆43一端与转动板42转动连接，连杆43另一端转动安装有刀套44，刀套44底端延伸有凸耳一442，喷口件388外壁面的下边缘延伸有与凸耳一442匹配的凸耳二3882，刀套44通过凸耳一442、凸耳二3882的配装相对于喷口件388转动连接；刀套44内部中空并配设有刀具49，刀套44上沿着长度方向开设有长槽441，刀具49透过长槽441固装有滑块45，滑块45位于刀套44上表面，滑块45与刀套44之间安装有弹簧46，滑块45外侧壁上向外延伸有支柱451；支柱451卡装于卡槽块47中后，由微型电动推杆48驱动带动刀具49将喷口件388底端开口封闭或开启。
48.连杆43为两端带弯钩的柱形结构，其一端贯穿钩住转动板42端部，另一端贯穿钩住刀套44，构成连杆机构。
49.弹簧46一端套装固定于滑块45的筒体上，弹簧46另一端套装固定于刀套44的柱体上，柱体的外直径尺寸小于筒体的内直径尺寸；在刀具49从刀套44中伸出、弹簧46收缩时，柱体可伸至筒体内，在保障弹簧46安装的同时，助力于其收缩使用，并起到一定的导向作用。
50.舵机41工作，带动转动板42转动，经连杆43推动刀套44相对于喷口件388下摆，使得刀套44运动至与喷口件388下开口同一水平面内，同时滑块45外侧面的支柱451卡装至卡槽块47中；微型电动推杆48工作，拉动滑块45向着喷口件388的方向移动，使得刀具49随滑块45移动，刀具49伸出刀套44并从侧面逐渐将喷口件388底部开口封上，从而将打印中的水泥截断并将喷口件388关闭，此时弹簧46压缩；实现了打印过程中水泥的自动截断，结构巧妙，实用性好。
51.喷头组件3的数量为两组，两组喷头组件3对称分列于立柱1相对的外侧面上，立柱1另外两个相对侧面上均安装有加强板2，两组喷头组件3的支撑座31均通过紧固件与加强板2固装；喷头组件3通过支撑座31与立柱1锁装的同时，还与加强板2通过紧固件连接，相较于喷头组件3单纯与立柱1锁装的方式，加强板2的存在有效降低了锁装时单个紧固件的剪切受力，减小了单个紧固件承重，同时亦使得相对布置的两组喷头组件3与立柱1之间的安
装更加可靠。
52.如图6所示，螺旋轴35工作时向进料筒36内的水泥施加向下的挤压力，螺旋轴35的结构为：包括与送料电机32输出端固装的搅拌轴351，搅拌轴351圆周壁面的上部套装有刮板部352，刮板部352的长度尺寸与进料筒36的直径尺寸相配，刮板部352为框架结构，位于搅拌轴351两侧的刮板部352框架体设置为均朝下倾斜但方向相反的斜面结构；螺旋轴35上框架结构刮板部352的存在，在将水泥搅拌并向下输送的同时，还同步对进料筒36内壁面上粘连的水泥进行实时刮除，实用性好；位于刮板部352下方的搅拌轴351圆周壁面上沿着轴向设置有螺旋部353，螺旋部353的尺寸从上至下逐渐变小，使得水泥更好地被向下挤出。
53.本实施例中，立柱1即为水泥打印机的z轴立柱，也就是说，两组喷头组件3直接安装于水泥打印机的z轴立柱上。
54.根据实际使用时的打印需求，两组喷头组件3可以同时使用或者仅使用其中一组，用于同种或不同种水泥材料的打印；两组喷头组件3亦可以同步配合工作或者是分别独立工作，适用于不同种类或是颜色水泥的打印，提升了使用灵活性。
55.本实施例的喷口旋转双喷头式水泥3d打印结构的使用方法，包括如下步骤：
56.外部水泥输送泵工作，水泥经软管和进料口361进入进料筒36中；
57.送料电机32工作，带动螺旋轴35旋转，转动的螺旋轴35促使进料筒36中的水泥下行并经挤出筒37流向喷口件388；
58.喷口旋转组件38带动喷口件388转动，使得喷口件388相对于挤出筒37转动，喷口件388的转动使得下方挤出落下的水泥路径更加均匀稳定；
59.在打印完成时，自动切割封口机构4工作，从侧面外部水平移动至喷口件388底部的开口处，将打印下落中的水泥截断，同时将喷口件388底部的开口关闭。
60.在需要进行打印工作时，自动切割封口机构4反向工作，使得刀具49滑离喷口件388底部开口处，刀具49重回刀套44内，并且刀套44上摆收容于喷口件388侧面。
61.本实用新型操作简单，使用方便可靠，有效提升了打印效率，助力于提升打印性能，实用性好，使用灵活性高。
62.以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在本实用新型的保护范围之内，可以作任何形式的修改。